全有机营养袋式栽培不同西瓜品种产量与品质评价

王雪威，孙玉东，李建明

(1 西北农林科技大学 园艺学院，陕西 杨凌 712100；2 江苏省淮阴市农科所，江苏 淮阴 223001)

西瓜是我国的重要经济作物，2016年播种面积已达232.2万hm2，总产量为80 064.9 t[1]。其果实多汁、味甜，含多种维生素、矿物质，是人们最为喜爱的夏季果品[2]。西瓜种植在农业增效、农民增收和种植业结构调整中发挥着重要作用[3-4]。近年来，为有效克服土壤连作障碍，基质栽培广泛运用到西瓜栽培中[5]。随着经济的快速发展和人们生活水平的提高，西瓜生产由片面追求丰产品种向优质品种转变，栽培模式也由传统栽培向有机栽培转变[6]。由有机基质和有机营养液组成的全有机营养栽培模式，具有成本低、污染小、能够提高西瓜品质等优势，但也需要选育适于进行设施栽培的西瓜品种。

关于有机栽培，前人已经进行了一些研究，如王鹏等[7]研究发现，采用有机基质栽培可明显促进番茄的生长发育进程，使果实品质显著提高；李惠等[8]研究表明，有机浸提液显著提高了番茄的净光合效率及各部位氮、磷、钾的含量；黄楠等[9]研究表明，袋式基质栽培能够提高西瓜的产量和品质；杜少平等[10]研究表明，有机营养能够增加西瓜营养生长阶段对氮、磷、钾养分的吸收，促进源库协调发展，从而实现西瓜产量和品质的提升。优良品种是实现优质高产栽培的关键，目前国内选育了大量的西瓜品种[11]，但是有关有机基质配合有机营养液的袋式栽培专用品种的筛选研究尚未见报道。本试验在有机基质配合有机营养液的模式下进行西瓜栽培，对参试的24个西瓜品种进行生长时期、生长特性、商品性状、产量和品质等指标测定和综合评价，以期筛选出适宜全有机营养袋式栽培模式下表现优良的西瓜品种，为西瓜设施栽培提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验场地与材料

试验在陕西杨凌千玉乡土风情园大跨度非对称大棚内进行，大棚长85 m，跨度17 m。供试西瓜包括5个类型的24个品种，种子全部来源于江苏省农业科学院。除7个对照品种外，其余17个品种均为新的杂交品种，其中进行爬地栽培的类型为京欣和西农8 号，进行吊蔓栽培的类型为早春红玉、小兰和红小玉。供试西瓜品种类型及对应品种见表1。

表1 供试西瓜品种类型及其品种Table 1 Variety types and varieties of watermelon tested

供试基质由本课题组筛选确定[12]，将腐熟牛粪、菇渣和珍珠岩以体积比3∶3∶4混合配制而成，其理化性质和养分含量为：体积质量0.366 g/cm3，通气孔隙21.35%，持水孔隙47.02%，总孔隙68.37%，pH 6.86，电导率2 160 μS/cm，速效氮2 343.51 mg/kg，速效磷1 026.66 mg/kg，速效钾2 312.01 mg/kg，有机质230.56 g/kg。

供试西瓜品种均采用基质袋式栽培，栽培袋长0.8 m，宽0.25 m，高0.16 m，每袋基质体积24 L。利用水肥一体化系统进行施肥和灌溉。

施肥所用有机营养液配方为本课题组根据前期试验结果[13]确定的，将风干后腐熟的猪粪、牛粪和羊粪，分别与水按质量比1∶10混合后搅拌，在有氧条件下浸提72 h后取上清液过滤，得到腐熟的猪粪、牛粪、羊粪浸提液，将3种浸提液按体积比4∶1∶1 混合，并稀释3.07倍待用。其养分含量及理化性质为：速效氮161 mg/L，速效磷34.67 mg/L，速效钾317.08 mg/L，pH 7.02，电导率1.76 mS/cm。

1.2 试验设计与管理

供试西瓜品种于2019-02-18进行穴盘育苗，当西瓜幼苗长至3叶1心时定植于大棚，采用基质袋式栽培的方式，每个品种设4个试验小区，随机区组排列。将复合基质装进长条形基质袋中，每个基质袋定植2株，爬地栽培品种，株距0.4 m，行距1.5 m，小区面积12 m2，每个小区定植20株，每个品种定植80株；吊蔓栽培品种，株距0.4 m，行距1 m，小区面积8 m2，每个小区定植20株，每个品种定植80株。在靠近温室大门的一侧种植2行保护行，与相邻小区的品种相同。京欣和西农8号采取三蔓整枝(保留主蔓和2条侧蔓)；早春红玉、小兰、红小玉采取单蔓整枝，主蔓40 cm时进行吊蔓。定植前将基质浇透，利用水肥一体化系统进行施肥和灌水。在植株全生育期，实时监测基质的含水量、电导率及pH值，以决策施肥和灌溉量。各品种达到成熟标准时及时采收并进行数据采集与统计。

1.3 试验内容与方法

1.3.1 西瓜生育期及田间表现观测 供试西瓜苗均于2019-03-27定植，随后每个品种随机标记10株瓜苗，记录其生长时期(伸蔓期、坐果期)，并统计果实的发育期以及全生育期等指标。各生长时期的判断标准：定植期记录定植当天日期，伸蔓期记录50%蔓长达到40 cm时的日期，坐果期记录70%果实坐果(授粉)时的日期，果实发育期记录自雌花开放(进行人工授粉)到采收日之间的历时(d),全生育期记录自播种至采收日之间的历时(d)。

记录第一朵雌花节位，即自子叶向上到雌花开放节位。田间生长表现参考“国家西瓜品种试验方案”调查记载标准[14]，将生长势的评判标准分为弱、较弱、中、较强、强5级；坐果难易的评判标准分为难、较难、中、较易、易5级。

1.3.2 西瓜果实商品性状指标的观测 在西瓜成熟后，每个品种随机取样10株，观察果皮颜色、底色、覆色条带、瓤色；用直尺测量果实的纵径、横径，计算果形指数(纵径与横径的比值)[15]；用游标卡尺测量果皮厚度[14]。果皮颜色分为花皮、绿皮、黑皮、黄皮;底色分为白(白、绿白),黄(浅黄、黄、深黄),绿(浅绿、绿、黄绿、深绿、墨绿);覆色条带分为条带(狭条带、宽条带),齿带(狭齿带、宽齿带)和网状;瓤色分为乳白、淡红、红、深红、淡黄、黄、橙黄。果皮厚度记录自瓜皮边缘到瓜瓤红白、黄白交界处的厚度。根据果形指数判断果形：果形指数<1.0为扁圆，果形指数=1.0为圆形，果形指数1.0～1.1为高圆，果形指数1.1～1.2为短椭圆，果形指数1.2～1.4为椭圆，果形指数>1.4为长椭圆。由30人对瓜瓤品尝后评出肉质口感指标，肉质评判的标准包括脆、紧、沙、软、绵。

1.3.3 西瓜果实产量指标的测定 测定单果质量时,每个品种随机取10个果实，在电子天平上称量每个果实的质量(kg)，取平均值。每公顷产量(kg/hm2)按各品种小区面积产量折算[16]。

1.3.4 西瓜品质指标的测定 西瓜中心和边部可溶性固形物含量均采用RHBO-90型手持折光仪测定，还原糖、可溶性糖含量采用蒽酮比色法[17]测定，可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250染色法[18]测定；维生素C含量采用钼蓝比色法[17]测定。

1.3.5 西瓜产量指标与品质指标权重的确定 首先，采用层次分析法(AHP)[19]计算产量指标和单一品质指标的权重。根据所测定的各个品质指标的性质和关联程度建立综合评价层次结构关系，将综合评价目标层(C)分为产量(C1)、风味品质(C2)和营养品质(C3)3个准则层；其中产量包括单果质量(C11)和折合每公顷产量(C12)2个指标层；风味品质包括中心可溶性固形物含量(C21)、边部可溶性固形物含量(C22)、可溶性糖含量(C23)3个指标层；营养品质包括还原糖含量(C31)、可溶性蛋白含量(C32)、维生素C含量(C33)3个指标层。评估层次结构构建后，运用比例标度法[19]确定属性指标间的优先级并建立判断矩阵，利用Yaahp 6.0软件计算各层次相关元素的权重。

其次，采用熵权法[9]计算产量指标和单一品质指标的权重。运用EXCEL软件将产量和单一品质指标的实测数据进行归一化处理，消除各指标之间量纲不同带来的影响，然后采用熵权法计算各指标的客观权重。

最后，采用基于博弈论的组合赋权法计算产量指标和单一品质指标的最终权重。根据博弈论原理，采用AHP法和熵权法对各指标赋权后，得到2个指标权重向量，可构造一个基本的权重集化模型，进行运算即可得到最终权重[20]。

1.3.6 西瓜果实综合性状评价值的计算 采用向量归一化法对产量指标和单一品质指标实测值进行无量纲化处理(均视为正向指标)。根据组合赋权法确定的产量指标和单一品质指标权重，采用TOPSIS分析法形成加权判断矩阵，得到各西瓜品种综合营养品质指标的相对贴近度Cj(0

1.4 数据处理

试验数据采用Excel 2018软件进行统计，采用SPSS 19.0软件进行处理分析。

2 结果与分析

2.1 参试西瓜品种生育期及田间表现的比较

由表2可知，供试西瓜品种的第一朵雌花节位、果实发育期、全生育期、生长势、坐果难易均有一定的差异。第一朵雌花节位越低、果实发育期和全生育期越短，说明早熟性越好。对表2数据进行分析可知，各类型西瓜品种中早熟性最好的分别为京欣类型中的1812WME024，第一朵雌花节位为8.20节，果实发育期32 d，全生育期120 d；西农8号类型中的金城5号，第一朵雌花节位为7.80节，果实发育期28 d，全生育期124 d；早春红玉类型中的苏梦9号，第一朵雌花节位为8.60节，果实发育期28 d，全生育期106 d；小兰类型中的1807WME167，第一朵雌花节位为6.60节，果实发育期27 d，全生育期107 d；红小玉类型中的红小玉，第一朵雌花节位为7.40节，果实发育期28 d，全生育期111 d。

生长势是指植物生长发育的旺盛程度，客观反映了西瓜植株的生命力[22]。由表2可知，京欣类型中的1712WME237和欣喜1号的生长势强；西农8号类型中的西瓜品种生长势普遍为强或较强，只有1812WME050和金城5号的生长势为中；吊蔓栽培品种中的早春红玉和1706WME124生长势为中，其他均为强或较强。

坐果难易是反映植物生殖生长强弱的重要评判标准。由表2可知，爬地栽培品种中1812WME029、欣喜1号、西农8号的坐果难易程度为中，而其他品种均为易或较易。

表2 参试西瓜品种的生育期及田间表现Table 2 Growth period and field performance of watermelon varieties

2.2 参试西瓜品种果实商品性状的比较

各参试西瓜品种商品性状中的果皮颜色、底色、覆色条带、果形指数、果形、瓤色、肉质等指标如表3所示，其中果皮厚度是十分重要的商品性状。在爬地栽培品种中，1712WME237果皮厚度最小，为6.92 mm；吊蔓栽培品种中，1807WME339果皮厚度最小，为3.04 mm。各类型西瓜品种果皮厚度由小到大依次为：京欣类型为1712WME237<1812WME024<1812WME006<欣喜1号<1812WME001<美都<1812WME028<1812WME029，西农8号类型为1812WME051<1812WME023<1812WME050<金城5号<1812WME022<1812WME049<西农8号，早春红玉类型为苏梦9号<早春红玉，小兰类型为1706WME124<1807WME167<小兰，红小玉类型为1807WME339<1807WME151<红小玉<1807WME338。

表3 参试西瓜品种果实的商品性状Table 3 Commercial characters of fruits of watermelon varieties

2.3 参试西瓜品种产量的比较

由表4可见，京欣类型中1812WME006的单果质量最大且每公顷产量最高，分别达5.40 kg和9.00×104kg，单果质量最小、每公顷产量最低的均为1812WME024，分别为3.05 kg和4.58×104kg；西农8号类型中西农8号单果质量最大且每公顷产量最高，分别达6.08 kg和9.12×104kg，单果质量最小、每公顷产量最低的均为1812WME050，分别为2.71 kg和3.84×104kg。吊蔓栽培品种中单果质量最大且每公顷产量最高的均为早春红玉，分别达2.23 kg和5.58×104kg，单果质量最小、每公顷产量最低的均为红小玉，分别为1.14 kg和2.85×104kg。

表4 参试西瓜品种的产量Table 4 Yield of watermelon varieties

2.4 参试西瓜品种果实的综合品质

西瓜果实品质主要包括风味品质和营养品质[23-24],其中风味品质指标包括中心可溶性固性物、边部可溶性固形物和可溶性糖含量，营养品质指标包括可溶性蛋白、维生素C和还原糖含量。

由表5可知，各单一品质指标最优的西瓜品种各不相同。京欣、西农8号、早春红玉、小兰、红小玉5个西瓜类型中，中心可溶性固性物含量最高的西瓜品种分别为1812WME001、1812WME023、早春红玉、小兰和1807WME338，边部可溶性固形物含量最高的西瓜品种分别为1812WME001、1812WME023、早春红玉、1807WME167和1807WME338，可溶性糖含量最高的西瓜品种分别为美都、金城5号、苏梦9号、小兰和红小玉，可溶性蛋白含量最高的西瓜品种分别为1812WME006、1812WME023、苏梦9号、小兰和1807WME339，维生素C含量最高的西瓜品种分别为1812WME029、1812WME022、早春红玉、小兰和红小玉，还原糖含量最高的西瓜品种分别为美都、1812WME049、苏梦9号、1807WME167和红小玉。

表5 参试西瓜品种果实的综合品质Table 5 Comprehensive quality of watermelon varieties

表5(续) Contiued table 5

2.5 西瓜品种产量指标与品质指标权重的确定

为筛选出最适宜全有机基质袋培的西瓜品种，需建立综合性状(产量和品质)评价指标，将西瓜各个单一品质指标和产量综合起来进行客观准确地评价分析。采用AHP法计算的产量指标和品质指标的权重见表6。由表6可知，判断矩阵的一致性检验系数(CR)均小于0.10，说明权重具有整体的满意一致性。西瓜各产量指标和品质指标权重的排序为：中心可溶性固形物含量C21>边部可溶性固形物含量C22>可溶性蛋白含量C32>还原糖含量C31>每公顷产量C12=单果质量C11>可溶性糖含量C23>维生素C含量C33。

表6 基于层次分析法(AHP)计算的西瓜产量指标和品质指标的权重Table 6 Weights of yield and quality indexes of watermelon based on the analytic hierarchy process (AHP)

采用熵权法确定各指标的权重排序为：单果质量C11(0.281 6)>维生素C含量C33(0.226 6)>还原糖含量C31(0.172 4)>可溶性蛋白含量C32(0.148 5)>每公顷产量C12(0.109 0)>可溶性糖含量C23(0.036 7)>边际可溶性固形物含量C22(0.017 9)>中心可溶性固形物含量C21(0.007 3)。

采用基于博弈论的组合赋权法确定的各指标最终权重排序为：单果质量C11(0.203 0)>可溶性蛋白含量C32(0.155 0)>维生素C含量C33(0.148 2)>还原糖含量C31(0.143 1)>中心可溶性固形物含量C21(0.114 8)>每公顷产量C12(0.104 6)>边部可溶性固形物含量C22(0.080 6)>可溶性糖含量C23(0.050 7)。

2.6 基于TOPSIS分析法的各西瓜品种果实综合性状评价

不同西瓜品种综合性状评价值(Cj)及其排序见表7。由表7可以看出，京欣类型中综合性状评价值最高、综合性状表现最好的是美都，1812WME006次之，1812WME024表现最差；西农8号类型中西农8号综合性状评价值最高、综合性状表现最好，1812WME023次之，1812WME050表现最差；早春红玉类型中早春红玉表现最好；小兰类型中小兰表现最好，1706WME124表现最差；红小玉类型中红小玉表现最好，1807WME339表现最差。

表7 基于TOPSIS法确定的不同品种西瓜果实综合性状指标及其排序Table 7 Comprehensive trait indexes and their ranking of watermelon fruits from different varieties determined by TOPSIS method

表7(续) Contiued table 7

3 讨 论

评价西瓜品种果实产量和品质的指标有多种，每种指标的衡量标准不同但又相互关联。张帆等[25]研究表明, 西瓜各个品质性状均与综合评价结果呈极显著相关性，说明品质是由许多性状共同构成的一个综合性状，并且各个性状相互联系，构成一个统一的有机体，任意一个性状都可以直接或间接对目标性状产生作用。仅凭单一品质指标很难准确评价西瓜品种的优劣，因此需要对产量和各品质指标进行综合评价。本试验通过主观层次分析法和客观熵权法对各单一指标进行赋权，再利用基于博弈论的组合赋权法计算各指标的权重，然后用近似理想解法构建西瓜产量和品质的综合评价指标，对供试西瓜品种的产量和品质指标进行了综合评价，筛选出了表现最优的西瓜品种。

本试验在全有机袋式栽培模式下进行，通过第一朵雌花节位、果实发育期、全生育期等数据，筛选出参试品种中早熟性表现最为优异的品种，与前人[26-28]采用传统的土壤栽培进行品种比较试验结果相比，本试验筛选出的早熟性优异品种第一朵雌花降低1～2个节位，果实发育期缩短3～4 d，全生育期差异不大，说明全有机营养基质袋式栽培对于西瓜品种的早熟性稍有提高。更低的节位，更短的果实发育期，意味着更早地进入生殖生长阶段，能够提早上市时间，提高生产效益。本试验通过对参试西瓜品种果皮底色、条带、瓤色的观察，果形、果皮厚度的测量及肉质的品尝结果，综合评价了各西瓜品种的商品性状。果实的外观是消费者购买时的重要评判标准，果皮颜色和瓤色新颖的品种可作为礼品瓜，增加消费者的购买欲望，提高品种的经济效益[29]。其中表现优异的小兰和早春红玉不仅是彩瓤，而且果皮薄、瓤质酥脆。

有研究表明，有机肥可促进西瓜地上部和根系的生长，从而促进西瓜有机物质合成及产量的形成[30]。反映品种产量的指标包括单果质量和每公顷产量，单果质量能够部分反映水分的利用效率，在徐锦华等[31]和孙德玺等[32]的研究中，西瓜单果质量较本试验中的数据偏低，说明全有机营养袋式栽培的西瓜水分利用效率更高。同时，每公顷产量达到了相同品种土壤栽培的1.5～2倍[31-32]，这主要是由于设施基质袋式栽培的方式较传统土壤栽培的种植密度大，提高了设施的空间利用率，能够在单位面积内种植更多的植株，从而提高了果实的总产量，提升了生产效益。

可溶性固形物含量是西瓜果实品质最主要的测量指标之一，已有研究表明，施用有机肥能够促进无机养分和碳水化合物向果实的运转和分配，显著提高西瓜的品质指标[33]，特别是可溶性固形物含量[34-36]。与前人[29,31-32]在土壤中栽培相同品种的西瓜试验数据相比，本试验中西瓜可溶性固形物含量较低，可能是由于基质的透水率较大，保水能力较土壤弱，需要进行更多次数的灌溉来保证植株的正常生长，因此水分供给较土壤栽培充足，使得基质栽培的西瓜含水率较高，导致中心可溶性固形物的含量下降，但也保持了西瓜更加爽脆的口感。另外，可溶性蛋白、可溶性糖、VC含量也是非常重要的营养指标，与陈钢等[37]在土壤中栽培相同品种的西瓜试验结果相比较，本研究采用基质袋式栽培西瓜的可溶性糖、可溶性蛋白、VC含量均有提高，曾令涛等[38]的研究也证明有机栽培能够提高西瓜可溶性糖、VC等品质指标的含量。全有机营养基质袋式栽培是否能提高西瓜的其他品质指标还有待研究。

综合前人的研究结果可知，全有机基质袋式栽培对于西瓜品种的总产量提高效果明显，品质指标中可溶性蛋白、可溶性糖、VC含量有提升，但可溶性固形物含量略有下降，这或许是由于试验时间、气候等不同造成的差异，还有待进一步研究。

4 结 论

本试验结果表明，早熟性最好的西瓜品种有京欣类型中的1812WME024，西农8号类型中的金城5号，早春红玉类型中的苏梦9号，小兰类型中的1807WME167，红小玉类型中的红小玉。利用主观层次分析法和客观熵权法，再采用基于博弈论的组合赋权法确定西瓜果实产量和品质各单一指标的最终权重，其排序为：单果质量>可溶性蛋白含量>维生素C含量>还原糖含量>中心可溶性固形物含量>每公顷产量>边部可溶性固形物含量>可溶性糖含量。运用TOPSIS模型对各类型不同西瓜品种果实产量与品质进行综合评价，得出京欣、西农8号、早春红玉、小兰和红小玉5个类型中适宜全有机营养袋式栽培的西瓜品种分别为美都、西农8号、早春红玉、小兰和红小玉。