嫁接冬瓜干物质以及氮、磷、钾养分累积与分配特性研究

2021-05-19廖道龙张文王小娟云天海胡艳平陈贻诵

热带作物学报 2021年3期

廖道龙　张文　王小娟　云天海　胡艳平　陈贻诵

摘要：嫁接冬瓜和自根苗冬瓜需肥規律存在一定差异，明确嫁接苗养分吸收利用规律可以提高嫁接苗冬瓜的产量。采用大田栽培试验，研究嫁接冬瓜干物质和N、P、K养分吸收利用动态变化。结果表明：（1）嫁接苗和自根苗冬瓜干物质、氮、磷、钾养分吸收积累特征基本一致，各生育期干物质、氮、磷、钾养分净吸收积累和累积速率随着生育期推进不断递增，但嫁接苗干物质、氮、磷、钾养分累积量和累积速率总体上高于自根苗。（2）冬瓜干物质在果实发育期前累积速率慢，在果实发育期累积速率快;嫁接苗在果实发育期前冬瓜干物质累积量仅占整个生育期总累积量的23.5%，其中59.65%～67.74%干物质量分配在叶片上;果实发育期干物质净累积量占全生育期的76.5%，其中52.85%～ 72.57%干物质分配在果实上。（3）纵观整个生育期，嫁接苗冬瓜N、P、K吸收利用比例为1.0∶0.20∶1.31，但各个生育期的养分吸收利用比例差异很大，各生育期N、K的吸收比例依次为1.0∶0.1∶0.16，1.0∶0.1∶0.37，1.0∶0.13∶1.01，1.0∶0.22∶1.39以及1.0∶0.24∶1.65。（4）嫁接苗平均每生产1 t冬瓜果实所需要的N为1.70 kg，P为0.34 kg，K为2.24 kg，其中N需求量显著少于自根苗，P需求量显著高于自根苗。

关键词：冬瓜;嫁接;干物质;养分

中图分类号：S642.3 文献标识码：A

Dry Matter and Nutrient Accumulation and Distribution Characteristics of N， P and K in Grafted Wax Gourd

LIAO Daolong1，2， ZHANG Wen1，3， WANG Xiaojuan1，2， YUN Tianhai1，2， HU Yanping1，3， CHEN Yisong1，2*

1. Institute of Vegetables， Hainan Province Academy of Agricultural Sciences， Haikou， Hainan 571100， China; 2. Hainan Vegetable Breeding Engineering Technology Research Center， Haikou， Hainan 571100， China; 3. Hainan Key Laboratory of Vegetable Biology， Haikou， Hainan 571100， China

Abstract： There are a certain difference in fertilizer requirement rule， nutrient uptake and utilization patterns between grafted wax gourd and self-rooted wax gourd. A field experiment was conducted to understand the accumulation and distribution characteristics of the dry matter and nutrient in grafted wax gourd and self-rooted wax gourd. The characteristics of the dry matter accumulation and nutrient uptake for both wax gourd were similar. The net accumulation amount and accumulation rate of dry matter， N， P and K increased with the growth period， with the grafted wax gourd higher than with the self-rooted seedlings. 23.5% of the total dry matter was accumulated before fruit development stage， of which 52.85%～72.57% was allocated in the leaves. 76.5% of the total dry matte was accumulated in fruits from fruit development stage to the end， of which 59.65%～67.74% was allocated in fruits. The NPK absorbing ratio of grafted wax gourd was 1.0; 0.20 ： 1.31 throughout growth season， while with a greatly different nutrient accumulation characteristic between different growth stages. The NPK absorbing ratio of the five different development stage for seedling stage， stretch tendril stage， florescence stage， previous fruit development stage and middle and late fruit development stage in turn was 1.0∶0.1∶0.16， 1.0∶0.1∶0.37， 1.0∶0.13∶1.01， 1.0∶0.22∶1.39 and 1.0∶0.24∶1.65. To obtain a ton of fruit， the N， P， K requirement for grafted wax gourd was 1.70 kg， 0.34 kg and 2.24 kg respectively， with significantly less N and more P than that for self-rooted wax gourd.

Keywords： wax gourd; grafted seedling; dry matter; nutrients

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.03.021

冬瓜[Benincasa hispida （Thunb） Cogn.]是葫芦科冬瓜属一年生蔓性草本植物，是一种营养丰富的食疗保健蔬菜[1]，也是一种典型的冬季北运瓜菜重要供应品种。海南是我国重要的冬瓜生产和供应基地，2018年冬瓜种植面积高达7006 hm2，占整个菜用瓜类种植面积的21.5%[2]，已成为当地农户经济收入的重要来源。但由于多年连作，枯萎病等土传病害日趋严峻，给冬瓜生产带来重大损失，嫁接换根栽培是克服连作障碍、防治瓜类枯萎病的有效途径[3-4]。目前嫁接栽培已成为冬瓜主产区的主要栽培方式，但嫁接栽培改变了根系这一养分的主要吸收器官，其养分吸收利用与自根苗存在很大的差异[5]。廖道龙等[6]研究表明，冬瓜嫁接栽培较自根苗栽培能显著提高植株干物质、氮、磷、钾养分的吸收量，其中冬瓜叶片氮、磷、钾含量较自根苗冬瓜分别平均提高了8.74%、31.02%和12.06%。袁婷婷等[7]研究发现，嫁接番茄植株对氮磷钾的吸收量较自根栽培平均增加27.88%、28.21%和24.23%。因此，弄清冬瓜嫁接苗养分吸收利用规律是科学施肥的重要基础，但当前冬瓜有关养分管理方面研究大部分集中在自根苗养分需求及肥料筛选方面，而且施肥的需求量都是针对总量方面[8-11]。由于作物对养分的吸收具有阶段性和连续性，且各生育阶段对养分需求的数量和强度不同，缺少对冬瓜的干物质生产和营养累积动态规律的研究和认识，是导致生产中施肥盲目性的主要原因，要实现作物高产高效，必须实现作物需求和环境养分供应在时间、空间和数量上的匹配[12]。因此，笔者对嫁接冬瓜整个生育期干物质及其氮、磷、钾累积动态变化及分配特征开展了详细研究，旨在为冬瓜嫁接栽培合理施肥提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料

嫁接苗采用以‘海砧1号（海南省农业科学院蔬菜研究所）作砧木，铁柱冬瓜（广东省农业科学院蔬菜研究所）为接穗，自根苗栽培采用铁柱冬瓜自根苗。供试的氮肥使用挪威复合肥（N∶P∶K=15∶15∶15）和红牛硫酸钾（K2O为50%）。

1.2 方法

1.2.1 試验设计本试验于2017—2018年在海南省农业科学院澄迈永发基地试验大田进行。供试土壤为壤土，pH 5.42，有机质含量为1.87 g/kg，碱解氮（N）分别为105 mg/kg，速效磷（P2O5）89.5 mg/kg，速效钾（K2O）为95.6 mg/kg。自根苗冬瓜播种和冬瓜嫁接苗嫁接时间为2017年12月1日，种苗于2017年12月20日移栽，行距300 cm，株距70 cm，单行双株种植，每亩种植635株，试验小区面积21 m2，重复3次。依据生产调研结果，氮肥施用量为375 kg/hm2，磷肥为375 kg/hm2，钾肥的施用量为450 kg/hm2。试验氮肥使用挪威复合肥，不足钾肥施用红牛硫酸钾。追肥分6次施用，第1次追肥时间为2018年1月10日，第2次隔20 d追施1次，第3～6次隔8 d追施1次。氮、磷肥30%作基肥，第1次追肥占10%，第2～6次各占12%;钾肥24%作基肥，第1～2次追肥各占8%，第3～6次各占15%;病虫害防治、植株调整等日常管理按照当地习惯进行，追肥采用水肥一体化方式追施。

1.2.2 项目测定试验期间，嫁接苗于嫁接和自根冬瓜于播种后的20 d（幼苗期）、50 d（伸蔓期）、75 d（花期）、95 d（果实膨大前期）、115 d（果实膨大中后期）采样调查，每次选择5株长势均匀的植株。每次采集的样品分成根、茎、叶和果4部分在烘箱中分别烘至恒重，称重后粉碎作进一步分析。将样品用浓H2SO4-H2O2消煮，用全自动流动分析仪（Proxima型，Alliance，France）测定N、P含量，用火焰分光光度计（M425，Sherwood，UK）测定K含量。各测量指标计算公式如下：

（1）植株氮（磷、钾）养分累积量=干物质量氮（磷、钾）含量

（2）植株各生育期养分净累积量=该生育期养分累积量?上一生育期养分累积量

（3）各生育期养分累积速率=各生育期养分净累积量/经历时间

（4）各部位养分分配系数=（该部位养分累积量/植株养分总累积量）100

（5）植株每生产1吨冬瓜所需要的养分量=（每公顷冬瓜植株养分总累积量1000）/每公顷冬瓜产量

1.3 数据处理

试验数据用Microsoft Excel 2010软件和DPS统计软件进行数据处理与分析。

2 结果与分析

2.1 嫁接冬瓜不同生育期干物质累积量特征

根据海南冬瓜的生长情况，将冬瓜整个生育期可分为幼苗期（0～20 d）、伸蔓期（20～50 d）、花期（50～75 d）、果实膨大前期（75～95 d）和果实膨大中后期（95～115 d）。从表1可以看出，嫁接苗和自根苗冬瓜干物质总量均随着生育期呈逐渐增加趋势，且冬瓜嫁接苗各生育期的干物质累积量均高于自根苗，5个时期增加幅度分别为43.17%、5.82%、6.45%、13.43%、11.70%，其中4个时期差异达到显著水平，只有在50 d时未达到显著水平。嫁接苗和自根苗各生育期干物质积累速率随着生育期呈递增趋势;其中嫁接苗各生育期净干物质积累速率分别为0.25、15.70、51.71、125.56、159.72 kg/（hm2·d），而自根苗则分别为0.18、14.83、48.52、108.99、142.75 kg/（hm2·d）。

无论嫁接苗还是自根苗，冬瓜各个器官干物质总量均随着生育期呈逐渐增加趋势，但不同器官各生育期的干物质净累积速率存在较大的差异性。冬瓜根、茎和叶各生育期的干物质累积速率随着生育期呈先升后降的趋势;嫁接苗和自根苗均在花期达到最高，其中根干物质累积速率分别为0.29、0.31 kg/（hm2·d）;茎的干物质累积速率分别为22.02、20.68 kg/（hm2·d）;叶的累积速率分别为29.40、27.55 kg/（hm2·d）。各生育期的果实干物质累积速率随着生育期呈逐渐增加的趋势，在果实膨大中后期达到最大值，嫁接苗和自根苗的累积速率分别为157.95、140.89 kg/（hm2·d）。

2.2 嫁接冬瓜不同生育期各器官干物质分配特征

从表2可以看出，冬瓜在果实发育期之前（75 d内）以营养生长为主，干物质积累主要集中在叶片，茎次之，根最少;其中嫁接苗叶片、茎、根的分配比例分别为59.65%～67.74%、23.79%～40.03%和0.93～9.07%;自根苗叶片、茎、根的分配比例分别为59.04%～67.42%、28.33%～ 39.42%和0.93%～10.76%。冬瓜进入果实发育期以生殖生长为主，干物质积累主要集中于果实，其次是叶、茎，根最少;其中嫁接苗果实、叶片、茎、根的分配比例分别为52.85%～72.57%、16.37%～27.88%、10.70%～18.31%和0.36%～ 0.55%;自根苗果实、叶片、茎、根的分配比例分别为51.17%～71.14%、17.21%～29.68%、11.27%～ 19.03%和0.38%～0.55%。

2.3 嫁接冬瓜不同生育期氮、磷、钾养分积累特征

从表3、表4可得知，冬瓜对氮、磷、钾养分的吸收累积量不同并存在阶段性差异。在整个生育期，嫁接冬瓜氮、磷、钾养分总累积量分别为181.38、48.81、318.47 kg/hm2，比例为1∶0.20∶1.31;自根苗冬瓜氮、磷、钾养分总累积量分别为158.26、34.16、267.23 kg/hm2，吸收比例为1.0∶0.16∶1.24。嫁接苗氮、磷、钾总吸收累积显著高于自根苗，增加幅度分别为13.18%、42.89%、19.17%。冬瓜各个生育期氮、磷、钾养分的净累积量随着生育期呈逐渐增加的趋势;果实膨大中净累积量最多，果实膨大前期、花期、伸蔓期次之，幼苗期净累积量最少。其中嫁接苗在果实膨大中后期氮、磷、钾养分累积量分别占全生育期的37.21%、44.29%、46.64%，自根苗的氮、磷、钾养分累积量占比分别为45.22%、41.28%、44.96%。

在花期之前（50 d内）冬瓜对氮、磷、钾的吸收累积速率慢，且以氮累积为主。进入花期后，冬瓜对氮、磷、钾的吸收累积量才开始快速增加，且氮、钾并重吸收;该时期嫁接苗氮、磷、钾的累积量比例为1.0∶0.13∶1.01，平均累积速率分别为2.01、0.28、2.02 kg/（hm2·d）;自根苗氮、磷、钾的累积量比例为1∶0.12∶0.90，平均累积速率分别为1.83、0.22、1.77 kg/（hm2·d）。

进入果实发育期（75～115 d），冬瓜对氮、磷、钾的吸收累积量进入快增期，且钾的吸收累积量最大，氮次之，磷最少。它是冬瓜养分吸收的关键时期，生产中应加强肥水管理。在果实膨大前期，嫁接苗对氮、磷、钾的吸收累积量比例为1.0∶0.22∶1.39，平均累积速率分别为4.01、0.90、5.56 kg/（hm2·d）;自根苗氮、磷、钾的累积量比例为1.0∶0.24∶1.86，平均累积速率分别为2.59、0.63、4.81 kg/（hm2·d）。该时期嫁接苗的氮素吸收累积速率较前期急剧升高，显著高于自根苗，因此，在该阶段嫁接苗应持续加强氮肥的供给。在果实膨大中后期，嫁接苗氮、磷、钾的吸收积累量比例为1.0∶0.24∶1.65;平均积累速率分别为4.51、1.08、7.43 kg/（hm2·d）。自根苗氮、磷、钾的积累量比例为1.0∶0.15∶1.24，平均积累速率分别为4.84、0.71、6.01 kg/（hm2·d）。在该阶段自根苗氮吸收累积速率开始急剧增加，并且氮肥吸收累积速率高于嫁接苗。

嫁接苗平均每生产1 t冬瓜所需要的氮、磷、钾分别为1.70、0.34、2.24 kg;自根苗栽培平均每生产1 t冬瓜所需要的氮、磷、钾分别为1.77 、0.28、2.20 kg，嫁接苗每生产1 t冬瓜所需要的磷和钾量高于自根苗，氮则低于自根苗;其中氮、磷差异达到显著水平。

2.4 嫁接冬瓜不同生育期各器官氮、磷、钾积累动态和分配特征

从表5可以看出，不同生育期冬瓜各器官氮、磷、钾的积累动态和分配比例不同。整個生育期，无论嫁接苗还是自根苗，冬瓜叶片的氮、磷、钾积累量均呈先升后降的变化趋势，氮积累量均在75 d时达到最大，磷、钾积累量在95 d时达到最大;茎的氮、磷积累量呈先升后降的趋势，氮积累量在75 d时达到最大，磷积累量在95 d达到最大，而茎的钾积累量则随生育期呈持续升高的趋势;根部和果实氮、磷、钾积累量均呈持续升高的趋势，在115 d达到最大值。

冬瓜在果实发育期之前（播种后75 d内）氮、磷主要集中在叶片，其次为茎、根最少，表明根系吸收的营养首先满足叶片生长的需要，促进光合作用。冬瓜嫁接苗叶片的氮素和磷素分配系数分别为64.52%～70.50%和60.48%～69.30%;自根苗叶片的氮和磷分配系数分别为56.52%～72.54%和64.97%～67.55%。钾主要集中在茎中，叶片次之，根最少;嫁接苗和自根苗茎的分配系数分别为21.57%～63.34%和35.49%～62.08%。冬瓜进入果实发育期（75～115 d）之后，氮、磷、钾主要集中在果实，其次叶、茎，根最少。其中嫁接苗果实氮、磷、钾的分配系数分别为53.15%～ 74.84%、58.48%～77.87%和58.00%～77.76%;自根苗果实氮、磷、钾的分配系数分别为47.69%～ 73.92%、50.55%～71.17%和50.55%～71.17%。

冬瓜各生育期根、茎、叶氮、磷、钾养分净累积量随着冬瓜的生育期呈先增加而减少趋势，其中，根、茎和叶氮、磷、钾净累积量均在花期达到最大值。说明根、茎、叶在花期养分积累处于快速增长期，此后它们的养分吸收积累转入缓增长期或负增长。茎、叶的氮、磷、钾在果实发育期的净累积量的负增长，说明茎、叶中氮、磷、钾就近向果实中转移了。冬瓜果实各个生育期氮、磷、钾净累积量随着冬瓜的生育期呈逐渐增加趋势，在果实发育期净累积量达到最大值。

3 讨论

冬瓜嫁接苗和自根苗干物质累积变化趋势基本一致，其动态变化与苦瓜[12]、甜瓜[13]、甘蔗[14]、春小麦[15]等作物干物质累积量的增长趋势相同，符合作物干物质累积的一般规律。在果实发育期之前干物质累积速率较为缓慢，进入果实发育期干物质累积速率较快;其中嫁接苗和自根苗在果实发育期之前（75 d内）干物质量累积量分别占全生育期期的23.5%和25.11%，主要生产茎、叶为主;果实发育期（75 d～115 d）的干物质累积量分别占全生育期的76.5%和74.89%，以生产果实为主。但本研究在果实膨大中后期干物质累积速率仍达到最大值，并没有出现生长后期缓慢增长趋势，这可能与本试验由于雨季来临在果实膨大停止时就已经提前收获有很大关系。冬瓜停止膨大后就进入果实成熟期，该生育期主要是冬瓜各种营养物质不断转化提升果实品质，植株的干物质基本不再发生较大的变化。

氮、磷、钾积累对植株干物质生产和产量形成至关重要，本研究冬瓜对氮、磷、钾的吸收积累的变化趋势与干物质积累基本一致，因此，氮、磷、钾合理配比施用有利于干物质的积累。李国良等[10]研究表明，冬瓜整个生育期N、P、K的吸收比例为1.0∶0.21∶2.02，张文等[16]研究认为，冬瓜吸收N、P、K的比例为1.0∶0.36∶1.78;本研究冬瓜嫁接苗吸收N、P、K的比例为1.0∶0.20∶1.31，自根苗N、P、K养分的比例为1.0∶0.16∶1.24，本研究中與上述报道的结果相比，钾的比例明显偏低，这可能与冬瓜品种和区域气候土壤环境不同有关。但总体上冬瓜对钾的积累量最大，氮次之，磷最少，这与冬瓜之前的研究[10，16]一致，也与苦瓜[12]、黄瓜[17]等瓜类作物的研究结果一致。另外嫁接苗每生产1 t冬瓜所需要的氮量显著低于自根苗，磷肥需求量显著高于自根苗。这说明嫁接苗能提高冬瓜氮素利用效率，这与薛亮等[18]的观点一致; 周宝利等[19]认为，嫁接能够调节植株体内氮转化相关酶活性，从而提高氮素转化能力和氮肥利用率。

了解不同生育期冬瓜对氮、磷、钾的吸收特性对确定冬瓜合理施肥量具有十分重要的参考价值，但目前尚无相关方面的报道。本研究分析了冬瓜嫁接苗和自根苗不同生育期氮、磷、钾的吸收积累动态及其比例。结果表明，冬瓜各个生育期氮、磷、钾的净累积量和累积速率随着生育期推进呈递增趋势，其峰值出现在果实膨大中后期。整个生育期，嫁接苗氮、磷、钾的积累量和累积速率均大于自根苗，但在果实膨大后期自根苗氮素累积速率[4.51 kg/（hm2·d）]略小于自根苗[4.84 kg/（hm2·d）]。这主要是因为嫁接冬瓜比自根苗提前进入氮素累积快增期，嫁接冬瓜在果实膨大前期进入氮累积快增期[氮平均累积速率为4.01 kg/（hm2·d）]。自根苗在果实膨大前期氮累积速率为2.59 kg/（hm2·d），仍处于慢速增长期，直到果实膨大后期才进入氮累积快增期。因此，在生产中嫁接冬瓜要比自根苗提前加强氮养分供给。冬瓜各个生育期氮、磷、钾养分吸收积累量及其比例存在较大的差异，嫁接苗和自根苗在幼苗期、伸蔓期的磷、钾吸收累积量和吸收比例远低于氮肥，在果实膨大期钾的吸收累积量和吸收比例远高于磷、氮。这与在青瓜、苦瓜上研究的结果不一致，于淑芳等[20]认为，黄瓜在苗期氮、磷、钾的吸收比例为1.0∶0.6∶1.7，其氮、钾的吸收比例高于果实采收期。张白鸽等[12]研究表明，苦瓜在各个生育期N、P、K的吸收利用比例差异不大，基本保持在1.0∶0.15∶1.49比例水平。

综上所述，冬瓜嫁接苗和自根苗在干物质积累和养分吸收利用特征基本一致，冬瓜各时期干物质和氮、磷、钾养分积累随生育期呈递增的趋势，在果实膨大中后期达到最大值，但嫁接苗各生育期干物质和养分净累积量均高于自根苗。嫁接苗平均每生产1 t冬瓜所需要的氮为1.70 kg，磷为0.34 kg，钾为2.24 kg，整个生育期N、P、K的吸收比例为1.0∶0.20∶1.31，但各个生育期氮、磷、钾养分吸收累积量及其比例差异较大。因此在冬瓜嫁接栽培生产中，要结合土壤测试，依据养分吸收累积规律和目标产量，合理分配不同生育时期的氮磷钾养分供应量和供应比例，使养分供应与作物需求一致，提高养分利用效率。

参考文献

[1] 印万芬. 冬瓜的化学成分和综合利用[J]. 资源节约和综合利用， 1998（4）： 3-5.

[2] 海南省统计局. 海南省统计年鉴[Z]. 北京：中国统计出版社， 2019.

[3] 廖道龙，伍壮生，邓长智. 海南冬瓜抗枯萎病嫁接砧木筛选研究[C]//中国园艺学会2014年学术年会论文摘要集，南昌：《园艺学报》编辑部， 2014.

[4] 廖道龙，冯学杰，朱白婢，等. 冬瓜嫁接砧木评价及其产量与性状的相关性分析[J]. 南方农业学报， 2017， 8（48）： 1434-1440.

[5] 张文，廖道龙，云天海，等. 嫁接冬瓜和自根冬瓜氮肥肥效研究[J]. 安徽农学通报， 2019， 25（6）： 66-71.

[6] 廖道龙，胡艳平，云天海，等. 嫁接和有机肥对冬瓜生长发育和根际土壤微生物的影响[J]. 热带作物学报， 2018， 39（11）： 2153-2159.

[7] 袁亭亭，宋小艺，王忠宾，等. 嫁接与施肥对番茄产量及

氮磷钾吸收利用效率的影响[J]. 植物营养与肥料学报， 2011， 17（1）： 131-136.

[8] 梁家作，熊柳梅，王益奎，等. 桂蔬一号黑皮冬瓜氮磷钾优化施肥模式研究[J]. 南方农业学报， 2011， 42（3）： 291-294.

[9] 左金刚，陈玲，罗红军. 六枝特区冬瓜平衡施肥试验初报[J]. 贵州农业科学， 2005（1）： 62-63.

[10] 李国良，姚丽贤，何兆桓，等. 冬瓜氮磷氮化肥配施效应[J]. 中国农学通报， 2008， 24（4）： 273-276.