不同氮肥用量对甜瓜生长、产量及品质的影响

2021-06-24杨建超陈有福付湘徐诚杨平杨鸿基轩正英

塔里木大学学报 2021年2期

杨建超，陈有福，付湘，徐诚，杨平，杨鸿基，轩正英*

（1塔里木大学植物科学学院，新疆阿拉尔 843300）

（2南疆特色果树高效优质栽培与深加工技术国家地方联合工程实验室，新疆阿拉尔 843300）

甜瓜（Cucumis meloL.）为葫芦科（Cucurbitaceae）甜瓜属一年生蔓性草本植物，是新疆南疆的特色栽培蔬菜之一，且南疆具有丰富的光热资源，目前已成为甜瓜栽培的最适宜地区之一[1]。目前新疆设施甜瓜栽培绝大部分趋向于传统经验式栽培，盲目大水大肥供给，缺乏精准的管理技术，造成农业水资源的大量浪费、土壤盐渍化、果实产量与品质的降低、生态环境恶化等一系列问题[2]。氮素是影响甜瓜产量和品质的重要因素，合理施氮是作物取得优质高产的关键措施。目前新疆甜瓜施肥多以“基肥+追肥”的传统施肥方式进行，普遍存在着氮素过量施用的现象[3]，通过合理施用氮肥能提高其利用率并达到氮素平衡[4]。甜瓜生长规律呈“S”形，符合Logistic生长模型，即慢－快－慢的生长规律[5-6]。在栽培过程中重点在于满足甜瓜的养分需求，特别是呈指数生长阶段的养分供给，即养分相对添加速度需要等同于植物生长速度，从而提高氮肥利用率达到氮素平衡，所以氮素指数施肥在甜瓜上的应用前景广阔。

指数施肥是以指数递增方式添加养分，其添加速率与植株生长速率相适应，可以满足植株在不同生长时期的养分需求[7]。指数施肥养分添加速度与植株生长趋势相符，植株有效利用养分达到营养载荷[8]，极大地提高了养分吸收利用效率；避免了早期养分浓度过高造成的毒害及根系周围电导率被抑制造成的生理伤害；既能节省肥料也避免植株体内的养分浓度随生物量的增大而被稀释。本研究通过不同梯度氮素指数施肥和平均施肥处理，以寻找更为合理施肥方式和施肥浓度，探索指数施肥对甜瓜的适用性，为减少肥料浪费和土壤污染，对设施蔬菜高产优质节本增效栽培具有重要的指导意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2020年6月在塔里木大学水利与建筑工程学院试验站智能温室(东经 80°30'～81°58'，北纬40°22'～40°57')进行，温室南北向 40.00 m，东西向32.00 m，脊高5.50 m，覆盖材料为PVC阳光板。于2020年5月20日用50孔穴盘育苗，常规方法管理，于“两叶一心期”定植，缓苗7 d后每5 d进行一次施肥。栽培方式：主蔓4叶摘心，留1条子蔓，子蔓4叶摘心，孙蔓结瓜，每条孙蔓留1朵雌花摘心，采用膜下滴灌栽培模式，授粉方式为人工授粉并标记首授粉日期。试验供试肥料尿素（含N 45%）为新疆玉象胡杨化工有限公司生产，磷酸二氢钾（含KH2PO4≥98%）为润尔甲公司生产，硫酸钾（含K2O 52%）为国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司生产。小区面积为1.68 m2，宽0.40 m×4.20 m长，深0.40 m，每小区种植12株，株距为0.35 m，行距为0.80 m，小区之间以塑料薄膜铺垫隔开填以黄沙：炉渣=5∶4作为栽培基质。该基质理化性质为 pH 7.55，碱解氮 15.25 mg·kg-1，有效磷150.03 mg·kg-1，速效钾108.21 mg·kg-1。

1.2 试验方法

试验主要采取氮素指数施肥和平均施肥对甜瓜‘白莎密’进行施氮处理，共设10个处理，CK代表不施肥，E代表指数施肥，E2、E4、E6、E8、E10代表生育期总施纯氮量为 2 g/株、4 g/株、6 g/株、8 g/株、10 g/株，C代表平均施肥，C2、C4、C6、C8代表生育期总施氮量2 g/株、4 g/株、6 g/株、8 g/株，每次施用量见表1。每个处理设置3次重复，采用完全随机排列，共30个小区。

表1 甜瓜不同处理施氮量单位：mg/株

两种施肥方式施肥频率时间相同，整个生育期磷、钾肥为磷酸二氢钾（含KH2PO4≥98%、P2O533.8%、K2O 51%）30 g/株和为硫酸钾（含K2O 52%）30 g/株，分12次同尿素一同施入。试验采用指数施肥模型，来计算相应施肥量[9]，公式如下：

公式（1）、（2）中，NT为施氮总量；NS为幼苗在指数施肥处理前的初始氮含量；Nt代表在相对增加率r下，t次施肥时的施氮量；Nt－1代表包含第t-1次施肥的氮素施入总量；r为氮素相对添加率；t为指数施肥的次数。

参考TIMMER V R等[9]测定NS=1.52 mg：经指数施肥处理前甜瓜幼苗的测定。平均施肥：每次施肥量=相应施肥梯度生育期施肥总量/施肥次。具体甜瓜施肥量见表1。

1.3 测定指标

1.3.1 株高、茎粗测定

定植缓苗后每小区随机选6株，株高、茎粗每10 d测量一次。株高用卷尺测定，从主茎靠近基质1 cm开始测量到植株的生长点；使用游标卡尺对茎粗进行测量，每次测量是同一个位置。

1.3.2 叶绿素含量测定

在盛果期取从上往下第5片叶于冰盒迅速带回实验室，使用乙醇浸提法进行叶片叶绿素含量的测定[10]。每个处理3次重复，每个重复中取样5株。

1.3.3 甜瓜产量品质的测定方法

每个小区随机选取6株甜瓜测定单果重和单株产量，最后计算出公顷产量。根据授粉后30～35 d每个小区中选取同一授粉日期同一节位的6个代表性果实，即每个处理18个代表性果实，用游标卡尺测量果实纵、横径、皮厚，边糖（取横径最大处靠近果皮3 mm厚果肉测定）、心糖（取横径最大处靠近种腔3 mm厚果肉测定）用便携式手持折射仪测定，可溶性糖采用蒽酮比色法测定，可滴定酸采用酸碱滴定法测定，可溶性蛋白采用考马斯亮蓝G-250染色法[10]。

1.4 数据处理

采用Microsoft Office Excel 2019对数据进行整理，用DPS 7.55进行分析。

2 结果与分析

2.1 施氮量对甜瓜生长的影响

2.1.1 施氮量对甜瓜株高的影响

研究表明，随着时间的推移和施氮量的增加，甜瓜植株株高逐渐增加。从表2可知，在第50 d，指数施肥处理株高表现为 E4＞E6＞E8＞E10＞E2＞CK，平均施肥处理株高表现为 C6＞C8＞C4＞C2＞CK。结果表明：定植后20～40 d CK与除E2的各处理均存在显著差异，而 50 d时 CK 与 E4、E6、E8、C2、C4、C6、C8均存在显著差异。两种施肥方式株高均随着施氮量的增加而增加且甜瓜植株呈现株高增长量先增高后下降的趋势，说明施肥量较低时不能满足植株生长所需，但较高的施氮量对植株株高的增长产生抑制作用。

表2 不同施氮量对定植后甜瓜株高的影响单位：cm

2.1.2 施氮量对甜瓜的茎粗影响

本研究表明，各处理甜瓜植株茎粗生长表现出与株高相似的变化规律，茎粗增长量随着施氮量的增加均呈现出“先增后减”的趋势，较高的施肥量使得茎粗的增长受到一定程度的抑制。从表3可知，在60 d，指数施肥茎粗大小依次为E4＞E6＞E2＞E10＞E8＞CK，平均施肥茎粗大小依次为 C6＞C4＞C8＞C2＞CK。多重比较表明：CK与E4、E6、C2、C4、C6、C8均存在显著差异，且平均施肥各处理间差异不显著。说明施氮能对茎粗增长有促进作用。

表3 不同施氮量对定植后甜瓜茎粗的影响单位：mm

2.2 施氮量对甜瓜叶片叶绿素含量影响

氮素缺乏时减少叶绿素形成，植物出现缺绿症，叶绿素a和b都可以吸收光能，但只有少数处于激发状态的叶绿素a可以将光能转化为电能，叶绿素a和叶绿素b的比值反映植物对光能利用多少[11]。从表4可以得出，甜瓜叶片叶绿素a和叶绿素b及总叶绿素含量均随施氮量的增加而增加。多重比较表明：E6、C2、C4、C6叶绿素a含量与CK存在显著差异，C4和C6叶绿素b含量与CK存在显著差异。指数施肥下叶绿素a和b含量在E6处取得最大值2.05 mg/g和0.89 mg/g，较CK增加7.32%和11.25%。平均施肥在C6处取得最大值2.25 mg/g、0.92 mg/g，较CK增加17.8%、13.58%。C6与C8叶绿素a含量存在显著差异，说明平均施肥法施氮量过高会显著降低叶绿素a含量。

表4 施氮量对甜瓜叶绿素含量的影响

2.3 施氮量对甜瓜产量影响

如表5所示，果实纵径、横径、果形指数、平均单果重、产量均随施氮量的增加表现出“先增后减”的趋势，各处理指标均高于不施肥CK处理，E6、E8、C4、C6果实纵径与CK存在显著差异；E4、E6果实横径与CK处理存在显著差异；C4、C6果形指数与CK存在显著差异；CK与各处理均存在显著差异。说明随着施氮量的增加，对果实纵径、横径、单果重有促进作用。指数施肥中E6处理（36 389.05 kg/hm2）较CK增产12.8%，平均施肥中C6处理（36 575.24 kg/hm2）CK增产13.4%。E4、E6、C4、C6处理折合产量与CK间存在显著差异，其余处理较CK不存在显著差异。指数施肥产量除E6处理，其余处理间差异不显著。施氮能增加产量，而过高的施氮量对产量有抑制作用。

表5 施氮量对甜瓜果实性状和产量的影响

2.4 施氮量对设施甜瓜品质影响

如表6所示，指数施肥在E8处理有最大值，边糖7.67%、心糖11.5%、可滴定酸0.16%、可溶性糖含量11.1 mg/g、可溶性蛋白含量2.38 mg/g，各指标均与CK及指数施肥其他处理均存在显著差异。平均施肥在C4处理可溶性固形物和可溶性糖含量最高，可溶性糖与平均施肥其它处理差异显著；而C6处理可滴定酸0.144%和可溶性蛋白含量2.14 mg/g最高。随着施氮量的增加，果实中可溶性固形物、可滴定酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量升高，达到峰值后下降，各指标呈现出相似的趋势。说明增施氮肥会显著提高甜瓜果实品质，但过量施氮则会降低品质。

表6 施氮量对甜瓜品质的影响

3 讨论

氮素参与植物生长的各种代谢过程，是植物生长的关键因素，对甜瓜生长发育及产量的影响极为复杂。前人研究发现，甜瓜植株株高、茎粗在一定范围内与施肥量呈正相关。本试验研究结果表明：指数施肥处理及平均施肥处理株高在E4(180.83 cm)和C6(215.56 cm)处最大；茎粗在E4(7.85 mm)和C6(8.55 mm)处最大，随着施氮量的增加处理间株高、茎粗先增加后抑制。该结果与许如意[12]、司琼[13]、景博等[14]研究结论相一致。表明过高或过低的施氮量都会抑制株高和茎粗的增长。

叶绿素是植株进行光合作用的重要物质，本试验研究结果表明，叶绿素a、b含量在两种施肥方式下均随着施氮量的增加而增加，在E6和C6处理达到最大，而后随着施氮量的增加而下降。与王益明等[15]、向芬等[16]、李鹏程等[17]研究结果相符。

本研究果实纵径、横径、果形指数、平均单果重、产量均随施氮量的增加表现出“先增后减”的趋势。刘志刚等[18]研究表明甜瓜果实纵、横径随施氮量的增加呈先增后减的趋势，本试验果实性状与前人研究结果相似。产量品质方面，牛在垒等[19]研究表明增加施氮量，可提高产量和单果重，当供氮量超过93.8 kg/hm2时，品质指标随施氮量的增加而降低。胡国智等[20]研究表明不同施氮量处理甜瓜产量呈先增后减，适宜施氮量对甜瓜植株生长及产量有正相关关系，但氮素施用超过225 kg/hm2将导致产量降低。

许如意[12]研究表明8 mmol/L比较适合网纹甜瓜的生长和品质形成浓度，更高浓度将导致品质下降。本试验中指数施肥E6处理最大折合公顷产量为36 389.05 kg/hm2，较CK增产12.8%；平均施肥中C6处理最大折合公顷产量36 575.24 kg/hm2，较CK增产13.4%；指数施肥品质指标可溶性糖固形物含量、可滴定酸含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量在E6处理处最大，平均施肥C4处理可溶性糖固形物含量、可溶性糖含量最大，C6处理可滴定酸含量、可溶性蛋白含量最大，随着施氮量增加各指标达到最大后下降。本试验使用温室的覆盖材料PVC阳光板老化，透光率下降导致产量偏低，但试验显示趋势与前人研究结果相符。