新型大颗粒肥料对小果型西瓜产量及品质的影响

刘 璐，白 甜，赵建锋，卢宗云，李 杰，孙玉东，许文钊，华 涛，王 洁，王林闯*

（1.江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所，江苏 淮安 223001；2.中国科学院 沈阳应用生态所，辽宁 沈阳 110016；3.淮阴工学院，江苏 淮安 223003）

西瓜（Citrullus lanatus）属于葫芦科西瓜属的一种作物，在我国种植面积广泛［1-3］，其果实品质直接决定种植收益，但当前西瓜生产过程中存在因施肥不当且肥料利用率较低而导致果实品质总体呈下降的变化趋势［4-6］。为此，寻求适宜西瓜生产所用肥料种类和用量，提高肥料利用率，从而改善西瓜品质势在必行。

目前，主要通过改变肥料剂型或者农艺及工艺措施等手段来提高肥料利用率。大颗粒肥料作为一种新型肥料，因其具有环境友好的特点在缓解养分释放和改善土壤质量等方面表现优异而被逐渐关注［7-9］。已有研究［10］表明，大颗粒肥料与传统肥料相比，在玉米、水稻等作物上可显著改善作物品质并提高产量，但关于大颗粒肥应用于西瓜生产的研究却鲜有报道。为此，笔者以江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所培育的特色小果型西瓜品种苏梦6号为研究对象，进行不同种类及用量肥隆大颗粒复合肥料（肥隆丸）与传统施肥和不施肥的对比试验，探明肥隆丸对小果型西瓜苏梦6号在产量及品质方面的影响。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2022年8—11月在江苏省淮安市江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所农业科研创新基地进行，种植方式为盆栽，所用栽培基质养分含量包括：有机质含量为50.8%，碱解氮为782 mg/kg，有效磷为644.9 mg/kg，速效钾为859.7 mg/kg，pH值为6。

1.2 试验材料

供试作物：小果型西瓜品种为江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所主推品种苏梦6号；供试肥料：“肥隆”长效大颗粒缓释肥料绿色（14-14-14）及黑色（14-16-10）、“肥隆”有机无机液态水溶肥（77-0-512），均由中国科学院应用生态研究所研制提供，其中大颗粒复合型肥料的基本特性为：单粒重15 g， 颗粒厚度1.5 cm，直径3 cm，硬度大于200 N，除含有大量元素氮、磷、钾外，富含丰富的中微量元素，黑色肥隆中额外添加腐殖酸；复合肥（15-15-15）、复合肥（20-20-20）、复合肥（13-4-25）、复合肥（18-4-19）由雅冉国际集团提供，50%硫酸钾由山东青上化工有限公司提供。

1.3 试验设计

本试验基肥处理共8个，其中F0为不施肥空白对照，F1为常规施肥［基肥（15-15-15)+追肥（13-4-25）、硫酸钾］，其他6个处理分别应用“肥隆”长效大颗粒复合型肥绿色42%（14-14-14）、黑色40%（14-16-10）各施加1粒、2粒、3粒为底肥并配合“肥隆”有机无机液态水溶肥（77-0-512），采用人工授粉，每处理15株，3个重复。采用吊蔓栽培，株距30 cm，每株留一蔓一瓜。各小区施肥处理编号如表1所示。

表1 各小区施肥处理及对应编号

1.4 试验处理

按照西瓜生长的不同时期进行施肥，前期常规处理底肥采用复合肥（15-15-15），肥料与栽培基质混匀。“肥隆”长效大颗粒复合型肥为西瓜植株侧深施加，所有处理底肥施加时间相同。西瓜进入伸蔓期常规处理使用复合肥（20-20-20），6组大颗粒肥处理不追肥，进入膨瓜期后常规处理施加复合肥（18-4-19）、复合肥（13-4-25）和硫酸钾，6组大颗粒肥处理施加“肥隆”（7.7-0-51.2）液体有机肥，其中F1常规处理分别在基肥期、伸蔓期各施肥1次，膨瓜期1施肥2次，膨瓜期2施肥3次，成熟期施肥2次；6组大颗粒肥处理分别在基肥期施加1次后，与膨瓜期1、膨瓜期2及成熟期各施肥2次，伸蔓期不追肥，具体施肥用量如表2 所示。

表2 全生育期施肥情况统计表 g

1.5 测定指标

分别在授粉结束后第5天（9月29日）和第20天（10月14日）对植株进行田间指标测量，分别使用游标卡尺、直尺及叶绿素含量测定仪对植株茎粗和叶片长度、宽度及叶片叶绿素含量进行测量，其中叶片叶绿素含量采用多点测量取平均值的方法确定最终数值。西瓜采收后，采用台秤称量果实重量并计算产量；采用直尺测量果实横径、纵径和果皮厚度，并计算果型指数（果实纵径/横径）。采用手持折光仪测量果实中心和边部可溶性固形物含量；通过台秤对西瓜单株重及小区产量进行称量。

1.6 数据分析

采用Excel和SPSS 20.0软件对数据进行整理和统计分析，采用Duncan’s新复极差法进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 新型大颗粒肥料对膨瓜期西瓜植株生长情况的影响

授粉结束后第5天对膨瓜期田间指标进行测量，测量具体结果如图1所示。通过比较可知，施用“肥隆”复合肥处理植株叶片相较于不施肥和常规施肥叶片的长度、宽度均明显增加，其中FB2处理的叶长和叶宽最大，F0处理的叶长和叶宽均最小。从茎粗测量数据来看，8个处理中FB3处理下茎粗最大，较F0和F1处理的茎粗分别增加了17.49%和7.58%。通过手持叶绿素仪对植株叶片进行多点叶绿素测量可知，FB1处理的叶绿素含量最高，FG1、FG2处理的叶绿素含量最少，其他处理无显著差异。

图1 膨瓜期不同肥料处理对西瓜植株生长情况的影响

2.2 新型大颗粒肥料对成熟期西瓜植株生长情况的影响

为了进一步了解“肥隆”复合肥对成熟期西瓜植株的影响，在授粉结束后第20天进行植株的田间指标测量，具体结果如图2所示。施用“肥隆”复合肥对西瓜成熟期的叶长、茎粗有明显影响，对叶宽影响不大，其中F1、FB2、FG2处理的叶片长度居前3位，分别为18.63、17.23、17.13 cm，F0的最小，为14.00 cm；FB3和FG3处理的茎粗居前2位，分别为5.16、4.93 cm，F0处理的茎粗最小，为4.34 cm。成熟期不施肥处理的叶片明显变黄，叶绿素含量最低，为37.17，F1、FB1、FB3处理的叶绿素含量较高，分别为49.10、48.63、47.70。

图2 成熟期不同肥料处理对西瓜植株生长情况的影响

2.3 新型大颗粒肥料对西瓜果实经济指标的影响

不同肥料处理对西瓜果实的经济指标影响不同。如图3~图4所示，较不施肥处理而言，常规施肥处理和施用“肥隆”复合肥对西瓜果实影响明显，8个处理中FB3处理的横径最大，为11.9 cm，果皮厚度最大，为 0.267 cm，果形指数较小；FG3处理果实横、纵径整体处于上游水平，同时果皮较薄果型圆润，不施肥处理F0果实横、纵径和果皮厚度均为最低，其他几组处理间无明显差异。

图3 新型大颗粒肥料对西瓜果实经济指标的影响

2.4 新型大颗粒肥料对西瓜果实品质指标的影响

通过手持折光仪对成熟期西瓜果实的可溶性固形物进行测量，结果如表3所示。施用“肥隆”复合肥可提高西瓜中心和边际可溶性固形物含量，与不施肥处理相比，其他7组处理的中心和边际可溶性固形物均有明显提升，其中FB3处理的2种糖度均为最高，较F0处理分别增加了2.24、2.77个百分点，较F1处理分别增加了0.57、1.23个百分点。另外，从中心与边际可溶性固形物含量差值比较结果来看，常规施肥的中心与边际可溶性固形物含量差值最高，为0.93，FG1处理的中变差最小，为0.14。由此可见，施用不同用量的新型大颗粒肥料可提升西瓜糖度，改善西瓜果实品质。

表3 新型大颗粒肥料对西瓜果实糖度的影响

2.5 新型大颗粒肥料对西瓜产量的影响

从表4可以看出，不同施肥处理对西瓜产量产生了一定影响。与不施肥处理相比，其他7组处理的产量均明显提高。与常规施肥处理相比，FG3和FB3处理的西瓜产量无明显差异，而其他4组处理的西瓜产量均略低。施用相同“肥隆”复合肥的西瓜，均呈现出随着底肥添加次数的增多，产量逐渐升高的趋势，新型大颗粒缓施肥的2种处理中均为施用3粒的效果最好。8组处理中，FB3处理的单果重、折合产量及小区产量均最高，分别比F0处理提高了82.80%、82.80%和77.13%。

表4 新型大颗粒肥料对西瓜产量的影响

2.6 不同肥料处理主成分分析及综合评价

主成分分析是一种在多领域应用研究的方法，该方法能够实现影响因子的化繁为简，能够具象表示出每个影响因子在不同程度上对多个变量的影响因子，故而该分析方法可应用于综合评价某个品种的整体品质特性情况。为了评价试验中不同肥料处理的各项指标，本研究对包含平均叶长、平均叶宽、平均茎粗、叶绿素含量、果实横纵径、中心糖、边糖、单果重等在内的13项指标进行主成分分析，分析结果如表5所示。由表5可知，PC1~PC3的方差贡献率分别为60.421%、21.256%和8.022%，表示可解释8种处理13项指标60.421%、21.256%和8.022%的原始信息，且该3项主成分的累计方差贡献率已达到89.699%，故可提取这3项主成分代表原8个处理的13项指标，达到降维的目的。

表5 不同处理瓜主成分分析结果

分析中，由于PC1~PC3累计贡献率为89.699%，故根据以上几种主成分建立评价不同肥料处理效果的综合评价模型。根据各个主成分的系数和特征性获得以下表达式：

式 （1）~式 （3）中，X1代表叶长均值，X2代表叶宽均值，X3代表叶绿素含量均值，X4代表茎粗均值，X5~X8依次代表果实横径、纵径、果形指数和果皮厚度，X9~X13分别代表果实单果重、果肉中心可溶性固形物含量、边际可溶性固形物含量、小区产量和折合产量等多项指标。

以每个主成分的方差贡献率为权重，通过主成分的得分及相应权重线性加权求和获得果实品质综合评价函数方程：

由品质主成分综合评价得分模型可计算得出不同处理西瓜的各项得分及综合排名（表6），按照总得分由高到低依次排序为FG3＞F1＞FB3＞FB2＞FB1＞FG1＞FG2＞F0, 结果表明相比于常规施肥和不施肥地块，施用3粒绿色肥隆丸为底肥的施肥模式效果最好，西瓜植株和果实的各项指标综合表现最高。

表6 不同处理西瓜各主成分得分及排名情况 分

3 讨论

与传统肥料相比，“肥隆”大颗粒长效复合肥在养分释放上存在减缓作用，释放期为90~120 d。谷守玉等［11-12］研究认为，不同类型的肥料养分释放机理不相同，具体分为扩散机理和渗透机理。据有关研究报道表明，大颗粒肥料的养分释放过程主要包括：（1）随着水分逐渐进入肥料，肥料吸水后膨胀并部分溶解缓慢释放养分。（2）在外界出现渗透压积聚且水分持续性进入肥料颗粒内部后，肥料中溶解的营养物质通过扩散作用持续缓慢释放，其中养分和水分的渗透和扩散由大颗粒溶胀控制。（3）随着时间的延长，水分不断进入肥料中，致使大颗粒肥料迅速崩解，肥料中剩余的养分可通过抑制剂的添加减缓释放速度［12-14］。此外，大颗粒肥料的颗粒较传统肥料显著变大的同时，比表面积显著减小，土壤与肥料之间的接触面积随之变小，在分散度变低的同时，作物的养分利用率会显著提高［13-14］。

本研究中，根据西瓜生育期的不同共设置了2组对照（F0和F1）以及6组不同养分比例和剂量的肥隆丸+有机无机液体水溶肥组合进行处理，其中常规施肥组分别施加基肥，并于伸蔓期、膨瓜期以及成熟期进行总计10次施肥处理，另外6组施加肥隆丸的处理分别施加基肥，并于膨瓜期和成熟期总计进行7次施肥处理。结果表明，施加肥隆丸的处理组合在植株不同时期的叶长、叶宽、茎粗以及叶片叶绿素含量方面有不同程度的提高，其中FB2处理的叶片长度最大、F0处理的最小；FB3和FG3处理的茎粗最大。主要原因可能为肥隆丸中含有聚谷氨酸和腐殖酸，两者属于植物激素和土壤调节剂，可通过改善土壤的理化结构进而促进植株叶片和茎粗的增长。该结果也与刘美［15］通过施加适量腐殖酸可显著增强作物光能转化效率并促进作物茎粗增长的研究结果相一致。与此同时，施加新型肥料肥隆丸在增强西瓜经济指标和品质指标以及产量方面均有明显作用。其中，FB3处理的横径最大，皮厚最多，果形指数较小；FB3处理的中心糖度和边糖度最高，分别较F0处理增加了2.24、2.77个百分点，对比常规施肥中心糖度和边糖分别增加了0.57、1.23个百分点；产量方面，施用相同“肥隆”复合肥的西瓜，均呈现出随着底肥添加次数的增多，西瓜产量逐渐升高的趋势，新型大颗粒缓施肥的2种处理中均以施用3粒的效果最好。8组处理中，FB3处理的单果重、折合产量和小区产量均为最高，分别比F0处理提高了82.80%、82.80%和77.13%。造成该结果的可能原因是通过改善西瓜根际土壤环境后，植株土壤微生态环境得到优化，从而增强了根际土壤的供肥性，进而促进了西瓜生长。

本研究利用主成分分析法对供试的8种肥料处理西瓜的13项影响指标进行主成分分析后，提取3个主成分对整体进行综合计算和评价。结果表明，针对小果型西瓜的不同肥料处理组合评分由高到低依次为FG3＞F1＞FB3＞FB2＞FB1＞FG1＞FG2＞F0。从评价结果来看，施用3粒绿色肥隆丸配合有机无机液体水溶肥的施肥模式评分最高，效果最好，与不施肥和常规施肥相比，FG3处理在折合产量上分别增加了82.8%和3.8%，中心糖度分别提高了31.9%和6.6%，追肥次数减少3次，单株节肥34.79%。因此，新型大颗粒肥料肥隆丸是一种新型的高效、低成本且环境友好的长效缓释肥料，在节约用工成本、提高产量方面有突出作用，对提高肥料利用效率、节约资源以及促进我国农业生产等具有重要意义。

综上所述，大颗粒肥料肥隆丸可增强西瓜植株生长、改善果实品质并提高西瓜产量，不同剂量和比例的增幅程度不一，其中针对设施盆栽小果型西瓜而言，施用3粒绿色肥隆丸的处理组效果显著，增益明显，值得推广。

4 结论

通过新型肥隆丸配合有机无机液体水溶肥创新施肥模式，可显著减少追肥次数、节约用工成本，由此可知，通过引进大颗粒长效肥料对改善西瓜品质、提高西瓜产量以及实现绿色农业可持续发展具有重要意义。