不同肥力水平下立架栽培甜瓜干物質(zhì)累積和氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收特性

陳波浪，吳海華，曹公利，郝麗娜，盛建東

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊830052)

甜 瓜 (Cucumismelo L．)屬 于 葫 蘆 科(Cucurbitaceae)甜瓜屬，是一種蔓性草本植物，果實(shí)營養(yǎng)豐富，甘甜爽口，風(fēng)味獨(dú)特，是世界公認(rèn)的十大健康水果之一。我國甜瓜栽培的歷史悠久且發(fā)展迅速，目前其栽培面積和產(chǎn)量均居世界首位［1］。目前，關(guān)于甜瓜氮、磷、鉀營養(yǎng)吸收與分配方面的研究也有不少報(bào)道［2－5］，林多［6］研究溫室內(nèi)基質(zhì)栽培網(wǎng)紋甜瓜采收時(shí)植株總生物量為136 g，單株氮、磷、鉀元素的需求總量為11.09 g;高俊杰［7］等研究有機(jī)基質(zhì)型無土栽培條件下，每形成100 kg甜瓜果實(shí)，需從基質(zhì)中吸收的礦質(zhì)養(yǎng)分量為氮347g、磷237g和鉀367g，其 N、P和 K的供應(yīng)比例為1∶0.68∶1.06;Sanchez［8］等報(bào)道，溫室栽培甜瓜每株吸收 N 40.48 g、P 6.78 g、K 82.62 g。但在大田立架栽培條件下開展的研究還少見報(bào)道。

立架栽培是大田露地甜瓜生產(chǎn)的一種新型模式，也是新疆南部喀什地區(qū)的一種主要栽培模式，其在生產(chǎn)上具有頗多優(yōu)點(diǎn)，與爬地栽培相比，立架栽培通風(fēng)透光性好，田間管理方便，栽植密度高，可提高產(chǎn)量和土地利用率，在新疆喀什地區(qū)有“萬元田”之稱，種植面積大幅提高，目前已達(dá)1萬多公頃。然而，生產(chǎn)中立架甜瓜施什么肥料，怎樣施肥，還存在盲目性，并缺乏對立架栽培甜瓜營養(yǎng)特性及其分配的系統(tǒng)研究。為此，本文通過多點(diǎn)田間試驗(yàn)研究立架栽培甜瓜養(yǎng)分吸收規(guī)律，以期為新疆甜瓜的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和平衡施肥提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

研究區(qū)為新疆喀什地區(qū)的岳普湖縣，該區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū)西南部，塔里木盆地西北緣，屬暖溫帶大陸性干旱氣候，自然光照條件充足，年日照平均可達(dá)2500～3000 h，年平均氣溫11.7℃，一年中有7個(gè)月氣溫高于年平均溫度，4月和10月份平均氣溫最高達(dá)20℃以上，6月和8月大于30℃以上，7月份平均氣溫最高達(dá)33.9℃，極端最高氣溫41.3℃。全年大于10℃以上的積溫為4166.8～4440℃，大于15℃的積溫3359.3～3517.8℃，且晝夜溫差大，無霜期年平均198～202d，5 cm以上的地溫穩(wěn)定在14℃。降水量年間差異較大，年降水量歷年平均為51.7 mm，主要集中在6～8月份，占全年降水量的43%。同時(shí)年降水量季節(jié)和降水日數(shù)分布不均，降水量極不穩(wěn)定，由于其獨(dú)特的氣候條件，所產(chǎn)的伽師瓜被譽(yù)為“西域珍品”。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2010年在喀什地區(qū)岳普湖縣進(jìn)行，結(jié)合2009岳普湖縣測土施肥農(nóng)田土壤的普查結(jié)果，分別在該縣的兩個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)3塊試驗(yàn)地布置試驗(yàn)，依據(jù)新疆養(yǎng)分含量分級標(biāo)準(zhǔn)［9］，試驗(yàn)地土壤下巴扎為高肥力，艾西曼5村為中肥力，艾西曼4村為低肥力水平，試驗(yàn)地基本理化性質(zhì)見表1。

甜瓜品種為伽師瓜中的卡拉庫賽，前茬作物為玉米，4月上旬起壟、覆膜、立架、播種，壟面寬80 cm，壟溝寬120 cm，壟面播種兩行，株距30 cm，播種密度為28500～30000株/hm2。播前施足基肥，施肥量為農(nóng)家肥30 t/hm2，磷酸二銨(云南云天化國際化工股份有限公司生產(chǎn)，含N 18%和P2O546%)750 kg/hm2，硫酸鉀(新疆羅布泊鉀鹽開發(fā)公司生產(chǎn)，含K2O 51%)150 kg/hm2，整個(gè)生育期分別在苗期、伸蔓期、開花期和初果期灌水4次。瓜苗長至5～6片真葉時(shí)，用細(xì)繩將瓜蔓綁在牽引木條上，采用單蔓整枝，在主蔓第10～14節(jié)留1條子蔓坐瓜，其它子蔓摘除。9月中旬收獲。試驗(yàn)地面積 667m2，不設(shè)重復(fù)。

表1 試驗(yàn)地土壤基本理化性質(zhì)Table 1 Some basic chemical and physical properties of soils in the experiment

1.3 樣品采集與測定

在立架甜瓜伸蔓期(6月15日)、坐果期(7月15日)和成熟期(8月20日)采集植物樣，每次不同肥力地塊隨機(jī)采集10株，依根、莖、葉、果實(shí)各器官分開，稱鮮重，于105℃殺青30 min，再經(jīng)80℃烘至恒重后稱干物質(zhì)重，并按單株各器官研磨過0.5 mm篩用于植物氮、磷、鉀養(yǎng)分分析。

土壤有機(jī)質(zhì)用硫酸－重鉻酸鉀外加熱法測定;土壤全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、有效鉀測定均用常規(guī)分析方法;植物全氮、全磷和全鉀含量用硫酸－雙氧水消化，常規(guī)分析方法測定;以上均參照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)常規(guī)分析方法》［10］中的方法進(jìn)行。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所獲數(shù)據(jù)用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)初步分析和表格制作，用SPSS 15.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析，處理間平均數(shù)用LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同肥力水平下立架栽培甜瓜干物質(zhì)吸收積累與產(chǎn)量比較

由表2可知，伸蔓期不同肥力水平下甜瓜全株干物質(zhì)積累量差異不明顯，其含量在50.1～56.2 g/plant之間變化，坐果期和成熟期則表現(xiàn)為高肥力＞中肥力＞低肥力，不同肥力水平間顯著差異。甜瓜全株干物質(zhì)積累量隨生育期的推進(jìn)呈上升趨勢，高、中、低肥力下甜瓜伸蔓期全株干物質(zhì)積累量分別占成熟期全株干物質(zhì)積累量的12.5%、13.2%和13.3%，坐果期則分別占 27.4%、22.8%和19.6%。

各器官的干物質(zhì)積累依生育時(shí)期而有所差異(表2)，3個(gè)生育期不同肥力水平下根中干物質(zhì)積累量均沒有差異，坐果期和成熟期的莖和葉中干物質(zhì)積累量均表現(xiàn)為高肥力顯著高于中肥力和低肥力，坐果期莖和葉中干物質(zhì)積累量分別高了49.3%、73.8%和31.8%、60.1%，成熟期莖和葉中干物質(zhì)積累量分別高了32.1%、53.2%和44.8%、75.8%;坐果期和成熟期果實(shí)中干物質(zhì)積累量均表現(xiàn)為高肥力和中肥力顯著高于低肥力，坐果期果實(shí)中干物質(zhì)積累量分別高了82.4%和97.6%，成熟期均高了7.8%。甜瓜各時(shí)期干物質(zhì)在各器官的分配比例顯示，莖和葉是伸蔓期和坐果期甜瓜干物質(zhì)的積累分配中心，伸蔓期莖和葉的干物質(zhì)之和平均占甜瓜干物質(zhì)積累的97.5%，坐果期為84.4%。果實(shí)是成熟期甜瓜干物質(zhì)積累分配中心，所占比例平均為76.4%。

由表2還可以看出，不同肥力水平下甜瓜產(chǎn)量存在顯著性差異，表現(xiàn)為高肥力＞中肥力＞低肥力，高肥力甜瓜產(chǎn)量比中肥力和低肥力甜瓜產(chǎn)量分別高了10.7%和17.0%，表明土壤基礎(chǔ)肥力是作物高產(chǎn)的關(guān)鍵。

2.2 不同肥力水平下立架栽培甜瓜氮、磷、鉀吸收積累量

表3顯示，立架栽培甜瓜在高、中、低肥力下吸收積累氮、磷、鉀的總量均隨生育期的推進(jìn)而增加。伸蔓期之前，高、中、低肥力下立架栽培甜瓜單株氮吸收積累量分別占成熟期吸收積累量的30.2%、26.3%和 34.1%，磷分別占 24.9%、32.2%和29.4%，鉀分別占19.3%、15.4%和20.3%。坐果期之前，高、中、低肥力下立架栽培甜瓜單株氮吸收積累量分別占65.4%、46.2%和46.2%，磷分別占47.4%、40.5%和40.6%，鉀分別占40.0%、25.3%和25.7%。

表2 全立架露地栽培甜瓜干物質(zhì)積累量與產(chǎn)量Table 2 The dry matter weights and yields of trellis-cultivated melon in the fields

不同肥力水平下立架栽培甜瓜根、莖、葉、果實(shí)和全株氮、磷、鉀吸收積累量在不同生育時(shí)期表現(xiàn)有差異:伸蔓期不同肥力水平下甜瓜根和葉中氮素吸收積累量差異不明顯，而莖和全株中氮素吸收積累量表現(xiàn)為高、中肥力顯著高于低肥力，中、低肥力水平下甜瓜全株磷素吸收積累量顯著高于高肥力，莖、葉和全株中鉀素吸收積累量均表現(xiàn)為高肥力顯著大于中、低肥力;坐果期高肥力水平下甜瓜各營養(yǎng)器官和全株氮、磷、鉀吸收積累量顯著高于中、低肥力，高肥力水平下甜瓜全株氮、磷、鉀吸收積累量分別比中肥力和低肥力高了42.6%、13.4%、49.7%和99.8%、32.6%、90.8%;成熟期高、中肥力水平下甜瓜根、葉和全株中氮素吸收積累量顯著高于低肥力，高肥力水平下甜瓜莖和葉中磷素吸收積累量顯著高于中、低肥力水平，高、中肥力水平下甜瓜莖、葉、果實(shí)和全株中鉀素吸收積累量顯著高于低肥力。說明土壤肥力和生育期均影響甜瓜養(yǎng)分吸收積累，尤以土壤肥力為主。

在伸蔓期之前，高、中、低肥力下立架栽培甜瓜氮素平均有67.1%分配到葉片，30.7%分配到莖中;坐果后，莖、葉內(nèi)氮素分配量有所下降，但仍保持在22.5%和59.2%。到成熟期，果實(shí)分配量達(dá)到63%以上，莖和葉中氮素分配量下降到17.4%和18.6%。高、中、低肥力下立架栽培甜瓜磷和鉀素的分配相似，伸蔓期和坐果期主要分配在莖和葉中，分配比例之和分別達(dá) 97.1%、97.9%和 76.8%、83.7%，成熟期主要分配在果實(shí)中，分配分別為71.4%和73.4%。

2.3 立架栽培甜瓜N、P、K養(yǎng)分吸收比例、吸收量和生理利用效率

表4表明，立架栽培甜瓜養(yǎng)分吸收比例和吸收量，因肥力水平而有明顯差異?？傮w上看，養(yǎng)分吸收比例鉀高于氮，更明顯高于磷，伸蔓期氮、磷、鉀吸收比例為1∶0.24～0.38∶1.82～2.01，坐果期為1∶0.21～0.32∶1.71～1.88，成熟期為1∶0.30～0.37∶2.93～3.38;整個(gè)生育期，中、低肥力水平下的甜瓜磷的吸收比例均高于高肥力，低肥力水平甜瓜鉀吸收比例均高于高、中肥力，說明在一定的氮肥施用下，中、低肥力水平的甜瓜應(yīng)強(qiáng)調(diào)增施磷肥，同時(shí)低肥力水平的甜瓜還應(yīng)強(qiáng)調(diào)增施鉀肥。生育后期高、中肥力水平下的甜瓜氮、磷、鉀吸收量顯著高于低肥力，成熟期高肥力水平下甜瓜氮、磷、鉀吸收量為145.39 kg/hm2、43.02 kg/hm2和 426.20 kg/hm2，分別比低肥力水平高41.4%、13.6%和22.5%。養(yǎng)分生理利用效率是指甜瓜吸收積累單位養(yǎng)分元素所生產(chǎn)的甜瓜果實(shí)干物重。在高、中、低肥力水平下氮素生理利用效率分別為 2.22、2.24和2.92 kg/kg，磷素生理利用效率分別為7.51、7.29和7.92 kg/kg，鉀素生理利用效率分別為 0.76、0.72和0.86 kg/kg。

3 討論

3.1 立架栽培甜瓜干物質(zhì)吸收積累特點(diǎn)

植株干物質(zhì)量是衡量植株生長狀況和內(nèi)部代謝強(qiáng)弱的指標(biāo)之一。據(jù)研究報(bào)道，不同供肥水平下，作物干物質(zhì)積累量存在顯著差異。本試驗(yàn)研究結(jié)果顯示，不同肥力水平下立架栽培甜瓜干物質(zhì)積累量也存在差異，尤其是果實(shí)形成后的坐果期和成熟期存在顯著差異，均表現(xiàn)為高肥力＞中肥力＞低肥力。立架栽培甜瓜干物質(zhì)積累與其他栽培模式下甜瓜干物質(zhì)積累規(guī)律一致，前期積累少，后期積累多，伸蔓期全株干物質(zhì)積累量在50 g左右，到成熟期增加到377～450 g，增加幅度達(dá)7.5～8.0倍。其各個(gè)生育期干物質(zhì)積累量均高于宋世威［11］研究有機(jī)和常規(guī)生產(chǎn)系統(tǒng)中甜瓜干物質(zhì)積累量伸蔓期為26～32 g/plant、果實(shí)發(fā)育中期為130～140 g/plant、果實(shí)成熟期為220 ～230 g/plant，許俊香［12］和林多［6］研究基質(zhì)培養(yǎng)中甜瓜干物質(zhì)積累量伸蔓期為45和40 g/plant、果實(shí)發(fā)育中期80和110 g/plant、果實(shí)成熟期140 g/plant和130 g/plant;按每公頃30000株甜瓜計(jì)算，立架栽培甜瓜各個(gè)生育期干物質(zhì)積累量也高于施澤平等［13］研究的溫室甜瓜干物質(zhì)積累量伸蔓期為426～553 kg/hm2、果實(shí)發(fā)育中期590～750 kg/hm2、果實(shí)成熟期2706～2756 kg/hm2。這一差異可能與甜瓜栽培條件、密度、品種等因素有關(guān)，也充分說明甜瓜立架栽培有利于光合產(chǎn)物的積累。

3.2 立架栽培甜瓜氮、磷、鉀吸收積累及分配特性

甜瓜在整個(gè)生育期內(nèi)，需不斷吸收礦質(zhì)營養(yǎng)，維持正常的生理代謝，其中對氮、磷、鉀的需要量較多。本研究結(jié)果表明，不同肥力水平下每株立架栽培甜瓜對氮、磷、鉀的吸收量分別為3.81～5.38 g、1.40～1.64 g、12.89 ～16.66 g，而范紅偉等［14］報(bào)道的基質(zhì)栽培甜瓜每株的養(yǎng)分吸收量為氮6～12 g、磷12～18 g、鉀 20 g ，齊三魁等［15］報(bào)道的每株養(yǎng)分吸收量為氮 10 g、磷 5.24 g、鉀 8.30 g，Sanchez等［8］報(bào)道的溫室栽培甜瓜的每株養(yǎng)分吸收量為氮40.48 g、磷6.78 g、鉀82.62 g，本試驗(yàn)結(jié)果與以上三者的研究結(jié)果差異較大，這可能與品種、土壤養(yǎng)分含量、栽培基質(zhì)種類以及種植季節(jié)及產(chǎn)量等差異有關(guān)。

在本研究中，立架栽培甜瓜植株不同生育期對氮、磷、鉀的需求比例，伸蔓期為1∶0.24～0.38∶1.82～2.01，坐果期為1∶0.21～0.32∶1.71～1.88，成熟期為1∶0.30～0.37∶2.93～3.38，其坐果期的氮、磷、鉀吸收比例與袁四清等［16］研究的1 ∶0.17 ∶1.30，Sanchez等［8］的 1 ∶0.17 ∶2.0，林多［6］等的 1∶0.18∶1.43 和范紅偉［14］等的 1∶0.5 ～0.6∶1.6比較接近，表明甜瓜的礦質(zhì)元素吸收規(guī)律基本一致。氮、磷、鉀的吸收比例顯示，立架栽培甜瓜在伸蔓期之前以氮為主，磷、鉀次之;伸蔓期至坐果期，以吸收氮和鉀為主，磷次之;果實(shí)成熟期，植株生長基本停止，營養(yǎng)物質(zhì)由植株向果實(shí)內(nèi)輸送，故需要參與運(yùn)輸?shù)牧缀外涊^多。因此，在甜瓜生長前期應(yīng)注重氮肥的投入，中、后期則應(yīng)增加磷肥和鉀肥的比例。

隨植株的生長進(jìn)程，甜瓜體內(nèi)氮、磷、鉀分配也相應(yīng)出現(xiàn)變化。伸蔓期和坐果前期，莖、葉是營養(yǎng)中心，絕大部分的營養(yǎng)元素貯存在莖、葉中，在伸蔓期和坐果前期，高、中、低肥力水平下立架栽培甜瓜氮、磷、鉀平均有97.8%、97.1%、97.9%分配在葉中，81.7%、76.8%、83.7%分配在莖中，在成熟期，營養(yǎng)中心迅速向果實(shí)轉(zhuǎn)移，到成熟時(shí)，果實(shí)內(nèi)的氮、磷、鉀量分別占到全株的63.0%、71.4%和73.4%。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，立架栽培甜瓜干物質(zhì)積累以及氮、磷、鉀吸收比例、吸收量和利用效率，不同肥力水平之間存在差異。坐果期和成熟期甜瓜全株干物質(zhì)積累量呈現(xiàn)顯著性差異，即高肥力＞中肥力＞低肥力;整個(gè)生育期，甜瓜磷、鉀的吸收比例隨土壤肥力增加而下降;生育后期高、中肥力下甜瓜氮、磷、鉀的吸收量顯著高于低肥力，成熟期高肥力水平下甜瓜氮、磷、鉀的吸收量分別比低肥力高41.4%、13.6%、22.5%，中肥力水平比低肥力高40.4%、17.1%、29.3%;而養(yǎng)分生理利用效率高、中、低肥力水平間差異未達(dá)顯著水平。說明坐果期前期至成熟前期是立架甜瓜吸收積累養(yǎng)分的關(guān)鍵時(shí)期，根據(jù)甜瓜和肥料特性，前期應(yīng)合理搭配施用氮、磷和鉀肥，后期適當(dāng)補(bǔ)充磷、鉀肥，氮肥少施或不施，以免影響甜瓜品質(zhì)［11］，同時(shí)，在本試驗(yàn)條件下，氮、磷、鉀肥投入應(yīng)依據(jù)土壤肥力等級進(jìn)行，以達(dá)到節(jié)肥增效的目的。

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