不同氮肥用量對甜瓜生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

楊建超，陳有福，付湘 ，徐誠，楊平，楊鴻基，軒正英*

（1塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300）

（2南疆特色果樹高效優(yōu)質(zhì)栽培與深加工技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，新疆 阿拉爾 843300）

甜瓜（Cucumis meloL.）為葫蘆科（Cucurbitaceae）甜瓜屬一年生蔓性草本植物，是新疆南疆的特色栽培蔬菜之一，且南疆具有豐富的光熱資源，目前已成為甜瓜栽培的最適宜地區(qū)之一[1]。目前新疆設(shè)施甜瓜栽培絕大部分趨向于傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)式栽培，盲目大水大肥供給，缺乏精準(zhǔn)的管理技術(shù)，造成農(nóng)業(yè)水資源的大量浪費(fèi)、土壤鹽漬化、果實(shí)產(chǎn)量與品質(zhì)的降低、生態(tài)環(huán)境惡化等一系列問題[2]。氮素是影響甜瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素，合理施氮是作物取得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的關(guān)鍵措施。目前新疆甜瓜施肥多以“基肥+追肥”的傳統(tǒng)施肥方式進(jìn)行，普遍存在著氮素過量施用的現(xiàn)象[3]，通過合理施用氮肥能提高其利用率并達(dá)到氮素平衡[4]。甜瓜生長規(guī)律呈“S”形，符合Logistic生長模型，即慢－快－慢的生長規(guī)律[5-6]。在栽培過程中重點(diǎn)在于滿足甜瓜的養(yǎng)分需求，特別是呈指數(shù)生長階段的養(yǎng)分供給，即養(yǎng)分相對添加速度需要等同于植物生長速度，從而提高氮肥利用率達(dá)到氮素平衡，所以氮素指數(shù)施肥在甜瓜上的應(yīng)用前景廣闊。

指數(shù)施肥是以指數(shù)遞增方式添加養(yǎng)分，其添加速率與植株生長速率相適應(yīng)，可以滿足植株在不同生長時(shí)期的養(yǎng)分需求[7]。指數(shù)施肥養(yǎng)分添加速度與植株生長趨勢相符，植株有效利用養(yǎng)分達(dá)到營養(yǎng)載荷[8]，極大地提高了養(yǎng)分吸收利用效率；避免了早期養(yǎng)分濃度過高造成的毒害及根系周圍電導(dǎo)率被抑制造成的生理傷害；既能節(jié)省肥料也避免植株體內(nèi)的養(yǎng)分濃度隨生物量的增大而被稀釋。本研究通過不同梯度氮素指數(shù)施肥和平均施肥處理，以尋找更為合理施肥方式和施肥濃度，探索指數(shù)施肥對甜瓜的適用性，為減少肥料浪費(fèi)和土壤污染，對設(shè)施蔬菜高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)節(jié)本增效栽培具有重要的指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2020年6月在塔里木大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院試驗(yàn)站智能溫室(東經(jīng) 80°30'～81°58'，北緯40°22'～40°57')進(jìn)行，溫室南北向 40.00 m，東西向32.00 m，脊高5.50 m，覆蓋材料為PVC陽光板。于2020年5月20日用50孔穴盤育苗，常規(guī)方法管理，于“兩葉一心期”定植，緩苗7 d后每5 d進(jìn)行一次施肥。栽培方式：主蔓4葉摘心，留1條子蔓，子蔓4葉摘心，孫蔓結(jié)瓜，每條孫蔓留1朵雌花摘心，采用膜下滴灌栽培模式，授粉方式為人工授粉并標(biāo)記首授粉日期。試驗(yàn)供試肥料尿素（含N 45%）為新疆玉象胡楊化工有限公司生產(chǎn)，磷酸二氫鉀（含KH2PO4≥98%）為潤爾甲公司生產(chǎn)，硫酸鉀（含K2O 52%）為國投新疆羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司生產(chǎn)。小區(qū)面積為1.68 m2，寬0.40 m×4.20 m長，深0.40 m，每小區(qū)種植12株，株距為0.35 m，行距為0.80 m，小區(qū)之間以塑料薄膜鋪墊隔開填以黃沙：爐渣=5∶4作為栽培基質(zhì)。該基質(zhì)理化性質(zhì)為 pH 7.55，堿解氮 15.25 mg·kg-1，有效磷150.03 mg·kg-1，速效鉀108.21 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)主要采取氮素指數(shù)施肥和平均施肥對甜瓜‘白莎密’進(jìn)行施氮處理，共設(shè)10個(gè)處理，CK代表不施肥，E代表指數(shù)施肥，E2、E4、E6、E8、E10代表生育期總施純氮量為 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代表生育期總施氮量2 g/株、4 g/株、6 g/株、8 g/株，每次施用量見表1。每個(gè)處理設(shè)置3次重復(fù)，采用完全隨機(jī)排列，共30個(gè)小區(qū)。

表1 甜瓜不同處理施氮量 單位：mg/株

兩種施肥方式施肥頻率時(shí)間相同，整個(gè)生育期磷、鉀肥為磷酸二氫鉀（含KH2PO4≥98%、P2O533.8%、K2O 51%）30 g/株和為硫酸鉀（含K2O 52%）30 g/株，分12次同尿素一同施入。試驗(yàn)采用指數(shù)施肥模型，來計(jì)算相應(yīng)施肥量[9]，公式如下：

公式（1）、（2）中，NT為施氮總量；NS為幼苗在指數(shù)施肥處理前的初始氮含量；Nt代表在相對增加率r下，t次施肥時(shí)的施氮量；Nt－1代表包含第t-1次施肥的氮素施入總量；r為氮素相對添加率；t為指數(shù)施肥的次數(shù)。

參考TIMMER V R等[9]測定NS=1.52 mg：經(jīng)指數(shù)施肥處理前甜瓜幼苗的測定。平均施肥：每次施肥量=相應(yīng)施肥梯度生育期施肥總量/施肥次。具體甜瓜施肥量見表1。

1.3 測定指標(biāo)

1.3.1 株高、莖粗測定

定植緩苗后每小區(qū)隨機(jī)選6株，株高、莖粗每10 d測量一次。株高用卷尺測定，從主莖靠近基質(zhì)1 cm開始測量到植株的生長點(diǎn)；使用游標(biāo)卡尺對莖粗進(jìn)行測量，每次測量是同一個(gè)位置。

1.3.2 葉綠素含量測定

在盛果期取從上往下第5片葉于冰盒迅速帶回實(shí)驗(yàn)室，使用乙醇浸提法進(jìn)行葉片葉綠素含量的測定[10]。每個(gè)處理3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)中取樣5株。

1.3.3 甜瓜產(chǎn)量品質(zhì)的測定方法

每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取6株甜瓜測定單果重和單株產(chǎn)量，最后計(jì)算出公頃產(chǎn)量。根據(jù)授粉后30～35 d每個(gè)小區(qū)中選取同一授粉日期同一節(jié)位的6個(gè)代表性果實(shí)，即每個(gè)處理18個(gè)代表性果實(shí)，用游標(biāo)卡尺測量果實(shí)縱、橫徑、皮厚，邊糖（取橫徑最大處靠近果皮3 mm厚果肉測定）、心糖（取橫徑最大處靠近種腔3 mm厚果肉測定）用便攜式手持折射儀測定，可溶性糖采用蒽酮比色法測定，可滴定酸采用酸堿滴定法測定，可溶性蛋白采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法[10]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Office Excel 2019對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，用DPS 7.55進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮量對甜瓜生長的影響

2.1.1 施氮量對甜瓜株高的影響

研究表明，隨著時(shí)間的推移和施氮量的增加，甜瓜植株株高逐漸增加。從表2可知，在第50 d，指數(shù)施肥處理株高表現(xiàn)為 E4＞E6＞E8＞E10＞E2＞CK，平均施肥處理株高表現(xiàn)為 C6＞C8＞C4＞C2＞CK。結(jié)果表明：定植后20～40 d CK與除E2的各處理均存在顯著差異，而 50 d時(shí) CK 與 E4、E6、E8、C2、C4、C6、C8均存在顯著差異。兩種施肥方式株高均隨著施氮量的增加而增加且甜瓜植株呈現(xiàn)株高增長量先增高后下降的趨勢，說明施肥量較低時(shí)不能滿足植株生長所需，但較高的施氮量對植株株高的增長產(chǎn)生抑制作用。

表2 不同施氮量對定植后甜瓜株高的影響 單位：cm

2.1.2 施氮量對甜瓜的莖粗影響

本研究表明，各處理甜瓜植株莖粗生長表現(xiàn)出與株高相似的變化規(guī)律，莖粗增長量隨著施氮量的增加均呈現(xiàn)出“先增后減”的趨勢，較高的施肥量使得莖粗的增長受到一定程度的抑制。從表3可知，在60 d，指數(shù)施肥莖粗大小依次為E4＞E6＞E2＞E10＞E8＞CK，平均施肥莖粗大小依次為 C6＞C4＞C8＞C2＞CK。多重比較表明：CK與E4、E6、C2、C4、C6、C8均存在顯著差異，且平均施肥各處理間差異不顯著。說明施氮能對莖粗增長有促進(jìn)作用。

表3 不同施氮量對定植后甜瓜莖粗的影響 單位：mm

2.2 施氮量對甜瓜葉片葉綠素含量影響

氮素缺乏時(shí)減少葉綠素形成，植物出現(xiàn)缺綠癥，葉綠素a和b都可以吸收光能，但只有少數(shù)處于激發(fā)狀態(tài)的葉綠素a可以將光能轉(zhuǎn)化為電能，葉綠素a和葉綠素b的比值反映植物對光能利用多少[11]。從表4可以得出，甜瓜葉片葉綠素a和葉綠素b及總?cè)~綠素含量均隨施氮量的增加而增加。多重比較表明：E6、C2、C4、C6葉綠素a含量與CK存在顯著差異，C4和C6葉綠素b含量與CK存在顯著差異。指數(shù)施肥下葉綠素a和b含量在E6處取得最大值2.05 mg/g和0.89 mg/g，較CK增加7.32%和11.25%。平均施肥在C6處取得最大值2.25 mg/g、0.92 mg/g，較CK增加17.8%、13.58%。C6與C8葉綠素a含量存在顯著差異，說明平均施肥法施氮量過高會顯著降低葉綠素a含量。

表4 施氮量對甜瓜葉綠素含量的影響

2.3 施氮量對甜瓜產(chǎn)量影響

如表5所示，果實(shí)縱徑、橫徑、果形指數(shù)、平均單果重、產(chǎn)量均隨施氮量的增加表現(xiàn)出“先增后減”的趨勢，各處理指標(biāo)均高于不施肥CK處理，E6、E8、C4、C6果實(shí)縱徑與CK存在顯著差異；E4、E6果實(shí)橫徑與CK處理存在顯著差異；C4、C6果形指數(shù)與CK存在顯著差異；CK與各處理均存在顯著差異。說明隨著施氮量的增加，對果實(shí)縱徑、橫徑、單果重有促進(jìn)作用。指數(shù)施肥中E6處理（36 389.05 kg/hm2）較CK增產(chǎn)12.8%，平均施肥中C6處理（36 575.24 kg/hm2）CK增產(chǎn)13.4%。E4、E6、C4、C6處理折合產(chǎn)量與CK間存在顯著差異，其余處理較CK不存在顯著差異。指數(shù)施肥產(chǎn)量除E6處理，其余處理間差異不顯著。施氮能增加產(chǎn)量，而過高的施氮量對產(chǎn)量有抑制作用。

表5 施氮量對甜瓜果實(shí)性狀和產(chǎn)量的影響

2.4 施氮量對設(shè)施甜瓜品質(zhì)影響

如表6所示，指數(shù)施肥在E8處理有最大值，邊糖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，各指標(biāo)均與CK及指數(shù)施肥其他處理均存在顯著差異。平均施肥在C4處理可溶性固形物和可溶性糖含量最高，可溶性糖與平均施肥其它處理差異顯著；而C6處理可滴定酸0.144%和可溶性蛋白含量2.14 mg/g最高。隨著施氮量的增加，果實(shí)中可溶性固形物、可滴定酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量升高，達(dá)到峰值后下降，各指標(biāo)呈現(xiàn)出相似的趨勢。說明增施氮肥會顯著提高甜瓜果實(shí)品質(zhì)，但過量施氮?jiǎng)t會降低品質(zhì)。

表6 施氮量對甜瓜品質(zhì)的影響

3 討論

氮素參與植物生長的各種代謝過程，是植物生長的關(guān)鍵因素，對甜瓜生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響極為復(fù)雜。前人研究發(fā)現(xiàn)，甜瓜植株株高、莖粗在一定范圍內(nèi)與施肥量呈正相關(guān)。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明：指數(shù)施肥處理及平均施肥處理株高在E4(180.83 cm)和C6(215.56 cm)處最大；莖粗在E4(7.85 mm)和C6(8.55 mm)處最大，隨著施氮量的增加處理間株高、莖粗先增加后抑制。該結(jié)果與許如意[12]、司瓊[13]、景博等[14]研究結(jié)論相一致。表明過高或過低的施氮量都會抑制株高和莖粗的增長。

葉綠素是植株進(jìn)行光合作用的重要物質(zhì)，本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，葉綠素a、b含量在兩種施肥方式下均隨著施氮量的增加而增加，在E6和C6處理達(dá)到最大，而后隨著施氮量的增加而下降。與王益明等[15]、向芬等[16]、李鵬程等[17]研究結(jié)果相符。

本研究果實(shí)縱徑、橫徑、果形指數(shù)、平均單果重、產(chǎn)量均隨施氮量的增加表現(xiàn)出“先增后減”的趨勢。劉志剛等[18]研究表明甜瓜果實(shí)縱、橫徑隨施氮量的增加呈先增后減的趨勢，本試驗(yàn)果實(shí)性狀與前人研究結(jié)果相似。產(chǎn)量品質(zhì)方面，牛在壘等[19]研究表明增加施氮量，可提高產(chǎn)量和單果重，當(dāng)供氮量超過93.8 kg/hm2時(shí)，品質(zhì)指標(biāo)隨施氮量的增加而降低。胡國智等[20]研究表明不同施氮量處理甜瓜產(chǎn)量呈先增后減，適宜施氮量對甜瓜植株生長及產(chǎn)量有正相關(guān)關(guān)系，但氮素施用超過225 kg/hm2將導(dǎo)致產(chǎn)量降低。

許如意[12]研究表明8 mmol/L比較適合網(wǎng)紋甜瓜的生長和品質(zhì)形成濃度，更高濃度將導(dǎo)致品質(zhì)下降。本試驗(yàn)中指數(shù)施肥E6處理最大折合公頃產(chǎn)量為36 389.05 kg/hm2，較CK增產(chǎn)12.8%；平均施肥中C6處理最大折合公頃產(chǎn)量36 575.24 kg/hm2，較CK增產(chǎn)13.4%；指數(shù)施肥品質(zhì)指標(biāo)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處理處最大，平均施肥C4處理可溶性糖固形物含量、可溶性糖含量最大，C6處理可滴定酸含量、可溶性蛋白含量最大，隨著施氮量增加各指標(biāo)達(dá)到最大后下降。本試驗(yàn)使用溫室的覆蓋材料PVC陽光板老化，透光率下降導(dǎo)致產(chǎn)量偏低，但試驗(yàn)顯示趨勢與前人研究結(jié)果相符。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，適宜的氮處理對甜瓜植株生長發(fā)育有促進(jìn)作用，也可提高果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)，在本栽培模式下，指數(shù)施肥E6處理（施氮量6 g/株）和平均施肥C6處理（施氮量6 g/株）能達(dá)到較好的效益。指數(shù)施肥在甜瓜生產(chǎn)中亦能促進(jìn)植株生長，提高果實(shí)品質(zhì)，增加產(chǎn)量，具有一定的應(yīng)用前景。