有機肥浸提液對不同品種西瓜產(chǎn)量及品質的影響

王文元，孫玉東，李建明

(1. 西北農(nóng)林科技大學園藝學院，陜西 楊凌 712100；2. 江蘇省淮陰地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學研究所，江蘇 淮陰 223001 )

西瓜脆嫩多汁，清甜可口，含有多種人體代謝所需的營養(yǎng)物質[1]，是我國重要的經(jīng)濟作物，也是我國設施農(nóng)業(yè)栽培中比較常見的作物之一[2]。國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，2019年我國西瓜種植面積達151.79萬公頃，產(chǎn)量達40 539.9 t。隨著生活質量的提升，人們對西瓜的需求逐漸由“數(shù)量型”轉向“品質型”，因此，高品質有機西瓜具有非常廣闊的消費前景和發(fā)展空間。

有機農(nóng)業(yè)種植技術摒棄了傳統(tǒng)種植高化肥用量、高化學藥劑用量的做法，選擇用更加環(huán)保、無公害的有機肥料來滿足作物生長過程中的營養(yǎng)需求，大大地減少了環(huán)境污染的同時還提高了農(nóng)產(chǎn)品的安全性和質量[3]。關于西瓜的有機種植，前人也已進行了一些研究，如高寧[4]將玉米秸稈反應堆添加到西瓜有機基質中，發(fā)現(xiàn)玉米秸稈的添加能顯著提高設施小西瓜的產(chǎn)量和品質；王雪威等[5]研究篩選了適合于全有機袋式栽培的西瓜品種，最終得到適宜全有機袋式栽培的西瓜品種為美都、西農(nóng)8號、早春紅玉、小蘭和紅小蘭。陳四明[6]研究了不同開放程度栽培槽對有機栽培西瓜的產(chǎn)量及品質的影響，結果表明隨著栽培槽開放程度增加，有機栽培西瓜的產(chǎn)量、品質均顯著增加。劉一[7]研究結果表明有機肥氮替代比例的增加對于改善土壤質地以及促進西瓜生長都有重要的意義，這與羅雙龍等[8]、杜少平等[9]研究結論一致。目前有關優(yōu)質西瓜品種的選育[10-11]及西瓜有機栽培技術[12-14]的研究已有很多，但是有關優(yōu)質西瓜品種配合有機營養(yǎng)液的篩選研究較少。本試驗將西瓜品種和營養(yǎng)液配比耦合，對各處理西瓜商品性狀、產(chǎn)量、品質等指標測定和綜合評價，以期篩選得到高品質有機西瓜品種及營養(yǎng)液組合，為西瓜有機栽培提供理論依據(jù)和技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗場地與材料

試驗在西北農(nóng)林科技大學延安蔬菜試驗站下沉式日光溫室內(nèi)進行，溫室長100 m，寬12 m，下沉深度1 m。試驗所用5個西瓜品種種子來源于江蘇徐淮地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學研究所，供試西瓜品種及對應編號見表1。

表1 供試西瓜品種名稱及瓤色Table 1 Watermelon varieties and flesh color

試驗所用基質為課題組前期篩選出的基質配方[15]，將腐熟牛糞、菇渣和珍珠巖以體積比3∶3∶4混合，基本理化性質為pH 7.0，電導率2 189 μS·cm-1，容重0.3 g·cm-3，持水孔隙47.5%，通氣孔隙23.4%，總孔隙69.9%，速效氮含量2 350.42 mg·kg-1，速效磷含量1 053.8 mg·kg-1，速效鉀含量2 238.3 mg·kg-1，有機質含量223.7 g·kg-1。

供試西瓜采用基質袋栽培，基質袋長80 cm，寬25 cm，高16 cm，每袋基質體積24 L，每袋定植西瓜2株。

1.2 試驗設計與管理

2020年12月9日穴盤育苗，待幼苗三葉一心時選取長勢一致的植株定植于基質袋內(nèi)，株距0.4 m，行距0.7 m，小區(qū)面積12 m2，每個小區(qū)定植40株。西瓜三蔓整枝，主蔓40 cm長時開始吊蔓，每株留1個瓜，開花期人工輔助授粉。利用水肥一體化系統(tǒng)進行施肥和灌水，在西瓜全生育期內(nèi)實時監(jiān)測基質含水率、電導率及pH值以決策施肥和灌溉量。

試驗用有機營養(yǎng)液灌溉施肥，有機營養(yǎng)液來自腐熟的豬糞、牛糞、羊糞浸提液。具體為：將風干后腐熟的豬糞、牛糞、羊糞分別與水按質量比1∶10混合后攪拌，在有氧條件下浸提72 h后取上清液過濾，得到腐熟的豬糞、牛糞、羊糞浸提液。根據(jù)前期課題組測定所得有機肥浸提原液中的速效氮質量濃度，以華南農(nóng)業(yè)大學西瓜營養(yǎng)液配方[16]的全氮質量濃度為標準對豬、牛、羊有機浸提液進行混合、稀釋，使得各處理的速效氮質量濃度與華南農(nóng)業(yè)大學西瓜營養(yǎng)液全氮濃度保持一致，設計了3個營養(yǎng)液配比處理：配方1(P1)、配方2(P2)、配方3(P3),所含速效養(yǎng)分見表2。其中速效氮含量采用堿解擴散法測定，速效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定，速效鉀采用醋酸銨-火焰光度計法測定[17]。

表2 有機營養(yǎng)液處理Table 2 Organic nutrient solution treatment

為最大限度減小不同批次糞肥間有機營養(yǎng)含量的差異，試驗開始前計算好所需腐熟糞肥總量，購買同一批腐熟發(fā)酵腐熟原料，攪拌混勻后嚴格按照要求浸提。

3個營養(yǎng)液處理及5個供試西瓜品種二因素組合共15個處理，組合處理編號見表3。3次重復，隨機區(qū)組設計。試驗中有機營養(yǎng)液施用從花期開始，每5 d一次，每次500 ml·株-1，兩個月共施用6 L，即有機浸提液的總灌溉量為6 L·株-1。

表3 不同西瓜品種與營養(yǎng)液配比組合Table 3 Combined treatment of different watermelon varieties and nutrient solution ratios

1.3 測定項目與方法

1.3.1 西瓜商品性狀 在西瓜成熟后，每個處理隨機取6個果實，用數(shù)顯游標卡尺測量果實縱徑、橫徑，果實縱徑與橫徑的比值為果形指數(shù)(果實橫徑在果身平面上兩個垂直方向測定兩次取平均值)；用電子天平稱量每個西瓜單果質量(kg)，取平均值；產(chǎn)量(kg·hm-2)按各處理小區(qū)面積產(chǎn)量折算。

1.3.2 西瓜品質 將同一授粉日期的西瓜成熟后按處理采摘，西瓜可溶性固形物含量采用RHBO-90型手持折光儀測定，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250染色法測定[18]，還原性糖含量采用3,5-二硝基水楊酸法測定[18]，可溶性糖含量采用蒽酮-H2SO4法測定[18]，Vc含量采用鉬藍比色法測定[18]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2018軟件進行統(tǒng)計，采用SPSS26.0進行處理分析。

2 結果與分析

2.1 有機肥浸提液對不同品種西瓜商品性狀的影響

由表4可知，不同品種和營養(yǎng)液處理組合下的西瓜單果質量、產(chǎn)量、果形指數(shù)都有顯著性差異。T2處理西瓜單果質量和產(chǎn)量均最高，分別為1.3 kg和1345 kg·hm-2，T9處理單果質量最小、產(chǎn)量最低，分別為0.9 kg和900.8 kg·hm-2；果形指數(shù)反映西瓜果形，T5處理西瓜果形指數(shù)最大，為1.19，屬于長橢圓形西瓜[5]，T3處理西瓜果形指數(shù)最小，為1.0，屬于扁圓形西瓜[5]。根據(jù)顯著性檢驗的結果，西瓜品種對單果質量和產(chǎn)量的影響達到極顯著水平，而營養(yǎng)液處理、品種營養(yǎng)液互作對單果質量和產(chǎn)量無顯著性影響；品種、營養(yǎng)液處理對果形指數(shù)的影響均達到極顯著水平，且品種作用大于營養(yǎng)液作用，而品種營養(yǎng)液互作對其無顯著性影響。

表4 不同處理的西瓜商品性狀Table 4 Commercial characters of watermelon with different combinations treatments

2.2 有機肥浸提液對不同品種西瓜品質的影響

由表5可知，不同處理西瓜之間品質差異顯著。T1處理可溶性蛋白含量最低，為0.4 mg·g-1，T2、T3、T5處理可溶性蛋白含量最高，為0.6 mg·g-1；T5處理Vc含量最高，達16.7 mg·100g--1，T4處理Vc含量最低，為9.7 mg·100g-1；T6處理可溶性固形物含量最高，為14.0%，T15處理可溶性固形物含量最低，為11.4%；T7處理還原糖、可溶性糖含量均最低，分別為26.0、14.5 mg·g-1，T9處理還原糖含量最高，為57.7 mg·g-1，T6、T13處理可溶性糖含量最高，分別為33.6、33.9 mg·g-1。

表5 不同處理的西瓜品質性狀Table 5 Quality characters of watermelon with different treatments

根據(jù)顯著性檢驗的結果，品種因素、營養(yǎng)液因素、品種營養(yǎng)液交互對不同處理西瓜可溶性蛋白含量均無顯著性影響，但對Vc含量、可溶性固形物含量均有極顯著影響，對Vc含量的影響品種>品種營養(yǎng)液互作>營養(yǎng)液，對可溶性固形物含量的影響品種>營養(yǎng)液>品種營養(yǎng)液互作；品種因素對還原糖含量并無顯著性影響，但營養(yǎng)液因素和品種營養(yǎng)液互作對還原糖含量的影響達極顯著水平，且營養(yǎng)液>品種營養(yǎng)液互作；品種因素、品種營養(yǎng)液互作對可溶性糖含量的影響達到極顯著水平，且品種>品種營養(yǎng)液互作，營養(yǎng)液因素對可溶性糖含量的影響達顯著水平。

2.3 西瓜各指標的因子分析

根據(jù)特征值>1的標準，共提取前4個公因子進行因子分析。計算前4個公因子載荷矩陣，由于該結果意義不太明確，未能突出公因子的作用，所以對公因子進行方差最大正交旋轉，得到旋轉后的因子載荷矩陣見表6。4個公因子累計方差貢獻率為86.7%，即所含信息占總體信息的86.7%。前4個因子對8個指標的貢獻率在17.7%～29.2%。由于因子載荷量反映了變量與公因子的相關性，絕對值越大，相關的密切程度越高，因此在第1公因子F1中，主要貢獻作用的指標為單果質量和產(chǎn)量，因子載荷均為0.9，F(xiàn)1方差貢獻率為29.2%；第2公因子F2中主要貢獻作用的指標為可溶性固形物、還原糖，因子載荷分別為-0.8、0.7，F(xiàn)2方差貢獻率為21.5%；第3公因子F3中主要貢獻作用的指標為果形指數(shù)、Vc，因子載荷分別為0.9、0.8，F(xiàn)3方差貢獻率為18.3%；第4公因子F4中主要貢獻作用的指標為可溶性蛋白、可溶性糖，因子載荷為0.9、0.7，F(xiàn)4方差貢獻率為17.7%。結果表明，因子分析可以將變量歸入代表性公因子中，從而降低變量數(shù)。

表6 旋轉后的因子載荷矩陣Table 6 Factor load matrix after rotation

2.4 不同處理西瓜各指標綜合評價

利用SPSS回歸分析可得到4個公因子得分系數(shù)矩陣(表7)。由表7可知不同組合處理西瓜各指標公因子表達式：

表7 不同處理的西瓜指標成分得分系數(shù)矩陣Table 7 Score coefficient matrix of watermelon index components in different combinations

F1=-0.03X1-0.08X2+0.27X3-0.10X4+

0.02X5+0.43X6+0.11X7+0.42X8

F2=0.14X1-0.22X2+0.48X3+0.23X4-

0.18X5+0.01X6-0.50X7-0.01X8

F3=0.51X1+0.68X2-0.14X3+0.09X4-

0.11X5-0.04X6+0.05X7-0.03X8

F4=-0.07X1-0.03X2-0.07X3+0.45X4+

0.73X5-0.02X6+0.12X7-0.01X8

其中，X1，X2，…，X8分別為各處理指標值。

保存各公因子得分后進行綜合評價，依據(jù)表6的方差貢獻率比例為權數(shù)計算綜合得分：

Z=29.2/86.7F1+21.5/86.7F2+

18.3/86.7F3+17.7/86.7F4

計算結果見表8，由表8可以看出，T9處理西瓜最終獲得的綜合得分最高(88.1)，排名第一，其次是T11處理，綜合得分81.0，排名最低的是T14處理，綜合得分63.8。

表8 不同處理西瓜各公因子得分及排名Table 8 Scores and rankings of common factors of watermelon in different treatments

3 討 論

品質是由許多性狀共同構成的綜合性狀，各個性狀之間相互關聯(lián)，任意一個性狀都會對目標性狀直接或間接地產(chǎn)生影響[19]，基于此，本文選擇用因子分析法將眾多西瓜單一品質指標降維成幾個沒有相關性的綜合變量來反映綜合品質指標，最終篩選出了品種和營養(yǎng)液最優(yōu)組合。

果形、果實大小往往是消費者購買時選擇的標準，果形以果形指數(shù)進行描述，有研究表明果形指數(shù)是品種的固有屬性，由內(nèi)在基因控制[20]，但是也有研究表明果形指數(shù)既受數(shù)量性狀的影響，又受環(huán)境因素的影響[21-23]。本文品種因素、營養(yǎng)液因素對果形指數(shù)的顯著性結果同樣表明西瓜果形指數(shù)既受品種的極顯著影響，又受營養(yǎng)液的極顯著影響。

可溶性糖、可溶性固形物、還原糖是影響西瓜風味和品質主要指標。西瓜的甜度與可溶性固形物的含量有直接關系，隨著固形物含量的增高，西瓜果實甜度加大[24]，許多國家將可溶性固形物不低于11.5%～12.0%作為西瓜育種的重要指標之一[25]。當西瓜可溶性固形物含量超過10%時，口感較甜，超過12.0%時，品質屬上乘[26]。本試驗中各處理西瓜可溶性固形物含量均在11.0%以上，最高能達14.0%，說明本試驗中各西瓜品種和營養(yǎng)液組合均能很好地表現(xiàn)出西瓜優(yōu)質的口感。目前已有很多研究表明施用有機營養(yǎng)液能夠促進果實中營養(yǎng)物質的積累，可溶性糖、可溶性蛋白、Vc等的含量均能明顯提升[27-29]。西瓜果實糖分的積累，既與自身的遺傳信息相關，又與水分、土壤、光照等外界環(huán)境因素以及田間管理技術有關[30]。韋彩會等[30]研究表明連續(xù)多年施用有機肥能明顯改善西瓜品質，可溶性糖含量顯著提高；蔡東升等[31]研究表明果實中的可溶性糖、還原糖含量會隨著營養(yǎng)液供應量的增加呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢;汪炳良等[32]研究認為基因型和采收期均能顯著地影響番茄果實中還原糖含量，基因型與采收期的互作效應能達到極顯著水平。本試驗的顯著性檢驗結果同樣能夠說明果實中的可溶性糖、還原糖含量受到營養(yǎng)液、品種營養(yǎng)液互作的影響，且作用效果顯著。Vc又稱抗壞血酸，是西瓜功能性成分的組成部分，許多研究表明西瓜Vc含量在5.1～7.8 mg·100g-1[2,33-35]，本試驗Vc含量最低的為9.7 mg·100g-1，最高的可達16.7 mg·100g-1，較其他研究所得Vc含量都有極大地提升，同樣能夠說明本試驗的有機營養(yǎng)液和品種組合能很好地提升西瓜品質。

綜合以上研究成果，本試驗所設置的品種和營養(yǎng)液處理對提升西瓜可溶性固形物、Vc、可溶性糖含量有著顯著的效果。

4 結 論

西瓜的品質是所有指標綜合表現(xiàn)的結果，單一的指標很難全面地評判西瓜品質，因此本試驗用因子分析的方法將15個處理的8個指標降維成4個主成分因子，累計方差貢獻率達86.708%，保留了原始數(shù)據(jù)的大部分信息，通過得分排名，排名前3的品種和營養(yǎng)液組合是T9、T11、T6，即當施用有機營養(yǎng)液配方3時，2011WH0045、2011WH0053兩個品種西瓜產(chǎn)量及品質較好，當施用有機營養(yǎng)液配方2時，2011WH0057西瓜品種產(chǎn)量及品質較好。