基于西瓜產(chǎn)量的推薦施肥量及化肥減施潛力分析

包 蕾，張賽峰，秦濟(jì)民，張會(huì)梅，王培周，周建斌，陳竹君*

（1 西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院 / 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北植物營(yíng)養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西楊凌 712100；2 西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院，陜西楊凌 712100）

西瓜是世界范圍內(nèi)產(chǎn)量與種植面積僅次于番茄的水果作物[1]，我國(guó)西瓜種植面積與產(chǎn)量自1981年以來(lái)一直居世界第一，2018年我國(guó)種植面積與產(chǎn)量分別為151.8萬(wàn)hm2和6154萬(wàn)t[2]，分別占世界總種植面積和產(chǎn)量的46.8%和59.2%[3]。西瓜產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，也伴隨著瓜農(nóng)為追求高產(chǎn)盲目過(guò)量施肥導(dǎo)致的肥料利用率、生產(chǎn)效益降低及一系列環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題[4–5]。因此，明確不同目標(biāo)產(chǎn)量下西瓜合理施肥量及不同區(qū)域西瓜栽培減肥潛力，對(duì)化肥科學(xué)減施、維持土壤肥力、節(jié)本增效和西瓜產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

確定適宜施肥量是獲得目標(biāo)產(chǎn)量、維持土壤肥力水平和降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵，在這一方面已開(kāi)展了不少研究，提出了不同的確定適宜施肥量的方法。朱兆良[6]認(rèn)為，適宜施肥量推薦從方法論和技術(shù)路線(xiàn)的角度可分為測(cè)試(土壤/植株)和以田間肥料試驗(yàn)為基礎(chǔ)推薦施肥兩種類(lèi)型。考慮到我國(guó)田塊小而數(shù)量大的實(shí)際情況，提出了區(qū)域土壤、氣候、生產(chǎn)條件、管理和產(chǎn)量水平相對(duì)一致時(shí)，可以采用平均施氮量來(lái)代替每個(gè)田塊的經(jīng)濟(jì)最佳施氮量。區(qū)域平均適宜施氮量便于技術(shù)推廣和農(nóng)戶(hù)在生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用，可將大多數(shù)地塊施氮量控制在合理范圍內(nèi)。巨曉棠[7]提出，我國(guó)目前施肥技術(shù)條件下，理論施氮量相當(dāng)于作物地上部氮素?cái)y出量，且對(duì)小麥、玉米、水稻理論施氮量與區(qū)域平均適宜施氮量及推薦施氮量進(jìn)行了驗(yàn)證，在考慮其他來(lái)源氮素輸入情況下，確定了單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量需氮量后，推薦施氮量是目標(biāo)產(chǎn)量的唯一函數(shù)。張福鎖[8]根據(jù)保護(hù)地和露地磷、鉀豐缺狀況，提出了推薦施肥量為作物攜出量的調(diào)整系數(shù)范圍。曹寒冰等[9]亦提出，合理施肥量=產(chǎn)量×養(yǎng)分需求量×調(diào)整系數(shù)。目前，不同區(qū)域西瓜田間肥料試驗(yàn)數(shù)據(jù)有限，且不同田塊由于肥力差異，相同栽培條件下獲得的肥料效應(yīng)函數(shù)可能差異巨大[10]。區(qū)域多年平均產(chǎn)量水平綜合反映了當(dāng)?shù)貧夂颉⑼寥佬再|(zhì)及作物管理措施下實(shí)際生產(chǎn)水平，在此基礎(chǔ)上的目標(biāo)產(chǎn)量養(yǎng)分需求成為推薦施肥容易獲得和相對(duì)可靠的參數(shù)[7,9]。與其它作物相比，西瓜單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量養(yǎng)分?jǐn)y出量研究相對(duì)較少[11]，據(jù)已有文獻(xiàn)結(jié)果，每生產(chǎn)1000 kg西瓜需氮(N)量最高和最低相差8.5倍[11–12](0.83～7.09)、需磷 (P2O5)量相差 6.5 倍[13–14](0.43～2.78)、需鉀(K2O)量相差2.9倍[12,15](2.13～6.26)，不同文獻(xiàn)結(jié)果差異大[16]。

基于不同區(qū)域西瓜目標(biāo)產(chǎn)量養(yǎng)分需求量，結(jié)合土壤肥力水平調(diào)整系數(shù)，田間試驗(yàn)及文獻(xiàn)推薦施肥量驗(yàn)證，然后綜合確定不同產(chǎn)量水平下合理施肥量，評(píng)估不同區(qū)域化肥減施潛力，分析不同區(qū)域西瓜施肥存在的主要問(wèn)題及化肥減施增效關(guān)鍵技術(shù)及措施。明晰西瓜氮、磷和鉀養(yǎng)分需求量，查清不同區(qū)域西瓜養(yǎng)分供需平衡狀況，為化肥合理減施提供理論依據(jù)；針對(duì)不同區(qū)域主產(chǎn)區(qū)限制肥料養(yǎng)分利用率提高的主要因素，提出化肥減施增效的關(guān)鍵技術(shù)措施，為西瓜產(chǎn)業(yè)綠色健康發(fā)展提供理論和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 不同地區(qū)化肥施用現(xiàn)狀及產(chǎn)量水平調(diào)查

在全國(guó)22個(gè)省、市及自治區(qū)各西瓜主產(chǎn)區(qū)，選取栽培面積大的農(nóng)戶(hù)且使調(diào)查農(nóng)戶(hù)均勻覆蓋主產(chǎn)區(qū)，調(diào)查肥料施用種類(lèi)及施肥量(折純N、P2O5、K2O)、施肥時(shí)期和方法、單產(chǎn)、灌溉方式等，共獲得施肥有效調(diào)查數(shù)據(jù)4933份，產(chǎn)量有效調(diào)查數(shù)據(jù)4888份(表1)。最終不同省、市、自治區(qū)西瓜單產(chǎn)產(chǎn)量為2016—2018年《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》和調(diào)查數(shù)據(jù)的加權(quán)(調(diào)查面積權(quán)重)平均。

表1 各省、市及自治區(qū)施肥與產(chǎn)量調(diào)查樣本數(shù)Table 1 The survey number of fertilization and yields of watermelon in various provinces

1.2 西瓜單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量養(yǎng)分?jǐn)y出量數(shù)據(jù)來(lái)源

2013—2021年在陜西楊凌示范區(qū)、蒲城縣、定邊縣、榆林市榆陽(yáng)區(qū)等的多點(diǎn)肥料試驗(yàn)數(shù)據(jù)52個(gè)，收集國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中西瓜產(chǎn)量和對(duì)應(yīng)養(yǎng)分吸收數(shù)據(jù)106個(gè)。其中，產(chǎn)量和氮吸收量數(shù)據(jù)158個(gè)、磷吸收數(shù)據(jù)99個(gè)(文獻(xiàn)數(shù)據(jù)55、本研究組數(shù)據(jù)44)、鉀吸收數(shù)據(jù)88個(gè)(文獻(xiàn)數(shù)據(jù)40、本研究組數(shù)據(jù)48)。按照西瓜品種的單果重，將其劃分為小果型(＜3.5 kg)、中果型(3.5～7.5 kg)及大果型(＞7.5 kg) 3種類(lèi)型[1]。小果型一般多為設(shè)施吊蔓栽培品種，中果型多為設(shè)施趴地栽培品種，大果型為露地栽培品種。

1.3 不同產(chǎn)量水平推薦施肥量確定

合理施肥量根據(jù)以下公式計(jì)算[7,9]：

式中，目標(biāo)產(chǎn)量為實(shí)際產(chǎn)量乘以1.2系數(shù)，調(diào)整系數(shù)指根據(jù)區(qū)域西瓜主產(chǎn)區(qū)土壤養(yǎng)分狀況確定的調(diào)整施肥量的參數(shù)。由于西瓜種植效益較高[17]，據(jù)22個(gè)省、市施肥現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果(未發(fā)表資料)，設(shè)施栽培西瓜施用有機(jī)肥25～600 t/hm2，平均30 t/hm2，露地施用有機(jī)肥量在4.5～30 t/hm2，平均10 t/hm2；土壤養(yǎng)分測(cè)定表明，設(shè)施栽培和露地栽培土壤有效磷分別為30.2～601、15.0～195 mg/kg，平均分別為95.6 mg/kg、26.3 mg/kg，土壤速效鉀設(shè)施栽培和露地栽培分別為80～1250、51～310 mg/kg，平均分別為360 mg/kg、126 mg/kg。西瓜生產(chǎn)中農(nóng)戶(hù)均投入有機(jī)肥，有機(jī)肥中養(yǎng)分需要礦化后才能被作物吸收利用，有機(jī)肥具有殘效并具有培肥土壤作用，因此設(shè)施栽培和露地施用氮肥均只需補(bǔ)足作物帶走的氮素，施氮(可被作物利用的氮)調(diào)整系數(shù)設(shè)置為1.0；依據(jù)土壤有效磷和速效鉀豐缺指標(biāo)[8]，設(shè)施和露地土壤有效磷均在中等水平(設(shè)施50～120 mg/kg，露地20～60 mg/kg)，中等水平磷推薦量為作物攜出量的0.8～1.5倍，因此施磷調(diào)整系數(shù)設(shè)置為1.0；土壤速效鉀設(shè)施和露地分別在高水平(＞150 mg/kg)和中等水平(80～150 mg/kg)，高水平和中等水平下鉀推薦量分別為作物攜出量的0～0.8和0.8～1.5倍，本研究將施鉀調(diào)整系數(shù)統(tǒng)一設(shè)置為0.8。

1.4 不同區(qū)域西瓜化肥減施潛力估算

以省、市及自治區(qū)為評(píng)價(jià)單元，根據(jù)其西瓜平均產(chǎn)量水平乘以1.2系數(shù)作為目標(biāo)產(chǎn)量，根據(jù)不同目標(biāo)產(chǎn)量水平合理施肥量標(biāo)準(zhǔn)及調(diào)查的農(nóng)戶(hù)西瓜化肥平均施用量(折純量)估算化肥減施潛力。計(jì)算公式如下[16]：

化肥減施潛力(%)=(各地區(qū)農(nóng)戶(hù)平均化肥施用量–推薦施肥量)/平均化肥施用量×100 (2)以秦嶺—淮河一帶為南北方分界線(xiàn)對(duì)不同區(qū)域西瓜種植面積、產(chǎn)量、化肥投入現(xiàn)狀、減肥潛力與推薦施肥量進(jìn)行分析[18]，南方地區(qū)省份包括：江蘇、安徽、浙江、上海、湖北、湖南、江西、福建、廣東、廣西壯族自治區(qū)、臺(tái)灣、香港、澳門(mén)、海南、四川、重慶、貴州、云南與西藏自治區(qū)；北方地區(qū)省份包括：黑龍江、吉林、遼寧、北京、天津、河北、山東、河南、山西、陜西、內(nèi)蒙古自治區(qū)、寧夏回族自治區(qū)、青海、甘肅與新疆維吾爾族自治區(qū)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用Origin 2018及Arcgis 10.2軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同地區(qū)西瓜種植面積、產(chǎn)量及化肥投入現(xiàn)狀

2.1.1 西瓜種植面積、產(chǎn)量分布 我國(guó)不同省、市及自治區(qū)西瓜種植面積以河南省種植面積最大，達(dá)到25.6萬(wàn)hm2，占全國(guó)西瓜總種植面積的16.9%，其次為山東、江蘇及湖南省(圖1a)。全國(guó)各省西瓜平均產(chǎn)量為11.9～58.8 t/hm2(圖1b)，北方地區(qū)產(chǎn)量平均為45.6 t/hm2，其中河北、河南、山東及遼寧產(chǎn)量較高(54.6～58.8 t/hm2)，寧夏、山西及青海產(chǎn)量較低(29.4～37.3 t/hm2)。南方地區(qū)產(chǎn)量平均為32.1 t/hm2，其中江蘇、上海、安徽及湖北產(chǎn)量相對(duì)較高(36.8～48.3 t/hm2)，貴州、江西、云南、福建、重慶、西藏等產(chǎn)量較低(11.9～26.7 t/hm2)。

圖1 西瓜種植面積及產(chǎn)量分布Fig.1 Planting areas and yields of watermelon in different provinces in China

2.1.2 西瓜化肥投入現(xiàn)狀 不同地區(qū)西瓜化肥氮磷鉀養(yǎng)分投入調(diào)查結(jié)果(圖2)表明，各省、市、自治區(qū)化肥N、P2O5、K2O投入量平均分別為190.7～380.7、162.9～349.5、62.7～492.5 kg/hm2，全國(guó)平均分別為256.6、230.7、262.1 kg/hm2，投入的N∶P2O5∶K2O質(zhì)量比為1.00∶0.90∶1.02。南方省市區(qū)化肥N、P2O5、K2O投入量平均分別250.2、217.0、236.9 kg/hm2，北方省市區(qū)平均為264.1、245.8、291.9 kg/hm2。其中化肥N投入較高的地區(qū)為河北、北京、海南及江蘇，投入氮超過(guò)300.0 kg/hm2，較低的地區(qū)為甘肅、浙江、四川及寧夏，投入氮為190.7～194.1 kg/hm2(圖2a)；化肥P2O5投入較高的地區(qū)為黑龍江、甘肅、海南和四川，投入量超過(guò)300.0 kg/hm2，較低的地區(qū)為湖北、內(nèi)蒙、河南和北京，投入量為162.9～187.8 kg/hm2(圖2b)；化肥K2O投入量遼寧、河北、黑龍江、吉林和陜西較高，為303.6～492.5 kg/hm2，甘肅、寧夏、新疆和內(nèi)蒙較低，為 62.7～122.4 kg/hm2(圖 2c)。

圖2 各省市區(qū)西瓜化肥投入現(xiàn)狀Fig.2 The inputs of different chemical fertilizers for watermelon in different regions in China

2.2 西瓜單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量養(yǎng)分需求量

全國(guó)西瓜單位面積產(chǎn)量變化為9.9～93.4 t/hm2，單產(chǎn)較低(＜20.3 t/hm2)的主要為中果型和小果型，這些中、小果型品種主要在設(shè)施早春或秋冬茬栽培，其產(chǎn)量受氣候及人為管理因素影響大。單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量氮磷鉀吸收量調(diào)查結(jié)果(圖3)表明，每生產(chǎn)1 t西瓜N、P2O5、K2O養(yǎng)分吸收量分別為0.83～7.09 kg(n=158)、0.20～2.78 kg (n=99)、1.39～6.26 kg (n=88)，不同果型間均無(wú)顯著差異；此外，單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量很高的點(diǎn)其產(chǎn)量均很低，隨產(chǎn)量增加單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量趨于穩(wěn)定。統(tǒng)計(jì)年鑒單產(chǎn)及本研究主產(chǎn)區(qū)調(diào)查我國(guó)西瓜平均產(chǎn)量為42.3 t/hm2，據(jù)此分析，產(chǎn)量偏低而養(yǎng)分吸收量偏高主要因營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)正常但未形成正常產(chǎn)量造成。因此，本研究以西瓜產(chǎn)量大于平均產(chǎn)量(42.3 t/hm2)時(shí)生產(chǎn)1 t西瓜所吸收的N、P2O5、K2O養(yǎng)分量的平均值2.0、0.83、3.3 kg作為單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量養(yǎng)分需求量參數(shù)，進(jìn)一步計(jì)算目標(biāo)產(chǎn)量養(yǎng)分需求量。此外，西瓜單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量養(yǎng)分需求量表明，氮磷鉀需求比例N∶P2O5∶K2O為1.00∶0.41∶1.65。

圖3 西瓜單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量養(yǎng)分吸收量Fig.3 Nutrient uptakes to produce 1 t watermelon economic yield

2.3 西瓜不同產(chǎn)量水平推薦施肥量及區(qū)域化肥減施潛力分析

2.3.1 基于產(chǎn)量水平的西瓜推薦施肥量 我國(guó)西瓜種植占90%以上面積平均產(chǎn)量水平高于30 t/hm2，文獻(xiàn)最高產(chǎn)量為93.4 t/hm2，因此，本研究將目標(biāo)產(chǎn)量確定為30～95 t/hm2，并依次劃分為30～40、40～50、50～60、60～70、70～95 t/hm25 個(gè)等級(jí)水平。已有文獻(xiàn)中田塊尺度肥料試驗(yàn)獲得的推薦施肥量與產(chǎn)量間未表現(xiàn)出規(guī)律性，即使相近區(qū)域產(chǎn)量低推薦量卻高[13,23]，主要可能由于田塊尺度的肥料試驗(yàn)結(jié)果受當(dāng)季氣候、病蟲(chóng)害及農(nóng)事管理等因素的影響肥料未發(fā)揮應(yīng)有的效應(yīng)，本研究依據(jù)西瓜不同目標(biāo)產(chǎn)量水平下養(yǎng)分?jǐn)y出和區(qū)域調(diào)查分析獲得的土壤肥力，采用土壤肥力指標(biāo)法并結(jié)合文獻(xiàn)資料綜合確定推薦施肥量 (表2)，提出 30～40、40～50、50～60、60～70、70～95 t/hm2產(chǎn)量水平下平均推薦施肥量分別為施 N 90～120、110～150、130～170、150～205、170～230 kg/hm2，施 P2O545～65、55～75、65～85、70～95、80～110 kg/hm2，施 K2O 110～150、125～170、150～205、170～230、185～250 kg/hm2。

表2 不同產(chǎn)量水平下推薦施肥量Table 2 Recommended fertilizer rates at different yield levels of watermelon

根據(jù)不同省、市、自治區(qū)產(chǎn)量水平和土壤養(yǎng)分狀況提出區(qū)域施肥范圍(圖4)，南方和西南地區(qū)及青海目標(biāo)產(chǎn)量低推薦施肥量較低，北方地區(qū)產(chǎn)量高推薦施肥量較高。

圖4 各省市區(qū)西瓜推薦施肥量Fig.4 The recommended rates of chemical fertilizers for watermelon in different regions in China

2.3.2 不同地區(qū)化肥減施潛力 根據(jù)不同省、市、自治區(qū)推薦施肥量，估算各地農(nóng)戶(hù)平均施肥量下的化肥減施潛力，結(jié)果(表3)表明，不同地區(qū)農(nóng)戶(hù)平均施用氮、磷、鉀化肥量分別是推薦量的1.3～3.0、1.9～5.5、0.3～2.5倍，氮磷鉀化肥的減施潛力分別為22.7%～66.5%、47.8%～81.7%、–187.1%～59.4%，平均分別為43.0%、68.7%、12.2%，各地區(qū)平均氮磷肥施用均過(guò)量，磷肥減施潛力最大，鉀肥施用過(guò)量和不足并存。南方化肥減施潛力大于北方，其中海南、廣西、廣東、福建、江蘇、安徽、湖南氮磷減施潛力均在50%以上，寧夏、甘肅、新疆、內(nèi)蒙存在鉀肥投入不足問(wèn)題。

表3 不同地區(qū)西瓜化肥減施潛力 (%)Table 3 Reduction potential of chemical fertilizer input for watermelon in different regions of China

3 討論

3.1 西瓜不同產(chǎn)量推薦施肥及化肥減施潛力

作物的產(chǎn)量高養(yǎng)分需求量也高，依據(jù)區(qū)域某作物目標(biāo)產(chǎn)量對(duì)應(yīng)的養(yǎng)分需求量推薦施肥被認(rèn)為具有區(qū)域代表性[6–7,40]。由于不同文獻(xiàn)西瓜單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量養(yǎng)分需求量結(jié)果差異較大且來(lái)自地區(qū)多點(diǎn)田間肥效試驗(yàn)相對(duì)較少，本研究通過(guò)課題組研究結(jié)果結(jié)合文獻(xiàn)數(shù)據(jù)分析，以西瓜產(chǎn)量大于平均產(chǎn)量(42.3 t/hm2)時(shí)生產(chǎn)1 t西瓜所吸收的N、P2O5、K2O養(yǎng)分量的平均值2.0、0.83、3.3 kg作為單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量養(yǎng)分需求量參數(shù)，此結(jié)果與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)平均取值(2.5、0.85、3.0 kg)相比[16]，氮需求量降低、磷相近、鉀增加，與QUEFTS模型得出結(jié)果(2.11、0.62、3.23)相比[11]，氮鉀需求量相近、磷增加，本研究進(jìn)一步明晰了西瓜單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量養(yǎng)分需求量，可為計(jì)算目標(biāo)產(chǎn)量養(yǎng)分需求提供理論依據(jù)。

西瓜生產(chǎn)中農(nóng)戶(hù)重視有機(jī)肥施用，但生產(chǎn)中不同區(qū)域及栽培方式下施用量差異大(4.5～600 t/hm2)，市場(chǎng)有機(jī)肥種類(lèi)繁多、質(zhì)量良莠不齊，商品生物有機(jī)肥及商品有機(jī)肥價(jià)格相對(duì)高農(nóng)戶(hù)施肥量少，而直接來(lái)自畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)的不同腐熟程度的有機(jī)肥價(jià)格低農(nóng)戶(hù)施用量高。有機(jī)肥提供的養(yǎng)分是作物吸收養(yǎng)分的重要來(lái)源，但有機(jī)肥中養(yǎng)分釋放慢并不能被當(dāng)季作物全部吸收利用，我國(guó)目前推薦施肥尚缺乏有機(jī)肥可提供的有效養(yǎng)分量指標(biāo)并將其在推薦施肥中予以充分考慮。國(guó)外研究認(rèn)為[41]，有機(jī)肥中全氮含量的30%～50%、全磷含量的50%～60%、全鉀含量的90%可礦化為有效養(yǎng)分被當(dāng)季作物吸收利用，且在推薦施肥總量中考慮施用有機(jī)肥可提供的有效養(yǎng)分量，推薦化肥用量等于總量減去有機(jī)肥可提供有效養(yǎng)分量。因此，考慮西瓜生育期相對(duì)較短，建議生產(chǎn)中根據(jù)推薦施肥總量(表2)，按照有機(jī)肥種類(lèi)及施用量中全氮、磷、鉀的30%、50%和90%計(jì)算有效養(yǎng)分量，進(jìn)一步減少化肥施用量。

我國(guó)西瓜產(chǎn)量分布表明，平均單產(chǎn)北方省市區(qū)高(平均45.6 t/hm2)、南方低(平均32.1 t/hm2)，施肥調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，南方省市區(qū)和北方化肥養(yǎng)分投入量相近，相較于其西瓜產(chǎn)量水平下的推薦量，南方氮、磷、鉀養(yǎng)分過(guò)量投入問(wèn)題突出，如海南、廣西、廣東、福建、安徽、湖南、江蘇等省區(qū)農(nóng)戶(hù)平均施用氮、磷、鉀分別為推薦量的2.0、3.0、1.5倍以上，因此，南方化肥減施潛力大于北方，南方化肥氮和磷減施潛力在50%以上，鉀為30%以上。西瓜適宜的N∶P2O5∶K2O為1.00∶0.41∶1.65，而農(nóng)戶(hù)投入的養(yǎng)分比例為1.00∶0.90∶1.02，磷肥投入比例偏高，主要由于農(nóng)戶(hù)基肥普遍施用N–P2O5–K2O含量相等的復(fù)合肥為主且基肥占化肥總量比例高(80%以上)，造成磷肥過(guò)量，因此磷肥減施潛力最大；甘肅、寧夏、新疆和內(nèi)蒙部分區(qū)域鉀肥投入不足，這些地區(qū)西瓜種植土壤質(zhì)地以砂土和砂質(zhì)壤土為主，土壤速效鉀含量相對(duì)較低，存在鉀素虧缺問(wèn)題。

3.2 不同地區(qū)西瓜生產(chǎn)主要問(wèn)題及化肥減施增效措施

區(qū)域氣候、栽培季節(jié)和模式、品種等顯著影響西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)，也影響肥料利用率。我國(guó)西瓜栽培可劃分為五大優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)[17]，分別為華南冬春優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)(主產(chǎn)區(qū)有廣西壯族自治區(qū)、廣東、海南、福建)、長(zhǎng)江流域夏季優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)(主產(chǎn)區(qū)有安徽、湖南、湖北、江蘇、江西、浙江、四川)、黃淮海春夏栽培優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)(主產(chǎn)區(qū)有河北及河南兩省的大部分地區(qū)、山東、北京、天津等)、西北夏秋優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)(陜西、寧夏回族自治區(qū)、甘肅、新疆維吾爾族自治區(qū)和內(nèi)蒙古自治區(qū))以及東北夏秋西瓜優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)(遼寧、吉林、黑龍江和內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市、興安盟、通遼市、赤峰市和錫林郭勒盟等蒙東地區(qū))。栽培模式包括華南反季節(jié)栽培、南方中小棚設(shè)施栽培、南方露地中晚熟栽培、北方設(shè)施早熟栽培、北方露地中晚熟栽培、西北干旱半干旱區(qū)栽培等模式。由于區(qū)域光、溫、水、土資源所形成的生態(tài)環(huán)境不同，因此，應(yīng)在明晰各優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)和栽培模式下西瓜產(chǎn)業(yè)鏈上影響化肥減施增效的關(guān)鍵問(wèn)題基礎(chǔ)上，針對(duì)性集成關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)化肥減施增效目標(biāo)。西瓜產(chǎn)量分布(圖1b)表明，南方單產(chǎn)整體低于北方地區(qū)，主要由于南方冬春季常發(fā)生持續(xù)低溫、陰雨、寡照天氣影響西瓜生產(chǎn)，造成反季節(jié)栽培及南方中小棚設(shè)施栽培模式下西瓜病蟲(chóng)害嚴(yán)重發(fā)生，溫度變化及水肥供應(yīng)不均衡影響坐果、果實(shí)膨大及發(fā)生裂果；南方露地栽培多為傳統(tǒng)灌水施肥，夏季多雨天氣又威脅露地中晚熟西瓜生產(chǎn)，肥料養(yǎng)分隨灌溉水或降雨流失大，因此，南方地區(qū)應(yīng)根據(jù)西瓜目標(biāo)產(chǎn)量推薦施肥量總量控制及不同生育期養(yǎng)分需求的基礎(chǔ)上，集成抗病/裂品種、設(shè)施/避雨栽培+水肥一體化精準(zhǔn)控制、露地栽培施用緩/控釋肥等關(guān)鍵技術(shù)，提高西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)，進(jìn)而提高養(yǎng)分利用效率。

北方西瓜平均產(chǎn)量高于南方，不同栽培方式下存在的問(wèn)題及化肥減施潛力和減施措施具有較大差異性。北方設(shè)施早熟西瓜多為早春西瓜—夏秋/秋冬蔬菜模式，該設(shè)施栽培模式下農(nóng)戶(hù)重視有機(jī)肥施用且化肥盲目過(guò)量施用問(wèn)題突出[16,42–43]，土壤養(yǎng)分累積及連作障礙問(wèn)題嚴(yán)重；同時(shí)，北方設(shè)施栽培水肥一體化設(shè)備擁有率高，但生產(chǎn)實(shí)際中亦沿用傳統(tǒng)的施肥灌水管理模式，化肥基施占比高[44]，養(yǎng)分投入比例不協(xié)調(diào)，單次灌水定額高，未實(shí)現(xiàn)按西瓜不同生育期養(yǎng)分、水分需求規(guī)律少量多次施肥和灌水，為低效率的水肥一體化，因此，北方設(shè)施栽培模式下減肥潛力大。應(yīng)主要集成測(cè)土配方施肥、水肥一體化精準(zhǔn)管理、畜禽糞+秸稈+高溫悶棚土壤修復(fù)化肥替代等關(guān)鍵技術(shù)，因缺補(bǔ)缺逐漸實(shí)現(xiàn)土壤養(yǎng)分的平衡及水肥高效利用。西北干旱半干旱西瓜栽培區(qū)土壤質(zhì)地以砂質(zhì)為主，土壤養(yǎng)分含量少且保水保肥能力弱，該區(qū)目前生產(chǎn)中可分為兩種模式，第一種為有灌溉保障且基本實(shí)現(xiàn)水肥一體化滴灌地區(qū)，重點(diǎn)應(yīng)集成有機(jī)肥部分替代化肥+化肥深施(條施)及水肥一體化精準(zhǔn)管理等關(guān)鍵技術(shù)，提高土壤肥力及水肥時(shí)空耦合；另一種為灌溉保障率低地區(qū)，特別是壓砂瓜生產(chǎn)區(qū)，應(yīng)針對(duì)水分有限、水肥協(xié)同差、追肥困難及區(qū)域存在的嚴(yán)重重茬問(wèn)題，重點(diǎn)集成生物有機(jī)肥+緩/控釋肥+化肥深施(條施)、水肥一體化補(bǔ)充施肥灌水等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)西瓜關(guān)鍵需肥需水期水肥在時(shí)間和空間的耦合效應(yīng)，發(fā)揮最大效率。東北露地中晚熟栽培區(qū)水肥過(guò)量供應(yīng)，養(yǎng)分供應(yīng)比例不協(xié)調(diào)，重點(diǎn)集成水肥一體化精準(zhǔn)控制及協(xié)調(diào)養(yǎng)分比例，以協(xié)調(diào)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)的關(guān)系。

4 結(jié)論

西瓜單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量(1 t) N、P2O5、K2O需求量分別為2.0、0.83、3.3 kg；西瓜產(chǎn)量30～40、40～50、50～60、60～70 及 70～95 t/hm2，推薦施肥量N 為 90～120、110～150、130～170、150～205、170～230 kg/hm2，P2O5為 45～65、55～75、65～85、70～95、80～110 kg/hm2，K2O 為 110～150、125～170、150～205、170～230、185～250 kg/hm2。生產(chǎn)中應(yīng)在推薦施肥量基礎(chǔ)上，考慮有機(jī)肥種類(lèi)及施用量中當(dāng)季可提供的有效養(yǎng)分量，進(jìn)一步減少化肥施用量；全國(guó)西瓜主產(chǎn)區(qū)氮、磷、鉀化肥的減施潛力平均分別為43.0%、68.7%、12.2%，南方地區(qū)化肥減施潛力大于北方。不同區(qū)域產(chǎn)量水平、施肥現(xiàn)狀和存在的主要問(wèn)題不同，生產(chǎn)中亟待針對(duì)性集成優(yōu)化并建立與氣候、栽培季節(jié)、栽培模式相匹配的綜合技術(shù)模式，并配套技術(shù)規(guī)程，大面積規(guī)模化示范推廣，最終實(shí)現(xiàn)西瓜化肥減施增效及產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)健康發(fā)展的目標(biāo)。