設(shè)施甜瓜生長發(fā)育對(duì)氮肥的響應(yīng)

張浩 梁其干 張學(xué)軍,3 符小發(fā) 陳積豪 王敏

（1. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院海南三亞農(nóng)作物育種試驗(yàn)中心 海南三亞 572000；2. 三亞明珠甜瓜西瓜展示評(píng)價(jià)研究中心 海南三亞 572000；3. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈密瓜研究中心 新疆烏魯木齊 830091；4. 海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所 海南海口 570100）

海南冬春反季節(jié)種植甜瓜，2019年海南甜瓜種植面積達(dá)20.49萬畝（1畝≈667 m2），占海南當(dāng)年瓜菜種植面積的39.3%，產(chǎn)量達(dá)55.7萬t，已成為當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)產(chǎn)業(yè)[1]。由于甜瓜屬于喜肥作物，其生長發(fā)育對(duì)氮素營養(yǎng)需求較多且反應(yīng)比較敏感。實(shí)際生產(chǎn)中，種植戶存在盲目追施氮肥現(xiàn)象，導(dǎo)致氮肥殘留土壤，破壞環(huán)境，甜瓜商品率下降[2-3]。由于氮肥對(duì)甜瓜的生長發(fā)育、形態(tài)建成以及糖分的有機(jī)合成具有顯著的促進(jìn)作用，因此合理范圍內(nèi)增施氮肥，對(duì)甜瓜產(chǎn)量和品質(zhì)有較好的影響，而過量或過少施氮不利于甜瓜對(duì)養(yǎng)分的吸收，抑制甜瓜的產(chǎn)量，降低品質(zhì)，嚴(yán)重時(shí)甚至造成甜瓜減產(chǎn)、品質(zhì)低劣[4-5]。因此，探究適合海南甜瓜生長發(fā)育的施氮量，對(duì)提高氮素利用效率以及促進(jìn)甜瓜優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)具有重要意義。

通過田間膜下滴灌栽培，增施氮肥能顯著提高甜瓜的氮、磷、鉀積累量，特別是在甜瓜生長后期。在施P2O5140 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2的基礎(chǔ)上施N 225 kg/hm2，甜瓜的養(yǎng)分吸收量和產(chǎn)量均為最高，各施氮處理甜瓜氮肥利用率在11%～29%，且隨施氮量的增加而降低；甜瓜對(duì)鉀的吸收量最高，氮次之，磷最少[6]。康利允等[7]設(shè)置重氮重鉀、重氮輕鉀、輕氮重鉀、輕氮輕鉀、中氮中鉀5個(gè)處理研究氮素對(duì)甜瓜產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)的影響，結(jié)果中氮中鉀處理的甜瓜縱徑、橫徑、單瓜質(zhì)量、產(chǎn)量均最高，且單瓜質(zhì)量和產(chǎn)量均顯著高于其他處理（p＜0.05），平均分別增加21.6%和 22.1%；中氮中鉀處理的中心、邊緣可溶性固形物含量、固酸比、可溶性蛋白含量、VC含量均呈較高水平，甜瓜可滴定酸含量隨氮、鉀素供應(yīng)量的增加呈先降低后增加的趨勢(shì)；在連棟棚加地膜覆蓋高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培條件下，氮、鉀施肥量分別為200、300 kg/hm2較為適宜，有利于提高甜瓜產(chǎn)量，同時(shí)可兼顧甜瓜營養(yǎng)品質(zhì)，提高經(jīng)濟(jì)效益。施氮能夠顯著增加膨大期根、果實(shí)氮含量，顯著增加生育后期莖葉、果實(shí)及全株中的氮磷鉀積累量，顯著增加氮磷鉀養(yǎng)分收獲指數(shù)和單果鮮重，增加磷生理利用效率，顯著降低膨大期果實(shí)鉀含量及氮生理利用效率。10 mmol/L氮處理單果鮮重最大，氮磷鉀養(yǎng)分生理利用效率也最高，且氮磷鉀養(yǎng)分收獲指數(shù)居中，最有利于節(jié)約施肥，經(jīng)濟(jì)效益最大化[8]。周軍等[9]驗(yàn)證在中等土壤肥力條件下甜瓜的最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量為40 879 kg/hm2。氮磷鉀肥在一定施用量范圍內(nèi)對(duì)甜瓜增產(chǎn)和增效作用為鉀肥大于氮肥，氮肥大于磷肥。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，氮素運(yùn)籌對(duì)甜瓜產(chǎn)量、品質(zhì)、SPAD、生長發(fā)育、養(yǎng)分吸收利用、生物量具有重要的作用，研究海南甜瓜生長發(fā)育及產(chǎn)量品質(zhì)的適宜氮素水平，可為海南甜瓜的種植提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)地位于海南省三亞市新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院三亞農(nóng)作物育種試驗(yàn)中心，選擇海南主推甜瓜品種黃夢(mèng)脆。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)設(shè)置5個(gè)處理，N0（不施氮）、N1（低氮）、N2（中氮量）、N3（高氮量）、CK(不施肥)，每個(gè)處理重復(fù)3次。試驗(yàn)地為改良的沙壤土，土壤有機(jī)質(zhì) 3.85 g/kg，堿解氮228.0 mg/kg，速效磷 380.2 kg/hm2，速效鉀135 mg/kg，土壤 pH 6.94。采用膜下滴灌栽培，一膜一行，吊蔓栽培，單蔓整枝，各株主蔓8～12節(jié)留一個(gè)瓜，第25節(jié)打頂。株行距0.5 m×1.2 m。2018年10月23日播種；2019年1月8日采收。2018年11月17日第一次施肥，甜瓜在整個(gè)時(shí)期每隔7 d隨水滴施，用氮肥作追肥，共施7次，2018年12月29日第7次施肥結(jié)束。施氮肥用尿素（46%N），磷鉀肥用過磷酸鈣（P2O512%）和磷酸二氫鉀（K2O 34%, P2O552%）。各施肥處理種植2行，按種植行隨機(jī)排列，重復(fù)3次。N0、N1、N2、N3處理每次施用過磷酸鈣47.5 kg/hm2，磷酸二氫鉀 60 kg/hm2。N1、N2、N3每次施用氮肥分別為49.56，62.17，74.34 kg/hm2。各處理設(shè)置見表1。果期定果，每株一果，收獲時(shí)測(cè)產(chǎn)，計(jì)算單果重。

1.2.2 果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)性狀測(cè)量 用游標(biāo)卡尺測(cè)量果實(shí)縱、橫徑、皮厚、肉厚。可溶性固形物含量用手持測(cè)糖儀測(cè)定。含水量采用烘干法測(cè)定。

1.2.3 甜瓜葉片SPAD值測(cè)定 甜瓜葉片SPAD值，每小區(qū)用日本產(chǎn)的SPAD-502測(cè)定5株甜瓜功能葉片，測(cè)定時(shí)避開葉片主葉脈，取平均值。

1.2.4 甜瓜果肉、果皮氮含量測(cè)定 氮含量采用奈氏比色法測(cè)定：在 105℃下殺青 30 min，然后在 75℃烘至恒重，粉碎后用 H2SO4-H2O2消煮制備待測(cè)液。

1.2.5 生長指標(biāo)測(cè)定 開花期隨機(jī)采集整株植物樣，按照根、莖、葉、花分開測(cè)定生物量，烘干用于氮積累的測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮處理對(duì)甜瓜生物量的影響

由圖1可見，不同施氮處理的甜瓜開花期生物量存在比較明顯的差異。根的生物量CK最大，為 1.6 g，其次是 N1，為 1.4 g，N2最小，為 0.83 g，由大到小依次為 CK＞N1＞N3＞N0＞N2，CK 與其他處理的差異達(dá)到顯著水平（p＜0.05）。莖的生物量CK的最大，為11.13 g，N0最低，為6.43 g，大小依次為 CK＞N3＞N1＞N2＞N0，各處理差異不顯著。葉的生物量 N1＞N2＞N3=CK＞N0，其中 N1處理葉的生物量最大，為 41.15 g，N1高于 CK 34.49%，N1處理與CK差異顯著。花的生物量N1＞N3＞N2＞N0＞CK，CK、N0與其他處理的差異達(dá)到顯著水平（p＜0.05）；N1處理花的生物量最大，為 3.3g，CK最低，為1.2 g，N1高于CK 175%。說明開花期 N1處理利于葉和花的生物量積累，N3處理莖生物量最大，驗(yàn)證了高氮有助于莖的生物量提高。施氮后，根的生物量均低于對(duì)照，說明施氮促進(jìn)地上部分生物量積累，對(duì)根的生物量積累不明顯。總之，開花期低氮處理提高葉和花的生物量積累，為進(jìn)一步促進(jìn)光合作用和果實(shí)發(fā)育提供可能，從而為促進(jìn)膨大期的果實(shí)發(fā)育做充足的準(zhǔn)備。高氮和缺氮葉和花的生物量偏低，不利于后期的膨大期果實(shí)的成長。

圖1 不同氮素處理甜瓜開花期生物量

2.2 不同氮素處理不同時(shí)期對(duì)甜瓜SPAD的影響

不同氮素處理對(duì)不同時(shí)期對(duì)甜瓜SPAD的影響結(jié)果見表2。比較不同時(shí)期甜瓜SPAD值發(fā)現(xiàn)：（1）橫向?qū)Ρ龋谙嗤厮较拢煌~位SPAD值有一定的差距；在不同施氮水平下，隨著氮素含量的增加在不同時(shí)期SPAD的含量也有所上升；（2）縱向?qū)Ρ龋瑥纳炻凇㈤_花期到膨大期變異系數(shù)CV的值越來越小，隨著時(shí)間的推移，葉位間SPAD值的差異越來越小，在膨大期時(shí)SPAD值的差異性降低到最小。甜瓜SPAD同時(shí)期變異系數(shù)CV差異顯著（p＜0.05）。

表2 不同氮素對(duì)不同時(shí)期甜瓜SPAD值的影響

2.3 不同施氮量對(duì)甜瓜果實(shí)特性的影響

2.3.1 對(duì)甜瓜產(chǎn)量、品質(zhì)的影響 由表3可知，隨著氮素含量的增加，甜瓜的平均縱徑、平均橫徑、平均單個(gè)瓜重以及每667 m2甜瓜的產(chǎn)量整體上有所提升；各處理的單瓜重與產(chǎn)量差異不顯著。整體而言，N2處理甜瓜單瓜重和產(chǎn)量最高，高于對(duì)照 12.07%。N3和 N0產(chǎn)量偏低，分別低于 N231.45%、3.4%。表明施肥量過高或過低均不利于甜瓜產(chǎn)量的提高，中低氮有利于提高甜瓜產(chǎn)量。從整體看，以 N3處理縱徑最高，分別較 N1、N2增加5.80%和3.90%（p＜0.05），N0處理縱徑最低，較CK降低1.3%（p＜0.05），表明氮肥的施用均有促進(jìn)甜瓜果實(shí)生長的作用。不同氮處理對(duì)甜瓜果形指數(shù)影響的差異均不顯著。

表3 不同氮素含量對(duì)甜瓜產(chǎn)量的影響

由表4可知，各處理中N3平均腔橫、縱莖、肉厚最大，CK最低；平均皮厚 N2最高，N1與CK最低；果肉鮮重、干重N0最高，N3最低；果皮鮮重 N2最高，N3最低；果皮干重 CK最高，N1最低。高氮（N3）的中心可溶性固形物含量最高為15.40%，其他中心可溶性固形物CK、N0、N1、N2分別為 14.67%、15.27%、14.63%、15.07%。綜合分析得出，不同的氮肥處理對(duì)甜瓜品質(zhì)有一定影響。高氮處理有果肉厚、可溶性固形物含量高等優(yōu)點(diǎn)，但存在果肉鮮重低、腔橫縱徑大、果肉干重小等缺點(diǎn)。中氮處理有果皮鮮重低優(yōu)點(diǎn)，但存在皮厚、肉厚小、腔橫徑大等缺點(diǎn)。總體來看，中氮處理品質(zhì)較好，高氮處理品質(zhì)降低。

表4 不同氮素處理的甜瓜品質(zhì)物質(zhì)相對(duì)含量的變化

2.3.2 對(duì)甜瓜果肉、果皮中氮總量的影響 如圖2所示，隨著施氮量的增加，果肉、果皮中總氮含量有升高的趨勢(shì)。但果皮氮含量隨著施氮量增加逐漸超過果肉氮含量。N3處理的果肉、果皮總氮含量達(dá)到最高，分別為 12.33、14.62 mg/g，果皮、果肉CK總氮含量最低，分別為8.44、8.29 mg/g，且與其他處理的差異達(dá)到顯著水平（p＜0.05），說明隨著氮素含量提高，更多的氮養(yǎng)分轉(zhuǎn)移儲(chǔ)存到果皮中。

圖2 不同氮素處理果肉、果皮的總氮含量

3 討論

氮是酶、維生素、葉綠素和其它細(xì)胞成分的關(guān)鍵組成部分。氮肥的合理施用一直是調(diào)控作物光合產(chǎn)率及生長的主要措施之一[10]。甜瓜每個(gè)時(shí)期對(duì)氮的需求量不同。甜瓜在幼苗期氮肥量需求小，大量的氮肥會(huì)抑制甜瓜幼苗期的生長；伸蔓期，植株迅速生長，需要大量氮素，但過量的氮肥也會(huì)抑制甜瓜的生長；授粉期低氮處理的葉和花的生物量高于缺氮和高氮處理，說明 160 kg/hm2氮處理是甜瓜葉和花生長發(fā)育較適宜的水平。氮肥低于 160 kg/hm2，影響開花期葉和花氮生物量的積累，進(jìn)而影響光合產(chǎn)率，使后期產(chǎn)量處于較低水平。隨著施氮量的增加，果肉、果皮中總氮含量有升高的趨勢(shì)。但果皮氮含量隨著施氮量的增加，逐漸超過果肉氮含量。高氮處理的果肉、果皮總氮含量達(dá)到最高，且與其他處理的差異達(dá)到顯著水平（p＜0.05），氮含量在240 kg/hm2時(shí)，果肉所需的氮充分滿足，如后期繼續(xù)追施氮肥，將會(huì)使植物葉、花、果實(shí)等氮含量過剩，造成氮肥浪費(fèi)。

在產(chǎn)量方面，不同的氮素處理下，產(chǎn)量隨施氮量的增加表現(xiàn)出“先增后減”的趨勢(shì)，其中氮素在240 kg/hm2產(chǎn)量明顯降低，與前人研究結(jié)果相符[6-8,10-15]。在品質(zhì)方面，為提高甜瓜作物產(chǎn)量而高施氮肥會(huì)對(duì)甜瓜品質(zhì)產(chǎn)生損害。氮肥供應(yīng)充足甜瓜果皮更厚，降低機(jī)械損傷和感染病害的風(fēng)險(xiǎn)，但過量的氮會(huì)導(dǎo)致果皮粗糙。

隨著氮素含量的增加，不同時(shí)期SPAD的含量有所上升，從伸蔓期、開花期到膨大期，變異系數(shù)CV的值越來越小。隨著時(shí)間的推移，葉位間的SPAD值的差異越來越小，膨大期SPAD值的差異性降低到最小，與前人研究有相似之處[16-17]。

不同的氮肥處理對(duì)甜瓜品質(zhì)有一定影響，果實(shí)特性隨著氮素變化而變化。低氮處理利于葉和花的生物量積累。中氮處理甜瓜單瓜重和產(chǎn)量最高、品質(zhì)較好。高氮處理葉和花的生物量低，不利于后期的膨大期果實(shí)的生長，果肉、果皮氮含量增長速度明顯減慢，總體品質(zhì)降低，產(chǎn)量偏低。