有機肥浸提液對不同品種西瓜產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

王文元，孫玉東，李建明

(1. 西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2. 江蘇省淮陰地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學(xué)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(zhì)[1]，是我國重要的經(jīng)濟作物，也是我國設(shè)施農(nóng)業(yè)栽培中比較常見的作物之一[2]。國家統(tǒng)計局?jǐn)?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(zhì)量的提升，人們對西瓜的需求逐漸由“數(shù)量型”轉(zhuǎn)向“品質(zhì)型”，因此，高品質(zhì)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(shù)摒棄了傳統(tǒng)種植高化肥用量、高化學(xué)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(zhì)量[3]。關(guān)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(yīng)堆添加到西瓜有機基質(zhì)中，發(fā)現(xiàn)玉米秸稈的添加能顯著提高設(shè)施小西瓜的產(chǎn)量和品質(zhì)；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(zhì)的影響，結(jié)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(zhì)均顯著增加。劉一[7]研究結(jié)果表明有機肥氮替代比例的增加對于改善土壤質(zhì)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(jié)論一致。目前有關(guān)優(yōu)質(zhì)西瓜品種的選育[10-11]及西瓜有機栽培技術(shù)[12-14]的研究已有很多，但是有關(guān)優(yōu)質(zhì)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(zhì)等指標(biāo)測定和綜合評價，以期篩選得到高品質(zhì)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(shù)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(xué)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(xué)研究所，供試西瓜品種及對應(yīng)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(zhì)為課題組前期篩選出的基質(zhì)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(zhì)為pH 7.0，電導(dǎo)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(zhì)含量223.7 g·kg-1。

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

1.2 試驗設(shè)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(zhì)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(zhì)含水率、電導(dǎo)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(fēng)干后腐熟的豬糞、牛糞、羊糞分別與水按質(zhì)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(zhì)量濃度，以華南農(nóng)業(yè)大學(xué)西瓜營養(yǎng)液配方[16]的全氮質(zhì)量濃度為標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量濃度與華南農(nóng)業(yè)大學(xué)西瓜營養(yǎng)液全氮濃度保持一致，設(shè)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(yán)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(fù)，隨機區(qū)組設(shè)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(biāo)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(zhì)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(zhì) 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(jié)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(zhì)量、產(chǎn)量、果形指數(shù)都有顯著性差異。T2處理西瓜單果質(zhì)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(zhì)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(jié)果，西瓜品種對單果質(zhì)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(zhì)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(zhì)的影響

由表5可知，不同處理西瓜之間品質(zhì)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(zhì)性狀Table 5 Quality characters of watermelon with different treatments

根據(jù)顯著性檢驗的結(jié)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(biāo)的因子分析

根據(jù)特征值>1的標(biāo)準(zhǔn)，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(jié)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(zhuǎn)，得到旋轉(zhuǎn)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(biāo)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(guān)性，絕對值越大，相關(guān)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(biāo)為單果質(zhì)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(biāo)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(biāo)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(biāo)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(jié)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(zhuǎn)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(biāo)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(biāo)公因子表達式：

表7 不同處理的西瓜指標(biāo)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(biāo)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(quán)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(jié)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(zhì)是由許多性狀共同構(gòu)成的綜合性狀，各個性狀之間相互關(guān)聯(lián)，任意一個性狀都會對目標(biāo)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(zhì)指標(biāo)降維成幾個沒有相關(guān)性的綜合變量來反映綜合品質(zhì)指標(biāo)，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(biāo)準(zhǔn)，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(jié)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(fēng)味和品質(zhì)主要指標(biāo)。西瓜的甜度與可溶性固形物的含量有直接關(guān)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(biāo)之一[25]。當(dāng)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(guān)，又與水分、土壤、光照等外界環(huán)境因素以及田間管理技術(shù)有關(guān)[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(zhì)，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(yīng)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(rèn)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(yīng)能達到極顯著水平。本試驗的顯著性檢驗結(jié)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(zhì)。

綜合以上研究成果，本試驗所設(shè)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(jié) 論

西瓜的品質(zhì)是所有指標(biāo)綜合表現(xiàn)的結(jié)果，單一的指標(biāo)很難全面地評判西瓜品質(zhì)，因此本試驗用因子分析的方法將15個處理的8個指標(biāo)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(dāng)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(zhì)較好，當(dāng)施用有機營養(yǎng)液配方2時，2011WH0057西瓜品種產(chǎn)量及品質(zhì)較好。