設施甜瓜生長發育對氮肥的響應

張浩 梁其干 張學軍,3 符小發 陳積豪 王敏

（1. 新疆農業科學院海南三亞農作物育種試驗中心 海南三亞 572000；2. 三亞明珠甜瓜西瓜展示評價研究中心 海南三亞 572000；3. 新疆農業科學院哈密瓜研究中心 新疆烏魯木齊 830091；4. 海南省農業科學院蔬菜研究所 海南海口 570100）

海南冬春反季節種植甜瓜，2019年海南甜瓜種植面積達20.49萬畝（1畝≈667 m2），占海南當年瓜菜種植面積的39.3%，產量達55.7萬t，已成為當地主導產業[1]。由于甜瓜屬于喜肥作物，其生長發育對氮素營養需求較多且反應比較敏感。實際生產中，種植戶存在盲目追施氮肥現象，導致氮肥殘留土壤，破壞環境，甜瓜商品率下降[2-3]。由于氮肥對甜瓜的生長發育、形態建成以及糖分的有機合成具有顯著的促進作用，因此合理范圍內增施氮肥，對甜瓜產量和品質有較好的影響，而過量或過少施氮不利于甜瓜對養分的吸收，抑制甜瓜的產量，降低品質，嚴重時甚至造成甜瓜減產、品質低劣[4-5]。因此，探究適合海南甜瓜生長發育的施氮量，對提高氮素利用效率以及促進甜瓜優質高產具有重要意義。

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的基礎上施N 225 kg/hm2，甜瓜的養分吸收量和產量均為最高，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；甜瓜對鉀的吸收量最高，氮次之，磷最少[6]。康利允等[7]設置重氮重鉀、重氮輕鉀、輕氮重鉀、輕氮輕鉀、中氮中鉀5個處理研究氮素對甜瓜產量和營養品質的影響，結果中氮中鉀處理的甜瓜縱徑、橫徑、單瓜質量、產量均最高，且單瓜質量和產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、鉀素供應量的增加呈先降低后增加的趨勢；在連棟棚加地膜覆蓋高產優質栽培條件下，氮、鉀施肥量分別為200、300 kg/hm2較為適宜，有利于提高甜瓜產量，同時可兼顧甜瓜營養品質，提高經濟效益。施氮能夠顯著增加膨大期根、果實氮含量，顯著增加生育后期莖葉、果實及全株中的氮磷鉀積累量，顯著增加氮磷鉀養分收獲指數和單果鮮重，增加磷生理利用效率，顯著降低膨大期果實鉀含量及氮生理利用效率。10 mmol/L氮處理單果鮮重最大，氮磷鉀養分生理利用效率也最高，且氮磷鉀養分收獲指數居中，最有利于節約施肥，經濟效益最大化[8]。周軍等[9]驗證在中等土壤肥力條件下甜瓜的最佳經濟產量為40 879 kg/hm2。氮磷鉀肥在一定施用量范圍內對甜瓜增產和增效作用為鉀肥大于氮肥，氮肥大于磷肥。經過研究發現，氮素運籌對甜瓜產量、品質、SPAD、生長發育、養分吸收利用、生物量具有重要的作用，研究海南甜瓜生長發育及產量品質的適宜氮素水平，可為海南甜瓜的種植提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗地位于海南省三亞市新疆農業科學院三亞農作物育種試驗中心，選擇海南主推甜瓜品種黃夢脆。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計 試驗設置5個處理，N0（不施氮）、N1（低氮）、N2（中氮量）、N3（高氮量）、CK(不施肥)，每個處理重復3次。試驗地為改良的沙壤土，土壤有機質 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節留一個瓜，第25節打頂。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，甜瓜在整個時期每隔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，按種植行隨機排列，重復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。各處理設置見表1。果期定果，每株一果，收獲時測產，計算單果重。

1.2.2 果實品質指標性狀測量 用游標卡尺測量果實縱、橫徑、皮厚、肉厚。可溶性固形物含量用手持測糖儀測定。含水量采用烘干法測定。

1.2.3 甜瓜葉片SPAD值測定 甜瓜葉片SPAD值，每小區用日本產的SPAD-502測定5株甜瓜功能葉片，測定時避開葉片主葉脈，取平均值。

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

1.2.5 生長指標測定 開花期隨機采集整株植物樣，按照根、莖、葉、花分開測定生物量，烘干用于氮積累的測定。

2 結果與分析

2.1 不同施氮處理對甜瓜生物量的影響

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照，說明施氮促進地上部分生物量積累，對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，為進一步促進光合作用和果實發育提供可能，從而為促進膨大期的果實發育做充足的準備。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期對甜瓜SPAD的影響

不同氮素處理對不同時期對甜瓜SPAD的影響結果見表2。比較不同時期甜瓜SPAD值發現：（1）橫向對比，在相同氮素水平下，不同葉位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期SPAD的含量也有所上升；（2）縱向對比，從伸蔓期、開花期到膨大期變異系數CV的值越來越小，隨著時間的推移，葉位間SPAD值的差異越來越小，在膨大期時SPAD值的差異性降低到最小。甜瓜SPAD同時期變異系數CV差異顯著（p＜0.05）。

表2 不同氮素對不同時期甜瓜SPAD值的影響

2.3 不同施氮量對甜瓜果實特性的影響

2.3.1 對甜瓜產量、品質的影響 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、平均單個瓜重以及每667 m2甜瓜的產量整體上有所提升；各處理的單瓜重與產量差異不顯著。整體而言，N2處理甜瓜單瓜重和產量最高，高于對照 12.07%。N3和 N0產量偏低，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量的提高，中低氮有利于提高甜瓜產量。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甜瓜果實生長的作用。不同氮處理對甜瓜果形指數影響的差異均不顯著。

表3 不同氮素含量對甜瓜產量的影響

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，不同的氮肥處理對甜瓜品質有一定影響。高氮處理有果肉厚、可溶性固形物含量高等優點，但存在果肉鮮重低、腔橫縱徑大、果肉干重小等缺點。中氮處理有果皮鮮重低優點，但存在皮厚、肉厚小、腔橫徑大等缺點。總體來看，中氮處理品質較好，高氮處理品質降低。

表4 不同氮素處理的甜瓜品質物質相對含量的變化

2.3.2 對甜瓜果肉、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。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到顯著水平（p＜0.05），說明隨著氮素含量提高，更多的氮養分轉移儲存到果皮中。

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、葉綠素和其它細胞成分的關鍵組成部分。氮肥的合理施用一直是調控作物光合產率及生長的主要措施之一[10]。甜瓜每個時期對氮的需求量不同。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，進而影響光合產率，使后期產量處于較低水平。隨著施氮量的增加，果肉、果皮中總氮含量有升高的趨勢。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、果皮總氮含量達到最高，且與其他處理的差異達到顯著水平（p＜0.05），氮含量在240 kg/hm2時，果肉所需的氮充分滿足，如后期繼續追施氮肥，將會使植物葉、花、果實等氮含量過剩，造成氮肥浪費。

在產量方面，不同的氮素處理下，產量隨施氮量的增加表現出“先增后減”的趨勢，其中氮素在240 kg/hm2產量明顯降低，與前人研究結果相符[6-8,10-15]。在品質方面，為提高甜瓜作物產量而高施氮肥會對甜瓜品質產生損害。氮肥供應充足甜瓜果皮更厚，降低機械損傷和感染病害的風險，但過量的氮會導致果皮粗糙。

隨著氮素含量的增加，不同時期SPAD的含量有所上升，從伸蔓期、開花期到膨大期，變異系數CV的值越來越小。隨著時間的推移，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]。

不同的氮肥處理對甜瓜品質有一定影響，果實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量最高、品質較好。高氮處理葉和花的生物量低，不利于后期的膨大期果實的生長，果肉、果皮氮含量增長速度明顯減慢，總體品質降低，產量偏低。