不同形態氮肥配比對西瓜生長發育及氮肥利用率的影響

摘要：為明確不同形態氮肥及配比對西瓜生產性能的影響，為西瓜栽培中氮肥選擇提供依據。以隴抗9號為供材，在等氮水平（N 200 kg/hm2）下，設3種形態氮肥（酰胺態氮、硝態氮、銨態氮）和3種硝銨配比（70%硝態氮+30%銨態氮、50%硝態氮+50%銨態氮、30%硝態氮+70%銨態氮）處理，研究了不同施肥處理對西瓜干物質積累、產量、品質及氮素養分積累利用指標的影響。結果表明，單一氮肥種類對西瓜植株干物質積累、產量、氮素養分積累及利用的影響為硝態氮＞酰胺態氮＞銨態氮；70%硝態氮+30%銨態氮能夠維持較好的果實品質，其西瓜產量、經濟收益、氮肥利用率和偏生產力最高，與酰胺態氮相比，西瓜產量提高了15.24%、經濟收入增加了 6 056元/hm2、氮肥利用率提高了7.95個百分點、氮肥偏生產力增加了15.24%。綜上所述，西瓜生產在施氮200 kg/hm2水平下以70%硝態氮+30%銨態氮的比例投入為佳，適宜在實際生產中應用。

關鍵詞：氮素形態配比；西瓜；產量；品質；氮肥利用率

中圖分類號：S651 文獻標志碼：A 文章編號：2097-2172（2024）09-0864-07

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2024.09.016

Effects of Different Forms and Ratios of Nitrogen Fertilizer on the

Growth and Development of Watermelon and Nitrogen

Fertilizer Utilization Efficiency

TANG Chaonan 1， DU Shaoping 1， MA Hongyan 1， DENG Yunxiao 2， ZHANG Junfeng 1，

MA Yanxia 1， KUAI Jialin 1

（1. Vegetable Research Institute， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China;

2. Huanxian Quzi Township Government Agricultural Service Centre， Huanxian Gansu 745700， China）

Abstract： In order to explore the effect of different forms of nitrogen fertilizer and their ratios on the production performance of watermelon， so as to provide a basis for nitrogen fertilizer selection in watermelon cultivation， Longkang 9 was selected as the experimental material. The effects of different fertilization treatments on dry matter accumulation， yield， quality and nitrogen accumulation and utilization indexes of watermelon were studied by using three nitrogen fertilizer treatments（amide nitrogen， nitrate nitrogen and ammonium nitrogen） and three ammonium nitrate ratios（70% nitrate nitrogen+30% ammonium nitrogen， 50% nitrate nitrogen+50% ammonium nitrogen， 30% nitrate nitrogen+70% ammonium nitrogen） with same amount of nitrogen application rate applied（N 200 kg/ha）. The results showed that the effects of single nitrogen fertilizer on dry matter accumulation， yield， nitrogen accumulation and utilization of watermelon plants were nitrate nitrogen > amide nitrogen > ammonium nitrogen. 70% nitrate nitrogen+30% ammonium nitrogen could maintain better fruit quality， and watermelon yield， economic benefit， nitrogen utilization rate and partial productivity were the highest. Compared with amide nitrogen， watermelon yield increased by 15.24%， economic income increased by 6 056 Yuan/ha， nitrogen utilization rate increased by 7.95%， and nitrogen partial productivity increased by 15.24%. Therefore， it is better to use 70% nitrate nitrogen+30% ammonium nitrogen in watermelon production at the nitrogen application level of 200 kg/ha， which is suitable for practical application.

Key words： Nitrogen fertilizer form and ratio; Watermelon; Yield; Fruit quality; Nitrogen utilization rate

西瓜（Citrullus lanatus）為葫蘆科（Cucurbitaceae）西瓜屬（Citrullus）作物，其果實多汁味甜、性涼爽口，深受人們的喜愛，在世界范圍內得到廣泛種植［1 ］。氮素對西瓜的生長發育、產量和品質有極其重要的作用［2 - 5 ］。當前市場上的商品氮肥主要有酰胺態氮肥（尿素）、硝態氮肥（硝酸鈣、硝酸鉀等）和銨態氮肥（碳銨、硫酸銨、氯化銨等）。作物對不同形態氮肥的吸收利用方式不同，硝態氮和銨態氮可直接被作物吸收利用，而酰胺態氮需經脲酶水解為碳酸銨或碳酸氫銨后才能被吸收利用［6 - 8 ］。作物在長期進化過程中形成了對不同形態氮素選擇性吸收的特性，是影響其生產力與氮肥利用率不可忽視的因素［9 ］。

由于種類與生長環境不同，適合作物生長的氮素養分形態及混合施用配比亦有所不同。代新俊等［10 ］發現酰胺態氮可以顯著提高強筋小麥的產量和籽粒含氮量，改善小麥品質。HS2YHT+IwWLannOO5ZQQNNFTmALKWW83+L5825/lXyA=研究發現，硝銨比為50∶50時，可以改善干旱脅迫下水稻根系發育、緩解光合損傷、促進氮素的吸收和累積［11 ］；增強低溫脅迫中棉花幼苗的葉綠素含量，維持代謝平衡，顯著增強其抗冷性［12 - 13 ］；提高甜瓜葉片內源保護酶活性，降低膜脂過氧化產物含量，提高果實產量和品質［14 ］。此外，班甜甜等［15 - 16 ］研究發現，在酰胺態氮與銨態氮比例為50∶50下培養黃瓜，有助于植株干物質積累，提高N素養分吸收速率，促進P、K、Ca、Mg、Fe等營養元素的均衡吸收。

迄今，不同形態氮肥對西瓜生長發育影響的研究在國內外報道尚少，致使西瓜生產過程中的氮肥管理較盲目。因此，我們研究了不同形態氮肥及其配比對西瓜生長發育及氮肥利用率的影響，明確了適宜西瓜生產的氮肥管理方案，以期為西瓜栽培中氮肥的選擇及其利用效率的提高提供科學依據，完善西北地區西瓜的科學施肥技術體系。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于甘肅省農業科學院張掖節水試驗站（東經100° 26′、北緯38° 56′，海拔1 570 m），屬于黑河流域灌區，典型溫帶荒漠性氣候，年平均氣溫7.3 ℃，年日照時數3 085 h，＞ 0 ℃的有效積溫3 388 ℃，年降水量不足101.2 mm，西瓜生育時期平均降水量40.5 mm，蒸發量927.2 mm。耕層（0～20 cm）土壤含有機質20.20 g/kg、全氮1.03 g/kg、速效磷17.42 mg/kg、速效鉀106.65 mg/kg、pH 8.48。

1.2 供試材料

供試西瓜品種為隴抗9號（由甘肅民圣農業科技有限責任公司提供）。酰胺態氮肥為尿素（含N 46%，由云南云天化股份有限公司提供），銨態氮肥為碳酸氫銨（含N 17.1%，由山東華魯恒升化工股份有限公司提供），硝態氮肥為硝酸鉀［含N 13.5%、K2O 45%，由艾格拉（北京）農業科技有限公司提供］，磷肥為普通過磷酸鈣（含P2O5 16%，由云南蘘派化肥有限公司提供），鉀肥為硫酸鉀（含K2O 52%，由唐山三孚鉀肥有限公司提供）。

1.3 試驗方法

試驗在等氮條件下（N 200 kg/hm2）進行，設3種形態氮肥（酰胺態氮、硝態氮、銨態氮）和3種硝銨配比（70%硝態氮+30%銨態氮、50%硝態氮+ 50%銨態氮、30%硝態氮+70%銨態氮）處理，以不施氮肥處理為對照（T0），各處理N素養分投入情況見表1。

試驗采用隨機區組設計，3次重復，小區面積32 m2。于2023年5月中旬播種，8月上旬收獲，采用全膜覆蓋和寬窄行栽培模式，窄行0.6 m，寬行0.9 m，株距55 cm。各處理磷肥（P2O5 170 kg/hm2）和鉀肥（K2O 260 kg/hm2）作底肥一次施入；除T0處理外，各處理氮肥按試驗設計總量的30%作為底肥，坐果期和成熟期分別追施40%和30%。

1.4 測定指標與方法

1.4.1 生物量 于伸蔓期、坐果期、成熟期隨機選取西瓜植株，將其地上部置于生物干燥箱中105 ℃殺青30 min，然后80 ℃烘干至恒重，稱其干物質量，并計算干物質積累速率。

干物質積累速率［g/（株·d）］=（M1-M2）/D

式中，M1為當前采集樣本干物質量，M2為前一次采集樣本干物質量，D為連續2次樣本采集時間間隔天數。

1.4.2 產量及品質 西瓜成熟后，根據小區面積計算產量。每個小區選取代表性果實10個，稱其單瓜質量，然后將果實縱切，采用手持測糖儀測定中心和邊緣部位可溶性固形物含量；通過2，6-二氯酚靛酚滴定法測定維生素C（Vc）含量［14 ］。

1.4.3 植株全氮含量及氮肥利用率 取伸蔓期、坐果期、成熟期植株與果實烘干樣本，粉碎后過篩（0.25 mm），混勻后稱取0.2 g，H2SO4-H2O2法消煮分解后定容至100 mL，采用凱氏定氮法測定全N含量，計算氮素積累量、氮肥利用率及氮肥偏生產力［3 ］。

氮素積累量=D×N

氮肥利用率=（N1-N0）/F

氮肥偏生產力=Y/F

式中，D為干物質積累量，N為氮素含量，N1為施氮處理西瓜收獲時地上部的氮素積累量，N0為未施氮處理西瓜收獲時地上部的氮素積累量，Y為施氮處理所獲得的西瓜產量，F為化肥氮的投入總量。

1.5 數據分析

使用SPSS 22.0軟件的單因素（one-way ANOVA）和Duncan法進行方差分析，采用Origin 2021軟件繪圖。所有數據為平均值±標準差。

2 結果與分析

2.1 不同形態氮肥及配比對西瓜植株生物量積累的影響

由圖1A可以看出，施氮處理有利于西瓜植株干物質的積累。單一氮肥形態對植株干重的貢獻力表現為T2 ＞ T1 ＞ T6，其中T2的西瓜干重在伸蔓期、坐果期顯著高于T6（P < 0.05），分別增加了20.79%、55.90%，T1處理的西瓜干重在伸蔓期和坐果期分別高于T6處理9.86%、36.03%。與單一氮素形態處理相比，硝態氮與銨態氮肥的合理配施處理更能促進西瓜植株干物質的積累，T3處理植株干重在伸蔓期和成熟期最高，分別為3.52、67.71 g/株；T4處理植株干重在坐果期高于T3處理，顯著高于T5處理（P < 0.05）。

不同處理西瓜植株干物質增長速率均呈先升后降的趨勢，氮素養分的施用對干物質的增長速率有不同程度影響（圖1B）。單一氮肥形態下，干物質增長速率表現為T2 ＞ T1 ＞ T6，其中T2處理在伸蔓期和坐果期均顯著高于T6處理（P < 0.05）。不同氮肥形態配比下，坐果期T4處理植株干物質增長速率高于T3處理，顯著高于T5（P < 0.05）；成熟期T3處理顯著高于T4、T5處理（P < 0.05）。

2.2 不同形態氮肥及配比對西瓜產量的影響

由表2可以看出，施氮處理可顯著提高西瓜的單瓜重和產量，其中T3處理的單瓜重、小區產量、產量及經濟收入均為最高。單一氮肥處理下單瓜重和產量表現為T2 ＞ T1 ＞ T6，其中T2、T1處理的單瓜重和產量均顯著高于T6處理（P < 0.05），較T6處理單瓜重分別顯提高了21.31%、15.98%，產量分別提高了35.39%、33.72%。不同氮肥形態配比下，T3處理的單瓜重與T4差異不顯著，顯著高于T5（P < 0.05），較T4、T5處理分別提高了8.62%、14.13%；產量顯著高于T4、T5處理（P < 0.05），分別提高了12.21%、36.22%。與單一氮肥處理相比，T3處理單瓜重顯著高于T1、T6處理（P < 0.05），分別提高了11.31%、29.10%；T3處理產量顯著高于T1、T2、T6處理（P < 0.05），分別提高了15.24%、13.82%、54.10%。綜合比較，不同處理西瓜經濟收入表現為T3 ＞ T4 ＞ T2 ＞ T1 ＞ T5 ＞ T6 ＞ T0，其中T3處理達45 797元/hm2，較T6、T1、T2處理分別增加了16 078、6 056、5 559元/hm2。

2.3 不同形態氮肥及配比對西瓜品質的影響

由圖2A、2B可以看出，T2處理中心及邊緣可溶性固形物含量均顯著高于T0（P < 0.05），其中T2處理較T6、T1處理西瓜中心可溶性固形物分別顯著提高了10.08%、9.20%；邊緣可溶性固形物含量分別顯著提高了19.69%、13.01%，說明T2處理肥可顯著提高西瓜可溶性固形物含量，T1、T6處理對西瓜可溶性固形物的形成影響不顯著。不同氮肥形態配比下，西瓜中心及邊緣可溶性固形物含量表現為T3 ＞ T4 ＞ T5，說明西瓜可溶性固形物含量隨著銨態氮比例的增加逐漸降低，各處理間差異不顯著。

由圖2C可以看出，施氮處理可提高西瓜果實Vc含量。單一氮素形態供應果實Vc含量表現為T1 ＞ T2 ＞ T6，其中T1、T2處理較T6處理分別顯著增加了13.08%、9.66%。不同氮肥形態配比下，T4處理顯著高于T3、T5處理（P < 0.05），分別提高了9.95%、24.06%。綜合比較，Vc含量T4處理最高，顯著高于T1、T2、T6處理（P < 0.05），分別提高了13.72%、17.27%、28.60%；T5處理果實Vc含量顯著低于T1處理（P < 0.05）。

2.4 不同形態氮肥及配比對西瓜氮素養分積累及氮肥利用率的影響

由表3可以看出，不同形態氮肥及配比均可提高西瓜不同時期的氮素積累量。在坐果期，單一氮素形態下T1、T2處理西瓜氮素積累量顯著高于T6處理（P < 0.05），分別增加了32.28%、62.34%；不同氮肥形態配比下氮素積累量表現為T4 ＞ T3 ＞ T5，T4顯著高于T5（P < 0.05），提高了36.75%。在成熟期，單一氮素形態處理下植株氮素積累量表現為T2 ＞ T1 ＞ T6，其中T2處理顯著高于T6處理（P < 0.05），增加了21.33%；果實氮素積累量表現為T1 ＞ T2 ＞ T6，其中T1、T2顯著高于T6處理（P < 0.05），分別增加了39.10%、29.88%；總氮積累量表現為T1 ＞ T2 ＞ T6，其中T1、T2處理顯著高于T6處理（P < 0.05），分別較T6增加了34.20%、28.07%。不同氮肥形態配比下西瓜成熟期植株、果實、總氮積累量均表現為T3 ＞ T4 ＞ T5，且各處理間差異顯著（P < 0.05），其中T3處理顯著高于T1、T2、T6（P < 0.05）。

單一氮素形態下，T1、T2處理西瓜氮肥利用率和偏生產力均顯著高于T6（P < 0.05）；合理的硝銨營養配比有利于氮肥的利用，其中T3處理氮肥利用率和氮肥偏生產力均顯著高于T4、T5（P < 0.05），氮肥利用率分別提高6.25、12.39個百分點，氮肥偏生產力提高12.22%、36.23%；與單一氮素形態處理相比，T3處理氮肥利用率和氮肥偏生產力均顯著高于T1、T2、T6（P < 0.05），氮肥利用率分別提高7.95、9.56、14.6個百分點，氮肥偏生產力分別提高15.24%、13.82%、54.11%。

3 討論與結論

干物質積累是植物細胞光合作用和延伸生長的結果，可以反映作物生育期營養的供給狀況，指示作物生長情況［17 - 18 ］。適宜的氮素形態配比有助于促進作物干物質的積累，從而獲得高產［19 ］。王嵐等［20 ］研究發現，在等氮條件下，與全硝態氮營養相比，添加適宜比例銨態氮（NO3--N∶NH4+-N= 90∶10）可以顯著提高香蕉幼苗的生物量。公華銳等［21 ］指出，等氮量條件下添加15%的銨態氮肥可以提高基質栽培番茄的干物質量。班甜甜等［16 ］發現，氮肥影響黃瓜植株干物質量的效果為混合氮肥 ＞ 硝態氮 ＞ 酰胺態氮 ＞ 銨態氮，且以50% NO3--N+50% CO（NH2）2組合最優。本研究結果表明，單一氮素形態對西瓜植株干重與干物質增長速率的貢獻力表現為硝態氮 ＞ 酰胺態氮 ＞ 銨態氮，而合理的硝銨營養供給更能促進西瓜植株干物質的積累，隨著銨態氮的添加，西瓜伸蔓期和成熟期植株干物質量呈下降趨勢，以70%硝態氮+30%銨態氮處理為優。同時，70%硝態氮+30%銨態氮處理顯著提高了西瓜營養生長階段的干物質增長速率，有效緩解了生殖生長階段干物質增長速率的下降，進而促進了干物質積累，這與前人研究結果基本一致。

作物生長環境中，合理的氮素形態配比可以降低NH4+離子對喜硝作物的毒害程度，利于櫻桃番茄、馬鈴薯、甜瓜和娃娃菜等作物的生長發育，提高其產量并改善品質［22 - 25 ］。本研究結果表明，70%硝態氮+30%銨態氮和50%硝態氮+50%銨態氮的混合營養對西瓜的增產效果優于單一氮肥，且以70%硝態氮+30%銨態氮的配施比例最優，而單一氮素形態對西瓜的增產效果表現為硝態氮 ＞ 酰胺態氮 ＞ 銨態氮；全硝態氮營養顯著促進果實可溶性固形物的形成，隨著NH4+-N比例的升高其可溶性固形物含量逐漸降低，但差異不顯著；西瓜果實Vc含量由高到低為70%硝態氮+30%銨態氮、50%硝態氮+50%銨態氮、酰胺態氮、硝態氮、銨態氮。這可能是由于硝銨混合營養對西瓜植株干物質積累的促進效用所致，干物質積累是作物產量與品質形成的基礎［26 - 27 ］。

氮肥種類是影響作物不同生長階段對氮素吸收積累及利用的重要因素之一［28 ］。過多的NH4+投入會引起作物銨中毒，從而抑制植株對氮素的吸收［29 ］。本試驗結果表明，單施硝態氮與酰胺態氮對西瓜生殖生長期間氮素積累量、氮肥利用率和氮肥偏生產力的提升效果均顯著優于銨態氮處理，該結果與班甜甜等對黃瓜的研究結論一致［15 ］。此外，本研究中西瓜成熟期氮素積累量、氮肥利用率及氮肥偏生產力在70%硝態氮+30%銨態氮的混合氮素營養供應下達到最大值，且顯著優于其他氮肥處理，說明該配比的銨硝混合營養更有利于西瓜對氮素的吸收，該結果與劉文濤等［30 ］對紫花苜蓿和崔世磊［31 ］對玉米的研究結論基本一致。硝銨混合營養供給降低了單一NO3--N源中NO3-由根部向葉片運輸的抑制效果，減弱了單一NH4+-N源中NH4+作為硝態氮還原最終產物對氮同化代謝的負反饋作用，進而改善植株N代謝能力，促進植株氮素積累與利用［31 - 32 ］。

綜上所述，單一氮肥種類對西瓜植株干物質積累、產量、氮素養分積累及利用的影響為硝態氮 ＞ 酰胺態氮 ＞ 銨態氮；硝態氮肥與銨態氮肥合理配施更利于促進西瓜植株干物質積累、產量形成、氮素養分積累及利用，有利于改善西瓜品質、提高經濟效益。其中，最佳氮肥配比為70%硝態氮+ 30%銨態氮，與傳統尿素相比，西瓜產量提高了15.24%、經濟收入增加了6 056元/hm2、氮肥利用率提高了7.95個百分點、氮肥偏生產力增加了15.24%。

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