肥水耦合对西瓜生长、产量和品质的影响

赵卫星　徐小利等

摘 要： 【目的】为探明不同肥水耦合方式在西瓜上的应用效果。【方法】 以西瓜‘黑帝为试材，测定分析了不同肥水耦合条件下西瓜光合特性、硝酸还原酶、过氧化物酶及产量和品质。【结果】在总灌水量和施肥量相同的条件下，不同测定时期硝酸还原酶和过氧化物酶活性随灌水次数的变化而不同，伸蔓期其活性随灌水次数的减少先上升后下降，灌水2次的处理达到最高，膨瓜期其活性随灌水次数的减少逐渐上升；随灌水次数的减少，西瓜叶片的光合速率、水分利用率和产量呈先上后下的趋势，处理T3达到最高值，且显著高于其他处理。各个处理间可溶性固形物和维生素C含量差异不显著。【结论】 处理T3的肥水耦合方式可起到以水调肥的协同作用，具有一定的应用价值。

关键词： 西瓜； 肥水耦合； 生长； 产量； 品质

中图分类号：S651 文献标志码：A 文章编号：1009-9980？穴2013？雪04-0639-05

肥水耦合是物理学概念的借用，它是指农业生态系统中，水分和土壤矿物元素这2个体系的相互作用，其相互作用所产生的结果或现象称之为肥水耦合效应[1]。其核心是强调影响作物生长的两大因素“水”和“肥”之间的有机联系，其对植物生育的相互促进或相互制约作用[2]，国内外很多研究表明，合理的水肥有利于作物高产，而盲目的水肥管理不但对作物生长发育不利，还将造成资源浪费和环境污染[3-4]。因此，开展肥水耦合技术的研究具有重要意义。

西瓜汁多味美，是一种深受人们喜爱的水果。近年来，随着我国农业结构调整的不断深入，西瓜种植面积逐步扩大，相应的栽培技术研究也正在快速发展，其中水和肥是促进西瓜节水增产、提高品质的两个关键控制因素。国内很多学者对西瓜施肥和灌水单项技术进行了相关研究，并取得一定的效果[5-6]，但肥水耦合在西瓜上应用的系统研究较少。为此，我们采用滴灌的方法，研究全地膜覆盖条件下不同肥水耦合在西瓜上的应用效果，以期为西瓜的水肥管理和高产优质提供技术支持及理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料

1.2 试验设计

1.3 测定项目及方法

定植前选取耕层（0～20 cm）土样进行养分的测定。有机质： 参照GB98347-88标准，速效N： 参照GB7849-87，速效K： 参照GB7856-87，速效P： 参照GB12297-90，pH值： 采取电位法。

于伸蔓期和膨瓜期最后一次灌水的第3天进行叶片光合速率、硝酸还原酶和过氧化物歧化酶活性的测定。

采用氮蓝四唑（NBT）光化还原法测定超氧化物歧化酶 （SOD）酶活性[7]，采用磺胺比色法测定硝酸还原酶（NR）活性[8]。

6月28日用直尺测定植株蔓长、茎粗、节间长度、最大叶长和叶宽[9]，用最大叶长与叶宽之积估算最大叶面积；7月2日收获时一次性测定各小区的产量，并折合成每公顷产量。

在农业部农产品质量监督检验测试中心（郑州）测定，每个处理采取6果实。可溶性固形物用RA-250HE糖度计测定；维生素C含量参照GB/T 6195-1986。

采用Excel 2003和DPS 7.05软件对试验数据进行分析，差异分析采用邓肯氏新复极差法。

2 结果与分析

2.1 肥水耦合对西瓜硝酸还原酶（NR）、SOD活性影响

2.2 肥水耦合对西瓜光合特性影响

2.3 肥水耦合对西瓜地上植株生长的影响

2.4 肥水耦合对西瓜产量和品质影响

3 讨 论

水分是肥效发挥的关键，肥是打开水土系统生产效能的钥匙，肥水关系失调意味着植物生长过程的衰退和停止[15]。合理的施肥量必须与水分状况紧密结合才能使作物达到高产优质。施肥、灌水总量一定的情况下，养分和水分之间以及两者耦合与作物之间存在着协同、顺序加和及表观颉抗等作用，以水调肥存在一个最佳组合点。本研究结果表明，处理T3的肥水组合方式对西瓜的营养生长、光合速率以及产量、品质都有明显的促进作用。试验仅在黏质土壤条件下进行，还需进一步开展不同土壤类型下肥水耦合协同效应的研究，以实现随水冲肥来达到高产优质的目的。

NR是植株体内NO3同化过程中的限速酶， 是催化 NO3转化为氨基酸的第一步反应[16]，不仅对作物的氮素吸收和利用起关键作用，而且与作物的光合、呼吸和碳素代谢关系密切，常被用来表示氮代谢的强度。本试验中处理T3 的NR 活性高于处理 T1、T2，说明施肥和灌水量一定的条件下，灌水次数过多不利于 NR 活性的提高，只有适度的含水量才能够改善 NR 活性，这与孙永健等[17]的研究一致。其原因可能是合理灌溉提高土壤水分含量及肥料中不同位点的可给态养分的转化速率，从而提高作物对养分的吸收和肥料的利用效果。

SOD是生物防御活性氧伤害的重要保护酶之一，主要功能是清除机体所产生的超氧化物自由基，阻止自由基对器官和生理过程的破坏，抑制膜脂过氧化作用的发生[18]。养分缺乏或过高时，均不利于SOD酶的合成[19]。适量的肥水耦合能增强叶肉细胞对活性氧自由基的清除能力，维持细胞稳定性，延缓衰老。本试验中处理T3叶片SOD的活性坐瓜期显著高于其他处理，而在膨瓜期其活性略低于对照。这可能是西瓜植株生长后期根系活力逐渐减弱，随灌水频率的增加，受到暂时性水分胁迫，导致SOD的活性下降。但其具体原因还有待进一步研究。

农业生产系统是一个复杂的生态体系，水分的有效性影响着土壤微生物的活动、物理化学作用及植物体的生理生化过程，使得土壤养分和土壤水分密切而又复杂地联系在一起。其对植物的影响在合理范围内有明显的协同作用，但不同作物、不同地区适宜的水肥范围和主导因素又有所差别[20]。本研究在西瓜伸蔓期和膨瓜期设置了相同的肥水耦合模式，实际生产中两个时期西瓜对肥水的需求有一定差异。因此，进一步研究肥水耦合应根据西瓜对肥水的需求规律，建立节水高产肥水耦合数学模型，从根系发育和吸水动力学的角度来探讨其互作效应。

4 结 论

在本试验条件下，西瓜伸蔓期和膨瓜期每7 d灌水1次，每次灌水量分别为225 m3·hm-2和337.5m3·hm-2，配施112.5 kg·hm-2复合肥的耦合方式，具有协同效应，该耦合方式能提高伸蔓期叶片NR、SOD活性，促进植株的营养生长，显著提高西瓜的光合速率和产量，在实际生产中具有一定的应用价值。

参考文献 References：

[1] LI Shao. Effects of water and fertilizer coupling on yield and quality formation of greenhouse cucumber and their physiological mechanism[D]. Yangzhou： Yangzhou University，2010.

李邵. 水肥耦合对温室黄瓜产量与品质形成的影响及其生理机制[D]. 扬州： 扬州大学，2010.

[2] XIAO Zi-tian. Water and nitrogen interactions on tomato growing in eco-organic type soilless culture[D]. Beijing： Chinese Academy of Agricultural Sciences， 2007.

肖自添. 温室基质培番茄水氮耦合效应研究[D]. 北京： 中国农业科学院，2007.

[3] ELMI A A， MADRAMOOTOOC， EGEH M. Water and fertilizer nitrogen management to minimize nitrate pollution from a cropped soil in southwestern Quebec，Canada[J]. Water，Air， & Soil Pollution， 2004， 151（4）： 117-134.

[4] WANG Yu-lei， YANG Jin-song， YANG Xiao-ying. Effects of the coupling of water-fertilizer on winter wheat grain yield and its quality and apparent N uses[J]. Journal of Irrigation and Drainage， 2008， 27（6）： 31-33.

汪玉磊，杨劲松，杨晓英. 水肥耦合对冬小麦产量、品质和氮素利用的影响研究[J]. 灌溉排水学报，2008， 27（6）： 31-33.

[5] SONG Rong-hao，YANG Hong-juan，MA Kun，GU Wei-hong， SU Gui-long. The effects of organic and inorganic fertilizers on the yield and fruit quality of watermelon cultured in plastic tunnel[J]. Acta Agriculturae Shanghai，2007，23（2）： 38-40.

宋荣浩，杨红娟，马坤，顾卫红，苏桂龙. 有机和有机无机结合施肥对设施栽培西瓜产和品质的影响[J]. 上海农业学报，2007，23（2）： 38-40.

[6] ZHENG Jian， CAI Huan-jie， WANG Jian， WANG Yan.Path analysis of yield components and water production function of watermelon in greenhouse[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2009， 25（10）： 30-34.

郑健，蔡焕杰，王健，王燕. 日光温室西瓜产量影响因素通径分析及水分生产函数[J]. 农业工程学报，2009，25（10）： 30-34.

[7] SHEN Wen-biao， XU Lang-lai， YE Mao-bing， ZHANG Rong-xian. The suitable conditions for determining SOD activity by nitro blue tetrazolium （NBT） photoreduction[J]. Journal of Nanjing Agricultural University， 1996，19（2）： 101-102.

沈文飚，徐朗莱，叶茂炳，张荣铣. 氮蓝四唑光化还原法测定超氧化物歧化酶活性的适宜条件[J]. 南京农业大学学报，1996，19（2）： 101-102.

[8] HAO Jian-jun， KANG Zong-li， YU Yang. Plant physiological experimental technology[M]. Beijing： Chemical Industry Press， 2007.

郝建军，康宗利，于洋. 植物生理学实验技术[M]. 北京： 化学工业出版社， 2007.

[9] MAMAT·Tohtisulayman， YU Hong-jun， WU Lin-ke， JIANG Wei-jie，FENG Li-bo， YANG Xiao-hui. The effect of amounts of top-dressing fertilizer on yield，quality and photosynthetic characteristics of watermelon grown in eco-organic type soilless culture[J]. Journal of Beijing Agricultural College，2006，21（2）： 17-19.

买买提·托合提苏莱曼， 余宏军， 吴林科， 蒋卫杰， 冯利波，杨晓慧. 追肥量对有机生态型无土栽培西瓜产量品质和光合特性的影响[J]. 北京农学院学报，2006，21（2）： 17-19.

[10] WANG Gui-bin， CAO Fu-liang. Effects of soil salt and water stress on enzymes activity of the leaf of baldcypress[J]. Journal of Nanjing Forestry University： Natural Sciences Edition， 2006，30（6）： 32-36， 53.

汪贵斌，曹福亮. 土壤盐分和水分胁迫对落羽杉叶片中几种酶活性的影响[J]. 南京林业大学学报： 自然科学版，2006，30（6）： 32-36， 53.

[11] ZHANG Qiu-ying ， LI Fa-dong，GAO Ke-chang， LIU Meng-yu， OU Guo-qiang. Effect of water stress on the photosynthetic capabilities and yield of winter wheat[J]. Acta Botanica Boreali-occidentalia Sinica， 2005（6）： 1184-1190.

张秋英，李发东，高克昌， 刘孟雨， 欧国强. 水分胁迫对冬小麦光合特性及产量的影响[J]. 西北植物学报，2005（6）： 1184-1190.

[12] ZHAO Wei-xing，CHANG Gao-zheng，XU Xiao-li，LI Xiu-qi，LI Xiao-hui，YANG Fan. Application effect of formula fertilization by soil testing on watermelon[J]. Journal of Fruit Science， 2010，27（5）： 828-832.

赵卫星，常高正，徐小利，李秀启，李晓慧，杨帆. 测土配方施肥在西瓜上的应用效果[J]. 果树学报，2010，27（5）： 828-832.

[13] LU Cheng， ZHENG Shi-zong， HE Xian-kang. Effect of irrigation and fertilization mode on water usage and photosynthesis characteristics of watermelon in greenhouse[J]. Zhejiang Hydrotechnics， 2007， 6（11）： 3-5.

卢成，郑世宗，何贤康. 水肥模式对温室小型西瓜水分利用及光合特性的影响研究[J]. 浙江水利科技，2007，6（11）： 3-5.

[14] ZHANG Zhen-xian. Vegetable cultivation-Textbook series for 21st century[M]. Beijing： China Agricultural University Press，2003.

张振贤. 蔬菜栽培学—面向21世纪课程教材[M]. 北京： 中国农业大学出版社，2003.

[15] GAO Jing， LIANG Yin-li， HE Li-na，ZHOU Mao-juan，WEI Ze-xiu，LUAN Zheng-chun. Influence of water and fertilizer coupling on photosynthetic characters and yield of pumpkin in Loess Plateau[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin， 2008，24（5）： 250-255.

高静，梁银丽，贺丽娜，周茂娟， 韦泽秀， 栾正春. 水肥交互作用对黄土高原南瓜光合特性及其产量的影响[J]. 中国农学通报，2008，24（5）： 250-255.

[16] GAO Hui-jing， XIAO Neng-wen， LI Jun-sheng， CHEN Xiao-yun， CHEN Fa-jun， ZHAI Bao-ping. Effects of doubled atmospheric CO2 concentration on nitrogen metabolism of tra nsgenic Bt cotton under different nitrogen fertilization levels[J]. Chinese Journal of Ecology， 2009，28（11）： 2213-2219.

高慧璟，肖能文，李俊生，陈小云， 陈法军， 翟保平. 不同氮素水平下CO2倍增对转Bt棉花氮素代谢的影响[J]. 生态学杂志，2009，28（11）： 2213-2219.

[17] SUN Yong-Jian， SUN Yuan-yuan， LI Xu-yi， GUO Xiang， MA Jun. Relationship of activities of key enzymes involved in nitrogen metabolism with nitrogen utilization in rice under water-nitrogen interaction[J]. Acta Agronomica Sinica， 2009，35（11）： 2055-2063.

孙永健，孙园园，李旭毅，郭翔， 马均. 水氮互作下水稻氮代谢关键酶活性与氮素利用的关系[J]. 作物学报，2009，35（11）： 2055-2063.

[18] LIU Ya-yun，SUN Hong-bin，CHEN Gui-zhu. Effects of PCBs on Aegiceras corniculatum seedlings growth and membrane protective enzyme system[J]. Chinese Journal of Applied Ecology，2007，18（1）： 123-125.

刘亚云，孙红斌，陈桂珠. 多氯联苯对桐花树幼苗生长及膜保护酶系统的影响[J]. 应用生态学报，2007，18（1）： 123-125.

[19] ZHAN Xiu-mei， HAN Xiao-ri，YANG Jin-feng， WANG Shuai， GAO Ming， ZHAO Li-yong. Effect of different fertilizer supply of maize on protective enzyme activities and lipid peroxidation of leaves in latter stage[J]. Journal of Maize Sciences，2007，15（l）： 123-125.

战秀梅，韩晓日，杨劲峰，王帅，高鸣，赵立勇. 不同施肥处理对玉米生育后期叶片保护酶活性及膜脂过氧化作用的影响[J]. 玉米科学，2007，15（l）： 123-125.

[20] ZHANG Li-ying， WANG Rong-lian， ZHANG Jun-sheng， CHENG Xing-hua， YUN Xing-fu， YU Jian. Effects of water and fertilizer coupling on nitrogen metabolism of cucumber under soilless culture in greenhouse[J]. Acta Horticulturae Sinica，2011，38（5）： 893-902.

张丽莹，王荣莲，张俊生，程兴华，云兴福，于健. 水肥耦合对温室无土栽培黄瓜氮代谢的影响[J]. 园艺学报，2011，38（5）： 893-902.