不同施氮量对甜瓜养分吸收、分配、利用及产量的影响

胡国智，冯炯鑫，张 炎，吴海波，熊 韬，李青军

(1新疆农业科学院哈密瓜研究中心，乌鲁木齐市830091;2新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所，乌鲁木齐市830091;3农业部荒漠绿洲作物生理生态与耕作重点实验室，乌鲁木齐市830091)

氮肥是决定作物产量高低和品质优劣的重要因素，也是农业生产中施用量最大的化学肥料［1］。长期以来我国的氮肥施用量一直处于世界首位，然而氮肥利用率却很低［2］。过多或不合理施用氮肥，则会引发氮肥增产效益降低、生产成本增加、生态环境污染等一系列问题［3］。同时，还易导致农产品中硝酸盐的富集从而影响消费者健康，因此如何科学合理施用氮肥是农作物无公害生产要解决的关键问题。甜瓜属喜肥作物［4］，农业生产者为取得较高的经济效益，往往会盲目地增加氮肥施用量，这不仅制约了甜瓜品质与产量的进一步提升，还会对生态环境造成威胁［5］。目前，国内外学者在矿质营养对甜瓜的生长发育、产量和品质的影响研究多集中在钾肥上［6－8］，而氮肥研究较少，且主要针对设施甜瓜栽培［9－12］，系统地研究不同施氮量对露地栽培甜瓜养分吸收利用的影响相对较少。由于新疆独特的气候条件，新疆甜瓜历来以品质优良、香甜可口而倍受人们的喜爱，优质甜瓜的生产，除了选择适宜优良品种和良好的栽培措施外，掌握最佳肥料用量及时期，是提高甜瓜产量、品质和肥料效益的关键环节，本文以测土配方施肥为基础，在不同氮素水平下，研究氮肥在膜下滴灌条件下对甜瓜养分吸收、分配、利用和产量的影响，为新疆甜瓜栽培的氮肥合理施用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2011年在新疆吐鲁番市哈密瓜研究中心科研基地进行。供试品种为新蜜杂36号，试验地土壤为灌耕棕漠土，土壤有机质含量11.57 g/kg、全氮0.795 g/kg、碱解氮17.4 mg/kg、有效磷8.4 mg/kg、速效钾178 mg/kg。

1.2 试验设计

试验设4个施氮水平:0、112.5、225、337.5 kg/hm2，分别用 N0、N1、N2、N3表示。试验采取膜下滴灌露地栽培，一膜两行，理论株数 13340 plant/hm2，单蔓整枝，各株主蔓8～10节留一个瓜，即单株单瓜。株距50 cm，小区面积为45m2，每处理重复3次，随机排列。试验于3月25日基施有机肥和部分磷钾肥，4月7日播种。各处理均基施腐熟有机肥30 m3/hm2(含N 0.7%、P2O50.5%、K2O 0.4%)和油渣3000 kg/hm2;均施P2O5140 kg/hm2和K2O 150 kg/hm2，其中60%的磷肥和50%的钾肥作基施，基施磷肥用三料磷肥(含P2O544%)，钾肥用硫酸钾(含K2O 51%)。40%的磷肥和50%的钾肥作追施，追施磷肥用磷酸(含P2O585%)、钾肥用硫酸钾(含K2O 51%)，均随水滴施。追施磷肥在甜瓜生育前期(苗期、五叶期、开花期)按 10%、20%、10%的比例分3次追施;钾肥从开花期至成熟期按10%、20%、20%的比例分3次追入。氮肥全部作追肥，按照甜瓜生长发育规律在甜瓜各生育期分8次随水滴施，追肥比例为苗期5%、五叶期10%、初花期10%、盛花期20%、坐果期15%、果实膨大期25 d为20%、果实膨大期35 d时为15%、成熟期5%。所用氮肥为尿素(46%N)，各处理氮肥追施量具体见表1。

表1 各处理追施氮肥用量(kg/hm2)Table 1 Topdressing N amounts of different treatments

1.3 样品采集与测定

在甜瓜主要生育期苗期(4月26日)、伸蔓期(6月16日)、花期(6月5日)、果实膨大期(6月20日)、成熟期(7月5日)采集甜瓜地上部分的植株样品，每小区随机选取有代表性的植株3株(苗期取10株)，按茎、叶、花+果、瓜、种子不同器官分离开，在105℃下杀青30分钟，然后在75℃条件下烘干至恒重，称重，记录干物质重。

将烘干的植株样品粉碎，过0.5mm筛，分析植株不同部位氮、磷、钾养分含量。样品用H2SO4－H2O2消煮，奈氏比色法测氮，钼锑抗比色法测磷，火焰光度计法测钾。

于7月10日测定和记录各处理小区甜瓜产量。

试验数据采用 Excel和 SPSS18.0软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同施氮量对甜瓜氮素吸收和分配的影响

养分的吸收和分配直接影响着作物的生长和发育，从而影响作物的产量和品质。图1显示，苗期和伸蔓期是甜瓜营养生长阶段，各施氮处理的氮素积累量均高于不施氮处理，但各施氮处理间差异不显著。花期氮素开始向生殖器官花果上分配，其各处理的氮素积累量表现为N2＞ N3＞ N1＞ N0，且N2、N3分别与N1、N0处理差异显著，而N2与N3处理差异不显著，果实膨大期是甜瓜生长的旺盛时期，这一时期各处理叶中的氮素积累量明显高于花期叶片中的氮素积累量，且这一时期生殖器官中的氮素积累量所占比例明显增加达到33%～40%。进入成熟期氮素分配到生殖器官(58% ～64%)的比例高于营养器官(36% ～41%)，各处理整株氮素积累量分别为 N03.54 g/plant、N16.25 g/plant、N26.75 g/plant、N36.63 g/plant;其中N2、N3处理分别比N0处理高3.09～3.21 g/plant，说明氮素供应不足，对后期氮素吸收影响较大。

图1 各器官氮素分配量Fig．1 The distribution N in every organ

2.2 不同施氮量对甜瓜磷素吸收和分配的影响

图2 各器官磷素分配量Fig．2 The distribution P2O5in every organ

各生育时期磷素的积累和分配趋势与氮素相似(图2)，在苗期分配到各处理茎叶中的磷素含量差异不显著，进入伸蔓期，茎叶中的磷素含量明显高于苗期，各处理整株的磷素积累量分别为 N00.2 g/plant、N10.34 g/plant、N20.38 g/plant、N30.35 g/plant，且 N1、N2、N3处理分别与 N0处理达差异显著水平。在花期磷素开始向生殖器官花果中转移，花果中的磷素含量占总量的22% ～30%，且各处理磷素含量表现为N2、N3处理分别与N0、N1处理差异达显著水平，而N2与N3处理之间差异不显著。果实膨大期是甜瓜生长的旺盛时期，此时生殖器官中吸收的磷素含量为1.19～1.86 g/plant，明显高于营养器官(0.95～1.71 g/plant)，在生殖器官中，各处理瓜中的磷素含量表现为N2＞N3＞N1＞N0且N2、N3、N1处理分别与N0处理差异显著，种子中的磷素含量随施氮量的增加而增加。成熟期，各处理生殖器官中的磷素含量明显高于营养器官，在生殖器官中瓜的磷含量明显高于种子且各处理瓜和种子中磷素含量均表现为N1、N2、N3处理分别与N0处理差异达显著水平，表明施氮处理有利于生殖器官磷素的积累和吸收。

2.3 不同施氮量对甜瓜钾素吸收和分配的影响

由图3可以看出，在苗期，钾素吸收表现为茎中的钾素含量高于叶片，且各处理间差异不显著。进入伸蔓期，各处理茎叶中的钾素含量随施氮量的增加而增加，茎叶中钾素含量分别占总量的59% ～61%、33% ～41%。花期，钾素开始向生殖器官花果中分配，花果中钾素含量占总量的16% ～26%且各处理钾素含量表现为N2、N3处理分别与N0、N1处理差异达显著水平，而N2处理与N3之间差异不显著。果实膨大期是甜瓜生长的旺盛时期，钾素在这一时期表现为生殖器官积累的钾素占总量的47%～59%;而营养器官积累的钾素下降至41%～53%，这与磷素分配比较一致，各处理甜瓜中的钾素含量分别为 N03.31 g/plant、N14.24 g/plant、N24.43 g/plant、N34.22 g/plant。成熟期，各施氮处理间的钾素积累量差异不显著，但均显著高于不施氮处理，表明施氮有利于甜瓜对钾素的吸收和积累。

图3 各器官钾素分配量Fig．3 The distribution K2O in every organ

2.4 不同施氮量对甜瓜氮、磷、钾吸收速率影响

甜瓜植株对氮的吸收速率略呈双峰曲线，对磷、钾的吸收速率均呈单峰曲线(见图4)，氮素的吸收速率在出苗～伸蔓期前(34 d)以营养生长为主，此时氮素吸收速率较小，各处理吸收速率表现为N2≈N3＞N1＞N0，此后其吸收速率波动较大。当生育期进入花期(34～54 d)时各处理的氮素吸收速率均呈下降趋势，这可能是由于当时持续高温天气使植物体内酶钝化而影响代谢，从而使根系吸收氮素的速率下降［13］。当生育期进入到果实膨大期时，各处理吸收速率均达到最高峰，N2、N3处理吸收值远高于其他处理，此后甜瓜植株对氮素吸收速率逐渐减弱。而在整个生育期N2和N3处理氮素吸收速率差异不显著。磷素的吸收速率略低于氮素的吸收速率，磷素吸收速率在出苗后34 d(伸蔓期)进入始增期，各处理吸收速率差异不大，在进行到果实膨大期时磷吸收速率达到增长最大时期，N2、N3、N1处理明显高于N0处理，表明施氮影响磷素的吸收速率。钾的吸收速率明显高于氮和磷的吸收速率，从伸蔓期开始吸收速率逐渐增大，到果实膨大期时达到吸收速率顶峰，此时各处理钾素吸收速率分别为N00.18 g/(plant·d)、N10.35 g/(plant·d)、N20.38 g/(plant·d)、N30.41 g/(plant·d)，此后植株对钾素的吸收速率逐渐降低。

2.5 不同施氮量对甜瓜产量和养分吸收利用影响

图4 各处理养分吸收速率Fig．4 Rates of nutrition accumulation of different treatments

表2 不同处理甜瓜的产量和养分吸收利用状况Table 2 Yield and nutrient uptake and use efficiency of different treatments

不同氮素水平对甜瓜产量影响结果表明(表2)，施氮量在 N 0～225 kg/hm2(N0～N2)范围内，产量随施氮量的增加而增加，当施氮量为N 337.5 kg/hm2(N3)时产量呈下降趋势，可见，随施氮量增加，产量也在增加，当用量达到一定范围时产量维持不变，若继续增加施氮量，产量反而呈下降趋势［5］。N2处理产量最高为31223 kg/hm2并与其他处理差异达显著水平，其单瓜重为2.57 kg。施氮量在N0～N225范围内，氮、磷、钾养分吸收量随着氮肥施用量的增加而增加，而过量的氮肥施用则会使氮、磷、钾养分吸收量下降。N2处理氮素吸收量分别与N0、N1处理差异显著;而与N3处理差异不显著，表明过量的氮肥施入不能被作物吸收，反而会造成氮肥的损失。氮肥利用率随施氮量的增加而降低，N1、N2、N3处理氮肥利用率分别为29%、17%、11%。同样，跟N0处理相比，N1、N2、N3处理中磷、钾的养分吸收量均有明显增加。其中，N2处理的增幅最大，磷、钾养分吸收量分别比N0增加了83%、71%，说明合理施用氮肥可以有效促进磷、钾养分的吸收。

3 讨论与结论

氮素在植株体内的吸收积累量与施氮量、氮肥利用率等因素有关［14］，本试验在不同氮素水平条件下，甜瓜植株对氮、磷、钾养分吸收均表现出随施氮量的增加呈先增后降的趋势，这一特点与其他作物如棉花［15］、玉米［16］、加工番茄［17］等的养分吸收规律表现一致。在整个生育期N2处理(施氮225 kg/hm2)甜瓜的氮、磷、钾养分吸收量均高于其它处理，并分别与N0、N1处理差异达显著水平，与N3处理差异不显著，表明适量的氮肥施入，有利于甜瓜对氮、磷、钾养分的积累。

不同氮素水平对甜瓜产量、养分吸收和氮素利用率有一定影响，在施氮量0～337.5 kg/hm2范围内产量呈先增加后递减的趋势，且各处理间差异显著，这与任祖金［18］研究的不同蔬菜对氮素的需求都有一个最适范围，低于或超过这个范围不仅生长受到限制，而且产量明显降低的结论相似，本试验中N2处理的甜瓜产量最高为31223 kg/hm2。本试验中甜瓜的氮素利用率较低，可能与当地甜瓜的栽培方式有关，由于生育前期的整枝打茬和中期的定瓜(一株一瓜)致使一部分甜瓜的生物量未被计算，造成植株吸收的一部分养分无法计算在成熟期的养分积累量中，从而影响了氮素的利用率。综合分析比较，在磷、钾肥用量不变的基础上，施氮 N 225 kg/hm2，甜瓜植株生长健壮，产量最高。通过对甜瓜养分吸收量和养分吸收速率的比较，甜瓜对钾素的吸收量明显高于氮和磷，表明甜瓜是喜钾作物，这可能和钾是植物体内多种酶类的活化辅基有关，关于钾与各种关键酶，如:酸性转化酶(Acid invertase)、中性转化酶(Neutral invertase)、蔗糖磷酸合成酶(Sucrose phosphate synthase)等活性之间的关系有待于进一步研究［8］。

［1］ 李佳文，张愚．蔬菜栽培学各论［M］．北京:中国农业出版社，2000.247－248.Li J W，Zhang Y．Olericulture theory［M］．Beijing:China Agriculture Press，2000.247－248.

［2］ 何华，赵世伟，陈国良．不同水肥条件对马铃薯肥N利用率的影响［J］．应用生态学报，2000，11(2):235－239.He H，Zhao S W，Chen G L．Effect of different watering and fertilization on N utilization efficiency［J］．Chin．J．Appl．Ecol．，2000，11(2):235－239.

［3］ 袁新民，杨学云，同延安，等．不同施氮量对土壤N03－N积累的影响［J］．干旱地区农业研究，2001，19(1):8－13.Yuan X M，Yang X Y，Tong Y A et al．Effect of N fertilizer rate on soil nitrate nitrogen accumulation［J］．Agric．Res．Arid Areas，2001，19(1):8－13.

［4］ 王柳，张福墁，魏秀菊．不同氮肥对日光温室黄瓜品质和产量的影响［J］．农业工程学报，2007，23(12):225－228.Wang L，Zhang F M，Wei X J．Effects of different nitrogen fertilization levels on quality and yield of cucumber cultivated in solar greenhouse［J］．Trans．Soc．Agric．Eng．，2007，23(12):225－228.

［5］ 李立昆，李玉红，司立征，等．不同施氮水平对厚皮甜瓜生长发育和产量品质的影响［J］．西北农业学报，2010，19(3):150－153.Li L K，Li Y H，Si L Z et al．Effects of different nitrogen levels on growth and development，yield and quality and muskmelon［J］．Acta Agric．Boreali-occid．Sin．，2010，19(3):150－153.

［6］ 张爱慧，黄丹枫，候喜林．不同钾营养对厚皮甜瓜生长发育及光合特性影响的研究［J］．上海交通大学学报(农业科学版)，2002，20(1):13－17.Zhang A H，Huang D F，Hou X L．Effect of potassium nutrient on development and photosynthes is of melon plant［J］．J．Shanghai Jiaotong Univ．(Agric．Sci．)，2002，20(1):13－17.

［7］ 黄伟，张晓光．钾素对薄皮甜瓜光合作用和产量的影响［J］．中国土壤与肥料，2009，(2):23－26.Huang W，ZhangX G．Effectofpotassium nutrition on photosynthesis and yield of pellicle melon［J］．Chin．Soil Fert．，2009，(2):23－26.

［8］ 林多，黄丹枫，杨延杰，等．钾素水平对网纹甜瓜矿质元素积累及果实品质的影响［J］．华北农学报，2007，22(6):1－4.Lin D，Huang D F，Yang Y J et al．Effects of potassium levels on macroelement accumulation and fruit quality of muskmelon in soilless medium culture［J］．Acta Agric．Boreali-sin．，2007，22(6):1－4.

［9］ 黄庆，孙映波，谢汝升，等．不同氮素水平对厚皮甜瓜品质和产量的影响［J］．广州农业科学，2000，(3):34－35.Huang Q，Sun Y B，Xie R S et al．Effects of different nitrogen level on the quatity and yield［J］．Guangdong Agric．Sci．，2000，(3):34－35.

［10］ 许如意，别之龙，黄丹枫．不同氮素形态配比对网纹甜瓜干物质分配和氮代谢的影响［J］．农业工程学报(增刊)，2005，21:147－150.Xu R Y，Bie Z L，Huang D F．Effects of different nitrogen forms on the dry matter acccumulation and leaf nitrogen metabolism of muskmelon［J］．Trans．Soc．Agric．Eng．，2005，21(Suppl．):147－150.

［11］ Fernandez A A，Martinez H E P，Oliveira L R de et al．Effect of nutrient sources on yield，fruit quality and nutritional status of cucumberplants， cultivated in hydroponics［J］． Hortic．Brasileira，2002，20(4):571－575.

［12］ Um Y C，Kang K H，Choe J S et al．Effects of nitrogen and potassium top-dressing levels on growth，quality and yield of cucumber nuder greenhouse condition［J］．RDA J．Agric．Sci．Soil Fert．，1994，36(2):273 －281.

［13］ 李德全，高辉远，孟庆伟．植物生理学［M］．北京:中国农业科学技术出版社，1999.58.Li D Q，Gao H Y，Meng Q W．Plant physiology［M］．Beijing:China Agriculture Scientific Technology Publish，1999.58.

［14］ 李国锋，何循宏，徐立华，等．棉花专用包裹配方肥对棉株干物质和氮素积累与分配的影响［J］．江苏农业学报，2003，19(2):87－91.Li G F，He X H，Xu L H et al．Effects of the cotton-special coated formula fertilizer on accumulation and distribution of dry matter and nitrogen in cotton plant［J］．Jiangsu J．Agric．Sci，2003，19(2):87－91.

［15］ 王克如，李少昆，曹连莆，等．新疆高产棉田氮、磷、钾吸收动态及模式初步研究［J］．中国农业科学，2003，36(7):775－780.Wang K R，Li S K，Cao L P et al．A preliminary study on dynamics and models of N，P，K absorption in high yield cotton in Xinjiang［J］．Sci．Agric．Sin．，2003，36(7):775－780.

［16］ 李青军，张炎，胡伟，等．氮素运筹对玉米干物质积累、氮素吸收分配及产量的影响［J］．植物营养与肥料学报，2011，17(3):755－760.Li Q J，Zhang Y，Hu W et al．Effects of nitrogen management on maize drymatter accumulation，nitrogen uptake and distribution and maize yield［J］．Plant Nutr．Fert．Sci．，2011，17(3):755－760.

［17］ 汤明尧，张炎，胡伟，等．不同施氮水平对加工番茄养分吸收、分配及产量的影响［J］．植物营养与肥料，2010，16(5):1238－1245.Tang M Y，Zhang Y，Hu W et al．Effects of different nitrogen rates on nutriti on absorption，distribution and yield in tomato［J］．Plant Nutr．Fert．Sci．，2010，16(5):1238－1245.

［18］ 任祖金，邱孝煊，蔡元呈，等．氮肥施用与蔬菜硝酸盐累积的相关研究［J］．生态学报，1998，16(2):178－180.Ren Z J，Qiu X X，Cai Y C et al．Studies on correlation between vegetable nitrate accumulation and fertilizer application［J］．Ecol．Sin．，1998，16(2):178－180.