不同肥料配施对西瓜果实营养积累及土壤脲酶活性的影响

史雅静 庞月 王玉荣 王辉 杜丙久 刘佳良 张柏虹

摘要 [目的]研究西瓜膨瓜期不同肥料配施对西瓜果实营养积累及土壤根际脲酶活性的影响，为西瓜优质生产及有机废弃物的资源化利用提供科学依据。[方法]在大田试验条件下，研究蚓粪、鸡粪、化肥不同配施处理对西瓜叶绿素、果实营养积累及土壤脲酶活性的影响。[结果]与不施肥（CK）相比，追施膨瓜肥的不同处理不仅对西瓜叶绿素含量、果实可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、甜度均有不同程度的提高，而且对西瓜根际土壤脲酶活性也有不同程度的影响，表现为含有有机肥的各处理脲酶活性与对照相比均呈逐渐上升趋势，而单施化肥处理呈先上升后下降的趋势。[结论]综合比较各项指标，鸡粪与蚓粪（JY）配施处理西瓜果实营养积累效果更佳，是较理想的配施措施。

关键词 西瓜；蚓粪；叶绿素；可溶性糖；可溶性蛋白；土壤脲酶活性

中图分类号 S651文献标识码 A文章编号 0517-6611（2018）16-0133-04

Abstract [Objective] Effect of its application vermicompost coapplide with different fertilizers on fruit nutrition accumulation and the urease activity in rhizosphere soil of watermelon during the fruiting period was studied，and provide important scientific basis of watermelon highquality production and agricultural organic waste recycling.[Method] Effects of different combinations treatments of vermicompost，chicken manure and chemical fertilizers on watermelon chlorophyll nutrition accumulation and soil urease activity were studied under field condition.[Result] Compared to the CK （neither urea nor vermicompost and chicken manure was applied） treatment，topdressing different combinations treatments not only increased the content of chlorophyll，soluble sugar and soluble protein as well as sweetness in watermelon，but also affected the urease activity in rhizosphere soil of watermelon in varying degrees.Compared with the control，the activity of urease with organic manure showed a gradual upward trend，while the single fertilizer showed the trend of first increasing and then decreasing.[Conclusion] Comprehensive comparison of the indicators，vermicompost coapplide with chicken manure （50% and 50% of nitrogen was provided by vermicompost and chicken manure，respectively） had better effect on the nutrition accumulation in watermelon fruit during the fruiting period，which was an ideal fertilization practices.

Key words Watermelon；Vermicompost；Chlorophyll；Soluble sugar；Soluble protein；Soil urease activities

在西瓜生產中，由于不合理施肥导致西瓜品质下降，对人们健康存在安全隐患，如西瓜中累积的过量硝酸根可在人体内生成强的致癌物亚硝胺[1]。因此合理施肥、适时施肥备受瓜农的关注。西瓜生长的不同阶段对肥料的要求不同，其中在膨瓜期需要大量的养分向果实中转运，积累C、N养分，满足果实急剧膨大需要[2]，因此关于追施肥料的种类、用量研究一直备受广大学者的关注。传统农业有机肥料在现代农业中被广泛使用，但随着规模化养殖业的兴起与运作，禽畜粪便逐渐成为大量种植农场有机肥的主要来源，这种有机肥与传统有机肥相比有本质上的变化[3]，如在年出栏10 000头的猪场，粪便中排出的砷元素折合As2O3约为230 kg/a[4]。可见，筛选适合的有机肥种类至关重要。

蚓粪作为一种天然的生态有机肥，近年来在各领域的应用研究备受国内外学者的关注[5]。蚓粪是通过蚯蚓消化有机废弃物而产生的均匀颗粒，具有良好的物理性状，同时其矿质养分丰富，有机质含量高，含有多种有益于植物生长的酶和植物激素类物质[6-7]，且可以改善土壤肥力，促进植物生产，改善果实品质和产量，被广泛应用于多种植物的种植试验中[8-10]。而将蚓粪与常见的鸡粪、化肥配施，以追施膨瓜肥的方式应用于西瓜田间试验，验证其田间效果研究较少。笔者以蚯蚓吞噬菇渣、秸秆、药渣等有机固体废弃物经过肠道消化后产生的蚓粪与常见鸡粪、化肥进行不同配施试验，研究西瓜膨瓜期不同肥料配施对西瓜果实营养积累及土壤根际脲酶活性的影响，以期为西瓜优质生产及有机废弃物的资源化利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在辽宁科技学院教学试验基地进行，供试土壤为菜园土，其理化性质：pH 6.34，全氮20.12 g/kg，有机碳114.5 g/kg，田间持水量21.55%（质量含水量）。采样深度0～20 cm，自然风干后研磨，过2 mm筛，备用。

1.2 试验材料 供试西瓜品种为地雷王，由河北省青县兴运蔬菜良种繁育中心生产。供试鸡粪：由鲜鸡粪发酵后施用，全氮16.17 g/kg，有机碳49.86 g/kg，取自辽宁科技学院教学试验基地养鸡场。供试蚯蚓：赤子爱胜蚓（Eisenia foetida），购自辽宁沈阳尊龙农业养殖技术有限公司。供试蚓粪∶自制蚓粪，主要是有机固体废弃物（秸秆∶药渣∶菇渣=3∶2∶1）通过“赤子爱胜蚓”蚯蚓堆制处理后的产物。秸秆、菇渣取自中国药都周边农户。药渣取自辽宁华源本溪三药有限公司，其主要成分有柴胡、白芍、枳壳、延胡索、香附、炙甘草。供试化肥为磷二铵，含氮18%。

1.3 试验设计 以常规追施化肥总氮量水平（按照117 kg N/hm2計算）为标准进行设计。试验共设7个处理：不施肥处理为空白对照（CK）；单施化肥（H）、单施鸡粪（J）、单施蚓粪（Y）均按照等氮量追肥；在等氮量条件下按照不同肥料各提供1/2氮素量设3个处理，分别为鸡粪+化肥（JH）、蚓粪+化肥（YH）、鸡粪+蚓粪（JY）。各处理均采用根外追肥。

试验于2017年5—8月在辽宁科技学院教学试验基地露地进行，按常规育苗方式进行苗期管理。西瓜幼苗三叶一心时定植，定植沟长25.0 m，宽0.6 m，深0.2 m，沟间距2.0 m，种植面积660 m2，每沟作为1个处理，每个处理50个重复。按照常规生产标准统一施入底肥，开花期进行人工授粉，膨瓜期按照总氮量相同的标准进行追肥，促进果实生长，并在追肥后7、14、21 d进行各项指标的检测，共测定3次。西瓜果实于7月29日—8月4日采收。生育期内压蔓、摘心（坐瓜后）打杈、水分控制等均按照常规西瓜种植管理方法进行。

1.4 测定项目与方法

各处理土壤人工混匀后，分别随机取4份进行土壤理化性质、酶活性检测。8月2日采收授粉时间相同的西瓜，每处理4次重复，将果肉匀浆后用于各项生理指标的测定。叶绿素采用分光光度法测定；可溶性糖采用3，5-二硝基水杨酸（DNS）比色法测定；甜度采用数显防水糖度计（LH-B55）测定；可溶性蛋白采用考马斯亮蓝G-250染色法测定；脲酶活性采用苯酚钠-次氯酸钠比色法测定，脲酶活性以1 g土壤在37 ℃培养24 h时释放出NH3-N的毫克数表示[11]。土壤理化性质采用常规分析方法测定[12]。

1.5 数据分析

采用Microsoft Excel 2016和SPSS 19.0对试验数据进行分析。各处理之间的显著差异采用单因素方差分析（ANOVA）评价，平均值多重比较采用最小显著极差法（LSD法，P<0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同追肥处理对西瓜叶绿素含量的影响

由图1可知，追施膨瓜肥的各个处理对西瓜叶绿素含量均有一定程度的影响，且各处理的叶绿素含量均高于对照（CK），单因素方差分析（ANOVA）结果显示，各处理与对照之间差异显著（P<0.05）（7 d：F=6.77，P=0.002；14 d：F=19.35，P=0.00；21 d：F=129.745，P=0.00），可见各处理均可使西瓜叶绿素含量有不同程度的增加。在整个追肥阶段，JY处理的叶绿素含量明显增加，YH处理在21 d有一个明显的增加，其余各处理的叶绿素含量变化不大，多重比较结果显示，JY处理与各处理之间差异显著（P<0.05），其余各处理之间差异不显著（P>0.05）。表明JY、JH 2个处理可以明显提高西瓜叶绿素含量，其中JY处理效果最佳。

2.2 不同追肥处理对西瓜果实营养的影响

2.2.1 不同追肥处理对西瓜果实可溶性蛋白含量的影响。

由图2可知，追施膨瓜肥不同处理对西瓜果实可溶性蛋白均有不同程度的影响，且各处理的可溶性蛋白含量均高于对照。单因素方差分析（ANOVA）结果显示，各处理与对照之间差异显著（P<0.05）（F=5.248，P=0.005）。多重比较结果显示，H、Y、HY 3个处理之间差异不显著（P>0.05），说明单施化肥（H）、单施蚓粪（Y）、蚓粪与化肥（HY）配施3个处理对西瓜可溶性蛋白影响较大，JY与JH 2个处理与J处理相比，JY处理西瓜果实可溶性蛋白含量明显提高，且差异显著（P<0.05）。这表明追施膨瓜肥各处理均可以提高西瓜果实可溶性蛋白含量，其中鸡粪和蚓粪（JY）配施对可溶性蛋白含量的影响更明显。

2.2.2 不同追肥处理对西瓜果实可溶性糖含量的影响。

追施膨瓜肥不同处理对西瓜果实可溶性糖含量影响的单因素方差分析（ANOVA）结果显示，各处理与对照之间差异显著（P<0.05）（F=44.39，P=0.00）。

由图3可知，追施膨瓜肥不同处理对西瓜果实可溶性糖含量均有不同程度的影响，其中Y、JY 2个处理对西瓜果实可溶性糖含量影响最大（12.16%、12.74%），但2个处理之间差异不显著（P=0.146， P>0.05），且显著高于其余4个处理（P<0.05），而4个处理之间差异不显著（P=0.244，P=0.671，P=0.427，P>0.05）。可见追施膨瓜肥不同处理均能提高西瓜果实可溶性糖含量，其中单施蚓粪（Y）、蚓粪和鸡粪（JY）配施2个处理效果最明显，其余各处理对西瓜果实可溶性糖含量影响接近。

2.2.3 不同追肥处理对西瓜果实甜度的影响。

追施膨瓜肥不同处理对西瓜果实甜度的影响单因素方差分析（ANOVA）结果显示，各处理与对照之间差异显著（P<0.05）（心：F=14.50，P=0.00；边：F=47.48，P=0.00）。

由图4可知，追施膨瓜肥不同处理对西瓜果实甜度有不同程度的影响。其中，Y、JY 2个处理西瓜中心部分的果肉甜度最大，但2个处理之间差异不显著（P=0.363；P>0.05）。Y处理西瓜果实靠近西瓜皮边上的果肉甜度最大（P<0.05）。

2.3 不同追肥处理对西瓜根际土壤脲酶活性的影响

由图5可知，含有有机肥的各处理脲酶活性均呈逐渐上升趋势，单施化肥处理脲酶活性与对照相比呈先上升后下降的趋势。单因素方差分析（ANOVA）结果显示，各处理与对照之间差异显著（P<0.05）（7 d：F=104.34，P=0.00；14 d：F=383.32，P=0.00；21 d：F=27.19，P=0.00）。这表明各处理对西瓜根际土壤脲酶活性均有不同程度的影响。在西瓜果实膨大后期，不同肥料配施处理的土壤脲酶活性比单施肥料处理高。其中JY处理在整个膨大期均对土壤脲酶活性的提高幅度最显著，达最大值95.94 mg/g，差异显著（P<0.05）。

3 讨论

土壤酶作为土壤组分中最活跃的有机成分之一，其活性是土壤生物學活性和土壤肥力的重要指标[13-14]。脲酶是土壤氮循环的关键酶，其酶促反应的产物氨是植物氮源之一，其活性反映土壤有机氮向有效态氮的转化能力和土壤无机氮的供应能力[15]。该研究结果显示，含有有机肥各处理均能不同程度地提高土壤脲酶活性。这可能是生物有机肥含有大量的酶，对土壤酶有增加作用，而且能够为产酶微生物提供丰富的营养源，有利于产酶微生物的繁殖。这与孙家骏等[16]研究生物有机肥对猕猴桃土壤脲酶活性影响时发现，在膨大期土壤脲酶活性显著增加的研究结果一致。该试验在西瓜果实膨大后期（21 d），不同肥料配施处理的土壤脲酶活性均高于单施化肥（H）处理。可能原因是单施无机肥虽然没有上述有机肥功能，也可以提高土壤微生物数量，但与有机肥相比，无机肥对微生物数量的提高效果不稳定[17]。因此蚓粪与化肥（YH）配施处理的土壤脲酶活性明显高于单施化肥（H）处理，昝林生等[18]、徐福利等[19]、王伟等[20]研究结果与该试验结果基本一致。

土壤酶活性受多种因素的影响，而活性的改变会影响土壤养分的释放，从而影响作物生长[16]。该试验结果显示，追施膨瓜肥各处理均对西瓜叶绿素含量、西瓜果实蛋白含量、可溶性糖含量、甜度有不同程度的影响，其中鸡粪和蚓粪（JY）配施效果最明显。原因可能是土壤中脲酶活性越高，提供给植物蛋白质合成的氮素原料越多，将有利于氮素营养的积累，因为氮是蛋白质组成的主要元素之一，其平均含氮量为16%；同时也为叶绿素合成提供更多氮素营养，因为叶绿素的结构为1个镁原子与4个吡咯环上的N结合的以卟啉为骨架的绿色色素[21]。叶绿素是植物光合作用的核心[22]，叶绿素含量直接影响其在光合反应中吸收、转化、合成有机物的能力，植物95%以上的干物质是光合作用合成的[23]。可溶性糖是植物重要的能源和碳源，叶绿素含量越多，光合作用越强，形成的碳素营养也多，由于膨大期西瓜的代谢增强，植物中形成的大部分氮、碳营养被积累到果实中，供果实膨大使用，从而提高西瓜的营养品质。

研究表明，添加有机肥可以提高植物蛋白质含量与土壤脲酶活性[24-25]。王小治等[26]、刘健等[27]、张聪俐等[8]研究表明施入一定量的蚓粪均能提高叶绿素含量。黄继川等[28]研究发现施用玉米秸秆堆肥与单施无机肥相比显著提高荠菜根际土壤脲酶活性，同时能够提高荠菜生物量。这进一步说明有机肥对土壤脲酶活性和植物氮、碳营养积累有一定的影响。

4 结论

利用蚯蚓消化、代谢处理有机固体废弃物而得到的蚓粪，是一种优质有机肥，几乎具备植物生长所需的全部有益元素，作为植物生长基质和肥料具有巨大发展潜力[29]。

在西瓜生产上应注意膨瓜期肥料种类及用量的筛选，蚓粪与鸡粪配施与单施化肥相比，可以明显提高西瓜叶绿素含量，增强光合作用，促进光合产物有机物的形成，有利于西瓜果实可溶性糖、可溶性蛋白质营养的积累，西瓜甜度明显增加，从而提高西瓜品质。

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