不同生物有机肥对西瓜光合特性、产量和品质的影响

朱迎春 安国林 李卫华 刘君璞 孙德玺

摘    要：探究不同生物有机肥对西瓜生长发育和果实品质的影响，为西瓜合理施肥提供理论依据，以‘中农花冠为试验材料，研究复合肥（CK）、鹌鹑粪肥（T1）、油渣肥（T2）、高蛋白肥（T3）和复合微生物肥（T4）处理对西瓜生长及品质的影响。结果表明，T4处理的西瓜叶片叶绿素a含量最高，比CK和T3处理分别高52.85%和41.27%，而T1和T2处理与其他处理相比在叶绿素a含量上均无显著差异。在净光合速率方面，T4处理净光合速率达到了20.65 μmol·m-2·s-1，比CK处理高出57.51%，T2处理净光合速率为19.8 μmol·m-2·s-1，仅低于T4处理，T2和T4处理对光合特性的提升效果最好。T1和T3处理的中心可溶性固形物含量与CK相比有显著提高，分别提高7.78%和12.14%。从各处理综合表现来看，露地西瓜基肥应施用鹌鹑粪肥或高蛋白肥。

关键字：西瓜;有机肥;光合特性;产量;品质

中图分类号：S651 文献标识码：A 文章编号：1673-2871（2020）10-029-04

Abstract： To explore the effects of different bio-organic fertilizers on the growth and fruit quality of watermelon， so as to provide theoretical basis for rational fertilization of watermelon， ‘Zhongnong Huaguan was used as experimental material in this research， the effects of compound fertilizer （CK）， quail manure （T1）， oil residue fertilizer （T2）， high protein fertilizer （T3） and compound microbial fertilizer （T4） on the growth and quality of watermelon were studied. The results showed that the chlorophyll a contents of watermelon leaves treated by T4 was the highest， which was 52.85% and 41.27% higher than those of CK and T3， respectively， while there was no significant difference in chlorophyll a contents between T1 and T2 treatments and the other three treatments. The net photosynthetic rate of T2 treatment reached 20.65 μmol·m-2·s-1， which was 57.51% higher than that of CK. The net photosynthetic rate of T4 treatment was 19.8 μmol·m-2·s-1， which was only lower than that of T2 treatment. T2 and T4 treatments exhibited the best effect on photosynthetic characteristics. Compared with CK， the soluble solids contents in the middle of T1 and T3 treatments were increased by 7.78% and 12.14%， respectively. Generally， quail manure or high protein fertilizer should be applied as watermelon base fertilizer in open field cultivation.

Key words： Watermelon; Organic fertilizer; Photosynthetic characteristics; Yield; Quality

西瓜（Citrullus lanatus）是我国夏季最常用的一种水果，据联合国粮农组织数据显示：中国2018年西瓜总产量约6 302万t，占世界西瓜总产量的60.64%[1]。同时西瓜因种植周期短、经济效益高，已经成为农民增收的主要经济作物[2]。随着经济水平的不断提高，人们越来越注重对高品质农产品的消费，施用生物有机肥对农作物的影响也受到了广泛的关注[3-5]。

农业生产中偏施化肥，过度施肥是农民追求经济效益的重要手段，在西瓜生产中基肥是全生育期最主要的營养来源，占到了总施肥量的60%以上[6]，基肥施用不足会造成西瓜幼苗生长缓慢，营养积累不足，西瓜品质和产量下降等问题[7-8]。因此通常选用长效肥作基肥。在基肥的选用上，选择生物有机肥能改善土壤理化性质，提高土壤有机质含量和土壤微生物数量，提高农产品品质[9]。相关研究发现，施用生物有机肥能够促进西瓜营养代谢协调均衡，激发连作土壤有益微生物活性，显著改善和调节连作西瓜生长，对西瓜的连作障碍有明显缓解作用[10-11]。不同的生物有机肥对作物的生长发育也有不同的影响，王亚雄等[3]研究发现，生物有机肥和生物有机肥都能够促进枸杞生长及改善果实品质;王成等[4]研究也发现，生物有机肥能显著改善韭菜的营养品质，提高韭菜干物质积累量;杜少平等[12]利用4种有机粪肥处理西瓜，认为种植西瓜应优先选用猪粪和鸡粪生物有机肥，避免使用羊粪生物有机肥，表明不同生物有机肥对作物生长发育的促进作用有明显差异。而目前利用生物有机肥对西瓜生长及品质影响的研究较少。笔者以西瓜品种‘中农花冠为研究对象，研究不同生物有机肥对西瓜生长及果实品质的影响，分析施用其在西瓜产量、肥料、果实品质方面的效果，筛选西瓜栽培中适宜的基肥施用种类，以期为西瓜高效绿色生产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试西瓜品种：‘中农花冠，由中国农业科学院郑州果树研究所二倍体西瓜遗传育种课题组选育。

供试肥料为：复合肥（N+P2O5+K2O≥44%）、鹌鹑粪肥（N+P2O5+K2O≥6%）、油渣肥（N+P2O5+K2O≥6%）、高蛋白肥（N+P2O5+K2O≥10%）和复合微生物肥（N+P2O5+K2O≥20%），复合肥，复合微生物肥，油渣肥高蛋白肥。

1.2 试验设计

试验于2019年4月在中国农业科学院新乡综合试验基地进行，土壤基础性质如表1。试验采用随机区组试验设计，共设计5个处理：复合肥处理（CK）、鹌鹑粪肥处理（T1）、油渣肥处理（T2）、高蛋白肥处理（T3）和复合微生物肥处理（T4），3次重复，共15个小区，春季定植前以开沟施肥的形式一次性施入，控制各处理氮磷钾总量一致，CK、T1、T2、T3、T4的施用量667 m2分别为68、500、300、300、150 kg。试验小区株距0.5 m，行距2.0 m，每小区30 m2。

1.3 测定项目及方法

光合色素测定：在光合特性测定完成后随机选择长势均一、无病虫害的西瓜植株，每个处理使用3株西瓜植株，选用顶部第4～6片叶，剪碎混匀后测定西瓜的光和色素，色素采用乙醇提取法测定。

光合特性测定：于果实膨大期8：30—11：00，从每个试验小区随机选取3片西瓜叶片，利用美国COR公司生产的Li-6400型便携式光合仪测量西瓜叶片的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）和细胞间CO2浓度（InTCO2）。

果实品质测定：在果实成熟期，从每个试验小区中随机选取3个大小近似的西瓜测定单果质量，并根据结果计算667 m2产量，测量西瓜果皮厚度并利用手持折光仪测定果实边部可溶性固形物含量和中心可溶性固形物含量。

1.4 数据处理

使用Excel整理试验数据，利用SPSS和Origin进行方差分析和作图，多重比较采用LSD法。

2 结果与分析

2.1 不同生物有机肥对西瓜光合色素的影响

西瓜叶片中不同光合色素含量在基肥处理下呈现出显著差异（图1），总体上叶绿素a的含量最高，其次为类胡萝卜素，叶绿素b的含量最低。T4处理的西瓜叶片叶绿素a含量最高，比CK和T3处理分别高出52.85%和41.27%，而T1和T2处理与其他3个处理相比在叶绿素a含量上均无显著差异。T3处理的叶绿素b含量最低，而在叶绿素a和类胡萝卜素含量中CK处理的含量最低。5种处理的类胡萝卜素含量变化趋势与叶绿素a含量变化趋势相近，T4处理类胡萝卜素含量较CK和T3处理分别提高33.07%和24.73%。以上结果表明生物有机肥能够促进西瓜叶片光合色素的积累，同时T4处理对光合色素含量的提升效果最好。

2.2 不同生物有机肥对西瓜光合特性的影响

施用生物有机肥对西瓜叶片光合作用有明显促进作用（表2）。在净光合速率方面，与对照相比，4个处理均差异显著，T4处理净光合速率达到了20.65 μmol·m-2·s-1，比CK处理高57.51%，T2处理净光合速率为19.83 μmol·m-2·s-1，比CK处理高51.25%;气孔导度最大的2个处理为T4处理和T2处理，气孔导度分别为7.29和6.33 mmol·m-2·s-1，均显著高于CK和T1处理;T4处理的蒸腾速率值最大，与CK相比提高了111.68%;而在胞间CO2浓度方面，T1处理的浓度最高，其次为T3处理，4个生物有机肥处理胞间CO2浓度则显著高于CK处理。结果表明，生物有机肥能提升西瓜叶片光合特性，在4种生物有机肥处理中T2和T4处理对光合特性的提升效果最好。

2.3 不同生物有机肥对西瓜果实品质的影响

不同生物有机肥对西瓜果实品质有明显影响（表3），T1处理单瓜质量最大，比CK处理显著提高51.20%，而T2、T3、T4处理单瓜质量与CK处理差异不显著。T2处理可降低瓜皮厚度，与其他3个处理差异达显著水平。与CK相比，T1和T3处理西瓜果实中心可溶性固形物含量有显著提高，分别提高7.8个百分点和12.1个百分点，而T2和T4处理相比CK处理无显著差异。T3处理的中心、边部可溶性固形物含量最高，显著高于CK、T2和T4处理，但与处理T1中心、边部可溶性固形物含量差异不显著。以上结果表明，T3处理和T1处理更有利于西瓜可溶性固形物积累。

2.4 不同生物有机肥对西瓜产量的影响

由表4可知，T1处理的西瓜产量最高，相比CK处理增产37.39%，而T2處理的西瓜产量较CK处理下降了11.64%。总体上增产效果：T1>T3>T4>CK>T2。

3 讨论与结论

生物有机肥除了含有普通化肥所包含的氮、磷、钾元素外还含有多种的微量元素，作为基肥能改善土壤、提高作物品质[13-15]，在本试验中，施用复合微生物肥处理的西瓜叶片光合色素含量高于生物有机肥和复合肥处理，在番茄[16]和小麦[17]的研究中也得出了相似的结果。而施用高蛋白肥的西瓜叶片光合色素含量较低，3种色素含量与复合肥处理相比均没有显著差异，杨天庆等[18]在胡麻生长前期也发现肉蛋白生物有机肥对植株促进作用不明显。植物体有机物质积累依靠植物的光合作用，在一些植物的研究中发现，施用生物有机肥能够显著提高叶片光合速率、气孔导度、蒸腾速率和胞间二氧化碳浓度[3，12，19]，本试验中生物有机肥处理的叶片净光合速率和胞间二氧化碳浓度均显著高于复合肥处理，说明生物有机肥能够提高作物对光能的吸收利用，而鹌鹑粪肥处理的西瓜叶片气孔导度与蒸腾速率与复合肥处理相比没有显著差异，而光合速率则显著增加，这可能与光合作用内部酶促作用有关。

不同的生物有机肥种类对西瓜果实品质并不都具有促进作用，杜少平等[12]研究认为，施用羊粪不利于砂田西瓜糖分的积累，猪粪处理对可溶性固形物含量的提高影响显著，而赵鹏等[20]对西瓜的研究则发现羊粪生物有机肥在产量和维生素C含量上要优于猪粪。本试验中鹌鹑粪肥与油渣肥处理‘中农花冠西瓜果实可溶性固形物含量与复合肥相比没有显著差异，高蛋白肥与复合微生物肥处理后果实中心可溶性固形物含量较复合肥处理有显著提高，这可能与生物有机肥和品种各自特性有关，也可能与不同的土壤环境及栽培模式有关。在单瓜质量方面仅鹌鹑粪肥显著高于复合肥，其他肥料与复合肥相比则没有显著差异，这可与施用鹌鹑粪肥影响土壤理化性质有关。在本试验条件下，除油渣肥以外的3种生物有机肥均能够提高‘中農花冠西瓜产量，而施用油渣肥造成减产的原因尚不明确还需要进一步研究。

在本试验土壤条件下，肥料氮磷钾养分一致时，施用复合微生物肥对西瓜叶片光合作用最为有利，施用高蛋白肥对‘中农花冠西瓜果实可溶性固形物的积累有明显促进作用，施用鹌鹑粪肥则有利于西瓜单果质量和产量的提高。从各处理综合表现来看，选择鹌鹑粪和高蛋白肥均可作为西瓜种植的理想基肥。

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