优化施肥配施蚯蚓粪有机肥对嫁接西瓜产量和品质的影响

王恩煜 郜森 李婉茹 张显 张勇 高钰滢 李好 魏春华 杨建强 马建祥

摘    要：為探究优化施肥配施蚯蚓粪有机肥替代常规施肥对嫁接西瓜生长的影响，在优化施肥基础上设置4个不同用量蚯蚓粪有机肥处理：Q400、Q500、Q600、Q700（每667 m2施用蚯蚓粪400、500、600、700 kg），以不施肥（CK）和常规施肥（CF）为对照，研究不同施肥处理对嫁接西瓜生长、产量及品质的影响。结果表明，与CF相比，优化施肥配施500 kg·667 m-2蚯蚓粪有机肥，可以在不降低西瓜产量的基础上显著改善果实品质，西瓜维生素C含量、可溶性蛋白含量、糖酸比、中心可溶性固形物含量、还原糖含量均显著提升，并显著提高了肥料偏生产力与肥料农学利用率。综合分析认为，Q500处理可代替常规施肥在陕西地区西瓜生产中推广施用。

关键词：嫁接西瓜;优化施肥;蚯蚓粪;产量;品质

中图分类号：S651 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2021）05-030-06

Effects of optimum fertilization combined with vermicompost organic on yield and quality of grafted watermelon

WANG Enyu1， GAO Sen1， LI Wanru1， ZHANG Xian1， ZHANG Yong1， GAO Yuyin2， LI Hao1， WEI Chunhua1， YANG Jianqiang1， MA Jianxiang1

（1. College of Horticulture， Northwest A&F University， Yangling 712100， Shaanxi，China; 2. Xuzhou Shunran Agricultural Technology Development Co.， Ltd， Xuzhou 221000， Jiangsu，China）

Abstract： To explore the effect of optimal fertilization combined with vermicompost instead of conventional fertilization on the growth of grafted watermelon.This experiment is based on optimized fertilization set 4 different gradient organic fertilizer treatments for vermicompost： Q400， Q500， Q600， Q700， with no fertilization （CK） and conventional fertilization （CF） as controls， to study the effects of different fertilization treatments on the growth， yield and quality of grafted watermelon. Results： Compared with CF， there was no significant difference in vine length between optimized fertilization and different gradients of vermicompost organic fertilizer; Q400 and Q500 treatments had no significant difference in stem thickness and chlorophyll content from CF; Q500 treatment did not significantly increase yield compared with CF ， but the partial productivity of fertilizers， the agronomic utilization rate of fertilizers were significantly improved， and the fruit quality was also significantly improved. The content of vatamin C， soluble protein， sugar-to-acid ratio， central soluble solids， and reducing sugars were significantly increased. The total soluble sugar content was not different from that of CF significantly. Comprehensive analysis of growth， yield and quality indicators shows that Q500 is the best treatment. On the basis of CF， it can reduce the amount of fertilizer by 99.8 kg·667 m-2. Therefore， the Q500 treatment （N 9.6 kg·667 m-2， P2O5 4 kg·667 m-2， K2O 8.8 kg·667 m-2， vermicompost organic fertilizer 500 kg·667 m-2） can replace conventional fertilization in watermelon production in Shaanxi.

Key words： Grafted watermelon;Optimized fertilization; Vermicompost; Yield; Quality

西瓜是我国夏季主要水果之一，味甜多汁、清热解渴、营养丰富，且适应性强，栽培周期短，是我国高效园艺作物之一[1]。2018年，我国瓜果类种植总面积为217.72万hm2，西瓜种植面积151.79万hm2，约占总面积的69.7%[2]。西瓜是农业经济高附加值作物，我国化肥过量施用问题比较突出，目前一些设施西瓜种植户也意识到不合理施肥的严重性，开始采用有机肥与化肥配施模式，但仍缺乏科学、系统、高效的施肥技术指导。陕西西瓜主产区农户施肥状况调查显示，农户施肥存在化肥过量施用且氮、磷、钾肥施入比例不当及有机肥盲目施用等问题[3-4]，养分施入量远大于西瓜生长需求量。过量使用化肥不但会降低农作物产量和品质及肥料利用率[5-6]，还会导致一系列环境问题，如土壤酸化、土壤板结退化、大气氮沉降、水质下降、水体严重污染等[7-9]。设施栽培由于长期重茬种植，土壤问题更为严重[10]。

目前已有研究结果表明，利用有机肥和化肥进行配施能够改良土壤，提高土壤肥力，进而提高作物产量与品质[11]。适量减少化肥施用配施有机肥并不会降低西瓜的产量，同时可以增强西瓜长势，其主蔓长度、叶片数和节位数均有所增加，可溶性固形物、可溶性蛋白、维生素C等品质指标含量也显著提升[12-14]。蚯蚓粪有机肥通气、排水性好，持水量高，且表面积大，能较好地吸收和保持营养物质[15]。研究表明施入蚯蚓粪有机肥可以降低园艺作物植株发病率，促进作物的生长发育及养分的吸收[16-19]。前人研究多集中于蚯蚓粪在园艺植物育苗上的应用效果，而关于不同用量蚯蚓粪有机肥对设施西瓜生长、产量及品质的研究较少。

笔者以嫁接西瓜甜王为材料，在优化施肥基础上，设置不同用量蚯蚓粪有机肥处理，研究不同蚯蚓粪用量对嫁接西瓜生长、产量、品質及肥料农学利用率、肥料偏生产力的影响，探究蚯蚓粪有机肥的最佳用量，以期为蚯蚓粪有机肥在陕西地区设施西瓜生产中科学施用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2020年3—7月在陕西省杨陵区五泉镇西甜瓜试验示范基地进行。试验地位于北纬34 °16 ′56.24 ″，东经108 °4 ′27.95 ″，属于大陆性季风气候区，多年平均气温为13 ℃，年降雨量635.1～663.9 mm，年均植被蒸发量993.2 mm，湿润指数0.64，无霜期213 d。试验于塑料大棚内进行，大棚长度、跨度、高度分别为110 m、8 m、3 m。试验前0～20 cm的土壤理化性状：pH值7.9，EC值177.6 ?s·cm-1，速效氮（w，后同）55.6 mg·kg-1，速效磷113.4 mg·kg-1;速效钾323.7 mg·kg-1，有机质为1.6%。

1.2 材料

供试作物西瓜，接穗品种为甜王，白籽南瓜做砧木，嫁接苗购自杨凌示范区苗木繁育中心。供试有机肥包括蚯蚓粪、干鸡粪。蚯蚓粪由陕西运康生物科技有限公司提供（N+P2O5+K2O≥5%），干鸡粪经新鲜鸡粪发酵腐熟而成。供试化肥：尿素（N 46%）购自陕西渭河重化工有限责任公司，过磷酸钙（P2O5 17%）购自云南个旧瑞绿肥业有限公司，硫酸钾（K2O 52%）购自青海中信国安锂业发展有限公司。

1.3 试验设计

试验采用随机区组排列设计，设有6个处理，3个重复，共18个小区，小区面积20 m2，每个小区定植20株西瓜，行距200 cm，株间距50 cm，共计360株，爬地栽培，三蔓整枝。在优化施肥基础上，设置4个不同梯度蚯蚓粪有机肥处理（表1）：Q400、Q500、Q600、Q700，以不施肥（CK）和常规施肥（CF）为对照，常规施肥用量参考陕西设施西瓜主产区农户平均施肥量[20]。蚯蚓粪有机肥处理中化肥用量参考陕西地区设施西瓜优化推荐化肥施用量[20]。本试验将各处理中总施肥量的60%尿素、60%硫酸钾、100%过磷酸钙以及全部有机肥作为基肥，综合小区划分情况采用沟施的方法，将肥料结合深耕施在根系分布集中的区域，40%尿素和40%硫酸钾在果实膨大期追肥，见表1。嫁接西瓜苗于3月13日定植，花期人工授粉，各处理田间管理方式一致。于西瓜坐果期、膨大期、成熟期测定植株长势，在成熟期采集西瓜，测定西瓜形态、产量和品质。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 植株生长指标测定 各小区随机选取3株长势一致、具有代表性的植株测定其主蔓长、茎粗和叶绿素含量。在坐果期使用卷尺测量蔓长，测量部位从主蔓嫁接位置处开始，至生长点结束;分别在坐果期、膨大期、成熟期使用数显游标卡尺测量茎粗，测量部位始终为西瓜主茎基部到嫁接部位;叶绿素含量（SPAD）采用便携式手持叶绿素仪测定，始终测定距根部第5～第6片真叶。

1.4.2 果实产量、品质指标测定 在果实成熟后，各处理选取15个具有代表性的西瓜测定单瓜质量，计算平均单瓜质量，并折算亩产量，从中选取6个，纵切果实，测量果实纵径、横径和皮厚，计算果形指数（纵径/横径），用四分取样法取西瓜果肉测定营养品质：采用TD-45手持测糖仪测定果实可溶性固形物含量（浙江托普仪器有限公司）;用蒽酮比色法测定可溶性总糖含量;采用考马斯亮兰G-250染色法测定可溶性蛋白含量;采用3，5-二硝基水杨酸法测定果实还原糖含量;用钼蓝比色法测定维生素C含量;NaOH滴定法测定可滴定酸含量[21]。

1.4.3 肥料偏生产力和肥料农学利用率计算方法 肥料偏生产力（kg·kg-1）=单位面积作物产量/单位面积养分施入量;

肥料农学利用率（kg·kg-1）=（施肥处理作物产量-空白处理作物产量）/养分施入量[22-24]。

1.5 数据处理

采用SPSS 21.0统计软件对试验数据进行差异显著性分析，采用单因素方差分析法分析显著性差异，多重比较采用Duncan法，用Excel 2016软件作图。

2 结果与分析

2.1 优化施肥配施蚯蚓粪有机肥对嫁接西瓜生理生长的影响

由图1可以看出，不同处理西瓜主蔓长差异不显著，各处理主蔓长为262.22～281.11 cm，其中CK主蔓长最小，Q500主蔓长最大，Q400、Q500较CF主蔓长分别增加了2.07%和2.64%。表明优化施肥配施适量蚯蚓粪有机肥与CF相比并不会使西瓜蔓长生长减弱，Q400、Q500处理效果较好。

由表2可以看出，随着生育期的延长各处理茎粗逐渐增大;在各生育期随蚯蚓粪有机肥用量的增大茎粗呈现出先增大后降低再增大趋势，不同生育期均在Q500处理时茎粗达到最大值。在整个生育期Q500处理西瓜茎粗均与CF无显著差异，在整个生育期内CK处理茎粗均低于其他处理。由此可见，施入适量化肥和有机肥会促进西瓜茎粗的生长;优化施肥配施适量蚯蚓粪有机肥与CF比并不会减弱茎粗生长，Q500为最佳处理。

由表3可以看出，叶片叶绿素含量随着生育期的延长先升高后降低。在坐果期和膨大期，优化施肥配施蚯蚓粪有机肥处理与CF相比叶绿素含量无显著差异。在成熟期时，随着蚯蚓粪有机肥用量的增大各处理叶绿素含量先增大后减少，在Q500时叶绿素含量最高，Q500与CF处理间叶绿素含量无显著差异。在整个生育期内CK处理叶绿素含量均显著低于其他处理，表明施用化肥或有机肥可显著提高西瓜植株叶片叶绿素含量;在坐果期和膨大期，优化施肥配施适量蚯蚓粪有机肥与CF相比不会显著降低叶片中叶绿素含量。

2.2 优化施肥配施蚯蚓粪有机肥对嫁接西瓜形态指标的影响

由表4可知，除Q600处理外，其他施肥处理西瓜果实纵径均显著高于CK，Q600处理西瓜果实纵径大于CK，但差异不显著。各施肥处理西瓜果实横径均显著大于CK，但各施肥处理间西瓜果实横径差异不显著。各处理果皮厚度无显著差异。不同处理果形指数表现为：Q700>CF>CK>Q500>Q400>Q600，其中Q700處理果形指数显著高于Q400、Q600处理，但与CK和CF、Q500相比无显著差异。

2.3 优化施肥配施蚯蚓粪有机肥对嫁接西瓜品质的影响

2.3.1 风味品质指标 由表5可以看出，与CF和CK相比，施用蚯蚓粪有机肥处理中心可溶性固形物含量均有所提升，Q500处理中心可溶性固形物含量含量最高，显著高于CK和CF处理，分别提高了10.90%和8.49%。不同处理西瓜边缘可溶性固形物含量以及中边差2个指标差异均不显著。与CK和CF相比，施用蚯蚓粪有机肥可显著降低西瓜有机酸含量，且施用蚯蚓粪有机肥4个处理间西瓜有机酸含量差异不显著。施用蚯蚓粪有机肥可显著提高西瓜糖酸比，Q500处理西瓜糖酸比最高，显著高于其他3个蚯蚓粪有机肥处理。综合分析认为，优化施肥配施蚯蚓粪有机肥可以促进西瓜中心可溶性固形物的积累以及糖酸比的提高，Q500处理西瓜风味品质最佳。

2.3.2 营养品质指标 由图2可以看出，随着蚯蚓粪有机肥用量的增加，西瓜维生素C、可溶性蛋白、可溶性总糖、还原糖含量均呈现先增加后降低趋势，且均以Q500处理含量为最高。其中，Q500处理维生素C含量较CK和CF处理分别显著提高了27.21%、16.78%。与CK和CF相比，配施不同蚯蚓粪用量有机肥处理可显著提高可溶性蛋白含量。施用蚯蚓粪有机肥Q500处理可溶性总糖含量显著高于CK处理，与CF相比差异不显著。Q500处理还原糖含量显著高于CK和CF处理，分别提升了7.68%、3.53%。由此可知，优化施肥配施蚯蚓粪有机肥可显著提高西瓜维生素C、可溶性蛋白含量，Q500处理下西瓜品质改善作用最佳。

2.4 优化施肥配施蚯蚓粪有机肥对嫁接西瓜产量的影响

由表6可以看出，与CK相比，各施肥处理显著提升了西瓜单瓜质量和产量;优化施肥配施蚯蚓粪有机肥与CF相比西瓜单瓜质量和产量无显著差异。肥料偏生产力和肥料农学利用效率均呈现出随着蚯蚓粪有机肥用量的增加逐渐降低趋势，且施用蚯蚓粪有机肥处理的肥料偏生产力和肥料农学利用效率均显著高于CF处理，其中Q400处理肥料偏生产力和肥料农学利用效率均最高，分别为114.50 kg·kg-1、25.29 kg·kg-1。Q400处理的肥料农学利用效率与Q500处理无显著差异。综合分析认为，优化施肥配施适量蚯蚓粪有机肥与CF相比，西瓜单瓜质量和产量均无显著差异，但肥料偏生产力和肥料农学利用率均显著提高，其中Q400、Q500处理效果较好。

3 讨论与结论

化肥在西瓜生产中起到了不可或缺的作用，但生产中常存在化肥施用过量的情况，既浪费了资源，又破坏了环境。有机肥通过延缓养分有效性、持续释放养分更贴合作物的生长[25-26]，蚯蚓粪有机肥凭借改善土壤质量、促进植物生长、防控植株病害等功能作用，在农业生产领域中应用越来越广[27]。因此在优化施肥基础上探究适宜蚯蚓粪有机肥用量，可为建立西瓜科学、合理、高效的施肥模式提供理论依据。

本研究结果表明，在优化施肥基础上配施适量蚯蚓粪有机肥并不会影响西瓜的生长，Q500处理蔓长、茎粗、叶绿素含量、瓜纵横径、果形指数与常规施肥相比没有显著差异。谷端银等[4]研究表明减少化肥用量配施有机肥并不会影响西瓜的主蔓长、主茎粗、叶绿素含量、叶面积、瓜纵横径、果形指数等生长指标。姚春霞等[14]研究也表明在土壤养分基础好的条件下，减少化肥施入量对西瓜的生长、单瓜质量等指标没有显著影响，与本研究结论一致。而蚯蚓粪本身含有丰富的营养元素，作物可通过根系快速吸收并利用，从而加快作物体内有机物的形成，从而提高产量和品质[28-29]。刘学才等[30]、周冬兴等[31]、曾令涛等[27]、张宁[32]研究发现施肥时适量加入蚯蚓粪有机肥可明显提高番茄、西瓜果实中的可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C、可溶性固形物含量等品质指标，同时增加产量。本试验结果与上述研究结果一致，配施蚯蚓粪有机肥与常规施肥相比，Q500处理显著提高了果实品质，西瓜中心可溶性固形物含量、糖酸比、维生素C含量、可溶性蛋白含量、还原糖含量等显著提高，对可溶性总糖含量影响不显著。本研究中配施蚯蚓粪有机肥处理的西瓜产量与常规施肥相比没有显著提升，可能是常规施肥中鸡粪有机肥用量太多所致。

综上所述，在陕西地区设施西瓜栽培模式下，Q500处理与常规施肥相比，蔓长、茎粗、叶绿素含量、产量均无显著差异，但肥料偏生产力、肥料农学利用率显著高于常规施肥处理;果实品质也明显改善，Q500处理的中心可溶性固形物含量、还原糖含量、维生素C含量、可溶性蛋白含量、糖酸比均显著提升，可溶性总糖含量与常规施肥相比差异不显著。综合考虑西瓜生长、产量、果实品质及肥料农学利用率和肥料偏生产力，Q500处理表现最佳。在目前化肥普遍施用过量、有机肥盲目施用的情况下，本结论可为陕西地区西瓜科学施肥提供参考，可在当地西瓜生产中推广应用。

参考文献

[1] 李干琼，王志丹.我国西瓜产业发展现状及趋势分析[J].中国瓜菜，2019，32（12）：79-83.

[2] 王娟娟，李莉，尚怀国.我国西瓜甜瓜产业现状与对策建议[J].中国瓜菜，2020，33（5）：69-73.

[3] 崔建钊.陕西省西瓜、甜瓜施肥现状及减肥潜力分析[D].陕西杨凌：西北农林科技大学，2018.

[4] 谷端银，焦娟，刘中良，等.减施化肥配施有机肥对大拱棚早春西瓜生长及品质的影响[J].北方园艺，2019（23）：48-56.

[5] 黄绍文，唐继伟，李春花，等.我国蔬菜化肥减施潜力与科学施用对策[J].植物营养与肥料学报，2017，23（6）：1480-1493.

[6] 王冰清，尹能文，郑棉海，等.化肥减量配施有机肥对蔬菜产量和品质的影响[J].中国农学通报，2012，28（1）：242-247.

[7] 刘钦普.中国化肥施用强度及环境安全阈值时空变化[J].农业工程学报，2017，33（6）：214-221.

[8] GUO J H，LIU X J，ZHANG Y，et al. Significant acidification in major Chinese croplands[J].Science，2010，327（5968）：1008-1010.

[9] DANIEL J C， HANS W P， ROBERT W H， et al. Controlling eutrophication： nitrogen and phosphorus[J].Science，2009，323（5917）：1014-1015.

[10] 汪志伟，袁森，努热亚·艾合买提，等.日光温室无公害蔬菜生产问题及对策分析[J].中国果菜，2017，37（2）：54-56.

[11] 昝林生，苏厚谊.施用蚯蚓粪对西瓜品质及根际土壤理化性状的影响[J].生物灾害科学，2014，37（2）：119-123.

[12] 胡永辉，赖红丽，李贺平，等.西瓜化肥减量增效技术模式[J].中国瓜菜，2020，33（2）：83-85.

[13] 王祝余.有机肥替代化肥对大棚西瓜产量及品质的影响[J].蔬菜，2020（7）：20-23.

[14] 姚春霞，陈振楼，邱琴，等.西瓜设施栽培化肥减量对其产量和品质的影响[J].华北农学报，2005，20（1）：76-79.

[15] EDWARDS C A， NEUHAUSER E F. Earthworms in waste and environmental management[J].Journal of Applied Ecology，1988，27（1）：356.

[16] 蒲瑶瑶，吕秀敏，邬梦成，等.熏蒸条件下有机肥部分替代化肥对西瓜生长及养分利用的影响[J].水土保持学报，2017，31（6）：306-311.

[17] 张宁，任亚丽，史庆华，等.蚯蚓粪对西瓜品质和产量的影响[J].中国蔬菜，2011（6）：76-79.

[18] 许娜娜.减施化肥增施有机肥对西瓜产量和品质的影响[D].陕西杨凌：西北农林科技大学，2019.

[19] 柏彦超，周雄飞，赵学辉，等.蚓粪基质克服西瓜连作障碍的应用效果研究[J].中国农学通报，2011，27（8）：212-216.

[20] 郭亚雯，崔建钊，孟延，等.设施早熟西瓜和甜瓜的化肥施用现状及减施潜力[J].植物营养与肥料学报，2020，26（5）：858-868.

[21] 高俊凤.植物生理学实验指导[M].北京：高等教育出版社，2006：140-203.

[22] 马忠明，杜少平，薛亮.磷钾配施对旱砂田西瓜产量、品质及养分利用率的影响[J].植物营养与肥料学报，2014，20（3）：687-695.

[23] 李小萌，陈效民，曲成闯，等.生物有机肥与减量配施化肥对连作黄瓜养分利用率及产量的影响[J].水土保持学报，2020，34（2）：309-317.

[24] 蒋静静，屈锋，苏春杰，等.不同肥水耦合对黄瓜产量品质及肥料偏生产力的影响[J].中国农业科学，2019，52（1）：86-97.

[25] SCHMIDT S， RAVEN J A， PAUNGFOO L C. The mixotrophic nature of photosynthetic plants[J].Functional Plant Biology，2013，40（5）：425-438.

[26] REDDING M R， LEWIS R， KEARTON T， et al. Manure and sorbent fertilisers increase on-going nutrient availability relative to conventional fertilisers[J].Science of the Total Environment，2016，569：927-936.

[27] 曾令濤.蚯蚓堆肥与益生菌互作对西瓜/茄子生长及土壤性质的影响[D].南京：南京农业大学，2016.

[28] 蒋剑敏.蚯蚓与土壤肥力[J].土壤，1985（4）：169-176.

[29] ZHANG B G， LI G T， SHEN T S， et al. Changes in microbial biomass C， N， and P and enzyme activities in soil incubated with the earthworms metaphire guillelmi or eisenia fetida[J].Soil Biology and Biochemistry，2000，32（14）：2055-2062.

[30] 刘学才，陈玲，李胜奇，等.施蚯蚓粪对日光温室土壤及番茄产量与品质的影响[J].应用生态学报，2021，32（2）：549-556.

[31] 周东兴，申雪庆，周连仁，等.蚯蚓粪对番茄农艺性状和品质的影响[J].东北农业大学学报，2012，43（11）：28-33.

[32] 张宁.蚯蚓堆肥对西瓜和番茄生长、品质及产量的影响[D].山东泰安：山东农业大学，2012.