设施甜瓜生长发育对氮肥的响应

张浩 梁其干 张学军,3 符小发 陈积豪 王敏

（1. 新疆农业科学院海南三亚农作物育种试验中心 海南三亚 572000；2. 三亚明珠甜瓜西瓜展示评价研究中心 海南三亚 572000；3. 新疆农业科学院哈密瓜研究中心 新疆乌鲁木齐 830091；4. 海南省农业科学院蔬菜研究所 海南海口 570100）

海南冬春反季节种植甜瓜，2019年海南甜瓜种植面积达20.49万亩（1亩≈667 m2），占海南当年瓜菜种植面积的39.3%，产量达55.7万t，已成为当地主导产业[1]。由于甜瓜属于喜肥作物，其生长发育对氮素营养需求较多且反应比较敏感。实际生产中，种植户存在盲目追施氮肥现象，导致氮肥残留土壤，破坏环境，甜瓜商品率下降[2-3]。由于氮肥对甜瓜的生长发育、形态建成以及糖分的有机合成具有显著的促进作用，因此合理范围内增施氮肥，对甜瓜产量和品质有较好的影响，而过量或过少施氮不利于甜瓜对养分的吸收，抑制甜瓜的产量，降低品质，严重时甚至造成甜瓜减产、品质低劣[4-5]。因此，探究适合海南甜瓜生长发育的施氮量，对提高氮素利用效率以及促进甜瓜优质高产具有重要意义。

通过田间膜下滴灌栽培，增施氮肥能显著提高甜瓜的氮、磷、钾积累量，特别是在甜瓜生长后期。在施P2O5140 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2的基础上施N 225 kg/hm2，甜瓜的养分吸收量和产量均为最高，各施氮处理甜瓜氮肥利用率在11%～29%，且随施氮量的增加而降低；甜瓜对钾的吸收量最高，氮次之，磷最少[6]。康利允等[7]设置重氮重钾、重氮轻钾、轻氮重钾、轻氮轻钾、中氮中钾5个处理研究氮素对甜瓜产量和营养品质的影响，结果中氮中钾处理的甜瓜纵径、横径、单瓜质量、产量均最高，且单瓜质量和产量均显著高于其他处理（p＜0.05），平均分别增加21.6%和 22.1%；中氮中钾处理的中心、边缘可溶性固形物含量、固酸比、可溶性蛋白含量、VC含量均呈较高水平，甜瓜可滴定酸含量随氮、钾素供应量的增加呈先降低后增加的趋势；在连栋棚加地膜覆盖高产优质栽培条件下，氮、钾施肥量分别为200、300 kg/hm2较为适宜，有利于提高甜瓜产量，同时可兼顾甜瓜营养品质，提高经济效益。施氮能够显著增加膨大期根、果实氮含量，显著增加生育后期茎叶、果实及全株中的氮磷钾积累量，显著增加氮磷钾养分收获指数和单果鲜重，增加磷生理利用效率，显著降低膨大期果实钾含量及氮生理利用效率。10 mmol/L氮处理单果鲜重最大，氮磷钾养分生理利用效率也最高，且氮磷钾养分收获指数居中，最有利于节约施肥，经济效益最大化[8]。周军等[9]验证在中等土壤肥力条件下甜瓜的最佳经济产量为40 879 kg/hm2。氮磷钾肥在一定施用量范围内对甜瓜增产和增效作用为钾肥大于氮肥，氮肥大于磷肥。经过研究发现，氮素运筹对甜瓜产量、品质、SPAD、生长发育、养分吸收利用、生物量具有重要的作用，研究海南甜瓜生长发育及产量品质的适宜氮素水平，可为海南甜瓜的种植提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料

试验地位于海南省三亚市新疆农业科学院三亚农作物育种试验中心，选择海南主推甜瓜品种黄梦脆。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 试验设置5个处理，N0（不施氮）、N1（低氮）、N2（中氮量）、N3（高氮量）、CK(不施肥)，每个处理重复3次。试验地为改良的沙壤土，土壤有机质 3.85 g/kg，碱解氮228.0 mg/kg，速效磷 380.2 kg/hm2，速效钾135 mg/kg，土壤 pH 6.94。采用膜下滴灌栽培，一膜一行，吊蔓栽培，单蔓整枝，各株主蔓8～12节留一个瓜，第25节打顶。株行距0.5 m×1.2 m。2018年10月23日播种；2019年1月8日采收。2018年11月17日第一次施肥，甜瓜在整个时期每隔7 d随水滴施，用氮肥作追肥，共施7次，2018年12月29日第7次施肥结束。施氮肥用尿素（46%N），磷钾肥用过磷酸钙（P2O512%）和磷酸二氢钾（K2O 34%, P2O552%）。各施肥处理种植2行，按种植行随机排列，重复3次。N0、N1、N2、N3处理每次施用过磷酸钙47.5 kg/hm2，磷酸二氢钾 60 kg/hm2。N1、N2、N3每次施用氮肥分别为49.56，62.17，74.34 kg/hm2。各处理设置见表1。果期定果，每株一果，收获时测产，计算单果重。

1.2.2 果实品质指标性状测量 用游标卡尺测量果实纵、横径、皮厚、肉厚。可溶性固形物含量用手持测糖仪测定。含水量采用烘干法测定。

1.2.3 甜瓜叶片SPAD值测定 甜瓜叶片SPAD值，每小区用日本产的SPAD-502测定5株甜瓜功能叶片，测定时避开叶片主叶脉，取平均值。

1.2.4 甜瓜果肉、果皮氮含量测定 氮含量采用奈氏比色法测定：在 105℃下杀青 30 min，然后在 75℃烘至恒重，粉碎后用 H2SO4-H2O2消煮制备待测液。

1.2.5 生长指标测定 开花期随机采集整株植物样，按照根、茎、叶、花分开测定生物量，烘干用于氮积累的测定。

2 结果与分析

2.1 不同施氮处理对甜瓜生物量的影响

由图1可见，不同施氮处理的甜瓜开花期生物量存在比较明显的差异。根的生物量CK最大，为 1.6 g，其次是 N1，为 1.4 g，N2最小，为 0.83 g，由大到小依次为 CK＞N1＞N3＞N0＞N2，CK 与其他处理的差异达到显著水平（p＜0.05）。茎的生物量CK的最大，为11.13 g，N0最低，为6.43 g，大小依次为 CK＞N3＞N1＞N2＞N0，各处理差异不显著。叶的生物量 N1＞N2＞N3=CK＞N0，其中 N1处理叶的生物量最大，为 41.15 g，N1高于 CK 34.49%，N1处理与CK差异显著。花的生物量N1＞N3＞N2＞N0＞CK，CK、N0与其他处理的差异达到显著水平（p＜0.05）；N1处理花的生物量最大，为 3.3g，CK最低，为1.2 g，N1高于CK 175%。说明开花期 N1处理利于叶和花的生物量积累，N3处理茎生物量最大，验证了高氮有助于茎的生物量提高。施氮后，根的生物量均低于对照，说明施氮促进地上部分生物量积累，对根的生物量积累不明显。总之，开花期低氮处理提高叶和花的生物量积累，为进一步促进光合作用和果实发育提供可能，从而为促进膨大期的果实发育做充足的准备。高氮和缺氮叶和花的生物量偏低，不利于后期的膨大期果实的成长。

图1 不同氮素处理甜瓜开花期生物量

2.2 不同氮素处理不同时期对甜瓜SPAD的影响

不同氮素处理对不同时期对甜瓜SPAD的影响结果见表2。比较不同时期甜瓜SPAD值发现：（1）横向对比，在相同氮素水平下，不同叶位SPAD值有一定的差距；在不同施氮水平下，随着氮素含量的增加在不同时期SPAD的含量也有所上升；（2）纵向对比，从伸蔓期、开花期到膨大期变异系数CV的值越来越小，随着时间的推移，叶位间SPAD值的差异越来越小，在膨大期时SPAD值的差异性降低到最小。甜瓜SPAD同时期变异系数CV差异显著（p＜0.05）。

表2 不同氮素对不同时期甜瓜SPAD值的影响

2.3 不同施氮量对甜瓜果实特性的影响

2.3.1 对甜瓜产量、品质的影响 由表3可知，随着氮素含量的增加，甜瓜的平均纵径、平均横径、平均单个瓜重以及每667 m2甜瓜的产量整体上有所提升；各处理的单瓜重与产量差异不显著。整体而言，N2处理甜瓜单瓜重和产量最高，高于对照 12.07%。N3和 N0产量偏低，分别低于 N231.45%、3.4%。表明施肥量过高或过低均不利于甜瓜产量的提高，中低氮有利于提高甜瓜产量。从整体看，以 N3处理纵径最高，分别较 N1、N2增加5.80%和3.90%（p＜0.05），N0处理纵径最低，较CK降低1.3%（p＜0.05），表明氮肥的施用均有促进甜瓜果实生长的作用。不同氮处理对甜瓜果形指数影响的差异均不显著。

表3 不同氮素含量对甜瓜产量的影响

由表4可知，各处理中N3平均腔横、纵茎、肉厚最大，CK最低；平均皮厚 N2最高，N1与CK最低；果肉鲜重、干重N0最高，N3最低；果皮鲜重 N2最高，N3最低；果皮干重 CK最高，N1最低。高氮（N3）的中心可溶性固形物含量最高为15.40%，其他中心可溶性固形物CK、N0、N1、N2分别为 14.67%、15.27%、14.63%、15.07%。综合分析得出，不同的氮肥处理对甜瓜品质有一定影响。高氮处理有果肉厚、可溶性固形物含量高等优点，但存在果肉鲜重低、腔横纵径大、果肉干重小等缺点。中氮处理有果皮鲜重低优点，但存在皮厚、肉厚小、腔横径大等缺点。总体来看，中氮处理品质较好，高氮处理品质降低。

表4 不同氮素处理的甜瓜品质物质相对含量的变化

2.3.2 对甜瓜果肉、果皮中氮总量的影响 如图2所示，随着施氮量的增加，果肉、果皮中总氮含量有升高的趋势。但果皮氮含量随着施氮量增加逐渐超过果肉氮含量。N3处理的果肉、果皮总氮含量达到最高，分别为 12.33、14.62 mg/g，果皮、果肉CK总氮含量最低，分别为8.44、8.29 mg/g，且与其他处理的差异达到显著水平（p＜0.05），说明随着氮素含量提高，更多的氮养分转移储存到果皮中。

图2 不同氮素处理果肉、果皮的总氮含量

3 讨论

氮是酶、维生素、叶绿素和其它细胞成分的关键组成部分。氮肥的合理施用一直是调控作物光合产率及生长的主要措施之一[10]。甜瓜每个时期对氮的需求量不同。甜瓜在幼苗期氮肥量需求小，大量的氮肥会抑制甜瓜幼苗期的生长；伸蔓期，植株迅速生长，需要大量氮素，但过量的氮肥也会抑制甜瓜的生长；授粉期低氮处理的叶和花的生物量高于缺氮和高氮处理，说明 160 kg/hm2氮处理是甜瓜叶和花生长发育较适宜的水平。氮肥低于 160 kg/hm2，影响开花期叶和花氮生物量的积累，进而影响光合产率，使后期产量处于较低水平。随着施氮量的增加，果肉、果皮中总氮含量有升高的趋势。但果皮氮含量随着施氮量的增加，逐渐超过果肉氮含量。高氮处理的果肉、果皮总氮含量达到最高，且与其他处理的差异达到显著水平（p＜0.05），氮含量在240 kg/hm2时，果肉所需的氮充分满足，如后期继续追施氮肥，将会使植物叶、花、果实等氮含量过剩，造成氮肥浪费。

在产量方面，不同的氮素处理下，产量随施氮量的增加表现出“先增后减”的趋势，其中氮素在240 kg/hm2产量明显降低，与前人研究结果相符[6-8,10-15]。在品质方面，为提高甜瓜作物产量而高施氮肥会对甜瓜品质产生损害。氮肥供应充足甜瓜果皮更厚，降低机械损伤和感染病害的风险，但过量的氮会导致果皮粗糙。

随着氮素含量的增加，不同时期SPAD的含量有所上升，从伸蔓期、开花期到膨大期，变异系数CV的值越来越小。随着时间的推移，叶位间的SPAD值的差异越来越小，膨大期SPAD值的差异性降低到最小，与前人研究有相似之处[16-17]。

不同的氮肥处理对甜瓜品质有一定影响，果实特性随着氮素变化而变化。低氮处理利于叶和花的生物量积累。中氮处理甜瓜单瓜重和产量最高、品质较好。高氮处理叶和花的生物量低，不利于后期的膨大期果实的生长，果肉、果皮氮含量增长速度明显减慢，总体品质降低，产量偏低。