不同形态氮肥配比对西瓜生长发育及氮肥利用率的影响

摘要：为明确不同形态氮肥及配比对西瓜生产性能的影响，为西瓜栽培中氮肥选择提供依据。以陇抗9号为供材，在等氮水平（N 200 kg/hm2）下，设3种形态氮肥（酰胺态氮、硝态氮、铵态氮）和3种硝铵配比（70%硝态氮+30%铵态氮、50%硝态氮+50%铵态氮、30%硝态氮+70%铵态氮）处理，研究了不同施肥处理对西瓜干物质积累、产量、品质及氮素养分积累利用指标的影响。结果表明，单一氮肥种类对西瓜植株干物质积累、产量、氮素养分积累及利用的影响为硝态氮＞酰胺态氮＞铵态氮；70%硝态氮+30%铵态氮能够维持较好的果实品质，其西瓜产量、经济收益、氮肥利用率和偏生产力最高，与酰胺态氮相比，西瓜产量提高了15.24%、经济收入增加了 6 056元/hm2、氮肥利用率提高了7.95个百分点、氮肥偏生产力增加了15.24%。综上所述，西瓜生产在施氮200 kg/hm2水平下以70%硝态氮+30%铵态氮的比例投入为佳，适宜在实际生产中应用。

关键词：氮素形态配比；西瓜；产量；品质；氮肥利用率

中图分类号：S651 文献标志码：A 文章编号：2097-2172（2024）09-0864-07

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2024.09.016

Effects of Different Forms and Ratios of Nitrogen Fertilizer on the

Growth and Development of Watermelon and Nitrogen

Fertilizer Utilization Efficiency

TANG Chaonan 1， DU Shaoping 1， MA Hongyan 1， DENG Yunxiao 2， ZHANG Junfeng 1，

MA Yanxia 1， KUAI Jialin 1

（1. Vegetable Research Institute， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China;

2. Huanxian Quzi Township Government Agricultural Service Centre， Huanxian Gansu 745700， China）

Abstract： In order to explore the effect of different forms of nitrogen fertilizer and their ratios on the production performance of watermelon， so as to provide a basis for nitrogen fertilizer selection in watermelon cultivation， Longkang 9 was selected as the experimental material. The effects of different fertilization treatments on dry matter accumulation， yield， quality and nitrogen accumulation and utilization indexes of watermelon were studied by using three nitrogen fertilizer treatments（amide nitrogen， nitrate nitrogen and ammonium nitrogen） and three ammonium nitrate ratios（70% nitrate nitrogen+30% ammonium nitrogen， 50% nitrate nitrogen+50% ammonium nitrogen， 30% nitrate nitrogen+70% ammonium nitrogen） with same amount of nitrogen application rate applied（N 200 kg/ha）. The results showed that the effects of single nitrogen fertilizer on dry matter accumulation， yield， nitrogen accumulation and utilization of watermelon plants were nitrate nitrogen > amide nitrogen > ammonium nitrogen. 70% nitrate nitrogen+30% ammonium nitrogen could maintain better fruit quality， and watermelon yield， economic benefit， nitrogen utilization rate and partial productivity were the highest. Compared with amide nitrogen， watermelon yield increased by 15.24%， economic income increased by 6 056 Yuan/ha， nitrogen utilization rate increased by 7.95%， and nitrogen partial productivity increased by 15.24%. Therefore， it is better to use 70% nitrate nitrogen+30% ammonium nitrogen in watermelon production at the nitrogen application level of 200 kg/ha， which is suitable for practical application.

Key words： Nitrogen fertilizer form and ratio; Watermelon; Yield; Fruit quality; Nitrogen utilization rate

西瓜（Citrullus lanatus）为葫芦科（Cucurbitaceae）西瓜属（Citrullus）作物，其果实多汁味甜、性凉爽口，深受人们的喜爱，在世界范围内得到广泛种植［1 ］。氮素对西瓜的生长发育、产量和品质有极其重要的作用［2 - 5 ］。当前市场上的商品氮肥主要有酰胺态氮肥（尿素）、硝态氮肥（硝酸钙、硝酸钾等）和铵态氮肥（碳铵、硫酸铵、氯化铵等）。作物对不同形态氮肥的吸收利用方式不同，硝态氮和铵态氮可直接被作物吸收利用，而酰胺态氮需经脲酶水解为碳酸铵或碳酸氢铵后才能被吸收利用［6 - 8 ］。作物在长期进化过程中形成了对不同形态氮素选择性吸收的特性，是影响其生产力与氮肥利用率不可忽视的因素［9 ］。

由于种类与生长环境不同，适合作物生长的氮素养分形态及混合施用配比亦有所不同。代新俊等［10 ］发现酰胺态氮可以显著提高强筋小麦的产量和籽粒含氮量，改善小麦品质。HS2YHT+IwWLannOO5ZQQNNFTmALKWW83+L5825/lXyA=研究发现，硝铵比为50∶50时，可以改善干旱胁迫下水稻根系发育、缓解光合损伤、促进氮素的吸收和累积［11 ］；增强低温胁迫中棉花幼苗的叶绿素含量，维持代谢平衡，显著增强其抗冷性［12 - 13 ］；提高甜瓜叶片内源保护酶活性，降低膜脂过氧化产物含量，提高果实产量和品质［14 ］。此外，班甜甜等［15 - 16 ］研究发现，在酰胺态氮与铵态氮比例为50∶50下培养黄瓜，有助于植株干物质积累，提高N素养分吸收速率，促进P、K、Ca、Mg、Fe等营养元素的均衡吸收。

迄今，不同形态氮肥对西瓜生长发育影响的研究在国内外报道尚少，致使西瓜生产过程中的氮肥管理较盲目。因此，我们研究了不同形态氮肥及其配比对西瓜生长发育及氮肥利用率的影响，明确了适宜西瓜生产的氮肥管理方案，以期为西瓜栽培中氮肥的选择及其利用效率的提高提供科学依据，完善西北地区西瓜的科学施肥技术体系。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于甘肃省农业科学院张掖节水试验站（东经100° 26′、北纬38° 56′，海拔1 570 m），属于黑河流域灌区，典型温带荒漠性气候，年平均气温7.3 ℃，年日照时数3 085 h，＞ 0 ℃的有效积温3 388 ℃，年降水量不足101.2 mm，西瓜生育时期平均降水量40.5 mm，蒸发量927.2 mm。耕层（0～20 cm）土壤含有机质20.20 g/kg、全氮1.03 g/kg、速效磷17.42 mg/kg、速效钾106.65 mg/kg、pH 8.48。

1.2 供试材料

供试西瓜品种为陇抗9号（由甘肃民圣农业科技有限责任公司提供）。酰胺态氮肥为尿素（含N 46%，由云南云天化股份有限公司提供），铵态氮肥为碳酸氢铵（含N 17.1%，由山东华鲁恒升化工股份有限公司提供），硝态氮肥为硝酸钾［含N 13.5%、K2O 45%，由艾格拉（北京）农业科技有限公司提供］，磷肥为普通过磷酸钙（含P2O5 16%，由云南蘘派化肥有限公司提供），钾肥为硫酸钾（含K2O 52%，由唐山三孚钾肥有限公司提供）。

1.3 试验方法

试验在等氮条件下（N 200 kg/hm2）进行，设3种形态氮肥（酰胺态氮、硝态氮、铵态氮）和3种硝铵配比（70%硝态氮+30%铵态氮、50%硝态氮+ 50%铵态氮、30%硝态氮+70%铵态氮）处理，以不施氮肥处理为对照（T0），各处理N素养分投入情况见表1。

试验采用随机区组设计，3次重复，小区面积32 m2。于2023年5月中旬播种，8月上旬收获，采用全膜覆盖和宽窄行栽培模式，窄行0.6 m，宽行0.9 m，株距55 cm。各处理磷肥（P2O5 170 kg/hm2）和钾肥（K2O 260 kg/hm2）作底肥一次施入；除T0处理外，各处理氮肥按试验设计总量的30%作为底肥，坐果期和成熟期分别追施40%和30%。

1.4 测定指标与方法

1.4.1 生物量 于伸蔓期、坐果期、成熟期随机选取西瓜植株，将其地上部置于生物干燥箱中105 ℃杀青30 min，然后80 ℃烘干至恒重，称其干物质量，并计算干物质积累速率。

干物质积累速率［g/（株·d）］=（M1-M2）/D

式中，M1为当前采集样本干物质量，M2为前一次采集样本干物质量，D为连续2次样本采集时间间隔天数。

1.4.2 产量及品质 西瓜成熟后，根据小区面积计算产量。每个小区选取代表性果实10个，称其单瓜质量，然后将果实纵切，采用手持测糖仪测定中心和边缘部位可溶性固形物含量；通过2，6-二氯酚靛酚滴定法测定维生素C（Vc）含量［14 ］。

1.4.3 植株全氮含量及氮肥利用率 取伸蔓期、坐果期、成熟期植株与果实烘干样本，粉碎后过筛（0.25 mm），混匀后称取0.2 g，H2SO4-H2O2法消煮分解后定容至100 mL，采用凯氏定氮法测定全N含量，计算氮素积累量、氮肥利用率及氮肥偏生产力［3 ］。

氮素积累量=D×N

氮肥利用率=（N1-N0）/F

氮肥偏生产力=Y/F

式中，D为干物质积累量，N为氮素含量，N1为施氮处理西瓜收获时地上部的氮素积累量，N0为未施氮处理西瓜收获时地上部的氮素积累量，Y为施氮处理所获得的西瓜产量，F为化肥氮的投入总量。

1.5 数据分析

使用SPSS 22.0软件的单因素（one-way ANOVA）和Duncan法进行方差分析，采用Origin 2021软件绘图。所有数据为平均值±标准差。

2 结果与分析

2.1 不同形态氮肥及配比对西瓜植株生物量积累的影响

由图1A可以看出，施氮处理有利于西瓜植株干物质的积累。单一氮肥形态对植株干重的贡献力表现为T2 ＞ T1 ＞ T6，其中T2的西瓜干重在伸蔓期、坐果期显著高于T6（P < 0.05），分别增加了20.79%、55.90%，T1处理的西瓜干重在伸蔓期和坐果期分别高于T6处理9.86%、36.03%。与单一氮素形态处理相比，硝态氮与铵态氮肥的合理配施处理更能促进西瓜植株干物质的积累，T3处理植株干重在伸蔓期和成熟期最高，分别为3.52、67.71 g/株；T4处理植株干重在坐果期高于T3处理，显著高于T5处理（P < 0.05）。

不同处理西瓜植株干物质增长速率均呈先升后降的趋势，氮素养分的施用对干物质的增长速率有不同程度影响（图1B）。单一氮肥形态下，干物质增长速率表现为T2 ＞ T1 ＞ T6，其中T2处理在伸蔓期和坐果期均显著高于T6处理（P < 0.05）。不同氮肥形态配比下，坐果期T4处理植株干物质增长速率高于T3处理，显著高于T5（P < 0.05）；成熟期T3处理显著高于T4、T5处理（P < 0.05）。

2.2 不同形态氮肥及配比对西瓜产量的影响

由表2可以看出，施氮处理可显著提高西瓜的单瓜重和产量，其中T3处理的单瓜重、小区产量、产量及经济收入均为最高。单一氮肥处理下单瓜重和产量表现为T2 ＞ T1 ＞ T6，其中T2、T1处理的单瓜重和产量均显著高于T6处理（P < 0.05），较T6处理单瓜重分别显提高了21.31%、15.98%，产量分别提高了35.39%、33.72%。不同氮肥形态配比下，T3处理的单瓜重与T4差异不显著，显著高于T5（P < 0.05），较T4、T5处理分别提高了8.62%、14.13%；产量显著高于T4、T5处理（P < 0.05），分别提高了12.21%、36.22%。与单一氮肥处理相比，T3处理单瓜重显著高于T1、T6处理（P < 0.05），分别提高了11.31%、29.10%；T3处理产量显著高于T1、T2、T6处理（P < 0.05），分别提高了15.24%、13.82%、54.10%。综合比较，不同处理西瓜经济收入表现为T3 ＞ T4 ＞ T2 ＞ T1 ＞ T5 ＞ T6 ＞ T0，其中T3处理达45 797元/hm2，较T6、T1、T2处理分别增加了16 078、6 056、5 559元/hm2。

2.3 不同形态氮肥及配比对西瓜品质的影响

由图2A、2B可以看出，T2处理中心及边缘可溶性固形物含量均显著高于T0（P < 0.05），其中T2处理较T6、T1处理西瓜中心可溶性固形物分别显著提高了10.08%、9.20%；边缘可溶性固形物含量分别显著提高了19.69%、13.01%，说明T2处理肥可显著提高西瓜可溶性固形物含量，T1、T6处理对西瓜可溶性固形物的形成影响不显著。不同氮肥形态配比下，西瓜中心及边缘可溶性固形物含量表现为T3 ＞ T4 ＞ T5，说明西瓜可溶性固形物含量随着铵态氮比例的增加逐渐降低，各处理间差异不显著。

由图2C可以看出，施氮处理可提高西瓜果实Vc含量。单一氮素形态供应果实Vc含量表现为T1 ＞ T2 ＞ T6，其中T1、T2处理较T6处理分别显著增加了13.08%、9.66%。不同氮肥形态配比下，T4处理显著高于T3、T5处理（P < 0.05），分别提高了9.95%、24.06%。综合比较，Vc含量T4处理最高，显著高于T1、T2、T6处理（P < 0.05），分别提高了13.72%、17.27%、28.60%；T5处理果实Vc含量显著低于T1处理（P < 0.05）。

2.4 不同形态氮肥及配比对西瓜氮素养分积累及氮肥利用率的影响

由表3可以看出，不同形态氮肥及配比均可提高西瓜不同时期的氮素积累量。在坐果期，单一氮素形态下T1、T2处理西瓜氮素积累量显著高于T6处理（P < 0.05），分别增加了32.28%、62.34%；不同氮肥形态配比下氮素积累量表现为T4 ＞ T3 ＞ T5，T4显著高于T5（P < 0.05），提高了36.75%。在成熟期，单一氮素形态处理下植株氮素积累量表现为T2 ＞ T1 ＞ T6，其中T2处理显著高于T6处理（P < 0.05），增加了21.33%；果实氮素积累量表现为T1 ＞ T2 ＞ T6，其中T1、T2显著高于T6处理（P < 0.05），分别增加了39.10%、29.88%；总氮积累量表现为T1 ＞ T2 ＞ T6，其中T1、T2处理显著高于T6处理（P < 0.05），分别较T6增加了34.20%、28.07%。不同氮肥形态配比下西瓜成熟期植株、果实、总氮积累量均表现为T3 ＞ T4 ＞ T5，且各处理间差异显著（P < 0.05），其中T3处理显著高于T1、T2、T6（P < 0.05）。

单一氮素形态下，T1、T2处理西瓜氮肥利用率和偏生产力均显著高于T6（P < 0.05）；合理的硝铵营养配比有利于氮肥的利用，其中T3处理氮肥利用率和氮肥偏生产力均显著高于T4、T5（P < 0.05），氮肥利用率分别提高6.25、12.39个百分点，氮肥偏生产力提高12.22%、36.23%；与单一氮素形态处理相比，T3处理氮肥利用率和氮肥偏生产力均显著高于T1、T2、T6（P < 0.05），氮肥利用率分别提高7.95、9.56、14.6个百分点，氮肥偏生产力分别提高15.24%、13.82%、54.11%。

3 讨论与结论

干物质积累是植物细胞光合作用和延伸生长的结果，可以反映作物生育期营养的供给状况，指示作物生长情况［17 - 18 ］。适宜的氮素形态配比有助于促进作物干物质的积累，从而获得高产［19 ］。王岚等［20 ］研究发现，在等氮条件下，与全硝态氮营养相比，添加适宜比例铵态氮（NO3--N∶NH4+-N= 90∶10）可以显著提高香蕉幼苗的生物量。公华锐等［21 ］指出，等氮量条件下添加15%的铵态氮肥可以提高基质栽培番茄的干物质量。班甜甜等［16 ］发现，氮肥影响黄瓜植株干物质量的效果为混合氮肥 ＞ 硝态氮 ＞ 酰胺态氮 ＞ 铵态氮，且以50% NO3--N+50% CO（NH2）2组合最优。本研究结果表明，单一氮素形态对西瓜植株干重与干物质增长速率的贡献力表现为硝态氮 ＞ 酰胺态氮 ＞ 铵态氮，而合理的硝铵营养供给更能促进西瓜植株干物质的积累，随着铵态氮的添加，西瓜伸蔓期和成熟期植株干物质量呈下降趋势，以70%硝态氮+30%铵态氮处理为优。同时，70%硝态氮+30%铵态氮处理显著提高了西瓜营养生长阶段的干物质增长速率，有效缓解了生殖生长阶段干物质增长速率的下降，进而促进了干物质积累，这与前人研究结果基本一致。

作物生长环境中，合理的氮素形态配比可以降低NH4+离子对喜硝作物的毒害程度，利于樱桃番茄、马铃薯、甜瓜和娃娃菜等作物的生长发育，提高其产量并改善品质［22 - 25 ］。本研究结果表明，70%硝态氮+30%铵态氮和50%硝态氮+50%铵态氮的混合营养对西瓜的增产效果优于单一氮肥，且以70%硝态氮+30%铵态氮的配施比例最优，而单一氮素形态对西瓜的增产效果表现为硝态氮 ＞ 酰胺态氮 ＞ 铵态氮；全硝态氮营养显著促进果实可溶性固形物的形成，随着NH4+-N比例的升高其可溶性固形物含量逐渐降低，但差异不显著；西瓜果实Vc含量由高到低为70%硝态氮+30%铵态氮、50%硝态氮+50%铵态氮、酰胺态氮、硝态氮、铵态氮。这可能是由于硝铵混合营养对西瓜植株干物质积累的促进效用所致，干物质积累是作物产量与品质形成的基础［26 - 27 ］。

氮肥种类是影响作物不同生长阶段对氮素吸收积累及利用的重要因素之一［28 ］。过多的NH4+投入会引起作物铵中毒，从而抑制植株对氮素的吸收［29 ］。本试验结果表明，单施硝态氮与酰胺态氮对西瓜生殖生长期间氮素积累量、氮肥利用率和氮肥偏生产力的提升效果均显著优于铵态氮处理，该结果与班甜甜等对黄瓜的研究结论一致［15 ］。此外，本研究中西瓜成熟期氮素积累量、氮肥利用率及氮肥偏生产力在70%硝态氮+30%铵态氮的混合氮素营养供应下达到最大值，且显著优于其他氮肥处理，说明该配比的铵硝混合营养更有利于西瓜对氮素的吸收，该结果与刘文涛等［30 ］对紫花苜蓿和崔世磊［31 ］对玉米的研究结论基本一致。硝铵混合营养供给降低了单一NO3--N源中NO3-由根部向叶片运输的抑制效果，减弱了单一NH4+-N源中NH4+作为硝态氮还原最终产物对氮同化代谢的负反馈作用，进而改善植株N代谢能力，促进植株氮素积累与利用［31 - 32 ］。

综上所述，单一氮肥种类对西瓜植株干物质积累、产量、氮素养分积累及利用的影响为硝态氮 ＞ 酰胺态氮 ＞ 铵态氮；硝态氮肥与铵态氮肥合理配施更利于促进西瓜植株干物质积累、产量形成、氮素养分积累及利用，有利于改善西瓜品质、提高经济效益。其中，最佳氮肥配比为70%硝态氮+ 30%铵态氮，与传统尿素相比，西瓜产量提高了15.24%、经济收入增加了6 056元/hm2、氮肥利用率提高了7.95个百分点、氮肥偏生产力增加了15.24%。

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