不同施氮量對甜瓜養(yǎng)分吸收、分配、利用及產(chǎn)量的影響

胡國智，馮炯鑫，張 炎，吳海波，熊 韜，李青軍

(1新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈密瓜研究中心，烏魯木齊市830091;2新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所，烏魯木齊市830091;3農(nóng)業(yè)部荒漠綠洲作物生理生態(tài)與耕作重點實驗室，烏魯木齊市830091)

氮肥是決定作物產(chǎn)量高低和品質(zhì)優(yōu)劣的重要因素，也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中施用量最大的化學(xué)肥料［1］。長期以來我國的氮肥施用量一直處于世界首位，然而氮肥利用率卻很低［2］。過多或不合理施用氮肥，則會引發(fā)氮肥增產(chǎn)效益降低、生產(chǎn)成本增加、生態(tài)環(huán)境污染等一系列問題［3］。同時，還易導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品中硝酸鹽的富集從而影響消費者健康，因此如何科學(xué)合理施用氮肥是農(nóng)作物無公害生產(chǎn)要解決的關(guān)鍵問題。甜瓜屬喜肥作物［4］，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者為取得較高的經(jīng)濟效益，往往會盲目地增加氮肥施用量，這不僅制約了甜瓜品質(zhì)與產(chǎn)量的進一步提升，還會對生態(tài)環(huán)境造成威脅［5］。目前，國內(nèi)外學(xué)者在礦質(zhì)營養(yǎng)對甜瓜的生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響研究多集中在鉀肥上［6－8］，而氮肥研究較少，且主要針對設(shè)施甜瓜栽培［9－12］，系統(tǒng)地研究不同施氮量對露地栽培甜瓜養(yǎng)分吸收利用的影響相對較少。由于新疆獨特的氣候條件，新疆甜瓜歷來以品質(zhì)優(yōu)良、香甜可口而倍受人們的喜愛，優(yōu)質(zhì)甜瓜的生產(chǎn)，除了選擇適宜優(yōu)良品種和良好的栽培措施外，掌握最佳肥料用量及時期，是提高甜瓜產(chǎn)量、品質(zhì)和肥料效益的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，本文以測土配方施肥為基礎(chǔ)，在不同氮素水平下，研究氮肥在膜下滴灌條件下對甜瓜養(yǎng)分吸收、分配、利用和產(chǎn)量的影響，為新疆甜瓜栽培的氮肥合理施用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2011年在新疆吐魯番市哈密瓜研究中心科研基地進行。供試品種為新蜜雜36號，試驗地土壤為灌耕棕漠土，土壤有機質(zhì)含量11.57 g/kg、全氮0.795 g/kg、堿解氮17.4 mg/kg、有效磷8.4 mg/kg、速效鉀178 mg/kg。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)4個施氮水平:0、112.5、225、337.5 kg/hm2，分別用 N0、N1、N2、N3表示。試驗采取膜下滴灌露地栽培，一膜兩行，理論株數(shù) 13340 plant/hm2，單蔓整枝，各株主蔓8～10節(jié)留一個瓜，即單株單瓜。株距50 cm，小區(qū)面積為45m2，每處理重復(fù)3次，隨機排列。試驗于3月25日基施有機肥和部分磷鉀肥，4月7日播種。各處理均基施腐熟有機肥30 m3/hm2(含N 0.7%、P2O50.5%、K2O 0.4%)和油渣3000 kg/hm2;均施P2O5140 kg/hm2和K2O 150 kg/hm2，其中60%的磷肥和50%的鉀肥作基施，基施磷肥用三料磷肥(含P2O544%)，鉀肥用硫酸鉀(含K2O 51%)。40%的磷肥和50%的鉀肥作追施，追施磷肥用磷酸(含P2O585%)、鉀肥用硫酸鉀(含K2O 51%)，均隨水滴施。追施磷肥在甜瓜生育前期(苗期、五葉期、開花期)按 10%、20%、10%的比例分3次追施;鉀肥從開花期至成熟期按10%、20%、20%的比例分3次追入。氮肥全部作追肥，按照甜瓜生長發(fā)育規(guī)律在甜瓜各生育期分8次隨水滴施，追肥比例為苗期5%、五葉期10%、初花期10%、盛花期20%、坐果期15%、果實膨大期25 d為20%、果實膨大期35 d時為15%、成熟期5%。所用氮肥為尿素(46%N)，各處理氮肥追施量具體見表1。

表1 各處理追施氮肥用量(kg/hm2)Table 1 Topdressing N amounts of different treatments

1.3 樣品采集與測定

在甜瓜主要生育期苗期(4月26日)、伸蔓期(6月16日)、花期(6月5日)、果實膨大期(6月20日)、成熟期(7月5日)采集甜瓜地上部分的植株樣品，每小區(qū)隨機選取有代表性的植株3株(苗期取10株)，按莖、葉、花+果、瓜、種子不同器官分離開，在105℃下殺青30分鐘，然后在75℃條件下烘干至恒重，稱重，記錄干物質(zhì)重。

將烘干的植株樣品粉碎，過0.5mm篩，分析植株不同部位氮、磷、鉀養(yǎng)分含量。樣品用H2SO4－H2O2消煮，奈氏比色法測氮，鉬銻抗比色法測磷，火焰光度計法測鉀。

于7月10日測定和記錄各處理小區(qū)甜瓜產(chǎn)量。

試驗數(shù)據(jù)采用 Excel和 SPSS18.0軟件進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮量對甜瓜氮素吸收和分配的影響

養(yǎng)分的吸收和分配直接影響著作物的生長和發(fā)育，從而影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。圖1顯示，苗期和伸蔓期是甜瓜營養(yǎng)生長階段，各施氮處理的氮素積累量均高于不施氮處理，但各施氮處理間差異不顯著?；ㄆ诘亻_始向生殖器官花果上分配，其各處理的氮素積累量表現(xiàn)為N2＞ N3＞ N1＞ N0，且N2、N3分別與N1、N0處理差異顯著，而N2與N3處理差異不顯著，果實膨大期是甜瓜生長的旺盛時期，這一時期各處理葉中的氮素積累量明顯高于花期葉片中的氮素積累量，且這一時期生殖器官中的氮素積累量所占比例明顯增加達到33%～40%。進入成熟期氮素分配到生殖器官(58% ～64%)的比例高于營養(yǎng)器官(36% ～41%)，各處理整株氮素積累量分別為 N03.54 g/plant、N16.25 g/plant、N26.75 g/plant、N36.63 g/plant;其中N2、N3處理分別比N0處理高3.09～3.21 g/plant，說明氮素供應(yīng)不足，對后期氮素吸收影響較大。

圖1 各器官氮素分配量Fig．1 The distribution N in every organ

2.2 不同施氮量對甜瓜磷素吸收和分配的影響

圖2 各器官磷素分配量Fig．2 The distribution P2O5in every organ

各生育時期磷素的積累和分配趨勢與氮素相似(圖2)，在苗期分配到各處理莖葉中的磷素含量差異不顯著，進入伸蔓期，莖葉中的磷素含量明顯高于苗期，各處理整株的磷素積累量分別為 N00.2 g/plant、N10.34 g/plant、N20.38 g/plant、N30.35 g/plant，且 N1、N2、N3處理分別與 N0處理達差異顯著水平。在花期磷素開始向生殖器官花果中轉(zhuǎn)移，花果中的磷素含量占總量的22% ～30%，且各處理磷素含量表現(xiàn)為N2、N3處理分別與N0、N1處理差異達顯著水平，而N2與N3處理之間差異不顯著。果實膨大期是甜瓜生長的旺盛時期，此時生殖器官中吸收的磷素含量為1.19～1.86 g/plant，明顯高于營養(yǎng)器官(0.95～1.71 g/plant)，在生殖器官中，各處理瓜中的磷素含量表現(xiàn)為N2＞N3＞N1＞N0且N2、N3、N1處理分別與N0處理差異顯著，種子中的磷素含量隨施氮量的增加而增加。成熟期，各處理生殖器官中的磷素含量明顯高于營養(yǎng)器官，在生殖器官中瓜的磷含量明顯高于種子且各處理瓜和種子中磷素含量均表現(xiàn)為N1、N2、N3處理分別與N0處理差異達顯著水平，表明施氮處理有利于生殖器官磷素的積累和吸收。

2.3 不同施氮量對甜瓜鉀素吸收和分配的影響

由圖3可以看出，在苗期，鉀素吸收表現(xiàn)為莖中的鉀素含量高于葉片，且各處理間差異不顯著。進入伸蔓期，各處理莖葉中的鉀素含量隨施氮量的增加而增加，莖葉中鉀素含量分別占總量的59% ～61%、33% ～41%?；ㄆ?，鉀素開始向生殖器官花果中分配，花果中鉀素含量占總量的16% ～26%且各處理鉀素含量表現(xiàn)為N2、N3處理分別與N0、N1處理差異達顯著水平，而N2處理與N3之間差異不顯著。果實膨大期是甜瓜生長的旺盛時期，鉀素在這一時期表現(xiàn)為生殖器官積累的鉀素占總量的47%～59%;而營養(yǎng)器官積累的鉀素下降至41%～53%，這與磷素分配比較一致，各處理甜瓜中的鉀素含量分別為 N03.31 g/plant、N14.24 g/plant、N24.43 g/plant、N34.22 g/plant。成熟期，各施氮處理間的鉀素積累量差異不顯著，但均顯著高于不施氮處理，表明施氮有利于甜瓜對鉀素的吸收和積累。

圖3 各器官鉀素分配量Fig．3 The distribution K2O in every organ

2.4 不同施氮量對甜瓜氮、磷、鉀吸收速率影響

甜瓜植株對氮的吸收速率略呈雙峰曲線，對磷、鉀的吸收速率均呈單峰曲線(見圖4)，氮素的吸收速率在出苗～伸蔓期前(34 d)以營養(yǎng)生長為主，此時氮素吸收速率較小，各處理吸收速率表現(xiàn)為N2≈N3＞N1＞N0，此后其吸收速率波動較大。當(dāng)生育期進入花期(34～54 d)時各處理的氮素吸收速率均呈下降趨勢，這可能是由于當(dāng)時持續(xù)高溫天氣使植物體內(nèi)酶鈍化而影響代謝，從而使根系吸收氮素的速率下降［13］。當(dāng)生育期進入到果實膨大期時，各處理吸收速率均達到最高峰，N2、N3處理吸收值遠高于其他處理，此后甜瓜植株對氮素吸收速率逐漸減弱。而在整個生育期N2和N3處理氮素吸收速率差異不顯著。磷素的吸收速率略低于氮素的吸收速率，磷素吸收速率在出苗后34 d(伸蔓期)進入始增期，各處理吸收速率差異不大，在進行到果實膨大期時磷吸收速率達到增長最大時期，N2、N3、N1處理明顯高于N0處理，表明施氮影響磷素的吸收速率。鉀的吸收速率明顯高于氮和磷的吸收速率，從伸蔓期開始吸收速率逐漸增大，到果實膨大期時達到吸收速率頂峰，此時各處理鉀素吸收速率分別為N00.18 g/(plant·d)、N10.35 g/(plant·d)、N20.38 g/(plant·d)、N30.41 g/(plant·d)，此后植株對鉀素的吸收速率逐漸降低。

2.5 不同施氮量對甜瓜產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收利用影響

圖4 各處理養(yǎng)分吸收速率Fig．4 Rates of nutrition accumulation of different treatments

表2 不同處理甜瓜的產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收利用狀況Table 2 Yield and nutrient uptake and use efficiency of different treatments

不同氮素水平對甜瓜產(chǎn)量影響結(jié)果表明(表2)，施氮量在 N 0～225 kg/hm2(N0～N2)范圍內(nèi)，產(chǎn)量隨施氮量的增加而增加，當(dāng)施氮量為N 337.5 kg/hm2(N3)時產(chǎn)量呈下降趨勢，可見，隨施氮量增加，產(chǎn)量也在增加，當(dāng)用量達到一定范圍時產(chǎn)量維持不變，若繼續(xù)增加施氮量，產(chǎn)量反而呈下降趨勢［5］。N2處理產(chǎn)量最高為31223 kg/hm2并與其他處理差異達顯著水平，其單瓜重為2.57 kg。施氮量在N0～N225范圍內(nèi)，氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量隨著氮肥施用量的增加而增加，而過量的氮肥施用則會使氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量下降。N2處理氮素吸收量分別與N0、N1處理差異顯著;而與N3處理差異不顯著，表明過量的氮肥施入不能被作物吸收，反而會造成氮肥的損失。氮肥利用率隨施氮量的增加而降低，N1、N2、N3處理氮肥利用率分別為29%、17%、11%。同樣，跟N0處理相比，N1、N2、N3處理中磷、鉀的養(yǎng)分吸收量均有明顯增加。其中，N2處理的增幅最大，磷、鉀養(yǎng)分吸收量分別比N0增加了83%、71%，說明合理施用氮肥可以有效促進磷、鉀養(yǎng)分的吸收。

3 討論與結(jié)論

氮素在植株體內(nèi)的吸收積累量與施氮量、氮肥利用率等因素有關(guān)［14］，本試驗在不同氮素水平條件下，甜瓜植株對氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收均表現(xiàn)出隨施氮量的增加呈先增后降的趨勢，這一特點與其他作物如棉花［15］、玉米［16］、加工番茄［17］等的養(yǎng)分吸收規(guī)律表現(xiàn)一致。在整個生育期N2處理(施氮225 kg/hm2)甜瓜的氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量均高于其它處理，并分別與N0、N1處理差異達顯著水平，與N3處理差異不顯著，表明適量的氮肥施入，有利于甜瓜對氮、磷、鉀養(yǎng)分的積累。

不同氮素水平對甜瓜產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收和氮素利用率有一定影響，在施氮量0～337.5 kg/hm2范圍內(nèi)產(chǎn)量呈先增加后遞減的趨勢，且各處理間差異顯著，這與任祖金［18］研究的不同蔬菜對氮素的需求都有一個最適范圍，低于或超過這個范圍不僅生長受到限制，而且產(chǎn)量明顯降低的結(jié)論相似，本試驗中N2處理的甜瓜產(chǎn)量最高為31223 kg/hm2。本試驗中甜瓜的氮素利用率較低，可能與當(dāng)?shù)靥鸸系脑耘喾绞接嘘P(guān)，由于生育前期的整枝打茬和中期的定瓜(一株一瓜)致使一部分甜瓜的生物量未被計算，造成植株吸收的一部分養(yǎng)分無法計算在成熟期的養(yǎng)分積累量中，從而影響了氮素的利用率。綜合分析比較，在磷、鉀肥用量不變的基礎(chǔ)上，施氮 N 225 kg/hm2，甜瓜植株生長健壯，產(chǎn)量最高。通過對甜瓜養(yǎng)分吸收量和養(yǎng)分吸收速率的比較，甜瓜對鉀素的吸收量明顯高于氮和磷，表明甜瓜是喜鉀作物，這可能和鉀是植物體內(nèi)多種酶類的活化輔基有關(guān)，關(guān)于鉀與各種關(guān)鍵酶，如:酸性轉(zhuǎn)化酶(Acid invertase)、中性轉(zhuǎn)化酶(Neutral invertase)、蔗糖磷酸合成酶(Sucrose phosphate synthase)等活性之間的關(guān)系有待于進一步研究［8］。

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