新型大顆粒肥料對小果型西瓜產量及品質的影響

劉 璐，白 甜，趙建鋒，盧宗云，李 杰，孫玉東，許文釗，華 濤，王 潔，王林闖*

（1.江蘇徐淮地區(qū)淮陰農業(yè)科學研究所，江蘇 淮安 223001；2.中國科學院 沈陽應用生態(tài)所，遼寧 沈陽 110016；3.淮陰工學院，江蘇 淮安 223003）

西瓜（Citrullus lanatus）屬于葫蘆科西瓜屬的一種作物，在我國種植面積廣泛［1-3］，其果實品質直接決定種植收益，但當前西瓜生產過程中存在因施肥不當且肥料利用率較低而導致果實品質總體呈下降的變化趨勢［4-6］。為此，尋求適宜西瓜生產所用肥料種類和用量，提高肥料利用率，從而改善西瓜品質勢在必行。

目前，主要通過改變肥料劑型或者農藝及工藝措施等手段來提高肥料利用率。大顆粒肥料作為一種新型肥料，因其具有環(huán)境友好的特點在緩解養(yǎng)分釋放和改善土壤質量等方面表現(xiàn)優(yōu)異而被逐漸關注［7-9］。已有研究［10］表明，大顆粒肥料與傳統(tǒng)肥料相比，在玉米、水稻等作物上可顯著改善作物品質并提高產量，但關于大顆粒肥應用于西瓜生產的研究卻鮮有報道。為此，筆者以江蘇徐淮地區(qū)淮陰農業(yè)科學研究所培育的特色小果型西瓜品種蘇夢6號為研究對象，進行不同種類及用量肥隆大顆粒復合肥料（肥隆丸）與傳統(tǒng)施肥和不施肥的對比試驗，探明肥隆丸對小果型西瓜蘇夢6號在產量及品質方面的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2022年8—11月在江蘇省淮安市江蘇徐淮地區(qū)淮陰農業(yè)科學研究所農業(yè)科研創(chuàng)新基地進行，種植方式為盆栽，所用栽培基質養(yǎng)分含量包括：有機質含量為50.8%，堿解氮為782 mg/kg，有效磷為644.9 mg/kg，速效鉀為859.7 mg/kg，pH值為6。

1.2 試驗材料

供試作物：小果型西瓜品種為江蘇徐淮地區(qū)淮陰農業(yè)科學研究所主推品種蘇夢6號；供試肥料：“肥隆”長效大顆粒緩釋肥料綠色（14-14-14）及黑色（14-16-10）、“肥隆”有機無機液態(tài)水溶肥（77-0-512），均由中國科學院應用生態(tài)研究所研制提供，其中大顆粒復合型肥料的基本特性為：單粒重15 g， 顆粒厚度1.5 cm，直徑3 cm，硬度大于200 N，除含有大量元素氮、磷、鉀外，富含豐富的中微量元素，黑色肥隆中額外添加腐殖酸；復合肥（15-15-15）、復合肥（20-20-20）、復合肥（13-4-25）、復合肥（18-4-19）由雅冉國際集團提供，50%硫酸鉀由山東青上化工有限公司提供。

1.3 試驗設計

本試驗基肥處理共8個，其中F0為不施肥空白對照，F(xiàn)1為常規(guī)施肥［基肥（15-15-15)+追肥（13-4-25）、硫酸鉀］，其他6個處理分別應用“肥隆”長效大顆粒復合型肥綠色42%（14-14-14）、黑色40%（14-16-10）各施加1粒、2粒、3粒為底肥并配合“肥隆”有機無機液態(tài)水溶肥（77-0-512），采用人工授粉，每處理15株，3個重復。采用吊蔓栽培，株距30 cm，每株留一蔓一瓜。各小區(qū)施肥處理編號如表1所示。

表1 各小區(qū)施肥處理及對應編號

1.4 試驗處理

按照西瓜生長的不同時期進行施肥，前期常規(guī)處理底肥采用復合肥（15-15-15），肥料與栽培基質混勻?！胺事　遍L效大顆粒復合型肥為西瓜植株側深施加，所有處理底肥施加時間相同。西瓜進入伸蔓期常規(guī)處理使用復合肥（20-20-20），6組大顆粒肥處理不追肥，進入膨瓜期后常規(guī)處理施加復合肥（18-4-19）、復合肥（13-4-25）和硫酸鉀，6組大顆粒肥處理施加“肥隆”（7.7-0-51.2）液體有機肥，其中F1常規(guī)處理分別在基肥期、伸蔓期各施肥1次，膨瓜期1施肥2次，膨瓜期2施肥3次，成熟期施肥2次；6組大顆粒肥處理分別在基肥期施加1次后，與膨瓜期1、膨瓜期2及成熟期各施肥2次，伸蔓期不追肥，具體施肥用量如表2 所示。

表2 全生育期施肥情況統(tǒng)計表 g

1.5 測定指標

分別在授粉結束后第5天（9月29日）和第20天（10月14日）對植株進行田間指標測量，分別使用游標卡尺、直尺及葉綠素含量測定儀對植株莖粗和葉片長度、寬度及葉片葉綠素含量進行測量，其中葉片葉綠素含量采用多點測量取平均值的方法確定最終數(shù)值。西瓜采收后，采用臺秤稱量果實重量并計算產量；采用直尺測量果實橫徑、縱徑和果皮厚度，并計算果型指數(shù)（果實縱徑/橫徑）。采用手持折光儀測量果實中心和邊部可溶性固形物含量；通過臺秤對西瓜單株重及小區(qū)產量進行稱量。

1.6 數(shù)據分析

采用Excel和SPSS 20.0軟件對數(shù)據進行整理和統(tǒng)計分析，采用Duncan’s新復極差法進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 新型大顆粒肥料對膨瓜期西瓜植株生長情況的影響

授粉結束后第5天對膨瓜期田間指標進行測量，測量具體結果如圖1所示。通過比較可知，施用“肥隆”復合肥處理植株葉片相較于不施肥和常規(guī)施肥葉片的長度、寬度均明顯增加，其中FB2處理的葉長和葉寬最大，F(xiàn)0處理的葉長和葉寬均最小。從莖粗測量數(shù)據來看，8個處理中FB3處理下莖粗最大，較F0和F1處理的莖粗分別增加了17.49%和7.58%。通過手持葉綠素儀對植株葉片進行多點葉綠素測量可知，F(xiàn)B1處理的葉綠素含量最高，F(xiàn)G1、FG2處理的葉綠素含量最少，其他處理無顯著差異。

圖1 膨瓜期不同肥料處理對西瓜植株生長情況的影響

2.2 新型大顆粒肥料對成熟期西瓜植株生長情況的影響

為了進一步了解“肥隆”復合肥對成熟期西瓜植株的影響，在授粉結束后第20天進行植株的田間指標測量，具體結果如圖2所示。施用“肥隆”復合肥對西瓜成熟期的葉長、莖粗有明顯影響，對葉寬影響不大，其中F1、FB2、FG2處理的葉片長度居前3位，分別為18.63、17.23、17.13 cm，F(xiàn)0的最小，為14.00 cm；FB3和FG3處理的莖粗居前2位，分別為5.16、4.93 cm，F(xiàn)0處理的莖粗最小，為4.34 cm。成熟期不施肥處理的葉片明顯變黃，葉綠素含量最低，為37.17，F(xiàn)1、FB1、FB3處理的葉綠素含量較高，分別為49.10、48.63、47.70。

圖2 成熟期不同肥料處理對西瓜植株生長情況的影響

2.3 新型大顆粒肥料對西瓜果實經濟指標的影響

不同肥料處理對西瓜果實的經濟指標影響不同。如圖3~圖4所示，較不施肥處理而言，常規(guī)施肥處理和施用“肥隆”復合肥對西瓜果實影響明顯，8個處理中FB3處理的橫徑最大，為11.9 cm，果皮厚度最大，為 0.267 cm，果形指數(shù)較小；FG3處理果實橫、縱徑整體處于上游水平，同時果皮較薄果型圓潤，不施肥處理F0果實橫、縱徑和果皮厚度均為最低，其他幾組處理間無明顯差異。

圖3 新型大顆粒肥料對西瓜果實經濟指標的影響

2.4 新型大顆粒肥料對西瓜果實品質指標的影響

通過手持折光儀對成熟期西瓜果實的可溶性固形物進行測量，結果如表3所示。施用“肥隆”復合肥可提高西瓜中心和邊際可溶性固形物含量，與不施肥處理相比，其他7組處理的中心和邊際可溶性固形物均有明顯提升，其中FB3處理的2種糖度均為最高，較F0處理分別增加了2.24、2.77個百分點，較F1處理分別增加了0.57、1.23個百分點。另外，從中心與邊際可溶性固形物含量差值比較結果來看，常規(guī)施肥的中心與邊際可溶性固形物含量差值最高，為0.93，F(xiàn)G1處理的中變差最小，為0.14。由此可見，施用不同用量的新型大顆粒肥料可提升西瓜糖度，改善西瓜果實品質。

表3 新型大顆粒肥料對西瓜果實糖度的影響

2.5 新型大顆粒肥料對西瓜產量的影響

從表4可以看出，不同施肥處理對西瓜產量產生了一定影響。與不施肥處理相比，其他7組處理的產量均明顯提高。與常規(guī)施肥處理相比，F(xiàn)G3和FB3處理的西瓜產量無明顯差異，而其他4組處理的西瓜產量均略低。施用相同“肥隆”復合肥的西瓜，均呈現(xiàn)出隨著底肥添加次數(shù)的增多，產量逐漸升高的趨勢，新型大顆粒緩施肥的2種處理中均為施用3粒的效果最好。8組處理中，F(xiàn)B3處理的單果重、折合產量及小區(qū)產量均最高，分別比F0處理提高了82.80%、82.80%和77.13%。

表4 新型大顆粒肥料對西瓜產量的影響

2.6 不同肥料處理主成分分析及綜合評價

主成分分析是一種在多領域應用研究的方法，該方法能夠實現(xiàn)影響因子的化繁為簡，能夠具象表示出每個影響因子在不同程度上對多個變量的影響因子，故而該分析方法可應用于綜合評價某個品種的整體品質特性情況。為了評價試驗中不同肥料處理的各項指標，本研究對包含平均葉長、平均葉寬、平均莖粗、葉綠素含量、果實橫縱徑、中心糖、邊糖、單果重等在內的13項指標進行主成分分析，分析結果如表5所示。由表5可知，PC1~PC3的方差貢獻率分別為60.421%、21.256%和8.022%，表示可解釋8種處理13項指標60.421%、21.256%和8.022%的原始信息，且該3項主成分的累計方差貢獻率已達到89.699%，故可提取這3項主成分代表原8個處理的13項指標，達到降維的目的。

表5 不同處理瓜主成分分析結果

分析中，由于PC1~PC3累計貢獻率為89.699%，故根據以上幾種主成分建立評價不同肥料處理效果的綜合評價模型。根據各個主成分的系數(shù)和特征性獲得以下表達式：

式 （1）~式 （3）中，X1代表葉長均值，X2代表葉寬均值，X3代表葉綠素含量均值，X4代表莖粗均值，X5~X8依次代表果實橫徑、縱徑、果形指數(shù)和果皮厚度，X9~X13分別代表果實單果重、果肉中心可溶性固形物含量、邊際可溶性固形物含量、小區(qū)產量和折合產量等多項指標。

以每個主成分的方差貢獻率為權重，通過主成分的得分及相應權重線性加權求和獲得果實品質綜合評價函數(shù)方程：

由品質主成分綜合評價得分模型可計算得出不同處理西瓜的各項得分及綜合排名（表6），按照總得分由高到低依次排序為FG3＞F1＞FB3＞FB2＞FB1＞FG1＞FG2＞F0, 結果表明相比于常規(guī)施肥和不施肥地塊，施用3粒綠色肥隆丸為底肥的施肥模式效果最好，西瓜植株和果實的各項指標綜合表現(xiàn)最高。

表6 不同處理西瓜各主成分得分及排名情況 分

3 討論

與傳統(tǒng)肥料相比，“肥隆”大顆粒長效復合肥在養(yǎng)分釋放上存在減緩作用，釋放期為90~120 d。谷守玉等［11-12］研究認為，不同類型的肥料養(yǎng)分釋放機理不相同，具體分為擴散機理和滲透機理。據有關研究報道表明，大顆粒肥料的養(yǎng)分釋放過程主要包括：（1）隨著水分逐漸進入肥料，肥料吸水后膨脹并部分溶解緩慢釋放養(yǎng)分。（2）在外界出現(xiàn)滲透壓積聚且水分持續(xù)性進入肥料顆粒內部后，肥料中溶解的營養(yǎng)物質通過擴散作用持續(xù)緩慢釋放，其中養(yǎng)分和水分的滲透和擴散由大顆粒溶脹控制。（3）隨著時間的延長，水分不斷進入肥料中，致使大顆粒肥料迅速崩解，肥料中剩余的養(yǎng)分可通過抑制劑的添加減緩釋放速度［12-14］。此外，大顆粒肥料的顆粒較傳統(tǒng)肥料顯著變大的同時，比表面積顯著減小，土壤與肥料之間的接觸面積隨之變小，在分散度變低的同時，作物的養(yǎng)分利用率會顯著提高［13-14］。

本研究中，根據西瓜生育期的不同共設置了2組對照（F0和F1）以及6組不同養(yǎng)分比例和劑量的肥隆丸+有機無機液體水溶肥組合進行處理，其中常規(guī)施肥組分別施加基肥，并于伸蔓期、膨瓜期以及成熟期進行總計10次施肥處理，另外6組施加肥隆丸的處理分別施加基肥，并于膨瓜期和成熟期總計進行7次施肥處理。結果表明，施加肥隆丸的處理組合在植株不同時期的葉長、葉寬、莖粗以及葉片葉綠素含量方面有不同程度的提高，其中FB2處理的葉片長度最大、F0處理的最??；FB3和FG3處理的莖粗最大。主要原因可能為肥隆丸中含有聚谷氨酸和腐殖酸，兩者屬于植物激素和土壤調節(jié)劑，可通過改善土壤的理化結構進而促進植株葉片和莖粗的增長。該結果也與劉美［15］通過施加適量腐殖酸可顯著增強作物光能轉化效率并促進作物莖粗增長的研究結果相一致。與此同時，施加新型肥料肥隆丸在增強西瓜經濟指標和品質指標以及產量方面均有明顯作用。其中，F(xiàn)B3處理的橫徑最大，皮厚最多，果形指數(shù)較??；FB3處理的中心糖度和邊糖度最高，分別較F0處理增加了2.24、2.77個百分點，對比常規(guī)施肥中心糖度和邊糖分別增加了0.57、1.23個百分點；產量方面，施用相同“肥隆”復合肥的西瓜，均呈現(xiàn)出隨著底肥添加次數(shù)的增多，西瓜產量逐漸升高的趨勢，新型大顆粒緩施肥的2種處理中均以施用3粒的效果最好。8組處理中，F(xiàn)B3處理的單果重、折合產量和小區(qū)產量均為最高，分別比F0處理提高了82.80%、82.80%和77.13%。造成該結果的可能原因是通過改善西瓜根際土壤環(huán)境后，植株土壤微生態(tài)環(huán)境得到優(yōu)化，從而增強了根際土壤的供肥性，進而促進了西瓜生長。

本研究利用主成分分析法對供試的8種肥料處理西瓜的13項影響指標進行主成分分析后，提取3個主成分對整體進行綜合計算和評價。結果表明，針對小果型西瓜的不同肥料處理組合評分由高到低依次為FG3＞F1＞FB3＞FB2＞FB1＞FG1＞FG2＞F0。從評價結果來看，施用3粒綠色肥隆丸配合有機無機液體水溶肥的施肥模式評分最高，效果最好，與不施肥和常規(guī)施肥相比，F(xiàn)G3處理在折合產量上分別增加了82.8%和3.8%，中心糖度分別提高了31.9%和6.6%，追肥次數(shù)減少3次，單株節(jié)肥34.79%。因此，新型大顆粒肥料肥隆丸是一種新型的高效、低成本且環(huán)境友好的長效緩釋肥料，在節(jié)約用工成本、提高產量方面有突出作用，對提高肥料利用效率、節(jié)約資源以及促進我國農業(yè)生產等具有重要意義。

綜上所述，大顆粒肥料肥隆丸可增強西瓜植株生長、改善果實品質并提高西瓜產量，不同劑量和比例的增幅程度不一，其中針對設施盆栽小果型西瓜而言，施用3粒綠色肥隆丸的處理組效果顯著，增益明顯，值得推廣。

4 結論

通過新型肥隆丸配合有機無機液體水溶肥創(chuàng)新施肥模式，可顯著減少追肥次數(shù)、節(jié)約用工成本，由此可知，通過引進大顆粒長效肥料對改善西瓜品質、提高西瓜產量以及實現(xiàn)綠色農業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。