不同施肥處理對(duì)退砂田西瓜產(chǎn)量、品質(zhì)及養(yǎng)分吸收的影響

摘" " 要：為篩選出適合退砂田西瓜種植的施肥措施，采用田間大區(qū)對(duì)比試驗(yàn)，以金城5號(hào)西瓜為供試作物，研究了不施肥（CK）、大量元素水溶肥、大量元素水溶肥+生物菌肥、生物菌肥、沼液肥對(duì)西瓜產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收和品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，水溶肥+生物菌肥處理下西瓜經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量最高，為51.4 t·hm-2。水溶肥或其配施生物菌肥促進(jìn)了西瓜植株、果實(shí)和地上部氮吸收，同時(shí)促進(jìn)了果實(shí)和地上部鉀吸收。水溶肥處理下西瓜氮肥利用率最高（31.2%），沼液肥處理下磷（15.5%）、鉀（39.2%）肥利用率較高。西瓜總糖與總酸、維生素C含量之間分別呈顯著和極顯著正相關(guān)。施肥處理顯著提高了西瓜品質(zhì)，水溶肥+生物菌肥處理效果明顯。因此，綜合考慮西瓜的產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收和品質(zhì)，退砂田施用水溶肥或其配施生物菌肥可實(shí)現(xiàn)西瓜高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：西瓜；退砂田；產(chǎn)量；養(yǎng)分吸收；品質(zhì)

中圖分類號(hào)：S651 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-2871（2024）07-149-07

Effect of different fertilization practices on yield， quality and nutrients uptake of watermelon in the gravel removal field

MA Ying1， LIU Xiaotong1， LUO Jianhang1， ZHANG Xuejun1， DU Huiying2， ZHAO Ying1

（1. Institute of Agricultural Resources and Environment， Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Yinchuan 750002， Ningxia， China; 2. Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Yinchuan 750002， Ningxia， China）

Abstract： In order to select the suitable fertilization practices in the gravel removal field， using field comparative experiments， the effects of no fertilizers （CK）， water-soluble macronutrient fertilizer， water-soluble macronutrient fertilizer + biological bacterial manure， and biogas slurry fertilizer on yield， nutrients uptake and quality of watermelon in the gravel removal field were studied using watermelon cultivar Jincheng No.5 as the test crop. The results showed that the economic yield of watermelon was the highest under the treatment of water-soluble macronutrient fertilizer + biological bacterial manure， which was 51.4 t·hm-2. Water-soluble macronutrient fertilizer or it combined application of biological bacterial manure improved straw， fruit， and shoot nitrogen uptake of watermelon， while also significantly increased potassium uptakes in fruit and shoot. Nitrogen utilizationefficiency（31.2%）was highest by application of water-soluble macronutrient fertilizer， thus phosphorus（15.5%）and potassium（39.2%）utilization efficiencies were higher in treatment biogas slurry fertilizer. There is a significant and extremely significant positive correlation between total sugar， total acid， and vitamin C content in watermelon， respectively. Application of fertilizers improved atermelon quality， the obvious effects were in treatments water-soluble macronutrient fertilizer + biological bacterial manure. Therefore， comprehensive consideration of yield， nutrients uptake and quality of watermelon， it is high yield and quality by application of water-soluble macronutrient fertilizer or it combined application of biological bacterial manure in watermelon in the gravel removal field.

Key words： Watermelon; Gravel removal field; Yield; Nutrients uptake; Quality

西瓜全球年產(chǎn)量約9000萬t，是全球第五大水果消費(fèi)品之一，同時(shí)也是中國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)水果[1-3]。由于西瓜栽培具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，近年來栽培面積一直穩(wěn)定在高位，重茬栽培面積日益增加，連作障礙、西瓜枯萎病等的發(fā)生日趨嚴(yán)重[4-5]。全國(guó)西瓜主產(chǎn)區(qū)存在化肥氮、磷養(yǎng)分普遍過量，鉀養(yǎng)分過量和不足并存，氮、磷、鉀養(yǎng)分投入中的磷肥比例偏高等問題，應(yīng)根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)量控制施肥量[6]。連續(xù)施用化肥抑制了西瓜和土壤中的有益細(xì)菌生長(zhǎng)，施用有機(jī)肥和生物有機(jī)肥可以抑制病原菌來緩解這些問題[7-8]。杜少平等[9]通過對(duì)種植年限較長(zhǎng)的砂田西瓜噴施硒肥得出最適施加濃度以保障西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)；生物菌肥配施有機(jī)肥有利于降低連作西瓜田土壤容重，改善土壤質(zhì)量[10]。生物菌肥還能有效防治病原菌對(duì)西瓜根區(qū)的感染，增強(qiáng)了西瓜對(duì)細(xì)菌性枯萎病的抗性，在緩解西瓜連作障礙方面有很大作用[11-14]。蔡躍臺(tái)等[15]研究表明，在西瓜葉面噴施沼液肥可實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。另外，水溶性肥料具有水肥同施、以水調(diào)肥的特點(diǎn)，大大提高了作物水肥利用效率[16]。

壓砂田作為我國(guó)西北地區(qū)一種典型的保護(hù)性耕作方法，具有蓄水保墑、增溫保溫、減少蒸發(fā)、抗風(fēng)蝕的作用[17-19]，也可提高土壤生物活性[20]。經(jīng)過近20年的發(fā)展，寧夏硒砂瓜產(chǎn)業(yè)逐漸形成了區(qū)域化、規(guī)?；l(fā)展格局，且主要分布在中衛(wèi)市沙坡頭區(qū)香山地區(qū)等。由于硒砂瓜長(zhǎng)期連作造成壓砂地農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)相對(duì)脆弱，生物多樣性降低，西瓜的品質(zhì)和產(chǎn)量均呈降低趨勢(shì)。隨著寧夏種植業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)政策的調(diào)整，壓砂地的有序退出成為地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在退砂田調(diào)控根區(qū)施肥，種植高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)西瓜，保持硒砂瓜品牌是當(dāng)下地方產(chǎn)業(yè)急需解決的關(guān)鍵問題。因此，筆者以金城5號(hào)西瓜為供試作物，通過田間試驗(yàn)研究了不同施肥處理對(duì)退砂田西瓜產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收和品質(zhì)的影響，以期篩選出合理的施肥調(diào)控手段，為寧夏退砂田西瓜合理施肥提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于寧夏中衛(wèi)市香山鄉(xiāng)深井村，該區(qū)域干旱少雨、光照充足，生長(zhǎng)季節(jié)日照時(shí)數(shù)達(dá)1080 h，有效積溫2 529.3 ℃，5—8月份晝夜溫差一般在12.6～15.5 ℃。平均氣溫6.4 ℃，年大于0 ℃有效積溫3210 ℃，大于10 ℃活動(dòng)積溫2 629.4 ℃，年平均日照時(shí)數(shù)2 856.4 h，年太陽總輻射566.89 kJ?cm-2。多年平均降水量239 mm，其中7、8、9月的降水量約為174.7 mm，約占全年降水量的66%，作物生育期4—10月降水量為221.6 mm，占全年的95%。歷年平均蒸發(fā)量為2 368.8 mm，平均相對(duì)濕度為54%。退砂前為15 a（年）以上壓砂地西瓜種植，2022年3月完成清砂整地，上層熟化土壤受破壞嚴(yán)重。土壤類型為灰鈣土，質(zhì)地砂壤土。0～20 cm土壤容重1.35～1.60 g?cm-3，土壤pH值8.45，全鹽含量（w，下同）0.70 g?kg-1，有機(jī)質(zhì)含量6.60 g?kg-1，全氮含量0.60 g?kg-1，全磷含量0.67 g?kg-1，全鉀含量20.8 g?kg-1，堿解氮含量32.5 mg?kg-1，有效磷含量9.3 mg?kg-1，速效鉀含量150.9 mg?kg-1。土壤肥力水平較低，但無鹽堿危害。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 試驗(yàn)處理 2022年5—8月，以金城5號(hào)西瓜（中衛(wèi)市金城種業(yè)有限責(zé)任公司）為供試作物，于5月16日移栽定植，株距75 cm，行距200 cm，栽植行覆蓋120 cm黑膜防草保墑，膜下鋪設(shè)滴灌帶，8月12日收獲。種植前施肥處理（CK除外），統(tǒng)一進(jìn)行土壤改良培肥，施用商品有機(jī)肥15 t?hm-2[商品“稼之芯”有機(jī)肥，（N+P2O5+K2O）含量≥5.2%，水溶性腐殖酸含量≥13.9%，有機(jī)質(zhì)含量≥73%，高氨基酸，銀川仁達(dá)無害化處理有限公司生產(chǎn)]西瓜專用緩釋復(fù)合肥375 kg?hm-2 （21-14-16），旋耕20 cm，西瓜生育期進(jìn)行水肥一體化滴灌追肥，水肥運(yùn)籌時(shí)期和方式參照表1。設(shè)置5個(gè)施肥處理：CK-對(duì)照，不施用任何肥料；水溶肥-大量元素水溶肥Water-soluble macronutrient fertilizer（WSMF），西瓜生育前期采用28-10-12的高氮配方[（N+P2O5+K2O）含量≥50%]，生育中后期采用11-6-35 [（N+P2O5+K2O）含量≥52%]的高鉀配方，總用量375 kg?hm-2，云南聚合云天化肥有限公司生產(chǎn)；水溶肥+生物菌肥Water-soluble macronutrient fertilizer + biological bacterial manure（WSMF + BBM）：在水溶肥的基礎(chǔ)上配施生物菌肥，生物菌肥為液體型多黏類芽孢桿菌，有效菌數(shù)≥5億·mL-1，總用量75 kg?hm-2，寧夏九昇生物科技產(chǎn)業(yè)開發(fā)有限公司生產(chǎn)；生物菌肥Biological bacterial manure（BBM）：同以上生物菌肥及用量；沼液肥Biogas slurry fertilizer（BSF）：（N+P2O5+K2O）含量≥160 g?L-1（162-1.2-2.7），氨基酸含量≥100 g?L-1，（Ca+Mg）含量≥30 g?L-1，（Fe+Zn+Si）含量≥16 g?L-1，總用量375 kg?hm-2，寧夏順寶現(xiàn)代農(nóng)業(yè)股份有限公司生產(chǎn)。為了統(tǒng)一水肥管理，采用田間大區(qū)對(duì)比試驗(yàn)，隨機(jī)排列，每個(gè)施肥處理面積為300 m2 （2 m×150 m）。

1.2.2 樣品采集與測(cè)定 在西瓜成熟期（每株坐瓜1個(gè)），每個(gè)處理隨機(jī)采集30個(gè)西瓜，3次重復(fù)，測(cè)定其單瓜質(zhì)量，并折算其單位面積產(chǎn)量。同時(shí)采集地上部植株，烘干稱質(zhì)量折算其干生物量。西瓜經(jīng)濟(jì)部分和地上部植株樣采用H2SO4-H2O2消煮，半微量凱氏定氮法測(cè)定全氮含量，鉬銻抗比色法測(cè)定全磷含量，火焰光度計(jì)法測(cè)定全鉀含量。采用2，6-二氯靛酚滴定法（GB 5009.86－2016）測(cè)定西瓜維生素C含量；采用3，5-二硝基水楊酸比色法（NY/T 2742－2015）測(cè)定總糖含量；采用酸堿滴定法（GB/T 12456－2008）測(cè)定總酸含量。

肥料利用率/%=（施肥處理地上部養(yǎng)分吸收-CK地上部養(yǎng)分吸收）/氮磷鉀純養(yǎng)分量×100。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2010軟件整理數(shù)據(jù)和作圖，采用DPS 19.1軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，多重比較采用Duncan新復(fù)極差法，兩變量采用Pearson相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理下退砂田西瓜經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量

從圖1可看出，不同施肥處理下西瓜經(jīng)濟(jì)（果實(shí)）產(chǎn)量為45.4～51.4 t?hm-2，產(chǎn)量表現(xiàn)為水溶肥+生物菌肥＞水溶肥＝沼液肥＞生物菌肥，與CK和生物菌肥處理相比，水溶肥、水溶肥+生物菌肥和沼液肥處理均可顯著提高西瓜經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，分別比CK增產(chǎn)12.5%、13.2%、12.5%，分別比生物菌肥處理增產(chǎn)了6.1%、6.8%、6.1%。水溶肥+生物菌肥、水溶肥與沼液肥處理間西瓜經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量差異不顯著，但單施生物菌肥較水溶肥+生物菌肥配施顯著減產(chǎn)了6.3%。因此，在退砂田西瓜種植中，采用大量元素水溶肥和沼液肥可實(shí)現(xiàn)西瓜高產(chǎn)，且配施生物菌肥的效果更好。

2.2 不同施肥處理下退砂田西瓜氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收利用

由表2可知，相對(duì)于CK處理，除施用生物菌肥外，其他施肥處理均可顯著促進(jìn)西瓜植株、果實(shí)和地上部氮吸收，植株氮吸收表現(xiàn)為：水溶肥+生物菌肥gt;水溶肥gt;沼液肥gt;生物菌肥，而果實(shí)和地上部氮吸收均表現(xiàn)為：水溶肥gt;水溶肥+生物菌肥gt;沼液肥gt;生物菌肥。相對(duì)于CK和生物菌肥處理，僅水溶肥+生物菌肥可顯著促進(jìn)植株磷吸收，分別提高了55.9%、73.3%；與CK和生物菌肥處理相比，水溶肥處理顯著促進(jìn)了果實(shí)和地上部磷吸收，水溶肥處理果實(shí)磷吸收分別提高了20.9%、11.8%，水溶肥處理地上部磷吸收分別提高了25.0%、20.7%；西瓜地上部磷吸收表現(xiàn)為：水溶肥gt;沼液肥gt;水溶肥+生物菌肥gt;生物菌肥gt;CK，水溶肥和沼液肥均可顯著促進(jìn)西瓜地上部磷吸收。不同施肥處理下，西瓜植株、果實(shí)和地上部鉀吸收量各有差異。與生物菌肥處理相比，水溶肥+生物菌肥可顯著促進(jìn)植株鉀的吸收累積提高了61.5%，但生物菌肥處理與其他施肥處理之間無顯著差異；與CK處理相比，水溶肥和水溶肥+生物菌肥處理果實(shí)鉀吸收量分別顯著提高了19.7%、22.5%，地上部鉀吸收量分別顯著提高了23.2%、26.2%，但各施肥處理間差異均不顯著。總體而言，水溶肥或其配施生物菌肥對(duì)西瓜鉀吸收累積具有顯著提升效果。

由表2還可看出，西瓜果實(shí)和地上部養(yǎng)分氮、磷、鉀吸收表現(xiàn)為：Kgt;Ngt;P，西瓜植株養(yǎng)分氮、磷、鉀吸收表現(xiàn)為Ngt;Kgt;P。不同施肥處理下，果實(shí)氮、磷、鉀吸收量占地上部總吸收量比例分別為61.4%～72.1%、68.0%～80.2%、77.4%～84.4%，養(yǎng)分累積主要在果實(shí)中。不同施肥處理下退砂田西瓜的氮、磷、鉀肥利用率分別為20.8%～31.2%、4.6%～15.5%、23.1%～39.2%，鉀肥利用率相對(duì)較高，磷肥利用率最低。水溶肥有利于提高西瓜氮肥利用率，而沼液肥有利于提高磷肥和鉀肥利用率。

2.3 不同施肥處理下退砂田西瓜品質(zhì)分析

由表3可知，不同施肥處理下西瓜總糖、總酸和維生素C含量（w，后同）分別為113.5～121.0 mg?g-1、0.43～0.66 g?kg-1、51.3～85.0 mg?kg-1。與CK相比，施肥處理均可顯著提高西瓜總糖和維生素C含量；除沼液肥外，其他施肥均可顯著提高西瓜總酸含量，而施肥處理之間西瓜總糖、總酸和維生素C含量差異均不顯著。因此，通過施肥調(diào)控可顯著提高退砂田西瓜品質(zhì)。

從圖2可看出，退砂田西瓜的總糖與總酸、維生素C含量之間均呈顯著或極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)R2分別為0.289 9、0.604 6，說明通過施肥處理可協(xié)同調(diào)控退砂田西瓜品質(zhì)，并兼顧西瓜產(chǎn)量的提高。

3 討論與結(jié)論

過量施用化肥會(huì)造成蔬菜和水果品質(zhì)下降，同時(shí)降低了肥料利用率[21]。研究表明，施肥提高了酸性磷酸酶活性和有機(jī)磷利用率，增加了西瓜側(cè)根數(shù)[22]，有機(jī)肥還可提高設(shè)施西瓜田的土壤肥力，與菌肥配施也可有效提升拱棚西瓜的產(chǎn)量和品質(zhì)[23-24]。生物菌肥作為一種新型肥料，可有效提高土壤肥力和肥料利用率、西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)，改善連作西瓜土壤質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展[25-27]。水溶性肥料也可改善土壤肥力和土壤微生物群落結(jié)構(gòu)[28]，海藻水溶肥可提高西瓜產(chǎn)量并保證其養(yǎng)分吸收[29]。在本試驗(yàn)中，水溶肥和沼液肥的增產(chǎn)效果明顯，且配施生物菌肥效果更好，單施生物菌肥比水溶肥+生物菌肥配施的西瓜減產(chǎn)6.3%。沼液肥作為一種生物有機(jī)肥含有豐富的營(yíng)養(yǎng)元素，也可提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[15，30-32]，還可降低根際土壤中病原菌數(shù)量，促進(jìn)西瓜生長(zhǎng)[33]，這與本研究結(jié)果基本一致。

馮敬濤等[34]對(duì)蘋果施加生物菌肥提高了植株全氮、全磷和全鉀含量，對(duì)蘋果的生長(zhǎng)起到積極作用。與單施化肥相比，不同類型的有機(jī)肥也可促進(jìn)西瓜養(yǎng)分吸收和運(yùn)轉(zhuǎn)，顯著提高了西瓜產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收累積量和肥料利用率[35-36]。在本研究中，不同施肥處理均不同程度地促進(jìn)了西瓜養(yǎng)分吸收，總體來看，西瓜N和P吸收量在水溶肥處理下相對(duì)較高，K在水溶肥+生物肥處理下較高。盡管采用了膜下滴灌追肥技術(shù)，但西瓜氮、磷、鉀肥利用率僅分別為20.8%～31.2%、4.6%～15.5%、23.1%～39.2%，因此氮、磷、鉀化肥均有較大減量?jī)?yōu)化空間，尤其是磷肥減量幅度更大。西瓜不同生長(zhǎng)期對(duì)養(yǎng)分的分配和吸收比例不同，以鉀最多，氮次之，磷最少，且砂地西瓜在坐果前以氮吸收為主，坐果后以鉀吸收為主[37-38]。在本試驗(yàn)中，不同施肥處理西瓜果實(shí)和地上部養(yǎng)分含量均表現(xiàn)為鉀gt;氮gt;磷，而西瓜植株養(yǎng)分含量則是氮gt;鉀gt;磷，說明退砂田西瓜不同器官對(duì)養(yǎng)分的需求量不同。

有研究表明，在番茄中添加生物肥料，可以減少無機(jī)肥用量且提高了果實(shí)品質(zhì)[39]，生物菌肥在提高西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)、抑制病害、緩解西瓜連作障礙方面也有一定的積極作用[11，40]。本研究結(jié)果證實(shí)，通過水溶肥、沼液肥和生物菌肥等施肥調(diào)控處理可顯著提高西瓜總糖、總酸和維生素C含量，且總糖與總酸、維生素C含量之間呈顯著或極顯著正相關(guān)。這可能是含氨基酸水溶肥豐富了小果型西瓜土壤微生物群落功能多樣性，增強(qiáng)了土壤酶活性，從而提升了果實(shí)品質(zhì)[41]，同時(shí)施用生物有機(jī)肥和沼液肥可有效促進(jìn)西瓜營(yíng)養(yǎng)代謝均衡，提高糖分和果實(shí)維生素C含量，最終改善西瓜品質(zhì)[42-43]。水分也是影響西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)鍵因素，過多的水分會(huì)降低西瓜果實(shí)品質(zhì)[44]。研究表明，通過滴灌與N、P、K肥耦合可節(jié)約水資源，提高西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)及水肥利用效率[45-46]，本研究結(jié)果也證實(shí)水肥一體化促進(jìn)了西瓜養(yǎng)分吸收，改善了西瓜品質(zhì)。

因此，退砂田西瓜根區(qū)滴灌施肥調(diào)控可實(shí)現(xiàn)西瓜水肥高效利用和產(chǎn)量品質(zhì)協(xié)同提升。綜合來看，采用水溶肥處理+生物菌肥更有利于提高退砂田西瓜產(chǎn)量，改善西瓜品質(zhì)。但根據(jù)退砂田西瓜目標(biāo)產(chǎn)量確定其施肥總量，以及全生育期水肥運(yùn)籌策略優(yōu)化方面還需要深入研究。

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收稿日期：2023-10-24；修回日期：2024-04-22

基金項(xiàng)目：寧夏回族自治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2022BBF02025）；2020年度自治區(qū)青年拔尖人才培養(yǎng)工程項(xiàng)目

作者簡(jiǎn)介：馬" " 英，女，研究實(shí)習(xí)員，主要研究方向?yàn)橹参餇I(yíng)養(yǎng)與施肥調(diào)控。E-mail：maying202310@163.com

通信作者：杜慧瑩，女，研究員，主要研究方向?yàn)槲魈鸸显耘嗯c育種。E-mail：Nkyzzs2016@163.com

趙" " 營(yíng)，男，研究員，主要研究方向?yàn)橹参餇I(yíng)養(yǎng)與施肥調(diào)控。E-mail：tony029@126.com