不同氮钾含量水溶肥对袋培甜瓜果期 养分吸收及产量、品质的影响
包振兴 陈欢 景裕娜 齐红岩 刘义玲
摘? ? 要：在基质袋式栽培条件下，以薄皮甜瓜品种‘玉美人为试材，在甜瓜果实发育期，设T1（mN∶mP∶mK =3∶1∶6）、T2（mN∶mP∶mK =2∶1∶2）、T3（mN∶mP∶mK =2∶1∶1）3个不同氮钾含量水溶肥处理，山崎甜瓜营养液（mN∶mP∶mK =5∶1∶6）作为对照，通过水肥一体化的滴灌施肥方式，研究了不同处理下甜瓜生长发育、产量品质及养分吸收的变化规律，筛选出适合基质袋培甜瓜生长发育的水溶肥氮钾配方，以期为甜瓜水肥一体化生产中肥料的选择及优质高产栽培提供参考。结果表明，在果實发育期，T2处理甜瓜株高和茎粗优于其他处理，处理第8天时，较CK相比分别显著升高了14.89%和8.15%。T3处理根系活力最大，处理第16天时，根系活力较CK相比显著升高了26.85%。T1处理的叶片叶绿素含量、净光合速率和胞间CO2浓度均最大，处理第24 天时，叶绿素a含量较CK显著升高了5.81%，净光合速率较CK升高了6.88%。产量和品质的指标表现为T1处理最优，甜瓜单果质量、单株产量、可溶性固形物含量、维生素C含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和糖酸比均最高，其中单果质量、单株产量较CK分别提高了32.98%和9.75%。T1处理甜瓜的可溶性固形物含量、维生素C含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和糖酸比分别比CK提高了31.87%、25.00%、61.20%、21.01%和28.14%。植株中全N和全K积累量T1处理最高，植株全P含量T2处理最高。综合分析表明，在基质袋栽培条件下，甜瓜果实发育期T1处理水溶肥可显著提高果实产量和品质，适于果期通过水肥一体化方式施用。
关键词：甜瓜;水溶肥;产量;品质;养分吸收
Abstract： In this experiment， under the condition of substrate bag cultivation， the oriental melon variety ‘Yumeiren was used as the test material. In the development stage of melon fruit， T1 （N∶P∶K=3∶1∶6） ，T2（N∶P∶K=2∶1∶2）， T3 （N∶P∶K=2∶1∶1） with different nitrogen and potassium contents， water soluble fertilizer treatment， Yamazaki melon nutrient solution （N∶P∶K=5∶1∶6） as a control were applied the changes of growth， yield， quality and nutrient uptake of melon under different treatments were studied by means of drip irrigation with water and fertilizer integration. The formula of water-soluble fertilizer nitrogen and potassium suitable for the growth and development of melons in trays was selected to make melon water and fertilizer. Thus Providing reference for the selection of fertilizers and high-quality and high-yield cultivation in integrated production. The results showed that the plant height and stem diameter of T2 treated melon were better than other treatments during fruit development， and increased significantly by 14.89% and 8.15% compared with CK on the 8th day. The root activity of T3 was the highest， and the root activity was significantly increased by 26.85% compared with CK on the 16th day. The chlorophyll content， net photosynthetic rate and intercellular CO2 concentration of the leaves in T1 treatment were the highest. On the 24th day， the chlorophyll a content was significantly increased by 5.81% compared with CK， and the net photosynthetic rate was 6.88% higher than that of CK. The yield and quality indicators showed T1 treatment is the best. The single fruit quality， single plant yield， soluble solids， Vitamin C， soluble protein， soluble sugar content and sugar-to-acid ratio were the highest， and the single fruit quality and yield per plant were 32.98% and 9.75%. higher than that of CK. The soluble solids， Vitamin C， soluble protein， soluble sugar content and sugar to acid ratio of T1 treated melon were increased by 31.87%， 25.00%， 61.20%， 21.01% and 28.14%， respectively. The total N and total K accumulation T1 treatments were the highest in plants， and the plant total P content T2 treatment was the highest. The comprehensive analysis showed that under the condition of substrate bag cultivation， T1 treatment of water-soluble fertilizer in melon fruit development period can significantly improve fruit yield and quality， and is suitable for fruit-time integration through water and fertilizer.
Key words： Melon; Water-soluble fertilizer; Yield; Quality; Nutrient absorption
在农业生产中，水肥一体化被认为是更科学的灌溉施肥技术，水溶性肥料是这一技术的物质基础和关键环节[1]。甜瓜属喜肥类蔬菜作物，其产量高低和品质优劣除与品种有关外，还与施肥情况密切相关。然而，传统施肥技术的使用以及农业生产者栽培过程中为追求生产效益盲目施肥，不仅阻礙了甜瓜产量和品质的进一步提高，还会对生态环境构成威胁[2]。因此，选择适合甜瓜栽培生长的水溶肥显得至关重要。
水溶肥即水溶性肥料（Water soluble fertilizer，简称WSF），是一种完全溶于水的速效多元复合肥料[3]，近年来普遍采用喷、滴灌等水肥一体化施肥方式[4-5]。水溶肥的易溶解性可以减轻施用传统化肥容易造成滴灌和喷灌系统堵塞的问题，目前水溶肥的应用愈来愈广泛[6]。研究表明，施用水溶肥能改善土壤肥力，提高山药、茄子、香蕉、草莓、小白菜和大葱等作物产量和品质[6-11]。施用壳聚糖水溶肥可以促进西瓜生长，并可以调节其营养生长和生殖生长，促进生物量的积累[12]。水溶肥按养分组成常分为大量元素水溶肥、中量元素水溶肥、功能型水溶肥三大类，同一类水溶肥的含量及元素比例也各不相同[13]。因此应根据作物种类、栽培模式及气候、土壤等环境条件选择合适的水溶肥。为此，本研究选择了3种不同类型的水溶肥，以山崎甜瓜营养液为对照，滴灌作为施肥方式，通过不同水溶肥处理下基质袋培甜瓜生长发育、产量品质及养分吸收等方面变化规律的研究，筛选出适合基质袋培甜瓜生长发育的水溶肥，以期为甜瓜水肥一体化生产中肥料的选择及优质高产栽培提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验于2018年3—6月和8—11月在沈阳农业大学科研基地日光温室内进行。甜瓜品种为‘玉美人，供试基质由本课题组自行研发，主要原料以牛粪和草炭为主，其基本理化性质见表1。供试水溶肥种类及养分含量见表2，养分含量在沈阳农业大学分析测试中心测定。
1.2 试验设计
试验共设4个处理，分别为CK（山崎甜瓜配方营养液）、T1水溶肥（mN∶mP∶mK =3∶1∶6）、T2水溶肥（mN∶mP∶mK =2∶1∶2）、T3水溶肥（mN∶mP∶mK =2∶1∶1）。试验采用基质袋栽培方式，栽培袋长×宽×高为50 cm×20 cm×10 cm，每袋装0.01 m3基质，定植2株甜瓜，株距30 cm，行距100 cm，每个处理共定植54株甜瓜，每个处理3次重复，完全随机重复设计。甜瓜采用单蔓整枝，吊蔓栽培，每株留3个瓜。水溶肥采用水肥一体化滴灌方式施入，从开花后第7天开始进行施肥处理，每袋每次施用4 g，每隔7 d施1次，共施4次，稀释500倍液，山崎甜瓜营养液从开花后第7天起连续施用。其他管理同常规生产。
1.3 方法
在第1次施肥处理后第8天、第16天、第24天、第32天取样，测定各处理的生长指标及养分含量。果实成熟后测定产量及品质指标。采用单株取样，每个处理3次重复。
1.3.1 生长指标测定 株高：用卷尺测定茎基部到生长点的距离。茎粗：用游标卡尺测定茎基部最粗处茎的横纵二向直径的值。根系活力：采用氯化三苯基四氮唑（TTC）还原法[14]测定植株根尖部位根系活力。叶绿素：采用丙酮乙醇混合液法[15]测定生长点以下第5片叶叶绿素含量。光合指标：采用Li-6400便携式光合仪测定生长点以下第5片叶各光合指标。
1.3.2 植株养分和产量品质测定 植株全氮测定采用H2SO4-H2O2消煮，凯氏定氮法;植株全磷测定采用钒钼黄比色法;植株全钾测定采用原子吸收分光光度计法。单果质量及单株产量使用1/100天平称量。取中果肉部位测定果实各品质指标，果实可溶性固形物含量测定采用手持折光仪，可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法，可溶性蛋白含量测定采用考马斯亮蓝G-250法，维生素C含量测定采用钼蓝比色法，有机酸含量测定采用NaOH滴定法[15]。
1.4 数据处理
文中所有数据均为2茬数据的平均值，采用SPSS和Microsoft Excel 2007软件进行数据处理和分析作图，显著性水平为p<0.05。图表中数据均为3次重复的平均值±标准误。
2 结果与分析
2.1 不同氮钾含量水溶肥对甜瓜植株生长的影响
从图1株高可以看出，不同水溶肥处理甜瓜株高呈现先升高后稳定的变化趋势。处理第8天时，T1处理株高与对照相比增加不显著。T2和T3处理株高分别较CK显著增加了14.89%和12.77%。从图1茎粗可以看出，不同水溶肥处理甜瓜茎粗呈现先升高后下降的变化趋势，在处理第8 天时，T1和T2处理茎粗较CK相比分别显著增加了7.93%和8.15%。T3处理与CK无显著差异。
从图1可以看出，在甜瓜果实发育过程中，不同处理甜瓜根系活力均呈现先升高后降低的变化趋势。在处理期间T2处理较CK相比无显著差异，T1处理显著低于对照，T3处理显著高于对照。其中处理第16天时，T1处理的根系活力比CK显著降低了15.55%，T3根系活力较CK相比显著升高了26.85%。在处理第16天以后，各处理甜瓜根系活力均不同程度开始下降，到处理第24 天时各处理根系活力基本保持稳定，表明甜瓜果期施用不同水溶肥对根系活力有显著影响。
2.2 不同氮钾含量水溶肥对甜瓜叶片叶绿素含量的影响
叶绿素作为重要的光和色素，在植物光合作用的光吸收过程中起着核心作用。从图2可以看出，随着甜瓜果实膨大，甜瓜叶片叶绿素含量呈现先升高后降低的变化趋势。叶绿素a、叶绿素b、叶绿素（a+b）在处理24 d时均达到最大值。在处理第24天时，T1处理甜瓜叶片叶绿素a含量较CK显著升高了5.81%，叶绿素b含量同CK相比无显著差异。T2和T3处理叶绿素a含量较CK分别显著下降了14.11%和11.62%。叶绿素b含量较CK分别显著下降了16.47%和12.94%。叶绿素（a+b）含量含量变化趋势与叶绿素a含量变化趋势相同。由此可以看出，不同水溶肥处理影响了甜瓜叶片光合色素的形成。
2.3 不同氮钾含量水溶肥对甜瓜叶片光合特性的影响
从图3可以看出，甜瓜叶片光合速率随甜瓜果实膨大呈现先升高后降低的变化趋势，在处理第24天时达到最大值，各处理间差异显著。T1处理的光合速率较CK升高了6.88%（p<0.05）。T2和T3处理的光合速率较CK分别显著降低了15.49%和5.16%。从图3叶片气孔导度在处理期间呈现逐渐升高的变化趋势，不同水溶肥处理均显著低于对照，在处理第32天时，T1、T2和T3处理叶片气孔导度较CK分别显著降低了9.28%、39.35%和28.12%。
从图3可以看出，随着处理时间的延长，甜瓜叶片蒸腾速率和胞间CO2浓度呈现逐渐升高的趋势，不同水溶肥处理与CK之间均产生显著差异。在处理第32天时达到最大值。其中T1处理叶片蒸腾速率和胞间CO2浓度较CK分别显著升高了7.21%和15.26%。T2和T3处理的叶片蒸腾速率和胞间CO2浓度较CK分别显著降低了26.35%、14.30%、12.57%和6.10%。说明T1处理较CK相比显著提高甜瓜叶片蒸腾速率和胞间CO2浓度，而T2和T3处理处理与CK相比降低了甜瓜叶片蒸腾速率和胞间CO2浓度。
2.4 不同氮钾含量水溶肥对甜瓜果实产量、品质的影响
从表3可以看出，不同水溶肥处理对甜瓜产量有显著影响。T1处理甜瓜单果质量和单株产量较CK分别显著提高了32.98%和9.75%。T2处理单果质量和单株产量较CK显著降低21.75%和13.26%;T3处理单果质量较CK相比显著升高了10.18%，单株产量较CK相比无显著差异。
从表中品质指标可知，T1处理较CK相比显著提高了甜瓜的品质，可溶性固形物、维生素C、可溶性蛋白、可溶性糖含量和糖酸比均显著高于CK，分别比CK提高了31.87%、25.00%、61.20%、21.01%和28.14%（p<0.05）。而T2和T3处理较CK相比均不同程度降低了甜瓜的品质，T1和T3处理可溶性糖含量分别比CK降低了27.25%和17.30%（p<0.05）。有机酸含量较CK分别升高了33.33%和27.78%（p<0.05），糖酸比与CK相比分别显著降低了45.43%和35.28%。
2.5 不同氮钾含量水溶肥对甜瓜植株养分吸收量的影响
从图4可以看出，不同水溶肥处理影响了植株对养分的吸收。T1处理显著促进了根系和茎中氮的积累，对叶中氮积累量影响不显著。T2和T3处理显著降低了根、茎和叶中氮的积累。其中在处理第16天时，T1处理根中氮积累量较CK处理显著升高5.22%，T2和T3处理根中氮积累量分别较CK显著下降了15.79%和8.63%。T1处理茎中氮含量较CK显著升高了6.21%，T2和T3处理茎中氮积累量分别较CK显著下降了16.29%和11.25%。不同水溶肥处理的甜瓜叶中氮积累量在处理期间呈现逐渐降低的变化趋势，处理第8天时，T1处理叶中氮积累量与CK处理无显著差异，T2和T3处理叶中氮积累量分别较CK处理显著降低了9.48%和6.73%。
不同水溶肥处理的甜瓜根中磷积累量呈现逐渐下降的变化趋势，而茎和叶中磷积累量呈现逐渐上升的变化趋势，处理第16天时，各处理同对照间差异显著。其中，T1处理根和茎中磷积累量分别较CK显著下降了9.11%和8.14%，叶中磷积累量与CK相比无显著差异。而T2和T3处理根、茎和叶中磷积累量分别显著高于CK处理，T2处理根、茎和叶中磷积累量分别较CK高12.64%、17.22%和19.20%。T3处理根、茎和叶中磷积累量分别较CK高6.69%、13.89%和12.00%。
不同水溶肥处理的甜瓜根和茎中钾积累量均呈现先平稳后下降的变化趋势，在处理第16天，T1处理根中钾积累量较CK显著升高了9.28%，T2和T3处理根中钾积累量与CK相比分别显著降低了12.41%和7.09%。在处理第16天时，T1、T2和T3处理茎中钾积累量与CK相比分别显著降低了12.14%、20.88%和16.38%。叶中钾积累量呈现逐渐下降的变化趋势，在处理第8天时，T1和T3处理叶中钾积累量比CK分别显著升高了23.42%和8.41%，T2处理叶中钾积累量与CK相比无显著差异。
3 讨论与结论
3.1 水溶肥对甜瓜植株生长的影响
水溶肥是一种新型高效多元复合型肥料，对促进作物生长发育、提高作物产量和品质具有重要作用[16]。水溶肥有利于改善作物的根际水肥环境，促进植物根系对养分的吸收。合理的水溶肥配方有利于增加作物叶绿素含量，改善光合作用[17]。水溶肥可以促进西瓜生长，并可以调节其营养生长和生殖生长[8]。水溶肥能显著提高马铃薯叶片各生长时期的叶绿素含量及其净光合速率，从而提高马铃薯产量的平衡[18]。徐同珊、趙玉坤等[19-20]研究表明水溶肥料能够有效促进番茄叶绿素的増加;促进玉米的生长，同时能够提高作物的叶绿素含量，从而提高了植物的光合速率，促进作物的生长。本研究结果表明，在甜瓜果实发育期，与对照相比，水溶肥处理对甜瓜株高和茎粗有不同程度的促进作用，水溶肥的肥效更容易被甜瓜植株吸收。甜瓜根系活力最高的为T3处理，与对照相比显著升高，而T2处理根系活力与对照相比无显著差异，T1处理与对照相比显著降低，可能与几种配方中营养元素的配比有关。T1处理的水溶肥与对照相比能够显著提高叶片叶绿素含量，促进光合作用，而T2和T3处理叶片叶绿素含量和光合作用较对照显著降低，说明T1处理更有利于甜瓜植株的生长。T1中钾元素含量最高，钾元素能够提高植物光合作用，增强CO2的同化率[21]，这与前人研究结果相一致。
3.2 水溶肥对甜瓜果实产量和品质的影响
水溶肥能够提高作物的产量和品质，但对作物品质的影响及增产效应与肥料品种有关。水溶肥不仅保证了海南香蕉的产量和品质，还节省水肥和人工，增产增效[22]。水溶肥提高了青菜的产量和效益[23]。本研究结果表明，不同水溶肥处理对单株产量和单果质量具有显著影响，表现为T1>T3>CK>T2;可溶性固形物和可溶性糖含量，T1和CK处理优于T2和T3处理。综合来看，T1处理对提高甜瓜产量和改善品质最为有利，可能是由于果实发育后期甜瓜对钾元素的吸收量增加，含钾量较高的T1配方水溶肥更有利于甜瓜生长，钾元素作为增产的重要元素，在一定范围内钾素的增加能够促进作物生殖生长以及提高其营养品质[24]，这与前人研究结果相一致。由此可见，合理养分配比的水溶肥有利于提高甜瓜果实品质，氮钾含量过高或过低都会导致可溶性固形物、可溶性糖含量以及产量的降低，合理的水溶肥才能保证甜瓜果实的高产、优质。
3.3 水溶肥对甜瓜植株养分吸收的影响
氮、磷、钾是作物生长发育的三大必需营养元素，是作物细胞结构的主要物质组分，它们的积累是作物产量形成的基础[25]。同一品种在不同施肥条件下养分累积量有所不同。彭智平等[26]研究液体肥料和固体肥料对大白菜的养分吸收效应结果表明，在相同氮磷钾用量的条件下，水溶肥能够大幅度提高白菜对养分的吸收。本研究表明，不同施肥处理对甜瓜氮、磷、钾养分累积量的变化趋势相似，不同施肥处理只改变不同生育时期氮、磷和钾积累量[27]，并不改变其累积趋势，这与前人研究结果相一致。N和K元素为甜瓜果实发育期的关键元素，随着甜瓜果实膨大，植株中N、K含量表现为T1和CK处理显著高于T2和T3处理，表明T1和CK处理有利于促进甜瓜生长，吸收更多的养分，提高营养物质向果实的运输。而植株P元素含量表现为T1和CK处理显著低于T2和T3处理。张艳丽等[28]研究认为，合理配施氮、钾肥可最大限度发挥营养元素的作用，提高氮、磷、钾养分累积量及其果实分配系数，从而使甜瓜高产、稳产。
综上所述，T1处理可显著提高果实产量和品质，适于果期通过水肥一体化方式施用。T2和T3处理有利于前期植株的营养生长，但对后期果实的发育及品质形成的促进作用低于T1处理。因此，为实现基质袋式栽培甜瓜的高产、优质目标，应根据植株不同生长发育时期的需求选择合适的水溶肥。
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