劉志剛，任紅松，李海峰，張以和，買買提·艾合買提，胡西旦·買買提，努爾孜葉古麗·馬合木提，阿木提·庫爾班，王瑞華，甘付華

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院吐魯番農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，新疆吐魯番 838000 ; 2.新疆吐魯番市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，新疆吐魯番 838000；3.托克遜縣伊拉湖鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，新疆托克遜 838103；4.托克遜縣農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測中心，新疆托克遜 838100)

0 引 言

【研究意義】甜瓜屬于喜肥作物[1]，也是需氮較多的作物[2]，施氮是甜瓜生產(chǎn)過程中重要環(huán)節(jié)[3,4]，科學(xué)合理的使用氮肥，不僅可以起到提高抗逆性、增強(qiáng)生長勢、延緩早衰、促進(jìn)高產(chǎn)、提升品質(zhì)等作用，而且對植物生長發(fā)育的促進(jìn)是多方面協(xié)同作用[4,5]。在設(shè)施甜瓜生產(chǎn)中，常常施用過量的氮素肥料，使養(yǎng)分利用率降低、甜瓜品質(zhì)變劣、土壤環(huán)境受到影響[6-8]。篩選出適宜的氮肥施用量和優(yōu)化施肥配比，對提高甜瓜產(chǎn)量、品質(zhì)及氮肥利用率有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】適期適量施用氮肥可促進(jìn)作物生長，延緩早衰[4]；李立昆等[9]得出施氮越多株高增加速率越大；氮肥水平的高低可直接影響甜瓜莖粗的生長，提高氮肥水平將有利于莖粗生長[10,11]；許如意等[12]研究表明，在2個(gè)甜瓜品種果實(shí)成熟期果實(shí)縱徑和果形指數(shù)在不同氮素濃度分段管理下差異不顯著；胡國智等[8]的研究認(rèn)為，施氮處理的氮肥利用率為 11%～29%，隨著施氮量的不斷增加，氮肥利用率逐步降低?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】甜瓜的生長發(fā)育受氮肥種類、氮肥用量、施肥方式等影響，氮肥利用率受甜瓜品種、種植方式、生態(tài)環(huán)境、土壤養(yǎng)分、栽培管理等影響。研究不同施氮量對設(shè)施甜瓜株高、莖粗、果實(shí)縱徑和橫徑、氮素吸收利用率的影響。【擬解決的關(guān)鍵問題】以吐魯番設(shè)施甜瓜為研究對象，研究不同施氮量對設(shè)施甜瓜植株、果實(shí)的生長發(fā)育特性、不同時(shí)期的需肥規(guī)律及養(yǎng)分吸收利用的影響，為促進(jìn)化肥減量增效，提高設(shè)施甜瓜種植氮肥利用率提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試材料為甜瓜地方品種西開心，中早熟品種，全生育期75～80 d，果實(shí)長圓形，幼果青皮，表面覆有深綠色條帶，全瓜布有細(xì)網(wǎng)紋，青白瓤，風(fēng)味極佳，由新疆吉豐種業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)。

所施用的氮肥為尿素(含N≥ 46.4%)，磷肥為重過磷酸鈣(含 P2O5≥ 46%)，鉀肥為硫酸鉀(含 K2O ≥ 51%)，磷酸二銨(含 P2O5≥ 64%)，三元復(fù)合肥(總養(yǎng)分≥ 51%)。試驗(yàn)地土壤為砂壤土，0～20 cm耕作層肥力中等，土壤養(yǎng)分含量中有機(jī)質(zhì)為16.082 g/kg、堿解氮為94.5 mg/kg、速效磷為19.6 mg/kg、速效鉀為 415 mg/kg，pH值為7.88。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間試驗(yàn)在2018年、2019年2～5月新疆吐魯番市高昌區(qū)新疆哈密瓜研究中心設(shè)施基地進(jìn)行(N 42°56' 21″，E 89°11'41″)，海拔56 m。試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，其中以處理5(常規(guī)施肥)為CK1，以處理1(無氮區(qū))為CK2，處理2(70%優(yōu)化施氮量)、處理3(優(yōu)化施氮量)、處理4(130%優(yōu)化施氮量)。試驗(yàn)每個(gè)處理3次重復(fù)，共15個(gè)小區(qū)，每次重復(fù)小區(qū)隨機(jī)排列，四周設(shè)保護(hù)行，小區(qū)面積為30 m2，單灌單排，避免水肥互相滲透，各處理基肥均為撒施，追肥為穴施，每次肥后滴水。表1

表1 甜瓜不同施氮量田間試驗(yàn)處理及施肥方案

1.2.2 測定指標(biāo)

植株生長性狀測定，每小區(qū)分別在溫室前、中、后部各隨機(jī)選取3株，共9株掛牌標(biāo)記，每6 d測定1次主蔓長、莖粗、果實(shí)縱徑、果實(shí)橫徑等指標(biāo)。其中用卷尺測量主蔓長度；莖粗用電子數(shù)顯游標(biāo)卡尺測量主蔓子葉部粗度；種植前取基礎(chǔ)混合土壤樣本，收獲時(shí)避開施肥處，每個(gè)處理各取一個(gè)土壤耕層混合樣本分析pH值、總鹽、有機(jī)質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀。

吸氮量(g/plant)=氮含量×干重；氮收獲指數(shù)(NHI)=果實(shí)吸氮量/植株吸氮量×100%；氮肥利用率(NFUE)=(施氮區(qū)地上部分吸氮量-不施氮區(qū)地上部分吸氮量)/施氮量×100%；氮肥生理利用率(kg/kg)=(處理區(qū)產(chǎn)量-對照區(qū)產(chǎn)量)/(處理區(qū)地上部植株吸氮量-對照區(qū)地上部植株吸氮量)；氮肥農(nóng)學(xué)效率(AE)=(處理區(qū)產(chǎn)量-對照區(qū)產(chǎn)量)/施用氮肥純量；氮肥對產(chǎn)量貢獻(xiàn)率(FCR)=(處理區(qū)產(chǎn)量-對照區(qū)產(chǎn)量)/處理區(qū)產(chǎn)量×100%；氮肥偏生產(chǎn)力(PFPN)=處理區(qū)產(chǎn)量/施用氮肥純量；氮產(chǎn)投比 =[(處理區(qū)產(chǎn)量-對照區(qū)產(chǎn)量)×平均價(jià)格-處理區(qū)氮肥成本]/處理區(qū)氮肥成本。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和作圖，采用DPS14.5統(tǒng)計(jì)軟件Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行數(shù)據(jù)方差分析，不同大小寫字母分別表示在(P≥0.01)和(P≥0.05)水平上差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮處理對甜瓜主蔓長度的影響

研究表明，2月20日甜瓜定植后，隨著外界氣溫的升高，棚內(nèi)溫度逐漸升高，地溫也隨之升高，促進(jìn)了根系的生長和養(yǎng)分的吸收，植株主蔓生長主要分為“慢-快-慢”3個(gè)階段。隨著甜瓜苗木根系向縱深發(fā)展和氮肥施用量的增加，甜瓜主蔓長度也隨之增長，定植后24～36 d，各處理主蔓長度生長速度在整個(gè)生育期內(nèi)較慢，這可能與追肥時(shí)間也有一定關(guān)系，各處理主蔓生長量處理4 > 處理3 > 處理2 > 處理1 > 處理5，各處理之間呈顯著差異(P<0.05)；定植后36～54 d，各處理主蔓生長進(jìn)入快速生長期，可能由于施氮量和溫度的原因，處理1主蔓生長速度居中，但因?yàn)榍捌谥髀L緩慢，主蔓長度始終低于其他各處理，而處理4主蔓生長速度較快，各處理主蔓生長量處理4 > 處理3 > 處理5> 處理2 > 處理1，各處理之間呈顯著差異(P<0.05)；定植后54～66 d，各處理主蔓生長進(jìn)入緩慢生長期，各處理主蔓生長量處理4 > 處理3 > 處理2 > 處理5> 處理1，除處理5以外，其他各處理之間呈極顯著差異(P<0.01)。圖1

注：P<0.05差異顯著，用小寫字母表示；P<0.01差異極顯著，用大寫字母表示，下同

2.2 不同施氮處理甜瓜主蔓莖粗的影響

研究表明，在整個(gè)生育期內(nèi)，各處理主蔓莖粗生長變化模型基本呈“S”型生長曲線，莖粗生長分3個(gè)階段，對于處理3來說“S”型生長曲線表現(xiàn)較為明顯，第1階段為定植后36～48 d，為緩慢生長期，第2階段為定植后48～60 d，為快速生長期，莖粗增長速率較快，第3階段為定植后60～78 d，為莖粗增長緩慢期；處理1、處理2的生長曲線較相似，第1階段為定植后36～42 d，為快速生長期，之后為2個(gè)慢速生長期，第2階段為定植后42～54 d，第3階段為定植后54～78 d；而處理4、處理5的生長曲線較相似，第1階段為定植后36～48 d，為快速生長期，之后為2個(gè)慢速生長期，第2階段為定植后48～66 d，第3階段為定植后66～78 d。在定植后78 d比較，處理3與其他處理呈極顯著差異(P<0.01)，主蔓莖粗比較為處理3>處理2>處理4>處理1>處理5。圖2

圖2 不同處理下甜瓜莖粗變化

2.3 不同施氮處理對甜瓜果實(shí)縱徑的影響

研究表明，隨著施氮量的增加，果實(shí)縱徑總體表現(xiàn)為先增加后減小的趨勢，處理3(優(yōu)化施肥處理)的甜瓜果實(shí)縱徑最大，處理3施氮量有效的促進(jìn)了果實(shí)的縱向生長發(fā)育，處理3在結(jié)果初期果實(shí)的縱徑就表現(xiàn)出了一定的優(yōu)勢，隨著時(shí)間的推移，在定植后84 d，處理3的果實(shí)縱徑長度與其他處理表現(xiàn)出較大的差異，處理3縱徑最大，為28.4 cm，而處理5(常規(guī)施肥區(qū))最小，為22.0 cm，其次為處理1，為23.4 cm，處理3相比其他處理呈極顯著差異(P<0.01)；而處理1(無氮區(qū))在結(jié)果初期，從定植后48～60 d表現(xiàn)為縱徑大于處理2(70%氮區(qū))，定植后66 d后與處理2差異不明顯。圖3

圖3 不同處理下甜瓜果實(shí)縱徑變化

2.4 不同施氮處理對甜瓜果實(shí)橫徑的影響

研究表明，隨著施氮量的增加，果實(shí)橫徑總體也表現(xiàn)為先增加后減小的趨勢，處理3(優(yōu)化施肥處理)的甜瓜果實(shí)橫徑最大，為16.2 cm，在整個(gè)生育期處理3的果實(shí)橫徑長度與其處理表現(xiàn)出一定的差異，處理3相比其他處理差異顯著(P<0.05)。而處理1(無氮區(qū))在結(jié)果初期，雖然沒有施用氮素，從定植后48～66 d表現(xiàn)為橫徑始終大于處理2，在定植后54～60 d甚至橫徑大于除處理3的其他處理，這可能與果實(shí)生長發(fā)育初期氮素濃度較低有關(guān)，低濃度的氮素有利于果實(shí)發(fā)育的充分吸收；在定植66 d之后，處理1開始表現(xiàn)出氮素缺乏的現(xiàn)象，果實(shí)橫徑生長比其他處理緩慢；從定植后72 d開始，果實(shí)橫經(jīng)大小始終為處理3>處理2>處理1>處理4，而處理5在定植后42～54 d，果實(shí)橫徑在各處理中較小。圖4

圖4 不同處理下甜瓜果實(shí)橫徑變化

2.5 不同施氮處理對甜瓜氮素吸收利用的影響

研究表明，在磷鉀肥施入量相同的基礎(chǔ)上，對氮素吸收量隨施氮量的增加表現(xiàn)為先增加后減少的趨勢，其中處理3對氮素吸收量最高，為5.67 g/株，其次是處理4，最低為處理1，為3.73 g/株，處理3、處理4與其他各處理呈極顯著差異(P<0.01)；但果實(shí)中全氮含量隨施氮量的增加而增加，在處理4達(dá)到最高，為2.69 g/株，各處理間差異不顯著；而處理3植株氮素吸收量最高，為2.98 g/株，在處理4時(shí)植株氮素吸收量開始降低，處理3、處理4與其他各處理呈極顯著差異(P<0.01)；處理5常規(guī)施肥氮素吸收量為4.27 g/株，相比處理3氮素吸收率提高32.79%。圖5,圖6

圖5 不同處理下甜瓜氮素吸收變化

圖6 不同處理下氮素施入量

2.6 不同施氮處理對土壤養(yǎng)分含量的影響

研究表明，施用一定量的磷鉀素前提下，過量的氮素對甜瓜植株鉀素的吸收有一定的抑制作用，植株主蔓長度與施氮量、根際速效氮含量成正比。處理4速效氮含量最高，330.3 mg/kg，速效鉀含量最高，為428 mg/kg，處理4主蔓長度最長，各處理主蔓生長量排序?yàn)椋禾幚? > 處理3 > 處理2 > 處理1，這與各處理施氮量、根際速效氮含量排序相同；一定范圍內(nèi)，隨氮素施入量的增加，促進(jìn)了甜瓜植株對磷素的吸收，在處理3氮素施入量時(shí)磷素吸收最高，而主蔓莖粗比較中，表現(xiàn)為處理3>處理2>處理4>處理1，與根際磷素吸收量排序相同，植株對磷素的吸收量與根莖粗度有一定關(guān)系。表2

表2 甜瓜不同施氮量田間試驗(yàn)處理前后土壤養(yǎng)分含量

2.7 不同施氮處理對氮肥利用效率的影響

研究表明，在磷鉀肥施入量一定的前提下，隨氮素施入量的增加氮肥利用率、產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率和氮收獲指數(shù)先升高后降低，氮肥利用率、產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率在處理3均達(dá)到最高，分別為19.34%和22.76%，處理2氮肥利用率最低，為12.42%，與處理3差異顯著(P<0.05)，處理4對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率最低，為10.15%，與各處理氮肥對產(chǎn)量貢獻(xiàn)率呈極顯著差異(P<0.01)，氮收獲指數(shù)則是在處理2達(dá)到最高，為90.15%，與其他處理差異顯著(P<0.05)；處理2氮肥農(nóng)學(xué)效率、氮肥偏生產(chǎn)力、氮產(chǎn)投比均為最高，分別為23.73、108.08、9.97，其次是處理3，處理4氮肥對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率、氮肥農(nóng)學(xué)效率、氮肥偏生產(chǎn)力、氮產(chǎn)投比均最低，分別為10.15、5.13、50.55、2.54，除處理2與處理3、處理4間均呈極顯著差異(P<0.01)；氮肥生理利用率隨氮素施入量的增加而降低，處理4最低，為50.04，處理2最高，為327.66，處理2與其他處理間呈極顯著差異(P<0.01)。表3

表3 不同處理下氮肥利用效率變化

3 討 論

有研究認(rèn)為，適宜的氮、鉀肥施用量既能促進(jìn)地上部植株生長[13]，又改善了根系的形態(tài)結(jié)構(gòu)和分布[14-15]，過量的氮、鉀肥使產(chǎn)量、品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益降低，且氮肥的抑制作用更為明顯[16]。而氮素過量可能會(huì)降低根際土壤微生物氮含量[17]，使大部分光合同化產(chǎn)物與氮形成蛋白質(zhì)，影響光合產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化和輸出[18]，且導(dǎo)致根系活力下降，不利于對礦質(zhì)養(yǎng)分的吸收利用和植株吸收養(yǎng)分的效率[19]。試驗(yàn)中甜瓜的氮素利用率僅為12.42%～19.34%，氮素過量對甜瓜果實(shí)生長的影響甚至比不施氮肥更嚴(yán)重，這與胡國智等[8]的研究結(jié)果基本一致。

研究表明，適量的鉀能促進(jìn)植株對氮、磷、鉀的吸收[20]，鉀素累積到一定濃度時(shí)則會(huì)抑制對氮、磷的吸收[21]。磷、鉀間，氮、鉀間，氮、磷間也表現(xiàn)出交互作用[22,23]。研究顯示，在一定范圍內(nèi)增加氮素施用量有利于磷、鉀素的吸收與利用，氮素過量會(huì)降低磷素和鉀素的吸收量，這與孫永健[5]的研究結(jié)論一致；研究還發(fā)現(xiàn)過量的磷素會(huì)抑制地上部氮、磷、鉀素的吸收，不利于甜瓜植株和果實(shí)生長。

相關(guān)研究認(rèn)為，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)[24]，甜瓜氮肥利用效率與施氮量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[8,13]，岳文俊等[25]得出在較低施氮量時(shí)，氮素被甜瓜植株充分吸收的機(jī)會(huì)較大，氮肥施入量大時(shí)供應(yīng)的養(yǎng)分超出甜瓜吸收能力，造成吸收利用率低，每株甜瓜對氮、磷、鉀的吸收量為 2.32～3.80、0.76～1.20、2.68～3.95 g/株；而陳波浪等[26]得出：不同肥力水平下的立架栽培甜瓜，氮、磷、鉀的吸收量分別為3.81～5.38 g、1.40～1.64 g、12.89～16.66 g/株；研究結(jié)果得出，每株甜瓜對氮、磷、鉀的吸收量分別為 3.73～5.67、0.39～0.79、10.45～13.15 g/株，主要原因可能與土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量、栽培方式、施肥量、品種等因素有關(guān)。

4 結(jié) 論

4.1 在磷鉀肥一定的基礎(chǔ)上，甜瓜主蔓長度與氮肥施用量成正比，甜瓜莖粗則呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢。

4.2 當(dāng)優(yōu)化施肥處理N、P2O5、K2O分別為300 kg/hm2、150 kg/hm2、180 kg/hm2時(shí)，促進(jìn)了甜瓜對磷、鉀元素的吸收，對甜瓜果實(shí)生長和產(chǎn)量形成效果明顯。

4.3 在磷鉀肥一定的基礎(chǔ)上，隨氮素施入量的增加氮肥利用率、產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率和氮收獲指數(shù)先升高后降低，氮肥利用率、產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率在優(yōu)化施肥處理均達(dá)到最高，分別為19.34和22.76。

4.4 氮收獲指數(shù)、氮肥生理利用率、氮肥農(nóng)學(xué)效率、氮肥偏生產(chǎn)力、氮產(chǎn)投比在70%優(yōu)化施氮量處理均為最高，分別為114.95%、327.66 kg/kg、23.73 kg/kg、108.08 kg/kg和9.97kg/kg。

4.5 植株對氮素吸收量隨施氮量的增加表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢，果實(shí)對氮素的吸收量表現(xiàn)出隨施氮量的增加而增加的趨勢；優(yōu)化施肥與常規(guī)施肥相比，氮素吸收率提高32.79%，氮肥利用率提高11.63%。