磷钾配施对旱砂田西瓜产量、 品质及养分利用率的影响

马忠明， 杜少平， 薛 亮

(1 甘肃省农业科学院，甘肃兰州 730070; 2 甘肃省农业科学院蔬菜研究所，甘肃兰州 730070;3 甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所，甘肃兰州 730070)

氮、 磷、 钾是植物生长发育必需的大量营养元素，对西瓜的生长和产量、 品质的形成不可缺少。其中西瓜生长对氮素营养水平反应比较敏感，氮是构成西瓜体内蛋白质、 核酸、 叶绿素和多种酶、 多种维生素的主要成分，氮素营养水平直接影响西瓜的产量和品质[1-2]。磷对碳水化合物的合成、 运输、 氮的代谢和脂肪合成以及提高西瓜对外界环境的适应能力方面起着重要的作用[3], 增施磷肥有利于提高单株瓜的数量和单瓜重，进而提高产量，且增加了西瓜可溶性糖和维生素C含量[4]。钾素能促进蔗糖的合成, 有利于糖分的运输和积累。研究表明， 生长期植株钾的含量与西瓜糖分含量呈正相关[5-6], 因此是公认的“品质元素”。以上研究中氮、 磷、 钾各自在西瓜的产量和品质的形成中起着重要的作用，而作物对氮、 磷、 钾在不同的生育期的吸收是有差异的，这就存在3种元素平衡的问题。以往研究表明[5, 7-11]，氮、 磷、 钾肥配施对西瓜产量和品质的影响均显著大于单施，但由于产地环境条件、 品种、 栽培模式各不相同, 对西瓜矿质养分吸收量及氮、 磷、 钾肥适宜施用比例和施用量的研究数据不尽相同。

砂田是我国西北干旱半干旱地区独特的、 传统的抗旱耕作方式，具有增温保墒、 阻止水土流失和土壤次生盐渍化的作用[12-16]，属土壤覆盖和水土保持方法之一。近年来，随着砂田瓜菜产业的兴起，砂田西瓜因其含糖量高、 瓤质细嫩多汁、 甘甜爽口而种植面积逐年扩大[17]。砂田西瓜传统施肥缺乏科学性，重氮轻磷，少施甚至不施钾肥及微肥，造成土壤养分比例失调，肥料利用率低，致使西瓜的产量和品质降低，严重制约着砂田西瓜产业的可持续发展[18]，而以往对砂田西瓜平衡施肥方面的研究较少。因此本试验在旱砂田西瓜氮肥施用基础上，设置了不同磷、 钾肥配合处理，探讨氮磷钾肥配施对砂田西瓜产量、 品质及养分利用率的影响，旨在探明适合旱砂田西瓜生产的较优施肥配方，为实现旱砂田西瓜的高产高效提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

供试西瓜品种为甘肃省农科院蔬菜所培育的陇抗九号。

本试验采用磷肥(P)、 钾肥(K)两因素完全随机区组设计，主区为钾肥处理，设K2O 0、 130、 260 kg/hm2三个水平，副区为磷肥处理，设P2O50、 90、 130、 170 kg/hm2四个水平，氮肥均为纯N 200 kg/hm2。小区面积为32 m2，3次重复。试验所用氮肥为尿素(N 46%)、 磷肥为普通过磷酸钙(P2O512%)、 钾肥为硫酸钾(K2O 50%)，其中氮肥40%做基肥于播前瓜行条施，60%做追肥伸蔓期穴施，磷、 钾肥做基肥于播前一次性施入瓜行。宽窄行“品”字形穴播，宽行0.9 m、 窄行0.6 m，播后进行宽窄膜相配套的全膜覆盖技术。4月18日播种，7月23日收获，其他管理措施按常规。

1.2 测定项目与方法

分别于西瓜开花期和果实膨大期，每小区选取具有代表性的植株5株，使用ADC Lci光合仪测定第5、 6片功能叶的光合速率和蒸腾速率。

西瓜成熟时，每小区随机选取具有代表性的10个瓜计算单瓜重，并统计每小区西瓜数，然后计算产量。使用手持式折光仪测定含糖量，比色法测定维生素C含量[19]，硝酸盐含量采用紫外分光光度法(NY/T1279-2007)，蛋白质含量采用凯式定氮法[20], 有效酸度用pH计测定，土壤基础理化性状分析及植株干物质养分含量测定采用土壤农业化学常规分析方法[20]。

西瓜总的养分积累量(kg/hm2)=成熟期植株干重(kg/hm2)×成熟期植株含氮量(%)+成熟期果实重(kg/hm2)×成熟期果实含氮量(%);

氮肥偏生产力=施氮区产量/施氮量;

养分当季利用率(%)=(施肥处理作物养分积累量─不施肥处理作物养分积累量)/肥料投入量×100。

统计分析和差异显著性检验采用SPSS 16.0版软件分析，用LSD法进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 磷钾肥互作对西瓜叶片光合作用的影响

西瓜的光合特性影响着其碳水化合物的合成与积累，是影响西瓜产量和品质的重要生理因素。由表1可知，磷钾肥配施对西瓜不同生育期叶片光合作用的互作效应显著，西瓜叶片光合速率和蒸腾速率在无钾和低钾处理中，表现出随施磷量的增加先增加后降低的趋势; 在高钾处理中，则随施磷量的增加而增加，且随着氮磷钾肥总配施量的增加而提高。其中K260P170处理的西瓜叶片光合速率和蒸腾速率在开花期较不施磷钾肥分别显著提高了49.88%和30.48%， 在果实膨大期显著提高了60.68%和49.12%。从西瓜不同生育时期叶片的光合特性来看，光合速率至果实膨大期达到最大，而蒸腾速率反而降低，这主要是由于西瓜果实在膨大期糖分和水分的大量积累。

表1 磷钾肥配施对砂田西瓜光合作用的影响

2.2 磷钾肥互作对西瓜产量及构成因素的影响

图1 磷、 钾肥单作对西瓜单瓜重和产量的影响Fig.1 Effects of phosphorus and potassium on single fruit weight and yield of watermelon

图2 磷、 钾肥互作对砂田西瓜产量的影响Fig.2 Effects of interaction between phosphorus and potassium on yield of watermelon

由图1可知，磷、 钾肥处理均对西瓜单瓜重及产量影响显著。西瓜单瓜重和产量先随施磷量的增加而提高，在施磷量达到130 kg/hm2后趋于稳定，P170处理的西瓜单瓜重和产量较P0分别显著提高了13.75%和43.79%; 西瓜单瓜重和产量均随施钾量的增加而递增，其中K260处理的西瓜单瓜重和产量较K0分别显著提高了9.22%和7.54%。通过二因素方差分析表明，磷钾肥配施对西瓜产量的交互效应显著(F=9.65)，从图2可以看出，在主因素K0、 K130处理中，西瓜产量随施磷量的增加呈先增加后降低的趋势，而在K260处理中则随施磷量的增加而递增，其中K260P170处理的西瓜产量显著高于其他组合，为45019 kg/hm2。

为了更好地分析磷钾肥互作效应，获得施磷量和施钾量的最佳平衡点，以施磷量和施钾量为自变量，西瓜产量为因变量，进行二次多项式回归分析，得出西瓜产量(Y)与磷(X1)、 钾(X2)肥之间的回归方程Y=27078+89.566X1+30.110X2-0.277X12+0.181X1X2-0.068X22(R2=0.824), 对该效应方程进行F检验，F=6.62>F0.05(5, 6)=4.39, 回归关系显著，说明该方程能够反映施肥量与产量之间的关系。从磷、 钾肥与西瓜产量回归模型的一次项可以看出，磷的偏回归系数大于钾，说明在本试验条件下，磷对西瓜产量的影响较大。将西瓜产量回归模型中两个自变量中的任意一个固定为0值，可得到磷、 钾与西瓜产量的单因子效应方程(表2)。通过对这些一元二次方程求导数以及采用当年当地西瓜平均销售价及肥料的价格，在砂田西瓜栽培模式下，分别求得了磷、 钾肥的最高产量施用量为162 kg/hm2和221 kg/hm2; 最佳经济施肥量为150 kg/hm2和185 kg/hm2。

2.3 磷钾肥互作对西瓜品质的影响

2.3.1 磷钾互作对西瓜含糖量及酸度的影响 含糖量和有效酸度是衡量西瓜品质的主要指标。由图3可知，磷、 钾肥单因素均对西瓜含糖量及酸度影响显著，西瓜含糖量随施钾量的增加而提高，在施钾130 kg/hm2后趋于稳定，K260处理的西瓜中心和边缘含糖量较K0显著提高了4.81%和6.90%， K0、 K130、 K260处理的西瓜糖分梯度分别为1.7、 2.1和1.6，因此K260处理的西瓜糖分梯度最低。不同施钾量对西瓜有效酸度影响不显著。施磷处理西瓜含糖量及有效酸度均显著高于不施磷处理，且随着施磷量的增加而提高，在施磷 130 kg/hm2时达到最高之后趋于稳定，P90、 P130、 P170处理的西瓜中心含糖量较P0分别显著提高了4.85%、 7.77%和8.74%，边缘含糖量显著提高了11.25%、 17.50%和18.75%。P90、 P130、 P170有效酸度较P0分别显著提高了1.52%、 3.04%和3.61%，P0、 P90、 P130、 P170处理的西瓜糖分梯度分别为2.3、 1.9、 1.7和1.7，由此可见随着施磷量的增加，西瓜糖分梯度逐渐降低。磷钾肥配施对西瓜糖分含量及有效酸度的互作效应不显著。

表2 磷、 钾肥处理的西瓜产量效应方程

图3 磷、 钾肥单作对西瓜含糖量和酸度的影响Fig.3 Effects of phosphorus and potassium on sugar content and acidity of watermelon

2.3.2 磷钾互作对西瓜Vc、 蛋白质及硝酸盐含量的影响 由表3可知，施磷量对西瓜维生素C含量影响显著，施磷处理的西瓜Vc含量显著高于无磷处理，在施磷130 kg/hm2时达到最大后有下降趋势，P90、 P130、 P170处理的西瓜Vc含量较P0分别显著提高了13.07%、 13.73%和9.48%; 施钾处理及磷钾肥配施的交互效应均不显著(F=2.90&0.72)。磷、 钾处理对西瓜蛋白质含量均产生了显著影响，K130处理西瓜蛋白质含量较K0和K260处理显著提高了7.87%和9.09%; P90、 P130、 P170处理西瓜蛋白质含量较P0分别显著提高了7.14%、 11.90%和11.90%; 但磷钾肥配施交互效应不显著(F=1.73)。

施钾处理西瓜硝酸盐含量显著高于不施钾处理，K130、 K260处理较K0分别显著提高了11.14%和11.24%。西瓜硝酸盐含量随施磷量增加而提高，在P130后有下降趋势，但处理间差异不显著; 磷钾肥配施对西瓜硝酸盐含量具有显著的交互效应，不施钾西瓜硝酸盐含量随施磷量的增加而降低，施钾则随着施磷量的增加而提高。

2.4 磷钾肥互作对西瓜矿质养分积累和利用的影响

通过对磷钾肥配施各处理条件下砂田西瓜氮磷钾养分的积累、 利用进行二因素方差分析表明，磷钾肥配施对砂田西瓜氮、 磷、 钾养分的总积累量及利用率的交互效应均达到显著水平，总体而言，氮、 磷、 钾积累总量在K0和K130处理中随着施磷量的增加而提高，到P130时达到最高，之后有下降趋势; 在K260处理中则随着施磷量的增加而增加，且在P170处理时达到最高，显著高于其他处理，氮肥偏生产力也表现出相似趋势。磷肥利用率在K0和K130处理中随着施磷量的增加而降低，在K260处理中则随着施磷量的增加而提高; 钾肥利用率则随着施钾量的增加而降低，而随着施磷量的增加而提高。在以上所有磷钾肥配施处理中，K260P170处理的西瓜氮、 磷、 钾素总积累量和利用率均达到了较高水平。

表3 磷、 钾肥处理对砂田西瓜品质的影响

表4 磷钾肥配施对砂田西瓜养分积累和利用的影响

3 讨论与结论

以往对西瓜最佳施肥量和施肥比例的研究结果都不尽相同，张玉凤等[29]研究表明，西瓜优化施肥的氮、 磷、 钾用量分别为280 kg/hm2、 114 kg/hm2、 360 kg/hm2，相应N、 P2O5、 K2O比例为1 ∶0.41 ∶1.28; 陈丁红等[30]研究表明，西瓜“科农9号”的适宜施肥量N、 P2O5、 K2O分别为207 kg/hm2、 52.5 kg/hm2和187.5 kg/hm2，相应的施肥比例为1 ∶0.25 ∶0.91; 叶林等[31]通过对日光温室西瓜的适宜施肥量研究表明，当氮、 磷、 钾用量分别为717 kg/hm2、 225 kg/hm2、 717 kg/hm2，N、 P2O5、 K2O比例为1 ∶0.31 ∶1时，西瓜产量最高，这主要与土壤基础肥力、 试验品种、 栽培模式等不同有密切关系。本试验结果表明，在旱砂田低肥力条件下，氮、 磷、 钾肥配施对西瓜光合、 产量、 品质和养分积累利用均有显著影响，且均以磷肥的影响较大，钾肥次之，表现出在低钾条件下，各指标随施磷量的增加呈现先增加后降低趋势; 在高钾条件下，西瓜产量则随施磷量的增加而增加，西瓜“陇抗9号”品种的最优施肥量为N 200 kg/hm2、 P2O5170 kg/hm2、 K2O 260 kg/hm2, N ∶P2O5∶K2O=1 ∶0.85 ∶1.3, 磷所占施肥比例高于其他研究，这主要是由于试验区土壤基础肥力较低，尤其速效磷含量偏低，按我国现行土壤肥力标准来划分，本试验土壤中磷已经成为了产量的限制因素，故西瓜的磷肥效应大于钾肥，而氮、 磷、 钾肥合理配施是西瓜高产、 优质的基础。

参考文献:

[1] 唐粉玲，张如莲.西瓜施肥研究进展[J]. 安徽农业科学，2007， 35(26): 8195-8196.

Tang F L, Zhang R L. Research advance of watermelon fertilization[J]. Journal of Anhui Agricultural, 2007, 35(26): 8195-8196.

[2] 陈钢，宋桥生，吴礼树，等. 不同供氮水平对西瓜产量和品质的影响[J]. 华中农业大学学报， 2007， 26(4)： 472-475.

Chen G, Song Q S, Wu L Setal. Effect of different nitrogen levels on yield and quality of watermelon[J]. Journal of Huazhong Agricultural University, 2007, 26(4): 472-475.

[3] 陈钢，王宏太，丁萌，等.西瓜矿质营养与施肥研究综述[J].长江蔬菜，2006(3)： 37-39.

Cheng G, Wang H T, Ding Metal. Study on nutrition and fertilization of watermelon[J]. Journal of Changjiang Vegetables, 2006, (3): 37-39.

[4] 陈钢，吴礼树，李煜华，等.不同供磷水平对西瓜产量和品质的影响[J].植物营养与肥料学报， 2007， 13(6)： 1189-1192.

Cheng G, Wu L S, Li Y Hetal. Effect of different phosphorous supply levels on yield and quality of watermelon[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2007, 13(6): 1189-1192.

[5] 朱洪勋，张翔，沈阿林，孙春河.西瓜需肥特点与平衡施肥研究[J].园艺学报， 1996， 23(2)： 145-149.

Zhun H X, Zhang X, Shen E L, Sun C H. Study on nutrients uptake and balanced fertilization of watermelon[J]. Acta Horticulturae Sinica, 1996, 23(2): 145-149.

[6] 王坚. 中国西瓜甜瓜[M]. 北京： 中国农业出版社， 2000. 116-117.

Wang J. Chinese watermelon and muskmelon[M]. Beijing: China Agricultural Press, 2000. 116-117.

[7] 鲁运江.氮肥不同用量对西瓜产量和品质的影响[J]，土壤肥料， 1997, (4)： 48-51.

Lu Y J. Effect of different nitrogen fertilizer dosage on yield and quality of watermelon[J]. Soils and Fertilizer Sciences in China, 1997, (4): 48-51.

[8] 盂丽娟. 西瓜需肥特点及高产高效施肥模型[J]. 现代农业， 1999, (11)： 14-16.

Meng L J. Watermelon nutrient characteristics and application of high yield model[J]. Modern Agricultural Science, 1999, (11): 14-16.

[9] 李云祥，王光英，万兵全，等.甘肃中部地区砂田西瓜平衡施肥效应及效益研究[J].土壤通报， 2008， 39(2)： 453-455.

Li Y X, Wang G Y, Wan B Qetal. The effect and benefit of balanced fertilization to watermelon in sand land in the middle area of Gansu province[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2008, 39(2): 453-455.

[10] 魏荔，张怀文，张静，等.不同氮磷钾肥料用量对西瓜产量及品质的影响[J].中国农技推广， 2010， 26(12)： 33-34.

Wei L, Zhang H W, Zhang Jetal. the effects of fertilization amount on yield and quality of watermelon[J]. China Agricultural Technology Extension, 2010, 26(12): 33-34.

[11] 黄凌云.氮钾配施对西瓜产量和可溶性糖的影响[J]. 浙江农业科学， 2011, (2)： 266-267.

Huang L Y. The effects of combined application of N and K on the yield and soluble sugar of watermelon[J]. Journal of Zhejiang Agricultural Sciences, 2011, (2): 266-267.

[12] 刘谦和，李志强. 砂田土壤的水蒸发特征和温度变化[J].甘肃农业科技， 1993， (8)： 26-28.

Liu Q H, Li Z Q. Feature of soil water evaporation and temperature dynamics of gravel mulched soil[J]. Gansu Agricultural Science and Technology, 1993, (8): 26-28.

[13] 许强，强力，吴宏亮，等. 砂田水热及减尘效应研究[J]. 宁夏大学学报(自然科学版)， 2009， 30(2)： 180-182.

Xu Q, Qiang L, Wu H Letal. Study on sandy-field ecosystem effection[J]. Journal of Ningxia University (Natural Science Edition), 2009, 30(2): 180-182.

[14] Modaihsh A S, Horton R, Kirkham D. Soil water evaporation suppression by sand mulches[J]. Soil Science, 1985, 139: 357-361.

[15] William J, Gale R W, McColl. Sandy fields traditional farming for water conservation in China[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 1993, 48: 474-477.

[16] Nachtergate J, Poesen J W, Van Wesemael B. Gravel mulching in vineyards of southern Switzerland[J]. Soil & Tillage Research, 1998, 46: 51-59.

[17] 陈年来，刘东顺，王晓巍，等. 甘肃砂田的研究与发展[J]. 中国瓜菜， 2008， (2)： 29-31.

Chen N L, Liu D S, Wang X Wetal. Research and development of gravel mulch production in Gansu province[J]. China Cucurbits and Vegetables, 2008, (2): 29-31.

[18] 马忠明，杜少平，薛亮.砂田西瓜甜瓜生产现状、 存在的问题及其对策[J].中国瓜菜， 2010, 23(3)： 60-63.

Ma Z M, Du S P, Xue L. The countermeasures research on the present condition and problems of melon in gravel mulched-field[J]. China Cucurbits and Vegetables, 2010, 23(3): 60-63.

[19] 郝建军. 植物生理学实验技术[M]. 沈阳： 辽宁科学技术出版社， 2001. 89-92.

Hao J J. Experimental technique in plant physiology[M]. Shenyang: Liaoning Science and Technology Press, 2001. 89-92.

[20] 鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 北京： 中国农业出版社， 2000. 132-148.

Bao S D. Soil agricultural chemistry analysis[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2000. 132-148.

[21] 黄绍文，孙桂芳，金继运，等.氮、 磷和钾营养对优质玉米籽粒产量和营养品质的影响[J].植物营养与肥料学报， 2004， 10(3): 225-230.

Huang S W, Sun G F, Jin J Yetal. Effect of nitrogen, phosphorus and potassium application on grain yield and qualities of high-oil and high-starch corn[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2004, 10(3): 225-230.

[22] 王洋，李东波，齐晓宁，李泽兴. 不同氮、 磷水平对耐密型玉米籽粒产量和营养品质的影响[J].吉林农业大学学报，2006， 28(2)： 183-186.

Wang Y, Li D B, Qi X N, Li Z X. Effect of nitrogen, phosphorus levels on grain yield and qualities of compact corn[J]. Journal of Jilin Agricultural University, 2006, 28(2): 183-186.

[23] 徐关印，刘保明，韩宝坤，等. 不同供磷水平对小麦植株蔗糖含量和农艺性状的影响[J]. 核农学报，2005，19(3): 219-221.

Xu G Y, Liu B M, Han B Ketal. Effects of different levels of phosphorus fertilizer on sucrose contents and agronomic traits in wheat[J]. Journal of Nuclear Agricultural Sciences, 2005, 19(3): 219-221.

[24] 鲁剑巍，陈防，张竹青. 磷肥用量对油菜产量、 养分吸收及经济效益的影响[J]. 中国油料作物学报， 2005， 27(1): 73-76.

Lu J W, Chen F, Zhang Z Q. Effect of phosphor application rate on rapeseed yield, nutrient absorption and profit[J]. Chinese Journal of Oil Crop Sciences, 2005, 27(1): 73-76.

[25] 李冬梅，魏珉，张海森，王秀峰.氮、 磷、 钾用量和配比对温室黄瓜叶片相关代谢酶活性的影响[J]. 植物营养与肥料学报， 2006， 12(3)： 382-387.

Li D M, Wei M, Zhang H S, Wang X F. Effects of N, P, K rates and ratios on activities of metabolism enzymes in leaves of cucumber in greenhouse[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2006, 12(3): 382-387.

[26] 王旭东，于振文，石玉，王小燕.磷对小麦旗叶氮代谢有关酶活性和籽粒蛋白质含量的影响[J]. 作物学报， 2006， 32(3)： 339-344.

Wang X D, Yu Z W, Shi Y, Wang X Y. Effects of phosphorus on activities of enzymes related to nitrogen metabolism in flag leaves and protein contents in grains of wheat[J]. Acta Agronomica Sinica, 2006, 32(3): 339-344.

[27] 王西和，刘骅，张炎，胡伟. 不同钾营养水平对西瓜产量及品质的影响[J]. 新疆农业科学， 2010， 47(10)： 2001-2004.

Wang X H, Liu H, Zhang Y, Hu W. Effects of different potassium levels on yield and quality of watermelon[J]. Xinjiang Agricultural Sciences, 2010, 47(10): 2001-2004.

[28] 宋桥生，陈钢，吴礼树，等. 不同供钾水平对西瓜产量和品质的影响[J]. 湖北农业科学，2007，46(5)： 732-734.

Song Q S, Chen G, Wu L Setal. Effect of different potassium supply levels on yield and quality of watermelon[J]. Hubei Agricultural Sciences, 2007, 46(5): 732-734.

[29] 张玉凤，董亮，刘兆辉，等. 不同肥料用量和配比对西瓜产量、 品质及养分吸收的影响[J]. 中国生态农业学报，2010，18(4)： 765-769.

Zhang Y F, Dong L, Liu Z Hetal. Effects of fertilization amount and ratio on yield, quality and nutrient absorption of watermelon[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2010, 18(4): 765-769.

[30] 陈丁红，胡国成，周昌豪，等. 氮磷钾配施对西瓜科农9号产量和品质的影响[J]. 浙江农业科学，2012, (7)： 975-976.

Chen D H, Hu G C, Zhou C Hetal. The effects of combined application of N, P and K on the yield and quality of Kenong 9 watermelon[J]. Journal of Zhejiang Agricultural Sciences, 2012, (7): 975-976.

[31] 叶林，李建设，高艳明. 氮磷钾施用量与日光温室西瓜产量的相关性研究[J]. 农业科学研究， 2008, 29(1)： 22-24.

Ye L, Li J S, Gao Y M. Correlation studies between application rates of N, P, K and yield of watermelon in sunlight greenhouse[J]. Journal of Agricultural Sciences, 2008, 29(1): 22-24.