西瓜果实膨大期追施氮钾肥对土壤及果实品质的影响

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  摘要:以京欣1号西瓜(南瓜砧木嫁接苗)为试验材料,采用二因素四水平随机区组设计,以尿素(N ≥46%)和硫酸钾(K2O ≥50%)为肥源,研究在果实膨大期追施不同配比氮钾肥对土壤理化性状、土壤微生物及西瓜果实品质的影响。结果表明,在本试验条件下增施氮肥,土壤速效养分和有机质含量均有所降低,土壤理化性状变差,土壤中的微生物数量降低,果实品质显著下降;西瓜果实膨大期需要大量的钾元素,当减氮增钾(追施硫酸钾≤450 kg/hm2)时,土壤中的速效养分和有机质含量提高,理化性状逐渐变好,土壤中的微生物数量和多样性得到明显改善,真菌与放线菌的比例有所降低,土壤向“细菌型”转变。果实品质也得到一定改善。
  关键词:西瓜;氮肥;钾肥;土壤理化性状;果实品质;微生物
  中图分类号:S651.06 文献标识号:A 文章编号:1001-4942(2017)01-0087-05
  Abstract Selecting Jingxin No.1 watermelon (pumpkin seedlings for grafting) as material, using two factors and four levels random design method, the effects of topdressing different ratios of nitrogen and potassium fertilizer on physicochemical properties and microorganisms of soil, and fruit quality of watermelon were studied during fruit enlargement period with domestic urea (N≥46%) and domestic potassium sulfate (K2O≥50%) as fertilizer source. The results showed that increasing nitrogen fertilizer, the available nutrients and organic matter content in the soil decreased, the physiochemical properties of soil became worse, the microbial population showed a significant reduction, and the fruit quality significantly declined. The fruit enlargement period of watermelon needs a lot of potassium fertilizer. When applying potassium fertilizer which less than 450 kg/hm2, the available nutrients and organic matter content in the soil increased, the physicochemical properties of soil got better, the quantity and diversity of microorganisms in soil became richer, the proportions of fungi and actinomycetes declined, and the soil transformed into bacterial form. Meanwhile, the fruit quality was improved to a certain extent.
  Keywords Watermelon;Nitrogen fertilizer;Potassium fertilizer;Soil physicochemical properties;Fruit quality;Microorganism
  早春大拱棚種植西瓜由于上市早、經济效益高,已成为北方主要西瓜产区的重要栽培方式。但随着规模的扩大也产生了许多问题,以施肥为例,西瓜种植户为了单一追求产量,在果实膨大期偏施氮肥,钾肥施用量不足。实际生产中前几年主要追施碳铵到后来追施尿素而目前主要追施氮磷钾复合肥。由于种植作物较单一、施肥量大、大水漫灌等导致肥料利用率低,土壤中大量氮素的剩余,造成土壤板结、次生盐渍化等,果实品质严重下降,尤其是大量硝酸盐的积累,对人体健康构成了严重威胁。瓜农每年投入增加明显,效益却增加很少,并造成了资源的严重浪费和环境的污染。为了转变当地瓜农的施肥意识,在西瓜果实膨大期提供可供参考的施肥水平,本试验以京欣1号西瓜(南瓜砧嫁接)为材料,研究了在西瓜果实膨大期单位面积追施不等量氮钾肥对土壤理化性状、根际微生物及西瓜品质的影响。
  1 材料与方法
  1.1 试验材料
  试验于2015年3月15日至6月10日在山东省德州禹城高新区西瓜主产区西瓜大拱棚内进行。试验区地势平坦,水源充足,供试土壤为轻壤土,已连续两年未种西瓜且前茬作物为夏玉米,但紧邻多年连作西瓜地。试验区0~20 cm耕层土壤理化性状:pH值8.018,EC值0.209 mS/cm(水∶土=5∶1),有机质含量19.723 g/kg,碱解氮136.89 mg/kg,速效磷100.05 mg/kg,速效钾447.80 mg/kg ,容重1.071 g/cm3,总孔隙度51.57%。供试西瓜品种为当地主栽品种京欣1号,采用南瓜嫁接,供试肥料为国产尿素(N ≥46%)和国产硫酸钾(K2O ≥50%)。
  1.2 试验设计
  根据朱洪勋等[1]的研究结果并结合当地瓜农的施肥量将本次试验设计为氮钾二因素四水平试验(见表1),共计16个处理(见表2)。试验中结合现有大拱棚棚体结构及实际生产,将现有南北向2.8 m宽长畦分割成试验所需的短畦,每个处理试验区段(小区面积)为2.8 m×9 m=25.2 m2,随机区组排列,重复3次,并设有保护行。3月15日待南瓜砧嫁接西瓜苗长至三叶一心时按株距0.27 m、行距2.8 m定植,覆地膜外加小拱棚保温。由于底肥充足且苗期长势较旺,为防止瓜秧旺长而影响坐瓜,伸蔓期不追肥只小水浇灌。4月28日开始授粉,5月5日待幼瓜长至鸡蛋大小时开始依据试验方案对肥料进行穴施并小水浇灌。5月17、29日各浇空水一次,小水漫灌并加强大拱棚通风。6月5日西瓜成熟后各小区分别随机采集土样3处及果实5个。用于试验项目指标的测定。   1.3 项目测定及方法
  1.3.1 土壤理化性状的测定 分别于定植时在试验区内随机选取5点及西瓜采收后在各小区内随机选取3点取0~20 cm耕层土。土壤理化性状指标测定参照鲍士旦[2]的方法 ,土壤容重采用环刀法测定;孔隙度采用称重法测定;pH值用pH 计(PHSJ-3F)测定;EC值用DDS -11A 数显电导率仪测定(水∶土=5∶1);有机质采用重铬酸钾容量法测定;速效氮采用碱解扩散法测定;速效磷采用钼锑抗比色法测定;速效钾采用醋酸铵-火焰光度计法测定。
  1.3.2 土壤中微生物种群及数量的测定 参照林先贵[3]的方法,土壤微生物数量的测定采用平板稀释计数法。牛肉膏蛋白胨培养基用于细菌的分离培养;马丁氏培养基(每1 000 mL 培养基中加入1%孟加拉红水溶液3.3 mL、1%链霉素3 mL,以抑制细菌和放线菌的生长)用于真菌的分离培养;改良高氏1 号合成培养基(每300 mL 培养基中加入3%重铬酸钾1 mL , 以抑制细菌和霉菌生长)则用于放线菌的分离培养。
  1.3.3 西瓜品质指标的测定 取授粉后34~35 d的西瓜,各处理随机选取5个瓜,取部分果肉用组织捣碎机打成匀浆,用于果实品质的测定。VC含量采用二甲苯萃取比色法测定;可溶性总糖采用蒽酮比色法测定;可溶性蛋白采用考马斯亮蓝G-250染色法测定;游离氨基酸采用茚三酮显色法测定[4]。果实中硝酸盐、亚硝酸盐含量分别采用水杨酸法、盐酸萘乙二胺法测定[5]。
  1.5 数据分析
  采用Microsoft Excel 2007和DPS数据处理系统分析试验数据。
  2 结果与分析
  2.1 追施氮钾肥对土壤理化性状的影响
  由表2可知,在果实膨大期单一追施氮肥(N1K0、N2K0、N3K0)时,土壤中的速效养分和有机质含量均低于对照N0K0,且随追施量的增加而降低,N3K0水平时达到最低,且与对照N0K0差异显著;而土壤pH值、EC值随追施量的增加不断升高,至N3K0水平时达到最高,且与对照差异显著。单一追施钾肥时,土壤中的速效养分(除N0K1的碱解氮)和有机质含量均高于对照N0K0,且随追施量的增加而升高,N0K3水平时达到最大,且与对照差异达显著水平;土壤pH值先升高后降低,EC值先降低后升高。当氮钾肥配合使用时,N1K1、N1K2的土壤速效养分均高于对照N0K0,N1K2与对照差异达显著水平。当氮肥追施量为N2、N3水平时土壤中碱解氮和有机质含量均低于对照N0K0,且随施N量的增加而降低。
  为了更直观地看出不同施肥处理对土壤速效养分的影响,分别在不同氮水平及不同钾水平下观察其土壤速效养分的變化。分别取N水平下,如N0(N0K0、N0K1、N0K2、N0K3)的平均值,N1、N2、N3取值方法与N0相同。K水平下,如K0(N0K0、N1K0、N2K0、N3K0)的平均值,K1、K2、K3取值方法与K0相同。由图1可知,在西瓜果实膨大期追施氮肥时,土壤中的碱解氮、速效磷、速效钾、有机质含量均随着施氮量的升高而不断降低。由图2可知,在西瓜果实膨大期追施钾肥时,土壤中的碱解氮、速效磷、速效钾、有机质含量均随着施钾量的升高而不断升高,且差异显著。
  2.2 追施氮钾肥对土壤微生物的影响
  由表3可知,处理N3K0与对照N0K0相比,其微生物总量有所降低,真菌、放线菌数量及真菌占比显著下降,细菌及其占比没有明显变化。处理N0K3与对照N0K0相比,其微生物总量显著升高,细菌数量与占比显著升高,真菌、放线菌数量显著升高,占比显著降低。处理N3K3与N0K0相比,其微生物总量有所增加,细菌数量及占比均增加,真菌、放线菌数量及占比均显著降低。
  2.3 追施氮钾肥对果实品质的影响
  由表4可知,在西瓜果实膨大期追肥,在K0水平下,处理N1K0西瓜果实中的可溶性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸、VC含量、硝酸盐与亚硝酸盐含量较处理N0K0无显著差异。处理N2K0、N3K0西瓜果实中的可溶性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸、VC含量较处理N0K0显著降低,硝酸盐与亚硝酸盐含量显著升高。在K1、K2、K3水平下果实品质的变化规律与在K0水平下N2K0、N3K0较N0K0的差异相近。在所有处理中,综合果实品质最差的处理是N3K0,最好的处理是N0K3。
  为了更直观地看出不同施肥处理对西瓜果实品质的影响,分别在不同氮水平及不同钾水平下观察了西瓜果实品质的变化。分别取N水平下,如N0(N0K0、N0K1、N0K2、 N0K3)的平均值,N1、N2、N3取值方法与N0相同。分别取K水平下,如K0(N0K0、N1K0、N2K0、 N3K0)的平均值,K1、K2、K3取值方法与K0相同。由表5可知西瓜果实膨大期,随施N量的增加,西瓜果实中的可溶性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸、VC含量不断降低,硝酸盐与亚硝酸盐含量却不断升高;随施K量的增加,西瓜果实中的可溶性糖、游离氨基酸一直呈增加趋势,而可溶性蛋白和VC含量则均为先升高后降低,在K2水平达最高;硝酸盐与亚硝酸盐含量升高。
  3 讨论与结论
  N、K肥对西瓜的生长、产量和品质都有显著影响,适宜的N素营养能提高西瓜的品质,当N素过量时就会造成西瓜产量与品质下降[6];增加供K量可以明显改善西瓜的品质与产量,西瓜的可溶性总糖、维生素C含量都有随着供K量的增加而上升的趋势[7]。人体摄入过多的硝酸盐和亚硝酸盐对健康危害很大,因此硝酸盐与亚硝酸盐含量已成为评价蔬菜安全品质的一项重要指标,新鲜蔬菜中硝酸盐和亚硝酸盐最主要的来源就是过量施用氮肥[8],前人已在叶菜类蔬菜中得到证实。耕层土壤微生物组成以细菌为主,放线菌次之,真菌最少,不同施肥处理条件下土壤微生物数量存在明显差异[9]。
  本试验结果表明,在西瓜果实膨大期追施过多的氮肥,土壤中速效养分和有机质含量均有所降低。氮肥过量导致西瓜中大量硝酸盐与亚硝酸盐的积累,而适当增施钾肥,硝酸盐与亚硝酸盐含量有所降低,果实品质明显改善,本试验中对西瓜果实亚硝酸盐的检测也是一个新颖点。西瓜果实膨大期减氮增钾可使土壤中微生物数量和多样性得到明显改善,真菌与放线菌的比例有所降低,土壤向“细菌型”转变。由此可见氮肥减量施用可提高设施栽培西瓜的经济效益,对设施土壤可持续利用至关重要[9],测土配方施肥及根据某种作物的施肥规律在特定的时期施肥,也是解决盲目施肥、资源浪费与人力短缺的一项行之有效的方法,是農业可持续发展的一个方向。
  参 考 文 献:
  [1] 朱洪勋,张翔,沈阿林,等. 西瓜需肥特点与平衡施肥研究[J]. 园艺学报,1996,23(2):145-149.
  [2] 鲍士旦.土壤农化分析[M].第3版.北京:中国农业出版社,2000:268-282.
  [3] 林先贵.土壤微生物研究原理与方法[M].北京:高等教育出版社,2010.
  [4] 王学奎.植物生理生化实验原理和技术[M].北京:高等教育出版社,2006.
  [5] 赵静,王娜,冯叙桥,等. 蔬菜中硝酸盐和亚硝酸盐检测方法的研究进展[J]. 食品科学,2014,35(8):42-49.
  [6] 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.
  [7] 王西和,刘骅,张炎,等. 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.
  [8] 冯晓群,雍东鹤. 蔬菜中硝酸盐和亚硝酸盐的来源及监控措施[J]. 甘肃科技,2011,27(4):143-147.
  [9] 孙瑞莲,朱鲁生,赵秉强,等. 长期施肥对土壤微生物的影响及其在养分调控中的作用[J]. 应用生态学报,2004,15(10):1907-1910.
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