有机氮部分替代无机氮对高砂土西瓜产量•品质和土壤肥力的影响

摘要 以西瓜品种“美都”为试材，研究等氮施肥条件下单施化肥（SNF）、有机氮替代20%无机氮（SNF+OF1）和有机氮替代30%无机氮（SNF+OF2）对土壤肥力和西瓜产量、品质以及养分吸收的影响，探索最佳有机肥氮替代比例，以期为泰州市姜堰区高砂土设施西瓜栽培提供合理施肥的科学依据。结果表明，与SNF处理相比，SNF+OF1和SNF+OF2处理提高了土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量，其中速效钾增幅均超过50%；普遍提升了西瓜单果重和商品果率，增产2.33%～11.82%，增幅随替代比例增加而增大；改善了果实营养品质，显著提升西瓜可溶性糖含量11%左右，降低硝酸盐含量高达20%。主成分分析显示SNF+OF2处理综合得分最高。综上，SNF+OF2处理较适合高砂土西瓜种植，与SNF处理相比，SNF+OF2处理增产11.82%，西瓜氮磷钾含量和可溶性糖分别增加4.46%、6.01%、8.55%和10.86%，硝酸盐降低21.68%。

关键词 等氮替代；菇渣有机肥；西瓜；高砂土；营养品质

中图分类号 S 651  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2024）23-0151-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.23.032

Effects of Partial Substitution of Chemical Nitrogen with Organic Fertilizer on Soil Fertility， Yield and Fruit Quality of Watermelon Growing in Sand-based Field

HEI Ruo-nan1，2， YAO Yi1，2， XU Ye-hong1，2  et al

（1. Institute of Agricultural Resources and Environment， Jiangsu Academy of Agricultural Sciences， Nanjing， Jiangsu 210014;2.National Agricultural Experimental Station for Agricultural Environment， Nanjing， Jiangsu 210014）

Abstract Taking the watermelon variety "Meidu" as the test material， a field polt experiment was carried out with the synthetic nitrogen fertilizer （SNF）， the substiution 20% inorganic-N with organic-N （SNF+OF1）， and the substiution 30% inorganic-N with organic-N （SNF+OF2） treatments to investigate the effects of organic replacement on soil fertility and watermelon yield， quality and nutrient uptake， in order to find out the suitable organic replacement ratio and provide a scientific basis for reasonable fertilization for watermelon cultivation in sand-based field in Jiangyan District， Taizhou. The results showed that SNF+OF1 and SNF+OF2 treatments increased soil organic matter， total N， available P and available K compared to SNF treatment， with available K increased more than 50%;generally increased weight per fruit and commercial rate and increased yield by 2.33%-11.82%， with the increase increasing with the substitution ratio. These two treatments also improved the nutritional quality of watermelon， significantly increased the soluble sugar content by 11% and reduced the nitrate content by up to 20%. The principal component analysis showed that SNF+OF2 treatment was more suitable for the local watermelon production. Compared with SNF treatment， SNF+OF2 increased yield by 11.82%， increased the NPK uptake and soluble sugar of fruit by 4.46%， 6.01%， 8.55% and 10.86%， respectively， and decreased the nitrate content by 21.68%.

Key words Equal nitrogen substitution;Mushroom residue organic fertilizer;Watermelon;Sand-based field;Nutritional quality

基金项目 江苏省农业科技自主创新资金项目（CX（21）3098）。

作者简介 黑若楠（1994—），女，陕西绥德人，助理研究员，硕士，从事土壤改良与微生物菌剂研发。*通信作者，研究员，博士，从事土壤改良与功能肥料研究。

收稿日期 2024-01-30

江苏省西瓜种植历史悠久，主产区集中在苏中和苏北。江苏省泰州市姜堰区是苏中西瓜优势产区之一，目前全区种植面积约280.11 hm2，产量36 540 kg/hm2［1］，其中顾高镇是该区西瓜主要的生产基地，近年基地西瓜产值近亿元。顾高镇土种以高砂土为主，土壤有机质及其他养分含量较低，而西瓜是喜肥作物，为获得较高经济收益，当地农户往往会大量施用化肥，尤其是化学氮肥，少施或不施有机肥。不合理的施肥方式不仅易引起土壤板结酸化、次生盐渍化、肥力下降等问题，还会导致西瓜营养品质和产量的下降等。设施栽培条件下，土壤质量问题更加突出［2］。

有机氮部分替代无机氮可减缓土壤酸化进程，改善土壤物理结构，增强土壤微生物活力和酶活性，培肥土壤，进而提高作物营养品质［3-5］。但有机氮替代比例过高会影响作物生长，特别是产量，适宜的替代比例才能实现作物稳产增产和果实品质提升。而适宜有机氮替代比例受土壤肥力、氮肥施用量和有机肥种类等因素的影响［6-7］，需要“因地制宜”地研究确定。谭军利等［8］、李羽佳［9］和杜少平等［10］分别在宁夏压砂产区、西南重庆地区和黄土高原砂田研究了不同有机氮替代比例对西瓜产量和品质的影响，结果显示，适宜替代水平集中在35% ～ 100%，地区间跨度较大。而关于泰州市姜堰区高砂土设施西瓜最适有机氮替代比例的研究，目前未见报道。

笔者以泰州市姜堰区广泛种植的西瓜品种“美都”为试材，研究有机氮替代不同比例无机氮对西瓜产量、品质、养分吸收及土壤肥力的影响，提出适合当地设施西瓜种植的有机氮最佳替代比例，以期为泰州市姜堰区高砂土优质高产西瓜种植中减施化肥、科学配施有机肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于江苏省泰州市姜堰区顾高镇顾高村（120°10′E，32°22′N），属亚热带季风气候，年平均气温14.5 ℃；年降水量991.7 mm，无霜期215 d。试验地土壤为高砂土，试验前土壤pH 7.35，电导率884 μS/cm，有机质10.53 g/kg，全氮0.83 g/kg，速效钾92 mg/kg，有效磷24.80 mg/kg。

1.2 试验材料

供试西瓜品种为“美都”。

供试有机肥为菇渣有机肥，有机肥pH 7.66，电导率8.16 mS/cm，有机质365 mg/kg，N、P2O5和K2O 含量分别为14.9、12.6和31.8 mg/kg。其他化学肥料：复合肥（15-15-15）、尿素（N 46%）、磷酸一铵（N 12%、P2O5 61%）和硫酸钾（K2O 50%）。

1.3 试验设计

基于高砂土有机质含量偏低和农户常规施肥习惯，设置3个处理，处理①单施化肥（SNF），即农户常规施肥模式作为常规对照；处理②20%有机氮+80%无机氮（SNF+OF1）；处理③30%有机氮+70%无机氮（SNF+OF2）。各处理总氮投入量均为67.5 kg/hm2，处理①单施450 kg/hm2复合肥，处理②和③分别施2 490和3 450 kg/hm2有机肥等氮替代化肥，再对照处理①施尿素、磷酸一铵和硫酸钾补足养分。

各处理设3个重复，共9个小区，在同一个棚内，小区长6 m，宽4 m，随机区组排列。2021年4月16日一次性施肥后覆土旋耕，4月19日移栽定植，株距25 cm，6月7—9日授粉，7月12日采收。期间各小区田间管理相同。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 土壤养分。

西瓜收获后每个小区采集3个土壤样品，采样深度为0～20 cm，每个样品均为多点混合，剔根风干后，过20目和100目筛保存，后续土壤理化指标测定方法参考《土壤农化分析》［14］。取20目土样，土液比1∶5，振荡5 min，静置30 min后测定pH；采用NaHCO3浸提-钼蓝比色法测定有效磷，采用醋酸铵浸提-火焰光度法测定速效钾。取100目土样，采用重铬酸钾-外加热法测定有机质，采用开氏法-定氮仪测定全氮。

1.4.2 西瓜生物量、产量、单瓜重以及商品果率。

实测各小区西瓜总产量与5条瓜藤重，后根据总藤数估算各小区地上部分生物量（后称生物量）。统计各小区西瓜数和商品果（单瓜重>3.5 kg）数，计算各小区商品果单瓜重（后称单瓜重）和商品果率，商品果率=小区商品果个数/小区西瓜个数×100%。

1.4.3 西瓜品质与养分含量。

选择每个小区同一天授粉、大小相近的3个西瓜进行品质测定，测定方法参考《土壤农化分析》［11］。取每个瓜中间相同位置的果肉，研磨匀浆后，可溶性糖含量用蒽酮-硫酸比色法测定，硝酸盐含量用水杨酸-硫酸比色法测定，维生素C含量用2，6-二氯酚靛酚染色法测定。西瓜果实杀青烘干粉碎后，H2SO4-H2O2消煮，分别测定果实氮磷钾含量。

1.5 数据统计与分析

采用 Microsoft Excel 2016整理数据与制表，Graphpad prism 9制图，SPSS 25.0软件对数据进行显著性检验（P＜0.05）和主成分分析。

2 结果与分析