适用于设施西瓜网架栽培的提质增效施肥方法
阅读说明：本技术 适用于设施西瓜网架栽培的提质增效施肥方法 (Quality-improving and efficiency-improving fertilizing method suitable for facility watermelon net rack cultivation ) 是由 胡仲远 张明方 杨景华 郝俊芳 于 2021-08-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种适用于设施西瓜网架栽培的提质增效施肥方法,在西瓜种苗前一次性施用商品有机肥,在西瓜的伸蔓期、开花期、膨瓜期施用化肥；化肥中的N在伸蔓期、开花期、膨瓜期的用量比为30:30:40；化肥中的P-(2)O-(5)在伸蔓期、开花期、膨瓜期的用量比为20:60:20；化肥中的K-(2)O在伸蔓期、开花期、膨瓜期的用量比为10:30:60。本发明在保证西瓜产量和品质不下降(品质略有提升)的前提下,减少化肥使用量,提高肥料利用率。(The invention discloses a quality-improving and efficiency-increasing fertilizing method suitable for facility watermelon net rack cultivation, which is characterized in that commodity organic fertilizer is applied at one time before watermelon seedlings, and chemical fertilizer is applied in the vine extending period, flowering period and melon expanding period of watermelons; the dosage ratio of N in the fertilizer in the vine stage, the flowering stage and the melon expanding stage is 30:30: 40; p in chemical fertilizers 2 O 5 The dosage ratio of the components in the vine stage, the flowering stage and the melon expanding stage is 20:60: 20; k in chemical fertilizers 2 The dosage ratio of O in the vine stage, the flowering stage and the melon expanding stage is 10:30: 60. The invention reduces the using amount of the fertilizer and improves the utilization rate of the fertilizer on the premise of ensuring that the yield and the quality of the watermelon are not reduced (the quality is slightly improved).)
技术领域
本发明属于蔬菜栽培技术领域，具体涉及一种适用于西瓜设施栽培的提质增效施肥方法。
背景技术
随着我国人口持续增长，粮食安全始终处于紧平衡。为了保证“中国碗”安全，农业的高质量发展势在必行。与此同时，我国资源和环境的承载能力日益脆弱，农业生产中的化肥与农药不当施用正给生态安全带来严重威胁。肥是植物的粮食，对现代农业的发展至关重要。国家统计局数据显示，2016年我国农用化肥施用折纯量为5984万吨，化肥生产和使用量均占世界的1/3(周芳等，2016)，化肥的投入对我国粮食增产的贡献率达到20.79％(房丽萍等，2013)。当前，我国的单位面积化肥施用量是世界平均水平的3倍，但化肥利用率只是美国等发达国家的1/3。为了解决化肥不当施用带来的诸如土壤质量退化、水体富营养化等一系列的负面效应，我国于2005年开始大规模测土配方施肥(栾江等，2013)，采用精确滴灌技术来提高肥料的利用率(黄丽华等，2008)等，期望通过多种方法在保证作物产量和品质不降低的同时，减少化肥的使用，提高肥料利用率。
科学施肥才能达到化肥减量增效的效果，目前科学施肥的关键技术主要包括测土配方施肥技术、缓控释肥施用技术、精准变量施肥技术、灌溉施肥技术(水肥一体化)，以及大宗农作物典型施肥技术(唐汉等，2019)。测土配方施肥技术主要解决了作物需肥与土壤供肥之间的矛盾，实现科学定量，通过掌握农作物需肥量与土壤肥力的差距，根据缺乏的养分进行补给，从而提肥料的利用率，减少资源的浪费(张宁，2018)。缓控释肥是可以按照一定速率将肥料缓慢释放到土壤中的肥料，能有效减少施肥次数与施用量，并降低由于溶淋效应导致的化肥流失，提升化肥利用率。精准变量施肥技术是一种因地制宜，全面平衡的施肥技术，是信息技术、生物技术等多项技术的优化组合。灌溉施肥技术又称“水肥一体化”，是一种现代施肥技术，它将作物生长所需水份和养分相结合，实现水分和养分的综合调控与一体化管理，提升水肥的整体利用率。大宗农作物典型施肥技术因农作物种类的不同而不同(唐汉等，2019)。
西瓜是我国重要的园艺(蔬菜)作物，2013年我国西瓜种植面积为183万公顷，占世界西瓜总种植面积的53％，总产量为7319万吨，占世界西瓜总产量的67％。我国西瓜甜瓜产业技术体系2015年统计数据显示，我国55％的西瓜是陆地栽培，45％是设施栽培。西瓜的优质高产也离不开化肥的使用，我国西瓜生产在施肥时存在很大的盲目性，导致资源浪费和土壤退化，尤其是在设施栽培中，由于缺乏雨水的淋溶作用，肥料的大量使用极易导致土壤次生盐渍化等问题(王勉勉等，2012)。
氮、磷、钾作为最重要的大量元素，是化肥减量增效的关键对象，也是西瓜养分需求研究的重点。西瓜生长前期，要保证充足的氮肥，适当的磷、钾肥，在生长后期，确保大量的氮肥和钾肥，有利于提高西瓜的产量和品质(赵裕峰等，2006)。浙江大学张明方教授团队经过多年研究，研发了设施西瓜省力化网架栽培模式。该栽培模式可减少吊蔓、整枝等田间管理用工，改善通风透光条件，减少病虫害的发生，具有省人工、提品质等效果，在东南沿海的西瓜设施栽培具有较高影响立。
上述设施西瓜网架栽培的栽培技术要点如下：
1.1.播种与定植
播种时间可从11月底开始到第二年2月上旬。网架栽培一般采用稀植。靠近大棚两边做畦，每667m2施用商品有机肥600kg，含硫三元复合肥40kg，集中沟施，另外三元复合肥10kg、过磷酸钙25kg畦面撒施；施肥后在靠近棚边起两垄，采用透明或银色地膜覆盖增温保墒。株距40-60cm，每667m2 300株左右。
1.2.田间管理
西瓜爬蔓前可适时在大棚内搭拱形架盖网。一般6m大棚可搭宽5.2m、高1.8m的拱形架，要求爬蔓架和大棚膜之间至少留有80cm的空间在西瓜爬蔓前，拱架上要盖上网片，网线粗细宜为9股线，网眼大小为10cm左右。网架栽培可简化整枝或不整枝，除主蔓外，可根据植株长势再留3-5个健壮侧蔓。当西瓜苗伸蔓到50cm左右时进行引蔓上架，将瓜蔓分别绑扎在竹片或网片上即可。
1.3.托果、标记、疏果
幼瓜鸡蛋大小时，进行疏果选瓜，一般每蔓留1瓜，除去畸形瓜，以提高西瓜商品性。幼瓜250g左右时用果托托瓜，也可用塑料线捆牢西瓜果柄靠近果实部位。塑料线可选择多种颜色，每3d(天)换一种颜色，以达到标记作用，方便采摘时判断成熟度。
1.4.适期采收
根据品种特征，一般在授粉后30d(天)左右成熟，果实表面花纹清晰、具光泽，果柄基部略有收缩，茸毛稀疏脱落，果脐向内凹陷，也可根据标记的授粉坐果后天数作为采摘标准。网架西瓜由于长在瓜蔓下面，有叶片阻挡阳光直射，果实成熟相比爬地西瓜晚3～5d(天)，但糖度比爬地栽培的高些，口感好，且外形漂亮，很适合观光采摘，或以礼品瓜装箱销售。
现有栽培模式下，设施西瓜栽培除了施用商品有机肥外，还使用N：P2O5：K2O比例为1:1:1的复合肥以及使用过磷酸钙肥，一次性基施化肥(折纯量)为N：P2O5：K2O＝10.422:14.591:10.422。
商品有机肥，例如可选用德清地方商品“地升”有机肥，NPK肥含量7～8％，有机质含量55～60％。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种适用于设施西瓜网架栽培的提质增效施肥方法。本发明能解决现有技术所存在的由于西瓜不同生育时期需肥种类及数量不同，导致一次性统一施肥的化肥利用率偏低以及化肥浪费的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种适用于设施西瓜网架栽培的提质增效施肥方法，在西瓜种苗前一次性施肥，每667m2施用商品有机肥(600±50)kg，在西瓜的伸蔓期、开花期、膨瓜期施用化肥(采用肥水一体化方法施用)；
化肥中的N在伸蔓期、开花期、膨瓜期的用量比(化肥的折纯量、施用量分配比)为30:30:40；
化肥中的P2O5在伸蔓期、开花期、膨瓜期的用量比为20:60:20；
化肥中的K2O在伸蔓期、开花期、膨瓜期的用量比为10:30:60。
说明：上述伸蔓期、开花期、膨瓜期是常规的区分西瓜生长的相应阶段，进入该阶段后，就将相应化肥融入水，通过滴灌给植株浇水的时候同时实现施肥。商品有机肥可采用常规的沟施方式。
作为本发明的适用于设施西瓜网架栽培的提质增效施肥方法的改进：
化肥总用量中，N:P2O5:K2O＝1:(1.4±0.1):(1.5±0.1)的重量比。
作为本发明的适用于设施西瓜网架栽培的提质增效施肥方法的进一步改进：
化肥总用量为10.161～17.782kg/亩(折纯量)；
优选的化肥总用量为(15.24±0.5)kg/亩(折纯量)。
本发明是为了解决一次性基施化肥导致的化肥利用率低与浪费问题，提供的实施西瓜网架栽培不同生育期的化肥施用方法；
本发明通过施用梯度递减的方法筛选化肥减量极限的方法：先按照N：P2O5：K2O等比例递减25％；50％；75％的梯度试验筛选西瓜网架栽培的大致化肥减施区间为50％-75％；再根据单一元素需求特征微调各元素最佳减施方案，即，本发明通过逐步等比例减施、再根据田间现状调整不同化肥成分的比例，最终获得了本发明所述的上述施肥方案。
在本发明设定的优选施肥方案中：
幼苗期：每667m2施用商品有机肥600kg，化肥不施用；
伸蔓期：N：P2O5：K2O≈2:1.87:1，肥料用量为2.852kg/亩(折纯量)；
开花期：N：P2O5：K2O≈1:2.8:1.5，肥料用量为为6.214kg/亩(折纯量)；
膨瓜期：N：P2O5：K2O≈1.43:1:3.2，肥料用量为为6.174kg/亩(折纯量)。
即，N(氮肥)的总用量＝1.171+1.172+1.568＝3.911kg/亩(折纯量)，P2O5的总用量＝1.095+3.283+1.097＝5.475kg/亩(折纯量)，K2O的总用量＝0.586+1.759+3.509＝5.854kg/亩(折纯量)，因此，设施西瓜网架栽培模式下最大减施程度为N使用量减少62.5％，P2O5减少62.5％，K2O减少43.8％。
本发明通过深入分析西瓜全生育期的养分需求特征，研发了一种适用于设施西瓜网架栽培的提质增效施肥方法，在保证西瓜产量和品质不下降(品质略有提升)的前提下，减少化肥使用量，提高肥料利用率。
附图说明
下面结合附图对本发明的
具体实施方式
作进一步详细说明。
图1不同化肥减施处理单日雌花开放数的变化情况。
图2不同处理西瓜纵切剖面图片；第一批与第二批的采摘期相隔7天。
图3不同施肥处理对西瓜果实糖度的影响。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
1.设施西瓜网架栽培的原有栽培技术要点如下：
1.1.播种与定植
播种时间可从11月底开始到第二年2月上旬。网架栽培一般采用稀植。靠近大棚两边做畦，对照处理(即原有施肥方式，CK1)为种苗前一次性施肥：每667m2施用商品有机肥600kg和含硫三元复合肥40kg，集中沟施；另外，三元复合肥10kg、过磷酸钙25kg畦面撒施；
2018年以原有栽培模式施肥总量的25％；50％；75％的总量减施后，发现总量等比例减施25％-50％之间西瓜产量影响不大，但植株显示缺钾症状；2019年调整钾肥比例，按照氮肥占原施肥方式下氮肥的25％-43.75％；磷肥占原施肥方式下磷肥的25％-43.75％；钾肥原施肥方式下钾肥的37.5％-65.63％，以肥水一体化技术在不同生育期分布施用(具体化肥施用量见表1-1和表1-2)。
施肥后在靠近棚边起两垄，采用透明或银色地膜覆盖增温保墒。株距40-60cm，每667m2300株左右。
表1-1、不同处理的化肥使用量及相对于原始化肥使用量的比例
表1-2、不同处理的化肥使用总比例及各时期使用比例
然后按照现有的设施西瓜省力化网架栽培模式，进行如下操作：
1.2.田间管理
西瓜爬蔓前可适时在大棚内搭拱形架盖网。一般6m大棚可搭宽5.2m、高1.8m的拱形架，要求爬蔓架和大棚膜之间至少留有80cm的空间。在西瓜爬蔓前，拱架上要盖上网片形成一个网架结构，拱形架的长度同整个大棚的长度，网线粗细宜为9股线，网眼大小为10cm左右。网架栽培可简化整枝或不整枝，除主蔓外，可根据植株长势再留3-5个健壮侧蔓。当西瓜苗伸蔓到50cm左右时进行引蔓上架，将瓜蔓分别绑扎在竹片或网片上即可。
1.3.托果、标记、疏果
幼瓜为鸡蛋大小时，进行疏果选瓜，一般每蔓留1瓜，除去畸形瓜，以提高西瓜商品性。幼瓜250g左右时用果托托瓜，也可利用塑料线捆牢西瓜果柄靠近果实部位与网片(防止果实太重时掉落)。塑料线可选择多种颜色，每3d(天)换一种颜色，以达到标记作用，方便采摘时判断成熟度。
1.4.适期采收
根据品种特征，一般在授粉后30d(天)左右成熟，果实表面花纹清晰、具光泽，果柄基部略有收缩，茸毛稀疏脱落，果脐向内凹陷，也可根据标记的授粉坐果后天数作为采摘标准。网架西瓜由于长在瓜蔓下面，有叶片阻挡阳光直射，果实成熟相比爬地西瓜晚3～5d(天)，但糖度比爬地栽培的高些，口感好，且外形漂亮，很适合观光采摘，或以礼品瓜装箱销售。
2.试验结果与分析
2018～2019年连续两年，在浙江省德清新田农业科技有限公司开展早春小西瓜化肥减量增效技术研发与示范。
2018年结果显示，当每亩所施化肥中N，P2O5，K2O有效养分量均等施减62.5％，即N，P2O5，K2O使用量分别为3.91kg，5.47kg和3.908kg，西瓜的产量和品质基本不变。2019年试验施肥方案在2018年试验结果上进一步细化各养分差别减施量，以实现最大程度化肥减施增效。其中对不同处理N、P2O5和K2O的施用总量以及K2O在伸蔓期，开花坐果期和膨瓜期中的施用比例调整，N和P2O5施用比例不变。以下为2019年化肥减施增效技术优化具体情况：
具体参数如下：
适用于设施西瓜网架栽培的提质增效施肥方法，在西瓜种苗前采用沟施的方式每667m2施用商品有机肥600kg，
将化肥在西瓜进入伸蔓期、开花期、膨瓜期后以肥水一体化技术施用；
分别设定T1、T2、T3、T4这4个方案，化肥总用量(kg/亩，折纯量)，以及化肥中的N、P2O5、K2O在伸蔓期、开花期、膨瓜期的用量比如下表2所述。
西瓜品种为拿比特。
表2各处理在不同时期施肥量及相比对照的占比
2.1不同时期各处理西瓜植株生长发育情况
通过详细的测定幼苗期，伸蔓期，开花坐果期以及膨瓜期后各处理西瓜植株主茎的茎长、茎粗、茎节长、单叶面积等指标(表3)，把握不同处理对西瓜全生育期的影响。幼苗期过后，CK2植株抽蔓要比对照CK1及其它处理组晚一些，CK1单位面积叶片干物质含量要高于其它处理，但各处理组长势基本相同，说明土壤中的养分足够供幼苗生长。
伸蔓期开始为各处理施肥，各处理间生长势开始出现差异，茎粗有较大差异，其中CK1组茎最细，T2茎最粗，该现象可能与幼苗适应基施大量肥料后，进入快速生长期后出现短期吸肥能力不足有关。而CK2叶片单位面积干物质积累量低于其余各处理，表明不施化肥影响西瓜生长。
进入开花期后，CK1，T1，T2这三个处理植株长势旺盛，CK2，T3两个处理组长势一般，T4植株长势最弱。这说明开花坐果期T1，T2的化肥减施量对西瓜生长影响最小。
膨瓜期后各处理植株长势变化较大，T2，T3处理植株长势相当，并且明显优于其它处理组；CK1，CK2，T1处理组长势相当，但要比T2，T3稍差一些；T4处理组的植株长势最差。说明该时期T2，T3处理膨瓜期的施肥方式更利于植株的生长，效果优于对照CK1。
表3不同时期各处理西瓜生长发育情况
2.2西瓜植株叶片叶绿素含量
在全生育期中，T2处理组叶片叶绿素含量总体较高，并且一直处于上升状态。T1和T3处理组叶绿素总含量紧随T2，并且始终比CK1高。前期CK2、T4叶绿素总含量与CK1没有显著差别，但后期差异显著，二者叶绿素含量整体的变化幅度较大(表4)。说明T1，T2，T3这三个处理组的施肥方式有利于植株叶绿素的合成，促进光合作用。为植株的生长发育和坐果提供充足的营养。
表4不同时期各处理西瓜叶片叶绿素含量
2.3不同化肥减施处理下西瓜叶片元素含量
按照西瓜需肥规律分配养分施用比例后，不同化肥减施处理对西瓜全生育期不同阶段的元素吸收与积累影响不大。除了T2处理促进幼苗期和伸蔓期的钾元素和铁元素吸收、T3处理促进开花坐果期的镁元素吸收、T1处理增加膨瓜期铁元素的积累效果外，其它处理元素吸收特征与对照CK1无显著差别。说明基于瓜类蔬菜养分需求特征的化肥减施，不会导致西瓜生育期各阶段的养分缺乏。特别是，CK1(化肥大量基施)处理中，各生育期均出现了个别元素含量低于减施处理(T1-T4)与不施化肥的CK2(表5)，说明一次性大量施用化肥，在特定时期会影响西瓜对个别养分元素的吸收。
表5不同时期后各处理西瓜叶片元素含量情况
2.4西瓜植株开花结果情况
用每朵雌花开放时距西瓜定植的天数表示该朵雌花开放的时间，定植28天，各处理组雌花开始开放，从定植28天到定植46天，每日均统计各处理雌花开放的数量。在当地网架栽培模式下，各处理单日雌花总开放数变化趋势基本相同。定植后的第31-32天，37天，41天以及45-46天共出现4个开放高峰，T3(278朵/亩)，T2(434朵/亩)，T1(272朵/亩)，CK2(506朵/亩)分别位于这4个峰的顶端。在雌花开放前期，处理T1，T2，T3单日雌花开放量较大；CK2对照组由于施肥量最少，开花最晚，雌花单日开放量逐渐增加，直到第4个峰中CK2雌花开数量达到最大。CK1处理组雌花单日开放量前期处于中等水平，后期处于较低水平，而T4处理组单日雌花开放量一直处于较低水平(图1)。说明过度减施化肥会影响西瓜开花坐果。
T1首朵雌花开放时间最短为29.60天，25节内雌花开放给数量为4.00朵，显著大于对照(3.27朵)，T1较对照组显著缩短第一雌花的开放时间，并且增加前期雌花数量。剩余的化肥减施处理中，首朵雌花开放日期，开放节位，雌花连续开放的能力以及首瓜节位与对照CK1差异不显著(表6)。说明本化肥减施增效施肥方式不影响或者增强西瓜开花坐果能力。
表6化肥减施对各处理雌花开放以及坐果情况的影响
2.5西瓜果实产量与品质
2.5.1西瓜果实品质
前两批瓜中，T1、T2处理组单瓜重较大，并且没有明显下降趋势；CK1处理组第二批次单瓜重明显小于第一批，T3处理组单瓜重最小，对照组CK1与T3处理组在不同批次中出现品质逐渐下降趋势(表7)，各处理组果肉瓤色无明显不同(图2)。第一批果实中CK1、CK2与T2处理品质相当，中心可溶性固形物含量高于T1、T3、T4处理组；T1、CK1与T2边缘可溶性固形物含量差异不显著，高于其余各组。第二批果实中，各处理组的糖分含量均没有显著差异(图3)。上述结果表明适当的化肥减施结合按需施肥，可以保持不同批次间果实品质稳定性，从而提高商品品质均一性。
表7不同施肥处理对西瓜果实生长发育的影响
2.5.2西瓜产量及增产效果
各处理组西瓜均集中收获5批，在T3处理组收获的西瓜个数和亩产量最高。T1和T2处理组次之但差距不大。T4处理组与对照CK2和CK1相当。对照CK1(农场原有施肥方式)西瓜总产量为2404.97kg/亩，CK2(不施化肥)产量下降3.83％，T1-T4这4个化肥减施处理中，T3产量最高为2786.56kg/亩，增产15.87％，T2次之，产量为2725.08kg/亩，增产13.31％。T2处理组的平均单瓜重最大为1.251kg，比CK1大10.36％，T3处理组的平均单瓜重最小为1.105kg，比CK1小2.55％(表8)。
按当年当地西瓜市场习惯分为3个等级，0.8kg以下的西瓜每千克售价4元，0.8kg～1.5kg的西瓜每千克售价6元，大于1.5kg的西瓜每千克售价10元。最终，对照CK1每亩售价为14591元，CK2每亩售价最低为13765元，比CK1少收入5.66％；T2处理组售价最高，为18596元/亩，比CK1增收27.45％；T1，T3相比于CK1分别增收17.15％，16.88％(表9)。
表8不同处理组西瓜产量及增产效果
表9不同处理组西瓜总收益及增收效果
2.6试验结论
T1-T3这3个化肥减施处理组N，P2O5用量减少56.25％-68.75％，K2O用量减少34.37％-53.12％，亩产量增加10.24％-15.87％，每亩售价增加16.88％-27.45％。但只有T2处理组西瓜品质与对照CK1没有显著差别，T1，T3品质均有所下降，并且T2的经济效益最高。而T4处理虽然减施化肥量最多，但是单瓜品质显著低于其它对照组。因此，T2处理组施肥方案最佳，即N，P2O5，K2O每亩使用总量(折纯量)分别为3.908kg，5.471kg和5.862kg(N，P2O5使用量均减少62.5％，K2O减少43.75％)，并且按照西瓜需肥规律结合水肥一体化技术施用。在伸蔓期：施用N：P2O5：K2O(每亩折纯量)分别为1.172kg、1.094kg、0.586kg；开花期施用N：P2O5：K2O(每亩折纯量)分别为1.172kg、3.283kg、1.759kg；膨瓜期施用N：P2O5：K2O(每亩折纯量)分别为1.563kg、1.094kg、3.517kg。可将果实产量提高13.31％，产量可达到2725.08kg/亩，每亩售价提高27.45％，产值为18596元/亩。
说明：上述T1～T4的方案在不同品种的西瓜中也进行了小规模的实验，所得结果趋势基本同上，因此T2为优选方案。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
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