氮素用量对膜下滴灌甜瓜产量以及氮素平衡、 硝态氮累积的影响

薛亮，马忠明，杜少平，冯守疆，冉生斌



氮素用量对膜下滴灌甜瓜产量以及氮素平衡、 硝态氮累积的影响

薛亮1，马忠明2，杜少平2，冯守疆1，冉生斌2

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

【目的】针对灌区膜下滴灌甜瓜栽培施氮不合理的问题，通过系统分析膜下滴灌条件下不同施氮量对甜瓜产量、土壤硝态氮累积及氮素吸收和平衡的影响，为河西灌区膜下滴灌甜瓜合理施用氮肥提供理论依据。【方法】试验采用膜下滴灌施肥模式，设置5个施氮水平：0（N0）、60（N60）、120（N120）、180（N180）、240 kg·hm-2（N240），在苗期、伸蔓期、膨大期和成熟期测定土壤剖面硝态氮含量，并结合成熟期产量和氮素吸收量，分析不同氮素用量对甜瓜产量、品质以及氮素平衡和土壤中硝态氮分布、累积的影响。【结果】在施氮量为180 kg·hm-2时甜瓜商品瓜产量达到较高值，果实吸氮量和氮收获指数达到最大，甜瓜氮素吸收利用效率、氮素农学效率和氮素生理利用率变幅分别为39.59%—40.22%、56.61—61.44 kg·kg-1和142.98 —152.76 kg·kg-1；不同深度土壤NO3--N随施氮量的增加而增加，但同一处理中土层越深NO3--N含量越低；收获后NO3--N主要累积在0—40 cm土层，占试验监测土壤范围（0—100 cm）的46.74%—51.84%；施氮量与甜瓜吸氮量、硝态氮残留量和氮素表观损失量呈显著正相关，甜瓜吸收量占氮输出量的41.27%—41.36%，氮素残留量占42.62%—43.41%，表观损失占15.32%—16.02%。【结论】在河西沙漠绿洲灌区甜瓜膜下滴灌种植中，氮素施入量以180 kg·hm-2为宜，有利于甜瓜氮素吸收利用能力保持在较高水平，降低氮素损失，达到氮素收支动态平衡以及高产优质高效的生产目的。

甜瓜；滴灌；氮素吸收；硝态氮累积；氮素利用率；氮素平衡

0 引言

【研究意义】氮素是影响作物产量和品质的重要因素，合理施氮是作物取得优质高产的关键措施。我国农田尤其是经济作物生产中氮素的过量施用现象相当普遍，如何合理施用氮肥从而提高利用率并达到氮素平衡，是诸多学者关注的课题[1-2]。膜下滴灌是提高作物水肥效率的技术之一，近年来在露地甜瓜生产中的应用面积逐步扩大[3]。与传统栽培模式相比，滴灌施肥提高了氮素吸收利用效率，减少了氮素投入量，对提升甜瓜品质和降低环境潜在风险有积极影响。研究滴灌条件下甜瓜产量、品质以及氮素淋失、氮素平衡对施氮量的响应，不仅是甜瓜膜下滴灌施肥技术的有效延伸，也为制定露地甜瓜膜下滴灌优质高效的氮肥施用制度提供有效的理论支撑。【前人研究进展】有关滴灌施肥的研究已有大量报道，与常规灌溉方式相比，滴灌在增加产量和提升肥料利用率等方面均有巨大潜力，但肥料的投入量须在一个合理阈值内[4-7]。杜少平等[8-9]研究了甜瓜在砂田温室栽培中的施氮效应，确定的优化施氮区间为170—227 kg·hm-2，较沟灌甜瓜增产14.35%，氮素利用率提高4.85%；而露地砂田甜瓜滴灌栽培中，由于种植规格的不同，适宜的施氮量为44.7—57.2 kg·hm-2[10]。胡国智等[11-13]的研究也明确了新疆灌区甜瓜膜下滴灌的最佳施氮量为225kg·hm-2，施肥量比沟灌模式降低了24.22%。同时，滴灌施肥能够显著降低氮素在土壤中的流失。黄丽华等[14]的试验监测发现，与常规施肥管理方式相比，滴灌西瓜在增产9.85%的基础上单位产量氮肥消耗量降低8.1 g·kg-1，总氮流失量减少49.7%，削减率达到65.8%。滴灌模式下氮素淋失的影响因素主要有土壤性质、滴头流量、灌水频率以及溶液浓度等，其中某一个因素不受控制都会导致硝态氮向土壤深层下移[15-18]。THOMPSON等[19]的研究认为土壤性质是影响硝态氮运移的主要原因，在某些土壤中含水量较高时施氮量超过180 kg·hm-2就会引起硝态氮流失到0.9 m土层以下，但在土壤水分张力较高的土壤中施氮量可以提高到317 kg·hm-2不会引起硝态氮渗漏。但更多的学者认为氮素施入量是影响硝态氮淋失的主要因素。邢英英等[20]认为在滴灌施肥条件下灌水量对硝态氮淋失的影响显著，而施氮量的影响是极显著。张学军等[21]研究了滴灌施肥中传统施氮和减氮的处理对宁夏引黄灌区温棚两年蔬菜的硝态氮淋洗状况的影响，认为减氮是降低土壤硝态氮淋失的可行方案。JOHNSON等[22]认为，只有当硝态氮的供应超过植物的需求时，才会发生氮的损失。井涛等[23]的研究证明马铃薯在高垄覆膜滴灌条件下施氮量超过270 kg·hm-2后，马铃薯吸氮量不再增加，而土壤剖面硝态氮积累量则继续增加。可见，尽管滴灌是一项控制氮素淋失的有效技术措施，但根据不同作物制定科学的氮素管理方案才能在获得高产的同时提高氮素利用率并降低氮素流失的风险[24]。【本研究切入点】以往的研究证明在不同的区域和种植规格下，滴灌施肥技术能够稳定甜瓜优质高产，达到显著节水节肥的目的，并明确了产量和氮素投入量的关系，而对膜下滴灌模式下露地甜瓜产量、品质和植株氮素吸收利用以及土壤氮素平衡的研究较少。【拟解决的关键问题】本研究通过灌区露地甜瓜膜下滴灌施肥试验，分析不同施氮量对甜瓜产量、品质和氮素利用率的影响，探索土壤硝态氮运移和累积变化规律，以期为确立本区域甜瓜膜下滴灌合理的氮素管理制度提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地与材料

本试验于2016年、2017年在甘肃省民勤县进行，试验地处于腾格里和巴丹吉林沙漠交汇的石羊河下游绿洲地带，地理位置位于北纬38°32′02″，东经103°02′25″，海拔高度1 385 m，2016年生育期降水量为54.41 mm，2017年为45.70 mm（甜瓜生育期日均气温、降水量来自民勤县气象局，见图1）。

试验以“银帝3号”为材料，2016年5月15日移栽，8月11日收获，2017年5月10日移栽，8月3日收获。两年间试验在相邻地块进行，前茬作物均为春玉米。试验地为砂壤土，土壤理化性状见表1。

1.2 试验设计

试验设置5个施氮水平（kg·hm-2）：0（N0）、60（N60）、120（N120）、180（N180）、240（N240），各处理随机排列，3次重复。小区长15 m，宽2 m，种植密度20 010株/hm2。种植采用膜下滴灌方式，膜宽140 cm，膜下铺设两行滴灌带，带间距70 cm，滴头间距50 cm，瓜苗移栽至两条滴灌带内侧垂直距离滴头10 cm处。灌水采用滴灌方式，滴灌带内径16 mm，灌溉压力设定为0.3MPa，用变频泵控制，滴头流量1.75 L·h-1；甜瓜生育期灌水量为260 mm，灌水13次，覆膜并铺设滴灌带后灌水一次保证底墒，待地墒适宜时移栽并立即灌水保苗，之后每7 d灌水一次直至成熟前一周停止灌水，灌水量定为每次20 mm。灌水施肥以小区为单元通过流量计和比例施肥器控制，吸肥浓度设定为2%。试验氮肥用尿素（N 46%），磷肥用过磷酸钙（P2O518%），施用量135 kg·hm-2，钾肥用硫酸钾（K2O 50%），施用量75 kg·hm2，其中30%氮肥和磷、钾肥以基肥施入，基肥条施在滴灌带下部，施肥深度15 cm，剩余氮肥随灌水施入，分别在苗期、伸蔓期、结果期、膨大中期追施剩余的15%、15%、20%、20%。

图1 甜瓜生育期降水量和气温

表1 试验地土壤基本理化性状

1.3 测定项目与方法

播种前和苗期、伸蔓期、膨大期和收获后每小区选择3个采样点，采样点在滴头正下方，用土钻每20 cm为一层，采集0—100 cm深度土样。采集后同一小区同一深度土样混合待测。称取土壤鲜样5 g，加入2 mol·L-1的KCl溶液25 mL浸提，振荡30 min，过滤后用流动分析仪测定土壤硝态氮含量。

土壤有机质用外加热法，土壤全氮用半微量凯氏法，速效磷用0.15 mol·L-1NaHCO3浸提-钼蓝比色法，速效钾用NH4OAc浸提-火焰光度法，土壤容重用环刀法，土壤pH用酸度计法测定[25]。

在甜瓜收获期每小区随即选取11株植株，分为茎、叶、果实，然后放入105℃烘箱中杀青30 min，再降至80℃烘至恒重。待烘干粉碎后过5 mm筛，经H2SO4-H2O2消煮后用凯氏法测定全氮含量。

可溶性固形物含量用折光仪（PAL-1）测定。

1.4 计算方法

商品率（%）=（甜瓜收获果数-破损、畸形、未成熟果数）/甜瓜收获果数×100；

硝态氮累积量：I=h×C×B×10-1

式中，I为硝态氮累积量（kg·hm-2），h为土层厚度（cm），C为硝态氮含量（mg·kg-1），B为该土层的平均容重（g·cm-3）；

氮表观矿化量（kg·hm-2）=不施氮区地上部分吸氮量+收获后土壤残留矿质氮量-播前土壤起始矿质氮量；

氮素表观损失量（kg·hm-2）=（施氮量+播前土壤起始矿质氮量+氮素表观矿化量）-（施氮区地上部分吸氮量+收获后土壤残留矿质氮量）；

表观氮素平衡=氮素输入-氮素输出

式中，氮素输入=播前土壤起始矿质氮量+施氮量；氮素输出=作物携出量+收获后土壤残留矿质氮量；

氮素土壤剖面损失量（kg·hm-2）=播前土壤起始矿质氮量-收获后土壤残留矿质氮量；

氮收获指数（NHI，%）=（果实吸氮量/植株吸氮量）×100；

氮素吸收利用率（NRE，%）=（施氮区地上部分吸氮量-不施氮区地上部分吸氮量）/施氮量×100；

氮素农学效率（NAE，kg·kg-1）=（施氮区产量-不施氮区产量）／施氮量；

氮素生理利用率（NPE，kg·kg-1）=（施氮区产量-不施氮区产量）／（施氮区吸氮量-不施氮区吸氮量）。

试验采用Excel 2010和SAS 6.12数据统计软件进行数据处理与分析，采用PROC ANOVA 过程作方差分析，用SigmaPlot 10.0软件作图。

2 结果

2.1 不同处理对甜瓜产量、干物质累积和品质的影响

由表2可知，两年间甜瓜产量和氮素吸收量的变化趋势相似，不同施氮量下产量和可溶性固形物含量差异达到极显著水平。甜瓜单瓜重随着施氮量的增加而提高，施氮后单瓜重提高了5.85%—23.94%。2016年和2017年的数据均显示在施氮量为180 kg·hm-2时单瓜重达到较高值，继续增施氮肥至240 kg·hm-2时单瓜重提高了0.87%（2016）和0.88%（2017），二者差异不显著。商品瓜产量与单瓜重和商品率有紧密联系，充分施氮能够保证甜瓜发育完全并减少畸形瓜，施氮量越高，甜瓜商品率越高。本试验中商品率在施氮后保持在80%以上，并随着施氮量的提高而上升。最高商品瓜产量在N240处理中获得，达到40 138 kg·hm-2（2016）和39 138 kg·hm-2（2017），但N240与N180间商品瓜产量接近，方差分析显示无差异，表明施氮量在180 kg·hm-2时继续增加氮素投入对于提高产量未能显示足够的潜力。施氮后甜瓜的总生物量迅速增加（表2），相对于N0处理两年间分别提高了8.68%—31.98%（2016）和10.31%—31.90%（2017），表明施氮能够显著促进甜瓜生长，且施氮量越高，植株生物量越大；在施氮量达到较高水平时（N180、N240）甜瓜生物量继续增加，而同时产量增加不明显，因而总生物量的增加主要是因为茎、叶生物量持续提高所致。由表2还可以看出，甜瓜可溶性固形物含量在施氮后显著提高，两年间分别提高了0.59—2.42个百分点（2016）和1.25—3.03个百分点（2017）；2016、2017年最高值分别在处理N240和N180中获得，但N240和N180间差异不大，且2017年处理N240有所降低，显示施氮量超过kg·hm-2后，继续增施氮肥可能会导致甜瓜可溶性固形物含量增速降低甚至出现负增长的现象。

2.2 不同处理对甜瓜氮吸收和氮素利用率的影响

由表3可见，甜瓜地上部吸氮量受到施氮量的显著影响，随着施氮量增加持续上升，但施氮量超过180 kg·hm-2时，N180、N240处理间无显著差异。施氮处理的氮收获指数（NHI）明显高于不施氮处理，提高了4.05—8.66个百分点，表明施氮提高了氮素向果实的转移效率；总体上NHI随施氮量增加的升高，但N240处理的NHI有所降低，可能是在施氮量较高时植株的茎、叶中氮素含量也很高，同时较高的施氮量延后了作物成熟，导致氮素的转移延后使NHI降低。甜瓜的氮素吸收利用率（NRE）随着氮素的增加显著降低，表明在较低施氮量情况下，氮素被甜瓜植株充分吸收的机会较大，氮肥施入量大时供应的养分超出甜瓜吸收能力，造成吸收利用率低。考虑到甜瓜产量、品质（表2）和氮素吸收量，N180处理具有实际意义，其NRE达到40.22%（2016）和39.59%（2017），在本区域这一水平明显高于常规灌水模式[26]，表明在甜瓜膜下滴灌栽培模式下N180处理在节水的前提下表现出了提高氮素利用效率的潜力。同时可见，整体上甜瓜氮肥农学效率（NAE）随着施氮量的增加而持续降低，而氮素生理利用率（NPE）显示出先上升后又略微下降态势。NPE在处理N180中达到最高值且与N240间差异不显著，表明在本试验中，甜瓜施氮量达到180 kg·hm-2时，由施氮增加的吸氮量转化为产量的效率或已达到最高值，继续增加施氮量，植株的吸氮量并未显著上升，从而导致转化效率的下降。

表2 不同处理对甜瓜产量、干物质累积和品质的影响

同一列中不同施氮处理数值后的不同字母表示处理间差异达5%显著水平

Values followed by different letters in the same column are significant among different treatments at 5% level between N rates

表3 不同处理对氮素吸收利用的影响

NRE: Nitrogen recovery efficiency; NAE: Nitrogen agronomic efficiency; NPE: Nitrogen physiological efficiency

同一列数值之后的不同小写字母表示处理间在＜0.05水平差异显著 Value followed by different small letters within each column are significant between different treatments at＜0.05 level

2.3 不同施氮量对土壤硝态氮迁移和累积的影响

分析甜瓜关键期不同施氮水平下NO3--N在土壤剖面中分布（图2）可见，NO3--N在土壤中的分布随着生育进程的推进处理间差异越来越明显，而且这种变化在0—60cm土层比较清晰；NO3--N含量在土壤表层（0—20 cm）最高，随着土层深度的增加NO3--N含量逐渐下降，同一土壤深度不同施氮量处理间NO3--N含量差异在收获期最明显；在同一土层，NO3--N含量的大小依次为N240＞N180＞N120＞N60＞N0，这一趋势在20cm最为明显，越往土壤深层差异越小；施氮量越小，NO3--N在土壤中的稳定时间越短，施氮量超过180kg·hm-2时，从移栽到膨大阶段整个监测剖面深度NO3--N含量均在上升。

图2 不同施氮水平下土壤剖面NO3--N含量分布

图3显示甜瓜收获后土壤中NO3--N的累积状况，总体而言，0—100 cm NO3--N的累积量总量年际间无差异（2016年为560.83 kg·hm-2，2017年为562.07 kg·hm-2）。NO3--N主要在0—40 cm土层累积，累积量分别占0—100 cm土层累积总量的49.86%（2016）和48.74%（2017）。施氮量对NO3--N的累积有显著影响，在同一土层，随着施氮量的增加，NO3--N累积量逐渐增加。在0—20 cm土层，除N0、N60和N60、N120处理间未达到差异显著外，其他处理间均差异显著（＜0.05）；20—40 cm土层不同施氮处理间NO3--N累积量在＜0.05水平下存在显著差异。综合0—40 cm土层同一施氮量下NO3--N累积的增量可知，2016年收获期N240、N180、N120和N60处理较N0处理增加了136.40%、97.10%、53.12%和36.99%，2017年增加了107.63%、77.95%、37.60%和25.09%；而在40—60 cm、60—80 cm以及80—100 cm土层，不同施氮处理间的NO3--N累积量差异逐渐减小。表明施氮量对NO3--N累积的范围主要在40 cm土层以上，对40 cm以下土层NO3--N累积的影响有限。

2.4 不同处理对土壤氮素平衡的影响

考虑到在试验区无机氮主要以NO3--N形式存在，因而在计算氮素平衡过程中以NO3--N含量为准。甜瓜生育期氮素平衡结果（表4）显示，施氮量、播前NO3--N累积量和生育期内的氮素矿化量是氮素输入量的组成部分，而施氮量是氮素总输入量的主要来源，氮素总输入量随施氮量的增加而线性增加，土壤本身的氮素供给能力也占较大比例，本试验中氮素矿化量和起始NO3--N累积量总量为114.82 kg·hm-2（2016）和109.91 kg·hm-2（2017），均超过当年不施氮处理作物吸氮量。

图3 施氮量对收获后土壤NO3--N累积的影响

氮输出项包括甜瓜吸收量（地上部）、土壤NO3--N残留量和表观损失量，综合各处理平均值，作物吸收量占氮输出量的41.36%（2016）、41.27%（2017），氮素残留量占42.62%（2014）、43.41%（2015），表观损失占16.02%（2016）、15.32%（2017），NO3--N残留量占有较大比例，它也是氮素盈余的主要来源。作物吸氮量、土壤NO3--N残留量和表观损失量均随着施氮量的增加而增加，并分别与施氮量呈线性关系（2作物吸氮量=0.8893、2土壤NO3--N残留量=0.9899、2表观损失量=0.9361）。分析表明，NO3--N残留量和表观损失量在整个施氮区间内均持续增加，最大值均在处理N240时出现，且与N180间差异达到极显著水平。同时，施氮后作物携出量、NO3--N残留量所占氮素输出量的比例逐渐减小，表观损失量所占比例持续增加，综合分析两年的平均值可知，处理N240较N0作物携出量减少了10.51%，NO3--N残留量减少了13.75%，而表观损失量增加了24.25%，表明施氮量达到一定水平后，施用量超出了作物吸收范围，且溢出了氮盈余区间。溢出部分氮素对下季作物不具有使用价值，可能以淋溶形式损失，施氮越多，损失量越大。

对两年的数据做平均值分析，将甜瓜氮素吸收量（1）、土壤NO3--N残留量（2）和氮素表观损失量（3）分别与施氮量（）进行回归分析，分别得到如下方程：1=0.311+61.857（2=0.906*）、2=0.345+61.081（2=0.995**）、3=0.344-10.575（2=0.892*），表示在施氮量增加1 kg时，作物携出量增加0.31 kg·hm-2，矿质氮残留量增加0.35 kg·hm-2，氮素表观损失量增加0.34 kg·hm-2。

施氮量、播前NO3--N含量与氮素矿化量之和（169.91—354.82 kg·hm-2）已超出了甜瓜地上部氮素最大吸收量（126.44 kg·hm-2），土壤本身供氮量高达114.82 kg·hm-2（2016）和109.91 kg·hm-2（2017）。因此，为了减少氮素的表观残留和损失量，考虑到土壤自身氮素供应能力，同时考虑到产量的稳定，施氮量应尽可能的控制。

表4 不同处理对0—100 cm土壤剖面氮素平衡的影响

3 讨论

3.1 氮素用量与膜下滴灌甜瓜的产量和品质

西北地区水资源紧张程度非常突出，甜瓜是喜水作物，滴灌施肥与甜瓜种植相结合，是契合区域特征与作物生长要求的栽培措施[27]。将氮素调控作为核心，以膜下滴灌为载体，是从源头调控水肥资源降成本的生产方式，也是达到作物-土壤系统氮素平衡和高效施肥的研究方向[28-30]。本试验在河西沙漠绿洲灌区开展，得出在施氮量为180 kg·hm-2时甜瓜商品产量和可溶性固形物含量达到较高水平，与N240处理相比差异不显著，相对于传统沟灌方式减氮30%以上[31]。在施氮量达到240 kg·hm-2时植株生物量持续增加但氮素收获指数有所降低，说明氮素向果实的转移并未提高，也印证了生物量的增量主要来源于茎叶部分，而非果实的生长量。表明在甜瓜膜下滴灌栽培模式中施氮量达到180 kg·hm-2时，其氮素供应量能够满足这一品种在该区域果实单重、结果数以及光合效率等生理生长效应需求的养分条件，并促进了养分吸收，进而提高产量[32-34]。继续施氮可能会降低根际土壤微生物氮含量，从而抑制后期植株吸收养分的效率[35]，导致产量降低，这与其他作物上进行的研究结果相同[20,23]。因此在保证甜瓜产量和品质的基础上对高施氮量进行调整是本区域甜瓜生产的一个可行措施。

3.2 氮素用量与膜下滴灌甜瓜的氮素吸收利用

氮素施入量的调整势必会反应到氮素吸收利用率的变化中，甜瓜氮素吸收利用效率（NRE）、氮素农学效率（NAE）均以N60处理最高，且随着施氮量的增加而降低，氮素生理利用率（NPE）在处理N180中达到最高值且与N240间差异不显著。表明在本试验中，甜瓜施氮量达到180 kg·hm-2时，由施氮增加的吸氮量转化为产量的效率或已达到最高值，继续增加施氮量，植株的吸氮量并未显著上升，从而导致转化效率的下降。这可能与施氮量以及施氮时期与作物需肥时期不吻合有关，施氮量过高或者在需氮量较少的时期施氮，除作物吸收之外，会有部分氮素遗留到土壤中，作物后期若再次施氮必然会减少这部分氮的吸收比例[36]，总体上就会导致氮素吸收效率降低。通过化肥施入的氮在超出作物吸收范围或需求量时，往往会以硝态氮形态残留在土壤中，被淋洗或通过硝化—反硝化途径损失，流失的氮量与作物灌水量和施氮量呈显著的正相关[22,37-38]。本区域甜瓜种植中传统的灌水施肥模式下硝态氮主要残留在80—100 cm的土层，而优化的灌水施氮量能够将硝态氮最大限度的持留在80 cm以上土层[29]。滴灌施肥对于降低NO3--N淋失的作用早已得到了肯定[14-15]，本试验结果显示，甜瓜收获后硝态氮主要留存在0—40 cm的土层中，占监测范围总硝态氮累积量的46.74%—51.84%，说明滴灌施肥能够将大量的硝态氮留存在作物可继续吸收利用的范围内，降低氮素损失和环境污染的风险。

但即便滴灌施肥方式减少了硝态氮往土壤深层的淋洗，过多的施氮量仍然会导致作物-土壤系统中氮素盈余增加，超出作物吸收部分的氮素会以氮素表观损失和无机氮残留形式损失，且与施氮量有显著正相关[39]。本试验结果表明，不施氮处理中，土壤氮素供应量为114.82 kg·hm-2或109.91 kg·hm-2时，达到土壤氮素总平衡；而施氮后作物携出量、NO3--N残留量所占氮素输出量的比例逐渐减小，表观损失量所占比例持续增加，在施氮量低于180 kg·hm-2情况下，作物吸氮量＞土壤残留量＞氮肥表观损失量，表明施氮量增加能促进作物氮素吸收，但施氮量超过180 kg·hm-2后，甜瓜吸氮量不再增加，土壤残留量＞作物吸氮量＞氮肥表观损失量。这与其他作物上的研究结果类似[40]，表明过量施氮是造成氮素利用率低下，损失量增加和环境污染风险剧增的主要原因，合理施肥是保证土壤氮素平衡的关键。

4 结论

研究结果表明，适宜的氮素施用量能够提高甜瓜产量、品质、氮素吸收利用率，并能降低土壤中氮素损失量。施氮量为180 kg·hm-2时甜瓜商品瓜产量达到较高值，果实吸氮量和氮收获指数达到最大，由施氮增加的吸氮量转化为产量的效率达到最高值；施氮量超过180kg·hm-2后，土壤中NO3--N含量大幅上升；施氮量与甜瓜吸氮量、硝态氮残留量和氮素表观损失量呈显著正相关，甜瓜吸收量占氮输出量的41.27%—41.36%，氮素残留量占42.62%—43.41%，表观损失占15.32%—16.02%；施氮量增加1 kg时，作物携出量增加0.31 kg·hm-2，矿质氮残留量增加0.35 kg·hm-2，氮素表观损失量增加0.34 kg·hm-2。综合考虑提高甜瓜产量、品质和氮素吸收利用效率以及维持土壤平衡等因素，在河西绿洲灌区膜下滴灌条件下，甜瓜种植中减量施氮至180 kg·hm-2，能够满足甜瓜对氮素需求，保证甜瓜获得高产优质，提高氮素利用率，同时降低了氮素淋失对环境污染的风险。

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（责任编辑 李云霞）

Effects of Application of Nitrogen on Melon Yield, Nitrogen Balance and Soil Nitrogen Accumulation Under Plastic Mulching with Drip Irrigation

XUE Liang1, MA ZhongMing2, DU ShaoPing2, FENG ShouJiang1, RAN ShengBin2

(1Institute of Soil, Fertilizer and Water-saving Agriculture, Gansu Academy of Agricultural Science, Lanzhou730070;2Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070)

【Objective】The study was aimed at dealing with the problems of fertilization on muskmelon production in field, and the effects of fertilizer on muskmelon yields, soil nitrate accumulation, nitrogen balance of soil nitrogen and nitrogen use efficiency under plastic mulching with drip irrigation were investigated. The purpose of this study was to provide theoretical basis for rational amount of applied nitrogen in muskmelon of fertigation system in Hexi irrigating region.【Method】The field experiment was carried out under plastic mulching with drip irrigation in muskmelon using the split plot design from 2016 to 2017.There was five nitrogen levels, including 0 (N0), 60(N60), 120 (N120), 180(N180), and 240 kg·hm-2(N240), in sub plots to investigate the influence of different fertilizing amount of nitrogen on nutrient absorption and yield of muskmelon. The soil nitrate nitrogen distribution and accumulation were measured at the seeding, vining, fruit-set and mature stages. Furthermore, we also measured the yield of muskmelon at maturity.【Result】The results showed that the yield of the N180treatment was higher than other treatments but it was showed no significant difference compared to N240. Nitrogen absorption of melon fruits and nitrogen harvest index were highest under N180treatment. And the higher nitrogen recover efficiency, nitrogen agronomic efficiency and nitrogen physiological efficiency were observed under the treatment of N180for two years, the ranges about 39.59%-40.22%, 56.61-61.44 kg·kg-1and 142.98-152.76 kg·kg-1, respectively. And the highest soil NO3--N content were observed at 0-40 cm soil layers of each treatment at the harvest stage of melon. Meanwhile, the soil NO3--N contents were reduced with the increasing of depth in 0-100 cm soil profiles, and soil NO3--N accumulates increased with increasing of the application amount of chemical fertilizer nitrogen. And soil NO3--N accumulation of each treatment (0-40 cm) accounted for 46.74%-51.84% of total accumulation (0-100 cm).Melon nitrogen uptakes, soil NO3--N accumulation and nitrogen apparent loss were positively correlated with the nitrogen application rates. Melon nitrogen uptakes, soil NO3--N accumulation and nitrogen apparent loss accounted for 41.27%-41.36%，42.62%-43.41% and 15.32%-16.02% of the total nitrogen input, respectively.【Conclusion】The best nitrogen application rate was 180 kg·hm-2under plastic cover with drip irrigation in melon production of Hexi corridor oasis irrigation area.

muskmelon; drip irrigation; nitrogen accumulation; nitrate accumulation; nitrogen use efficiency; nitrogen balance

2018-07-30；

2018-11-13

国家现代农业产业技术体系建设专项（CARS-25-20）、甘肃省农业科学院农业科技创新专项计划（2017GAAS25、2017GAAS72）

薛亮，E-mail：xuel_3521@163.com。 通信作者马忠明，E-mail：mazhming@163.com

10.3864/j.issn.0578-1752.2019.04.010