【摘要】：中國西瓜種植面積和產(chǎn)量居世界第一位,在國際上具有舉足輕重的地位。當(dāng)前中國西瓜產(chǎn)業(yè)區(qū)域化發(fā)展進(jìn)程加快,但缺少對(duì)典型西瓜種植區(qū)田間生產(chǎn)現(xiàn)狀的研究,肥料、農(nóng)藥等農(nóng)資不合理使用不僅影響西瓜產(chǎn)量和品質(zhì),還會(huì)帶來面源污染、溫室氣體排放等一系列環(huán)境問題,進(jìn)而加劇生態(tài)惡化。因此,亟需定量典型西瓜種植區(qū)肥料等農(nóng)資投入狀況,評(píng)價(jià)其資源環(huán)境代價(jià)并在此基礎(chǔ)上針對(duì)關(guān)鍵因素進(jìn)行優(yōu)化研究。為此,本研究通過農(nóng)戶問卷調(diào)查,采用生命周期評(píng)價(jià)的方法研究了中國三大西瓜栽培區(qū):華北栽培區(qū)(NC)、西北栽培區(qū)(NW)和西南栽培區(qū)(SW)肥料等農(nóng)資投入和產(chǎn)出現(xiàn)狀,比較了不同栽培區(qū)的優(yōu)勢及生產(chǎn)過程土地資源利用(LO)、水資源耗竭(WD)、能源耗竭(ED)、全球變暖潛力(GHG)、環(huán)境酸化(AP)和富營養(yǎng)化(EP)共6個(gè)方面的資源環(huán)境代價(jià),探討西瓜栽培過程中農(nóng)資減施增效的潛力和途徑。在此基礎(chǔ)上,針對(duì)單位養(yǎng)分消耗最大的西南栽培區(qū)開展田間試驗(yàn),進(jìn)一步優(yōu)化當(dāng)?shù)氐适┯?探討長季節(jié)設(shè)施、傳統(tǒng)設(shè)施和露天栽培三種栽培模式下不同氮肥用量(長季節(jié)設(shè)施氮肥用量0、112.5、169、225、281、338、450 kg/hm~2;傳統(tǒng)設(shè)施和露天栽培均為0、113、150、188、225 kg/hm~2)和有機(jī)氮替代比例(0、15%、30%和45%)對(duì)生長發(fā)育、養(yǎng)分吸收、果實(shí)品質(zhì)以及氮肥利用率的影響,為西南地區(qū)不同栽培模式下西瓜高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的氮肥管理及有機(jī)肥替氮比例提供技術(shù)支撐。主要的研究結(jié)果如下:(1)農(nóng)戶調(diào)研表明,三大西瓜栽培區(qū)氮肥投入量分別為558 kg/hm~2、154 kg/hm~2和208kg/hm~2,均高于目前的專家推薦用量。三大西瓜栽培區(qū)的西瓜單產(chǎn)水平差異大,華北栽培區(qū)平均為56.8 t/hm~2,是西北和西南栽培區(qū)的1.7和2.7倍。與其他糧食、水果相比,西瓜種植對(duì)環(huán)境的影響更低,但不同區(qū)域的資源環(huán)境代價(jià)具有顯著差異。與西北和西南栽培區(qū)相比,華北栽培區(qū)單位面積資源環(huán)境消耗最高而單位產(chǎn)量的資源環(huán)境消耗最低,6種資源環(huán)境影響的綜合指數(shù)為0.104,資源環(huán)境代價(jià)最小。施用化肥和有機(jī)肥是全球變暖潛力、環(huán)境酸化和富營養(yǎng)化最主要的貢獻(xiàn)來源,僅田間氮肥施用的貢獻(xiàn)率就高達(dá)85%以上,其次是磷肥和鉀肥。象限法分析表明通過調(diào)控產(chǎn)量和氮肥效率,三大產(chǎn)區(qū)的資源環(huán)境綜合指數(shù)存在50%左右的優(yōu)化空間。其中,西南栽培區(qū)產(chǎn)量低、單位產(chǎn)量的資源環(huán)境代價(jià)最大,更需要進(jìn)一步優(yōu)化。(2)西南地區(qū)長季節(jié)大田試驗(yàn)研究結(jié)果表明,適量施用氮肥可以提高單果重,促進(jìn)西瓜座果,進(jìn)而提高產(chǎn)量。施氮量對(duì)果皮厚度、可溶性固形物、可滴定酸、固形物差值、硝酸鹽含量、蔗糖和葡萄糖含量、番茄紅素等品質(zhì)指標(biāo)均有不同程度的影響。綜合產(chǎn)量和多種品質(zhì)分析,氮肥用量在225 kg/hm~2時(shí)西瓜產(chǎn)量與果實(shí)品質(zhì)最佳,綜合得分比不施氮處理提高77.3%。氮素用量顯著影響長季節(jié)設(shè)施西瓜干物質(zhì)和氮素積累。在苗期和伸蔓期,低氮處理長勢良好,座果后中氮處理生長狀況優(yōu)于低氮和高氮處理。優(yōu)化施氮處理(225 kg/hm~2)的氮肥農(nóng)學(xué)效率最高,達(dá)到80 kg/kg N,此時(shí)氮肥生理利用率、氮素表觀回收率分別為735 kg/kg和8.9%。施氮肥后西瓜土壤養(yǎng)分含量變化主要表現(xiàn)在0-20cm土層,~(15)N殘留量高達(dá)0.49 kg/hm~2,是20-40cm和40-60cm土層的4.1倍和2.8倍。~(15)N標(biāo)記的氮肥僅有4.25%被西瓜吸收,當(dāng)季損失率高達(dá)88.9%。從養(yǎng)分需求角度而言,西瓜養(yǎng)分吸收量從高到低依次為鉀氮磷鈣鎂,優(yōu)化施肥條件下每生產(chǎn)1000 kg西瓜果實(shí)需要吸收1.26 kg氮、0.29 kg磷、3.49 kg鉀、0.56 kg鈣和0.19 kg鎂。(3)設(shè)施和露天栽培西瓜氮肥用量試驗(yàn)結(jié)果表明,函數(shù)擬合的設(shè)施栽培和露天栽培的西瓜最大產(chǎn)量為28.1 t/hm~2和26.0 t/hm~2,對(duì)應(yīng)的的氮肥用量分別為205和152 kg/hm~2,比不施氮處理增產(chǎn)74.5%和43.8%。綜合產(chǎn)量和品質(zhì)而言,設(shè)施和露天栽培最佳氮肥用量分別為150kg/hm~2和188 kg/hm~2。隨供氮水平的增加,氮肥偏生產(chǎn)力、農(nóng)學(xué)效率、氮吸收利用率均呈現(xiàn)下降的趨勢,果實(shí)收獲指數(shù)和氮收獲指數(shù)則呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢。設(shè)施和露天栽培條件下,主要養(yǎng)分需求依次為鉀氮磷鈣鎂,單位產(chǎn)量的養(yǎng)分需求量與長季節(jié)栽培無顯著差異。(4)有機(jī)替代試驗(yàn)表明,設(shè)施栽培和露天栽培在有機(jī)肥替代30%化學(xué)氮肥的條件下產(chǎn)量最高,分別達(dá)到29.8和28.9 t/hm~2,比純化肥處理增產(chǎn)10.0%和4.7%。同時(shí),有機(jī)氮替代部分化肥氮有利于降低果皮厚度、促進(jìn)果實(shí)的糖分和酸的轉(zhuǎn)化與積累,增強(qiáng)口感(TSS/TA),而且功能物質(zhì)番茄紅素更高,并降低硝酸鹽含量。西南地區(qū)設(shè)施和露天西瓜總氮用量在150 kg/hm~2以內(nèi)時(shí),有機(jī)氮替代比率分別為30%和45%時(shí)西瓜產(chǎn)量與品質(zhì)最優(yōu)。有機(jī)氮替代比例越高,設(shè)施和露天西瓜收獲后土壤有機(jī)質(zhì)含量越高,且有機(jī)氮替代無機(jī)氮處理土壤pH值、堿解氮、有效磷和速效鉀含量均高于純化肥處理。綜上所述,中國西瓜三大栽培區(qū)養(yǎng)分投入多,產(chǎn)量差異大,資源環(huán)境代價(jià)的區(qū)域性強(qiáng),尤其是西南栽培區(qū)產(chǎn)量低且單位產(chǎn)量的資源環(huán)境代價(jià)大,其中氮肥施用的貢獻(xiàn)率最高,有待進(jìn)一步優(yōu)化。田間試驗(yàn)初步證明,西南栽培區(qū)通過氮素調(diào)控和有機(jī)肥替代部分氮肥能協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)西瓜高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和環(huán)境友好,有助于實(shí)現(xiàn)西瓜產(chǎn)業(yè)的提質(zhì)增效和綠色發(fā)展。
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S651;S147.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2599337