陳呂彥燁，孫洪仁*，張吉萍，王尚波，王志棟

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 100193；2.六凱新農(nóng)（北京）科技有限公司，北京 100094；3.山東良土生物科技有限公司，山東 齊河 251100）

西瓜（Citrulluslanatus）是全球產(chǎn)量?jī)H次于番茄的重要水果作物[1]。自1981年以來(lái)，我國(guó)西瓜種植面積和產(chǎn)量一直穩(wěn)居世界第1位[1]。近年來(lái)，我國(guó)西瓜種植面積達(dá)到150萬(wàn)hm2以上，全球占比近50%；產(chǎn)量6 200余萬(wàn)t，全球占比逾60%。西瓜乃重要的經(jīng)濟(jì)作物，種好西瓜對(duì)于提高農(nóng)民收入、促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、加速鄉(xiāng)村振興等具有重要意義。肥料是作物高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的物質(zhì)基礎(chǔ)。合理施肥可以提高西瓜產(chǎn)量和質(zhì)量，施肥不足或過(guò)量皆會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量和品質(zhì)下降，施肥過(guò)量還會(huì)引起耕地、水系和大氣生態(tài)系統(tǒng)惡化。因此，科學(xué)確定西瓜施肥量對(duì)西瓜生產(chǎn)意義重大。

Bray[2]創(chuàng)建的土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)法是測(cè)土推薦施肥的經(jīng)典和通用方法，被世界各國(guó)廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)80年代，我國(guó)開始進(jìn)行作物土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)推薦施肥系統(tǒng)研究[3-4]，至今已經(jīng)建立了諸如玉米[5]、小麥[6-7]、水稻[8-9]、馬鈴薯[10]等作物的若干區(qū)域土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)推薦施肥系統(tǒng)。但針對(duì)西瓜的相關(guān)研究十分薄弱，至今尚未見到成功報(bào)道。

作物土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)推薦施肥系統(tǒng)研究工程龐大，需要大量資金支持和專家投入，而西瓜等諸多小作物的科研投入強(qiáng)度較小，難以支撐大規(guī)模土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)推薦施肥系統(tǒng)研究。近年來(lái)，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)孫洪仁團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了由“零散實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整合法”“土壤養(yǎng)分豐缺分級(jí)改良方案”及“養(yǎng)分平衡—地力差減法新應(yīng)用公式”所構(gòu)成的作物土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)推薦施肥系統(tǒng)研究新方法，有效地克服了上述科研投入強(qiáng)度不足問(wèn)題，并成功建立了我國(guó)燕麥[11]、甜菜[12-13]、甘蔗[14]、蘋果[15]、棉花[16]、苜蓿[17]、谷子[18]、桃[19]、大麥[20-21]、玉米[22-23]和馬鈴薯[24-25]的土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)推薦施肥系統(tǒng)。

本研究擬采用作物土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)推薦施肥系統(tǒng)研究新方法，開展關(guān)于我國(guó)西瓜土壤有效磷豐缺指標(biāo)和推薦施磷量的研究，旨在為我國(guó)西瓜測(cè)土施磷提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取

利用中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫(kù)，采用“西瓜” and “施肥”“西瓜” and “磷”等檢索式，搜集1915—2022年我國(guó)開展的所有西瓜施磷試驗(yàn)文獻(xiàn)。選擇含有土壤有效磷含量、施磷處理產(chǎn)量、缺磷處理產(chǎn)量（未施磷肥，其他養(yǎng)分施用量與施磷處理相同）的文獻(xiàn)，提取相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

1.2 土壤有效磷豐缺級(jí)別劃分

采用式（1）計(jì)算西瓜缺磷處理相對(duì)產(chǎn)量。

式中：R-P為缺磷處理相對(duì)產(chǎn)量，Y-P為缺磷處理產(chǎn)量，YP為施磷處理產(chǎn)量。

利用Excel軟件，選擇適當(dāng)模型分別建立西瓜缺磷處理相對(duì)產(chǎn)量與土壤有效磷含量回歸方程。利用所得回歸方程和土壤養(yǎng)分豐缺分級(jí)改良方案[26]劃分土壤有效磷豐缺級(jí)別。

1.3 推薦施磷量確定

采用“養(yǎng)分平衡—地力差減法新應(yīng)用公式”[27-28]計(jì)算推薦施磷量。

式中：FP為推薦施磷量。AP為目標(biāo)產(chǎn)量磷素（P2O5）吸收量。AP的確定以文獻(xiàn)[1,29-30]為主要依據(jù)。首先確定西瓜單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量磷素（P2O5）吸收量為0.9 kg/t；再將我國(guó)西瓜單位面積目標(biāo)產(chǎn)量設(shè)置9個(gè)檔次，依次為30.0、37.5、45.0、52.5、60.0、67.5、75.0、82.5 t/hm2和90.0 t/hm2；進(jìn)而利用單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量磷素吸收量和單位面積目標(biāo)產(chǎn)量計(jì)算出我國(guó)西瓜單位面積目標(biāo)產(chǎn)量磷素（P2O5）吸收量依次為27.00、33.75、40.50、47.25、54.00、60.75、67.50、74.25 kg/hm2和81.00 kg/hm2。

R-P為缺磷處理相對(duì)產(chǎn)量，選取各個(gè)豐缺級(jí)別的缺磷處理相對(duì)產(chǎn)量下限作為該級(jí)別的缺磷處理相對(duì)產(chǎn)量。EP為磷肥當(dāng)季利用率，共設(shè)置5個(gè)磷肥當(dāng)季利用率，分別為15%、20%、25%、30%和35%。

2 結(jié)果與分析

2.1 我國(guó)西瓜施磷試驗(yàn)文獻(xiàn)及與土壤有效磷豐缺指標(biāo)研究相關(guān)信息

如表1所示，搜集到在我國(guó)開展的含有土壤有效磷含量和缺磷處理的西瓜施磷試驗(yàn)文獻(xiàn)共25篇，其中1991—1999年6篇[31-36]、2000—2009年2篇[37-38]、2010—2019年14篇[39-52]、2020—2022年3篇[53-55]；其中設(shè)施栽培試驗(yàn)3篇[38,40,55]，其余均為露地栽培試驗(yàn)。上述研究涉及縣域20余個(gè)、品種20余個(gè)、土壤類型10余個(gè)。從上述文獻(xiàn)中提取出土壤有效磷含量、缺磷處理產(chǎn)量和施磷處理產(chǎn)量數(shù)據(jù)52組，進(jìn)而得到土壤有效磷含量與缺磷處理相對(duì)產(chǎn)量配套數(shù)據(jù)52對(duì)。其中，土壤有效磷含量范圍在1.8～67.3 mg/kg，缺磷處理相對(duì)產(chǎn)量范圍為42.8%～95.9%，施磷處理施磷量范圍為26～270 kg/hm2。

表1 我國(guó)西瓜施磷試驗(yàn)文獻(xiàn)中與豐缺指標(biāo)研究相關(guān)信息

2.2 我國(guó)西瓜土壤有效磷含量與缺磷處理相對(duì)產(chǎn)量回歸方程

剔除部分明顯不合理的離散數(shù)據(jù)對(duì)后，建立我國(guó)西瓜缺磷處理相對(duì)產(chǎn)量與土壤有效磷含量回歸方程如式（4）和圖1所示。式中，缺磷處理相對(duì)產(chǎn)量（y）范圍為57.5%～95.5%，土壤有效磷含量（x）范圍為1.8～51.0 mg/kg。

圖1 我國(guó)西瓜缺磷處理相對(duì)產(chǎn)量與土壤有效磷含量回歸關(guān)系

2.3 我國(guó)西瓜土壤有效磷豐缺級(jí)別劃分

利用式（4）計(jì)算缺磷處理相對(duì)產(chǎn)量100%、95%、90%、80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%和10%時(shí)所對(duì)應(yīng)的土壤有效磷含量依次為104.31、59.86、34.35、11.31、3.73、1.23、0.40、0.13、0.04、0.01 mg/kg和0.004 mg/kg。舍棄部分外推數(shù)據(jù)，得到我國(guó)西瓜土壤有效磷豐缺指標(biāo)，劃分為6個(gè)級(jí)別，如表2所示。

表2 我國(guó)西瓜土壤有效磷豐缺指標(biāo)

2.4 我國(guó)西瓜推薦施磷量

我國(guó)西瓜推薦施磷量列于表3。當(dāng)磷肥當(dāng)季利用率為15%～35%，目標(biāo)產(chǎn)量30～90 t/hm2時(shí)，西瓜第1～6級(jí)土壤推薦施磷量分別為0、8～54、15～108、23～162、31～216和39～270 kg/hm2。西瓜推薦施磷量與土壤有效磷豐缺級(jí)別線性負(fù)相關(guān)，豐缺級(jí)別越高，推薦施磷量越低，直至為0。西瓜推薦施磷量與目標(biāo)產(chǎn)量呈線性正相關(guān)，目標(biāo)產(chǎn)量越高，推薦施磷量越高。西瓜推薦施磷量與磷肥當(dāng)季利用率呈線性負(fù)相關(guān)，磷肥當(dāng)季利用率越低，推薦施磷量越高。

表3 我國(guó)西瓜不同目標(biāo)產(chǎn)量和不同磷肥當(dāng)季利用率情形下不同豐缺級(jí)別土壤的推薦施磷量（FP）

3 結(jié)論與討論

3.1 我國(guó)西瓜缺磷處理相對(duì)產(chǎn)量與土壤有效磷含量回歸關(guān)系

Bray[2]和國(guó)內(nèi)權(quán)威專家[3-4,30]皆認(rèn)為作物缺素處理相對(duì)產(chǎn)量與土壤養(yǎng)分含量回歸方程的樣本數(shù)量（n）應(yīng)該大于20個(gè)。澳大利亞的規(guī)定為不少于9個(gè)[56]。本研究樣本數(shù)量為39個(gè)，滿足了基本要求。但鑒于我國(guó)幅員遼闊，氣候、土壤類型多樣，西瓜品種眾多，樣本數(shù)量還是偏少，推測(cè)可能達(dá)到100個(gè)以上較為理想。如果樣本數(shù)量足夠大，則可以考慮針對(duì)不同生產(chǎn)區(qū)域分別建立回歸方程。因此，建議業(yè)界人士努力開展西瓜施肥試驗(yàn)研究。

關(guān)于數(shù)據(jù)取舍，澳大利亞的Dyson等[56]、Speirs等[57]、Watmuff等[58]的規(guī)定頗為詳盡，比如對(duì)試驗(yàn)研究進(jìn)行質(zhì)量分級(jí)，低者較大概率予以棄用。本研究未對(duì)研究文獻(xiàn)進(jìn)行篩選，只是在利用Excel表制作回歸關(guān)系圖的過(guò)程中，剔除少量明顯不合理的偏離群體數(shù)據(jù)。如此有利于保證樣本數(shù)量最大化。

3.2 我國(guó)西瓜土壤有效磷豐缺指標(biāo)

有關(guān)西瓜土壤有效磷豐缺指標(biāo)的研究尚未見報(bào)道。我國(guó)玉米[5]、小麥[6]、水稻[8]、馬鈴薯[10]、燕麥[11]、甜菜[13]、甘蔗[14]、蘋果[15]、棉花[16]、苜蓿[17]和谷子[18]缺磷處理相對(duì)產(chǎn)量100%對(duì)應(yīng)的土壤有效磷指標(biāo)集中于30～50 mg/kg，本研究結(jié)果（土壤有效磷一級(jí)指標(biāo)105 mg/kg）明顯高于上述作物。這可能是作物種類所致，亦可能與數(shù)據(jù)外推存在一定關(guān)系。本研究缺磷處理相對(duì)產(chǎn)量80%對(duì)應(yīng)的土壤有效磷指標(biāo)（12 mg/kg）與上述作物較為接近。綜合考慮作物種類、樣本數(shù)量等因素，可以認(rèn)為本研究中西瓜土壤有效磷豐缺指標(biāo)的結(jié)果之非外推數(shù)據(jù)較為可信，該外推數(shù)據(jù)可供參考。

3.3 我國(guó)西瓜推薦施磷量

本研究引用西瓜施磷試驗(yàn)文獻(xiàn)的施磷量范圍為26～270 kg/hm2（表1）。本研究的推薦施磷量范圍為0～270 kg/hm2；若排除生產(chǎn)實(shí)踐中很少出現(xiàn)的豐缺級(jí)別第1級(jí)，相應(yīng)推薦施磷量范圍則縮小為8～270 kg/hm2；當(dāng)磷肥利用率為中等水平25%時(shí)，相應(yīng)推薦施磷量范圍則進(jìn)一步縮小為11～162 kg/hm2。與諸位學(xué)者的施磷量數(shù)據(jù)進(jìn)行印證，可以認(rèn)定本研究推薦的施磷量結(jié)果較為可靠。

綜上所述，我國(guó)西瓜土壤有效磷第1～6級(jí)豐缺指標(biāo)依次為≥105、35～105、12～35、4～12、2～4和＜2 mg/kg。我國(guó)西瓜土壤有效磷豐缺指標(biāo)有待于進(jìn)一步研究。當(dāng)磷肥利用率為15%～35%、目標(biāo)產(chǎn)量為30～90 t/hm2時(shí)，西瓜第1～6級(jí)土壤推薦施磷量分別為0、8～54、15～108、23～162、31～216和39～270 kg/hm2。