贺子健，韩效钊，2，黄晗达，张旭，2，刘亚华，2，孔帅

（1.合肥工业大学化学与化工学院，合肥 230009；2.安徽省水溶肥料工程技术研究中心，合肥 230009；3.合肥绿农肥业有限责任公司，合肥 230088）

西瓜，属葫芦科，原产地非洲，具有丰富的营养与药用价值［1］。由西瓜（均值）营养表可知，100 g可食部分中，Ca、Mg、Fe、Zn、Mn、Cu含量分别为8.00、8.00、0.30、0.10、0.05、0.05 mg（食品安全查询系统http：//www.eshian.com/sat/yyss/list）；何伟忠等［2］对6种不同品种的西瓜进行测定，结果表明，Ca、Mg、Fe、Zn、Mn、Cu的平均含量分别为183.68、151.11、3.15、0.94、0.39、0.37 mg/kg；梁克红等［3］对8种不同种类的西瓜进行测定，结果表明，Ca、Mg、Fe、Zn、Mn、Cu的平均含 量分别为127.11、187.35、4.29、0.89、0.43、0.54 mg/kg；周成伟［4］采用电感耦合等离子体发射光谱法测定鲜榨西瓜汁中Fe、Ca、Mg的含量分别为5.3、86.7、80.5 μg/mL。可见西瓜生长过程中需要重视补充中微量矿质营养元素；上述研究数据还表明，西瓜对中量元素钙和镁的吸收量较大且其质量比在1∶1左右。中国耕地土壤中钙、镁、锰、锌、铁、铜在缺素临界值以下的比例分别为63%、53%、48%、42%、31%、25%［5］。因此，本研究结合西瓜对矿质营养元素需求特点和中国土壤肥力现状，选择钙、镁、锌、锰4种元素体系开展相平衡研究，以相图为依据讨论含钙镁的液体型微量元素水溶肥料制备方法，制备出符合NY 1428—2010《微量元素水溶肥料》标准的肥料产品［6］，并采用西瓜浸种方式验证肥料性能，为专用型液体水溶肥料开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设备

供试种子：西瓜品种“早佳8424”，由新疆某公司生产。

主要试剂：四水硝酸钙、六水硝酸镁、六水硝酸锌、四水硝酸锰、氨水、硝酸，均为试剂级。

主要仪器：低温恒温槽（DC-0506），电动搅拌器（D-8401 WZ），原子吸收分光光度计（WFX-130B），精密pH计（PHB-10），紫外分光光度计（WFX-130B），智能人工气候培养箱（LHP-250），电导率仪（DDS-307）。

1.2 相图绘制

1.2.1 试验方法向三口烧瓶中加入Ca（NO3）2·4H2O、Mg（NO3）2·6H2O、Zn（NO3）2·6H2O、Mn（NO3）2·4H2O和去离子水，并至少保持1种盐过饱和；将三口烧瓶固定在低温恒温槽内，温度恒定（本试验为10℃），使用电动搅拌器进行搅拌；每30 min关闭电动搅拌器，静置，进行电导率测定以及pH的调节，重复3次电导率基本一致，pH稳定在需求值（本试验为3），即可视为体系达到平衡；静置一段时间后取上清液，用分光光度法测定溶液中钙离子、镁离子、锌离子、锰离子质量浓度。

1.2.2 绘制相图固定Ca·Mg质量比为1∶1，研究钙（镁）浓度分别在20、30、40 g/L时Zn（NO3）2-Mn（NO3）2-H2O体系的相平衡关系，绘制相应的水盐体系相图，见图1。A点表示定浓度Ca（NO3）2、Mg（NO3）2溶液中Mn（NO3）2饱和时锰离子质量浓度；C点表示定浓度Ca（NO3）2、Mg（NO3）2溶液中Zn（NO3）2饱和时锌离子质量浓度；曲线A→B是在定浓度Ca（NO3）2、Mg（NO3）2溶液中，Zn（NO3）2对Mn（NO3）2饱和时锰离子质量浓度影响曲线；曲线C→B是在定浓度Ca（NO3）2、Mg（NO3）2溶液中，Mn（NO3）2对Zn（NO3）2饱和时锌离子质量浓度影响曲线；B点为曲线A→B与曲线C→B的交点，此点Zn（NO3）2与Mn（NO3）2均饱和，即为共饱和点；区域OABC为液相区，其他区域为固液共存多相区。

图1 10℃下Zn（NO3）2-Mn（NO3）2-H2O水盐体系相图

1.3 浸种试验

开展清水和自制的3种含钙镁的微量元素水溶肥料西瓜浸种试验，并与市场采购的瓜果蔬菜专用的微量元素水溶肥料（表1中Ⅰ和Ⅱ）浸种效果进行对比分析。

浸种技术是一种重要的种子处理技术，科学的浸种液能够有效增强西瓜种子的幼苗长势［7］。浸种液以清水作为对照组，微量元素水溶肥料a、b、c，分别稀释200、400、600、800、1 000倍；按照说明书要求，微量元素水溶肥料Ⅰ稀释750倍、Ⅱ稀释1 000倍。挑选大小基本一致、子粒饱满的早佳8424西瓜种子，用10%次氯酸钠溶液进行10 min消毒，再用去离子水冲洗5˜6次，最后将种子置于不同的浸种液中浸种24 h。开展种子萌发试验，采用培养皿纸床法，在直径10 cm的培养皿（已灭菌）垫入2层滤纸，把20粒种子均匀地摆放在充分湿润的滤纸上。每个处理重复3次。将培养皿置于人工气候培养箱中25℃避光催芽，定时润湿滤纸。每24 h统计1次发芽数，4 d统计发芽势，7 d统计发芽率。10 d测幼苗株高、根长、茎粗、苗鲜重及生理指标。抗坏血酸含量通过2，6-二氯酚靛酚滴定法测定，可溶性糖含量通过蒽酮试剂法测定，过氧化物酶（POD）活性通过愈创木酚法测定［8］；过氧化氢酶（CAT）活性通过高锰酸钾滴定法测定［9］；丙二醛（MDA）含量通过分光光度法测定［10］。

2 结果与分析

2.1 相图在液体水溶肥料制备中的应用

图1中直线DE满足c（Zn2+）+c（Mn2+）=100 g/L，直线DE、纵坐标轴与饱和曲线ABF所围成区域的养分质量浓度为c（Zn2+）+c（Mn2+）≥100 g/L，该区域中任意一个状态点对应的肥料均符合微量元素水溶肥料中华人民共和国农业行业标准（NY 1428—2010）。分别从图1的配方区域中选取a、b、c状态点作为肥料配方，制备的肥料成分见表1。

表1 微量元素水溶肥料产品

2.2 稀释倍数对发芽指标的影响

由图2可知，肥料b稀释600倍左右、肥料a和c稀释800倍左右发芽势最佳；由图3可知，肥料a和b稀释600倍左右、肥料c稀释800倍左右发芽率最佳。

图2 微量元素水溶肥料对西瓜种子发芽势的影响

图3 微量元素水溶肥料对西瓜种子发芽率的影响

2.3 稀释倍数对幼苗生长指标的影响

由图4可知，肥料b稀释600倍左右、肥料a和c稀释800倍左右株高最高；由图5可知，肥料a稀释600倍左右、肥料b和c稀释800倍左右根长最长；由图6可知，肥料a、b和c稀释600倍左右茎粗最粗；由图7可知，肥料b和c稀释600倍左右、肥料a稀释800倍左右幼苗鲜重最重。

图4 微量元素水溶肥料对西瓜幼苗株高的影响

图5 微量元素水溶肥料对西瓜幼苗根长的影响

图6 微量元素水溶肥料对西瓜幼苗茎粗的影响

图7 微量元素水溶肥料对西瓜幼苗鲜重的影响

2.4 稀释倍数对幼苗生理指标的影响

由图8可知，肥料a和c稀释600倍左右、肥料b稀释800倍左右幼苗POD酶活性最好；由图9可知，肥料a和b稀释400倍左右、肥料c稀释600倍左右幼苗CAT酶活性最好；由图10可知，肥料a、b和c分别稀释600、400、800倍左右幼苗抗坏血酸含量最高；由图11可知，肥料a和c稀释600倍左右、肥料b稀释800倍左右幼苗MDA含量最低；由图12可知，肥料a和c稀释600倍左右、肥料b稀释400倍左右幼苗可溶性糖含量最高。

图8 微量元素水溶肥料对西瓜幼苗POD酶活性的影响

图9 微量元素水溶肥料对西瓜幼苗CAT酶活性的影响

图10 微量元素水溶肥料对西瓜幼苗抗坏血酸含量的影响

图11 微量元素水溶肥料对西瓜幼苗MDA含量的影响

图12 微量元素水溶肥料对西瓜幼苗可溶性糖含量的影响

各指标最适宜稀释倍数见表2。由表2可知，肥料a最适宜稀释倍数600出现7次，800出现3次，400出现1次；肥料b最适宜稀释倍数600出现5次，800出现3次，400出现3次；肥料c最适宜稀释倍数600出现6次，800出现5次。综上所述，肥料a和肥料b最适宜稀释倍数为600倍，肥料c适宜稀释倍数为600倍、800倍。

表2 各指标最适宜稀释倍数

2.5 水溶肥料浸种效果对比

自制的水溶肥料a、b、c在最适宜的稀释倍数时浸种与市场采购的微量元素水溶肥料Ⅰ、Ⅱ（按说明书稀释倍数）浸种效果进行对比，并设置清水浸种对照（CK），结果见表3、4。表3和表4中各项指标，除MDA含量越低越好以外，其他指标均是越高越好。

表3 不同水溶肥料对种子发芽、幼苗生长指标的影响

表4 不同水溶肥料对幼苗生理指标的影响

将由好到差用1˜7数字来表示，清水及各种肥料最适宜稀释倍数浸种对各项指标影响效果排序见表5。

由表5可知，除肥料Ⅱ发芽势低于清水对照外，各种肥料浸种的其他指标均优于清水对照。清水对照及肥料对各指标影响效果不同排序出现的次数见表6。

表5 不同肥料对浸种效果影响排序表

由表6可知，综合考虑11项指标，肥料a、b、c对西瓜浸种效果均优于肥料Ⅰ、Ⅱ，其中，肥料a稀释600倍浸种效果最好，肥料c稀释800倍的效果略好于稀释600的效果。

表6 不同肥料对指标影响效果排序出现次数表

3 小结与讨论

1）采用等温溶解平衡法绘制了10℃，pH=3，Ca/Mg质量比为1，Ca+Mg浓度分别为40、60、80 g/L时Zn（NO3）2-Mn（NO3）2-H2O的水盐体系相图，并依据相图制备了适宜于西瓜的水溶肥料，产品含有中量元素钙和镁，执行微量元素水溶肥料农业行业标准（NY 1428—2010），为液体水溶肥料制备提供了理论依据。

2）采用西瓜浸种试验和与清水对照、市购瓜果专用水溶肥料对比，考察了本试验制备的3种水溶肥料浸种性能，结果表明，西瓜浸种有助于促进发芽和幼苗成长，制备的Ca+Mg=40 g/L，Zn+Mn=126 g/L液体水溶肥料稀释600倍浸种效果较好，这也表明采用相图设计制备液体水溶肥料的方法可行。

3）仅研究了含中量元素钙、镁和微量元素锌、锰的水盐体系相图，所制备的水溶肥料未包含铁、铜、硼、钼等微量元素，因此，西瓜浸种肥料还可进一步优化配方。