陈吕彦烨，孙洪仁*，张吉萍，王尚波，王志栋

（1.中国农业大学草业科学与技术学院，北京 100193；2.六凯新农（北京）科技有限公司，北京 100094；3.山东良土生物科技有限公司，山东 齐河 251100）

西瓜（Citrulluslanatus）是全球产量仅次于番茄的重要水果作物[1]。自1981年以来，我国西瓜种植面积和产量一直稳居世界第1位[1]。近年来，我国西瓜种植面积达到150万hm2以上，全球占比近50%；产量6 200余万t，全球占比逾60%。西瓜乃重要的经济作物，种好西瓜对于提高农民收入、促进区域经济发展、加速乡村振兴等具有重要意义。肥料是作物高产和优质的物质基础。合理施肥可以提高西瓜产量和质量，施肥不足或过量皆会导致产量和品质下降，施肥过量还会引起耕地、水系和大气生态系统恶化。因此，科学确定西瓜施肥量对西瓜生产意义重大。

Bray[2]创建的土壤养分丰缺指标法是测土推荐施肥的经典和通用方法，被世界各国广泛应用。20世纪80年代，我国开始进行作物土壤养分丰缺指标推荐施肥系统研究[3-4]，至今已经建立了诸如玉米[5]、小麦[6-7]、水稻[8-9]、马铃薯[10]等作物的若干区域土壤养分丰缺指标推荐施肥系统。但针对西瓜的相关研究十分薄弱，至今尚未见到成功报道。

作物土壤养分丰缺指标推荐施肥系统研究工程庞大，需要大量资金支持和专家投入，而西瓜等诸多小作物的科研投入强度较小，难以支撑大规模土壤养分丰缺指标推荐施肥系统研究。近年来，中国农业大学孙洪仁团队创建了由“零散实验数据整合法”“土壤养分丰缺分级改良方案”及“养分平衡—地力差减法新应用公式”所构成的作物土壤养分丰缺指标推荐施肥系统研究新方法，有效地克服了上述科研投入强度不足问题，并成功建立了我国燕麦[11]、甜菜[12-13]、甘蔗[14]、苹果[15]、棉花[16]、苜蓿[17]、谷子[18]、桃[19]、大麦[20-21]、玉米[22-23]和马铃薯[24-25]的土壤养分丰缺指标推荐施肥系统。

本研究拟采用作物土壤养分丰缺指标推荐施肥系统研究新方法，开展关于我国西瓜土壤有效磷丰缺指标和推荐施磷量的研究，旨在为我国西瓜测土施磷提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 试验数据获取

利用中国知网（CNKI）数据库，采用“西瓜” and “施肥”“西瓜” and “磷”等检索式，搜集1915—2022年我国开展的所有西瓜施磷试验文献。选择含有土壤有效磷含量、施磷处理产量、缺磷处理产量（未施磷肥，其他养分施用量与施磷处理相同）的文献，提取相应数据进行分析。

1.2 土壤有效磷丰缺级别划分

采用式（1）计算西瓜缺磷处理相对产量。

式中：R-P为缺磷处理相对产量，Y-P为缺磷处理产量，YP为施磷处理产量。

利用Excel软件，选择适当模型分别建立西瓜缺磷处理相对产量与土壤有效磷含量回归方程。利用所得回归方程和土壤养分丰缺分级改良方案[26]划分土壤有效磷丰缺级别。

1.3 推荐施磷量确定

采用“养分平衡—地力差减法新应用公式”[27-28]计算推荐施磷量。

式中：FP为推荐施磷量。AP为目标产量磷素（P2O5）吸收量。AP的确定以文献[1,29-30]为主要依据。首先确定西瓜单位经济产量磷素（P2O5）吸收量为0.9 kg/t；再将我国西瓜单位面积目标产量设置9个档次，依次为30.0、37.5、45.0、52.5、60.0、67.5、75.0、82.5 t/hm2和90.0 t/hm2；进而利用单位经济产量磷素吸收量和单位面积目标产量计算出我国西瓜单位面积目标产量磷素（P2O5）吸收量依次为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为缺磷处理相对产量，选取各个丰缺级别的缺磷处理相对产量下限作为该级别的缺磷处理相对产量。EP为磷肥当季利用率，共设置5个磷肥当季利用率，分别为15%、20%、25%、30%和35%。

2 结果与分析

2.1 我国西瓜施磷试验文献及与土壤有效磷丰缺指标研究相关信息

如表1所示，搜集到在我国开展的含有土壤有效磷含量和缺磷处理的西瓜施磷试验文献共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]；其中设施栽培试验3篇[38,40,55]，其余均为露地栽培试验。上述研究涉及县域20余个、品种20余个、土壤类型10余个。从上述文献中提取出土壤有效磷含量、缺磷处理产量和施磷处理产量数据52组，进而得到土壤有效磷含量与缺磷处理相对产量配套数据52对。其中，土壤有效磷含量范围在1.8～67.3 mg/kg，缺磷处理相对产量范围为42.8%～95.9%，施磷处理施磷量范围为26～270 kg/hm2。

表1 我国西瓜施磷试验文献中与丰缺指标研究相关信息

2.2 我国西瓜土壤有效磷含量与缺磷处理相对产量回归方程

剔除部分明显不合理的离散数据对后，建立我国西瓜缺磷处理相对产量与土壤有效磷含量回归方程如式（4）和图1所示。式中，缺磷处理相对产量（y）范围为57.5%～95.5%，土壤有效磷含量（x）范围为1.8～51.0 mg/kg。

图1 我国西瓜缺磷处理相对产量与土壤有效磷含量回归关系

2.3 我国西瓜土壤有效磷丰缺级别划分

利用式（4）计算缺磷处理相对产量100%、95%、90%、80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%和10%时所对应的土壤有效磷含量依次为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。舍弃部分外推数据，得到我国西瓜土壤有效磷丰缺指标，划分为6个级别，如表2所示。

表2 我国西瓜土壤有效磷丰缺指标

2.4 我国西瓜推荐施磷量

我国西瓜推荐施磷量列于表3。当磷肥当季利用率为15%～35%，目标产量30～90 t/hm2时，西瓜第1～6级土壤推荐施磷量分别为0、8～54、15～108、23～162、31～216和39～270 kg/hm2。西瓜推荐施磷量与土壤有效磷丰缺级别线性负相关，丰缺级别越高，推荐施磷量越低，直至为0。西瓜推荐施磷量与目标产量呈线性正相关，目标产量越高，推荐施磷量越高。西瓜推荐施磷量与磷肥当季利用率呈线性负相关，磷肥当季利用率越低，推荐施磷量越高。

表3 我国西瓜不同目标产量和不同磷肥当季利用率情形下不同丰缺级别土壤的推荐施磷量（FP）

3 结论与讨论

3.1 我国西瓜缺磷处理相对产量与土壤有效磷含量回归关系

Bray[2]和国内权威专家[3-4,30]皆认为作物缺素处理相对产量与土壤养分含量回归方程的样本数量（n）应该大于20个。澳大利亚的规定为不少于9个[56]。本研究样本数量为39个，满足了基本要求。但鉴于我国幅员辽阔，气候、土壤类型多样，西瓜品种众多，样本数量还是偏少，推测可能达到100个以上较为理想。如果样本数量足够大，则可以考虑针对不同生产区域分别建立回归方程。因此，建议业界人士努力开展西瓜施肥试验研究。

关于数据取舍，澳大利亚的Dyson等[56]、Speirs等[57]、Watmuff等[58]的规定颇为详尽，比如对试验研究进行质量分级，低者较大概率予以弃用。本研究未对研究文献进行筛选，只是在利用Excel表制作回归关系图的过程中，剔除少量明显不合理的偏离群体数据。如此有利于保证样本数量最大化。

3.2 我国西瓜土壤有效磷丰缺指标

有关西瓜土壤有效磷丰缺指标的研究尚未见报道。我国玉米[5]、小麦[6]、水稻[8]、马铃薯[10]、燕麦[11]、甜菜[13]、甘蔗[14]、苹果[15]、棉花[16]、苜蓿[17]和谷子[18]缺磷处理相对产量100%对应的土壤有效磷指标集中于30～50 mg/kg，本研究结果（土壤有效磷一级指标105 mg/kg）明显高于上述作物。这可能是作物种类所致，亦可能与数据外推存在一定关系。本研究缺磷处理相对产量80%对应的土壤有效磷指标（12 mg/kg）与上述作物较为接近。综合考虑作物种类、样本数量等因素，可以认为本研究中西瓜土壤有效磷丰缺指标的结果之非外推数据较为可信，该外推数据可供参考。

3.3 我国西瓜推荐施磷量

本研究引用西瓜施磷试验文献的施磷量范围为26～270 kg/hm2（表1）。本研究的推荐施磷量范围为0～270 kg/hm2；若排除生产实践中很少出现的丰缺级别第1级，相应推荐施磷量范围则缩小为8～270 kg/hm2；当磷肥利用率为中等水平25%时，相应推荐施磷量范围则进一步缩小为11～162 kg/hm2。与诸位学者的施磷量数据进行印证，可以认定本研究推荐的施磷量结果较为可靠。

综上所述，我国西瓜土壤有效磷第1～6级丰缺指标依次为≥105、35～105、12～35、4～12、2～4和＜2 mg/kg。我国西瓜土壤有效磷丰缺指标有待于进一步研究。当磷肥利用率为15%～35%、目标产量为30～90 t/hm2时，西瓜第1～6级土壤推荐施磷量分别为0、8～54、15～108、23～162、31～216和39～270 kg/hm2。