苦豆子绿肥对立架甜瓜产量与品质影响的生理机制

Melon is a very popular fruit. Trellis-cultivated melon is a new cultivation mode in Xinjiang. The advantages of this mode involve high planting density and improved production and land utilization. Sophora alopecuroides is a high quality additional fertilizer for melom in Xinjiang. However, impact and the mechanism of fertilization technology on the yield and quality of trellis-cultivated melon are still elusive. This research aims at studying the physiological regulation mechanism of both high yield and good quality of trellis-cultivated melon in Xinjiang. Technical means of this project included pot culture system, field culture test,indoor analysis, isotope tracing, roots scanning and image analysis and spectra and chromatographic analysis. Effects of Sophora alopecuroides green manure on rhizosphere environment, root morphology, photosynthetic characteristics of ground part, nutrient characteristics, as well as biological enzyme activity of the fruit were studied systematically. Furthermore, the rules of nutrient absorption and distribution, and the dynamics of enzymes and hormones in the fruit of trellis-cultivated melon after Sophora alopecuroides green manure application were understood. The physiological mechanism on how Sophora alopecuroides green manure influencing the yield and quality of trellis-cultivated melon was also explored. Though establishing a solid theoretical basis for high yield, good quality, and rational plant resource exploitation in arid region of Xinjiang.

立架甜瓜种植密度高，产量高和土地利用率高，已成为新疆一种主要栽培模式。苦豆子营养丰富，一直作为新疆甜瓜的传统追用肥，然而在立架甜瓜生产中存在苦豆子绿肥施肥技术和增产提质不明等问题。本项目以新疆立架甜瓜为研究对象，在前期立架甜瓜水肥精准管理研究的基础上，通过盆栽试验、田间试验和室内分析相结合的方法，利用同位素示踪技术、根系扫描及图像分析技术以及光谱与色谱分析技术，系统开展苦豆子绿肥对立架甜瓜根际环境、根系形态、地上部分光合特性、营养特性以及果实中生物酶的影响研究，掌握苦豆子绿肥施用下立架甜瓜营养吸收特点、果实生物酶和内源激素动态变化规律，探索苦豆子绿肥施用下立架甜瓜根系形态、地上部光合特性、果实生物酶活性等生理特征对产量和品质的调控机制，为新疆甜瓜高产优质和综合开发利用干旱区植物资源提供理论依据。

有机肥与化肥配合施用或有机肥替代化肥施用已成为当前农业可持续发展研究的热点问题。绿肥是有机肥资源的重要组成部分，绿肥和化肥配施既可提高肥料本身的供肥能力，也可解决目前绿肥资源利用率低、过量施用化肥造成环境污染等问题。因此，本研究以立架甜瓜为对象，通过盆栽试验和田间试验，设置5个苦豆子施用梯度：0、100、200、300、400 g/株（M0、M1、M2、M3、M4），探讨苦豆子绿肥对立架甜瓜养分吸收、产量和品质的影响，确定苦豆子绿肥最佳施用量。现得出如下结论：.土壤基本肥力方面：施用苦豆子绿肥可改善立架甜瓜土壤养分状况，土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量随施用量的增加而增加，在M4处理下效果最优。.立架甜瓜根系形态和生理方面：随苦豆子绿肥施用量的增加，立架甜瓜根系内源激素（IAA、GA3、ABA）、根构型参数整体呈先增后减变化趋势，内源激素含量在M3处理下表现为最优，根系形态特征在M1、M2处理时表现为最优，且苦豆子绿肥能促进直径0.2-1mm根发生。.立架甜瓜养分吸收方面：随着苦豆子绿肥施用量的增加，整株养分积累量呈先增后减变化趋势，整株氮、钾积累量表现为M2、M3处理最优。各器官氮、磷积累量表现为：叶＞茎＞根，钾积累量表现为：茎＞叶＞根。.立架甜瓜地上部光合特性方面：在可见光区，M1和M4处理小于M0处理，近红外光区，M1和M2处理小于M0处理，并在M2、M3处理下出现较大程度的“红移”。对立架甜瓜光合日变化研究发现，净光合速率（Pn）、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Evap)、瞬时水分利用效率(iWUE)日变化影响均呈双峰曲线变化趋势。M2-M4处理下立架甜瓜光合特性、SPAD值综合增效最显著。.立架甜瓜产量与品质方面：在M2处理下立架甜瓜单果重达最高值。品质参数随苦豆子绿肥施用量的增加而增加，在M3处理下达最优。.综合比较，推荐苦豆子绿肥的施用量为200~300 g/株（M2、M3）。