甜瓜对各种营养元素的要求不同，各营养元素的生理功能也不一样，甜瓜不同生育时期对营养元素的需要量也不相同。
甜瓜喜硝态氮肥，若铵态氮肥含量过高会影响甜瓜的光合效率，同时会造成氨中毒现象。根系中毒，水分吸收受到抑制，轻则商品性降低，重则植株萎蔫，造成损失。甜瓜对氮肥比较敏感，若供氮过多，则茎叶生长过旺而易发生徒长，坐果困难，含糖量降低，品质下降；氮肥过少，会造成甜瓜生长缓慢，发育迟缓。磷能促进蔗糖和淀粉的合成，提高甜瓜果实的含糖量，缺磷易加速叶片老化。钾能促进糖的合成，同时提高植株抗病性，可减轻甜瓜病毒病和枯萎病的危害。缺钾植株叶片黄化，同化物质运转受阻，光合强度也受到影响。钙对甜瓜生长也具有重要意义。钙不足不仅影响果实含糖量，同时也损坏果实外观，使果皮泛白，网文粗劣。硼对甜瓜糖分积累有一定的影响，在缺硼地区种植甜瓜，会影响糖分的积累，果肉内产生茶褐色斑点。
甜瓜幼苗期生长量很小，喜肥亦少，开花后对各种营养元素的吸收量逐渐增加。氮、钾的吸收高峰在坐果后16-17天内（网纹甜瓜在网纹开始发生期），坐果后26-27天（网纹甜瓜在网纹发生终止期）吸收量就急剧下降。磷、钙的吸收高峰期在坐果后26-27天，并延续至果实成熟。不同的甜瓜品种和类型，对各元素的吸收规律基本是一致的，从开花到果实膨大末期的1个月左右时间内，是甜瓜吸收矿质元素zui多的时期，也是肥料的zui大效率期。生产上应根据甜瓜的这一吸肥特点进行合理施肥。
由于甜瓜产量高，需肥量多，一次施肥难以满足不同生长发育阶段的养分需求，且肥料利用率低。因此，应根据其生长周期分配肥料，多次施肥。可采用基肥、追肥，可土壤施用和叶面施用，也可结合灌溉施肥。
基肥对于甜瓜的生长及产量的形成具有重要的影响。基肥的用量以占总施肥量的1/2-2/3为宜。沟施或穴施均可。甜瓜的生育期较长，为满足其对各种营养元素的需求，基肥应以充分腐熟的优质有几位为主，配合施用磷、钾、钙等化肥。在土壤缺肥有机质且有效态氮、磷含量较低的干旱地区，用优质有机肥做基肥，增产效果明显。氮肥做基肥可结合深耕施用，磷、钾肥zui好在深耕整地后沿栽培行条施，以减少养分的土壤固定。基肥施用比较方便，也不会产生肥害。
在生产上应根据甜瓜各生育期对养分的不同需求合理追肥。追肥应结合浇水进行，即随施随灌。幼苗期在主蔓5-6片真叶时摘心后进行追肥。追肥以氮肥为主，适当配施磷、钾肥，目的是促使茎叶生长旺盛伸蔓期每公顷追施尿素100千克，开花坐果后每公顷追施尿素120千克，配施硫酸钾复合肥60千克。中晚熟品种，在果实膨大期需要再追施1次以磷钾为主的肥料。到果实成熟期，植株吸收矿质元素减少，一般不再追施肥料。对单株结果较多，采收期较长的品种，在第一个果实采收后，适当追施速效性的肥料，可防止植株早衰，促进后期果实发育良好，有利于甜瓜产量和品质的提高。
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