Бахчевая культура. Плод — тыквина[6], шаровидной, овальной, уплощённой или цилиндрической формы; окраска коры от белой и жёлтой до тёмно-зелёной с рисунком в виде полосок и пятен; мякоть, как правило, розовая, красная, малиновая, реже — белая и жёлтая.
Стебли тонкие, гибкие, ползучие или вьющиеся, обычно округло-пятигранные, длиной до 4 м и более, разветвлённые. Молодые части стебля густо опушены мягкими оттопыренными волосками.[источник?]
Усики у арбуза представляют собой специализированные боковые органы растения. Они являются видоизменёнными стеблями или листовыми структурами, предназначенными для поддержки растения. Они функционируют как орган захвата, позволяя растению цепляться за окружающие объекты и обеспечивать устойчивость по мере роста. Усики обладают способностью к активному движению, называемому тактильный тропизмом: они могут изгибаться и скручиваться в ответ на прикосновение или наличие близлежащих опор. Это позволяет арбузу, как и другим вьющимся растениям, эффективно использовать окружающую среду для поддержки своего роста, минимизируя потребность в мощной опорной системе[8]
Цветки однополые, с прицветничками лодочкообразной формы. Тычиночные цветки одиночные, диаметром 2—2,5 см, на мохнатом цветоносе; цветоложе широко колокольчатое, пушистое; чашелистики узколанцетные до шиловидно-нитевидных; венчик снаружи зеленеющий и мохнатый, широко воронковидный, доли его продолговато-яйцевидные или овальные; тычинок пять, из них четыре попарно сросшиеся, а одна свободная. Пестичные цветки одиночные, несколько крупнее мужских; завязь более-менее опушённая; столбик тонкий, длиной около 5 мм; рыльце пятилопастное, зеленоватое
Согласно генетическому исследованию, опубликованному в 2021 году, арбуз произошёл не из южной, а из северо-восточной Африки, и его ближайший дикий родственник произрастает в Судане[11][12].
Уже в Древнем Египте люди знали и возделывали арбузы. Доказательства выращивания арбуза в Египте известны с эпохи Среднего царства в XX веке до н. э. (арбузные семена в постройках Двенадцатой династии). Арбуз часто помещали в усыпальницы фараонов как источник пищи в их загробном существовании (семена были обнаружены и в гробнице Тутанхамона). Кроме того, он изображался на стенах гробниц и упоминался во многих медицинских рецептах древних папирусов. В ДНК арбуза из гробницы XVIII династии Нового царства возрастом 3500 лет генетики выявили две мутации, одна из которых отключила ген, перерабатывающий красный пигмент ликопен, а другая — ген, ответственный за производство горьких на вкус веществ кукурбитацинов. Наиболее же близким к культурному арбузу оказались кордофанские арбузы с белой и сочной мякотью Citrullus lanatus subsp. cordophanus, выращиваемые в районе Северного и Южного Дарфура в Судане. Это, возможно, говорит о том, что кордофанские арбузы являются потомками прародителя популяции одомашненного арбуза, который распространился на север вдоль Нила, с дальнейшими улучшениями, такими как появление красной мякоти. Кордофанские арбузы и одомашненные арбузы образуют сестринскую кладу по отношению к слизисто-семянному арбузу Citrullus mucosospermus[13][14][15].
В одном из древнеегипетских мифов рассказывается, что арбуз вырос из мужского семени, рассеянного богом Сетом, безуспешно преследовавшим богиню Исиду[16][17][18].
Древние семена арбуза были обнаружены в Судане (1500 лет до н. э.), а также в Ливии (3000 лет до н. э.)[10][19].
В средневековую Западную Европу арбузы были завезены в эпоху крестовых походов. В Англии арбузы появились лишь в 1629 году, но в естественных условиях росли плохо, их возделывали в парниках[20]. В Россию арбузы вплоть до второй половины XVII века привозили из-за границы. Их редко ели сырыми, готовили такое блюдо: арбуз резали очень тонко, дольки клали в щёлок (соду), потом варили патоку с перцем и пряностями. Первые арбузы были посеяны по царскому указу от 11 ноября 1660 года. При Петре I арбузы перестали возить из-за границы, подавали во время дворцовых ассамблей вымоченными в сахарном сиропе. Лишь в XIX веке арбуз стал доступен народу[20].
Арбуз демонстрирует наилучшие результаты при выращивании в почвах с оптимальным уровнем кислотности, находящимся в диапазоне рН 5,7-6,2. Эта культура предпочитает почвенную среду, близкую к нейтральной или щелочной.
Для определения точного уровня кислотности почвы необходимо провести лабораторное тестирование. В случае, если уровень рН ниже 5, рекомендуется применение доломитовой муки в дозировке 4 т/га или 40 кг на 1 сотку. Если же уровень рН превышает 5, следует внести доломитовую муку в количестве 3,5 т/га или 35 кг на 1 сотку[22].
На Хоккайдо культивируется сорт дэнсукэ, плоды которого имеют необычную чёрную окраску корки. Это вызвано тем, что зелёный фон на корке имеет настолько тёмный оттенок, что визуально трудноотличим от чёрных полос. Ежегодно выращивается около 10 тысяч плодов этого сорта. Благодаря необычному внешнему виду и малому объёму производства этот сорт является самым дорогим сортом арбузов в мире. В 2008 году один из первых арбузов нового урожая был продан на аукционе за 650 тысяч японских иен (примерно 6300 долл. США)[24], а средняя цена на плоды сорта дэнсукэ составляет около 25 тысяч иен (250 долл. США) за штуку.