溫室黃瓜氮素營(yíng)養(yǎng)狀況診斷效果研究

郭建華，陳立平，楊月英，馬偉

（國(guó)家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心，北京，100089）

溫室黃瓜氮素營(yíng)養(yǎng)狀況診斷效果研究

郭建華，陳立平，楊月英，馬偉

（國(guó)家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心，北京，100089）

利用SPAD－502葉綠素計(jì)、硝酸鹽反射儀分別測(cè)定了不同氮肥處理下溫室黃瓜各生育期葉片的SPAD和葉柄硝酸鹽含量，同時(shí)測(cè)定葉片葉綠素a，b等以及全氮含量，結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)，SPAD隨著氮肥用量的增加而增加，各生育期新葉與成熟葉片SPAD比值存在差異，反映了黃瓜氮素營(yíng)養(yǎng)狀況，成葉SPAD值與全氮的相關(guān)性大于新葉；除初花期新葉和結(jié)果期成葉外，其他各生育期的新葉和老葉葉柄硝酸鹽含量隨氮肥用量的增加而增加，結(jié)果期葉片硝酸鹽含量與氮肥用量成線性正相關(guān)（r=0.960 6）。

黃瓜；氮素；營(yíng)養(yǎng)診斷；硝態(tài)氮；SPAD

氮素是對(duì)作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量影響最大的營(yíng)養(yǎng)元素之一，而氮肥是生產(chǎn)中施用量最大的肥料。設(shè)施特別是大棚，由于過(guò)量施用氮肥導(dǎo)致土壤硝酸根離子大量累積，造成土壤次生鹽漬化，并造成蔬菜尤其是葉類(lèi)蔬菜硝酸鹽含量過(guò)高[1]的問(wèn)題經(jīng)常出現(xiàn)。

無(wú)損傷測(cè)試氮素營(yíng)養(yǎng)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)用于作物營(yíng)養(yǎng)診斷和氮素推薦施肥的技術(shù)[2]，它是指在不破壞植物組織結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，采取各種手段對(duì)作物生長(zhǎng)、營(yíng)養(yǎng)狀況進(jìn)行診斷和監(jiān)測(cè)，并以此作為施肥的依據(jù)。其中近幾年引進(jìn)日本的SPAD－502葉綠素計(jì)，在植物營(yíng)養(yǎng)診斷和無(wú)損測(cè)試上得到了廣泛的應(yīng)用[3，4]。國(guó)內(nèi)外已有試驗(yàn)研究表明，葉綠素計(jì)能測(cè)定油菜、黃瓜等單位葉面積的葉綠素含量[3],診斷土豆葉片營(yíng)養(yǎng)狀況[5]，預(yù)測(cè)黃瓜的生長(zhǎng)狀況[6]。

本試驗(yàn)利用葉綠素計(jì)和硝酸鹽反射儀測(cè)定了溫室內(nèi)不同氮肥條件下，不同生育期的黃瓜葉片的相對(duì)葉綠素含量和硝酸鹽含量，結(jié)合全氮含量，進(jìn)行相關(guān)分析，對(duì)黃瓜氮素營(yíng)養(yǎng)狀況進(jìn)行診斷研究，以期利用這種快速簡(jiǎn)單的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)代替常規(guī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)施肥，提高肥料的利用率。

表1 不同葉位SPAD的變化

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)處理

試驗(yàn)在北京市小湯山基地日光溫室進(jìn)行，日光溫室東西長(zhǎng)40 m，南北寬7 m，透光材料為0.08 mm的EVA高效能轉(zhuǎn)光滴膜。供試材料為京研迷你2號(hào)水果型黃瓜，于2008年3月定植，采用大、小壟栽培，大壟行距寬80 cm，小壟行距70 cm，株距均為40 cm，雙行栽培，施風(fēng)干雞糞15 000 kg/hm2，復(fù)合肥750 kg/hm2作基肥。試驗(yàn)在使用磷鉀肥的基礎(chǔ)上，基施和追施氮肥，所用氮肥為硫銨，設(shè)置不同的氮肥處理，分別為0，150，300，450，600 kg/hm2（折合純N的量），追肥比例占全部氮肥的50%，分別在初花期和盛花期分2次追施。小區(qū)面積5.2 m2，每處理3次重復(fù)，其他管理同大田。根據(jù)黃瓜生長(zhǎng)需要澆水，保持土壤含水量為田間持水量的70%～80%，同時(shí)為了減少水分對(duì)氮肥效果的影響，采用負(fù)水頭灌溉系統(tǒng)灌水，其優(yōu)點(diǎn)是根據(jù)作物生長(zhǎng)狀況滲灌，不會(huì)產(chǎn)生大水漫灌和灌溉不均勻的問(wèn)題。

1.2 調(diào)查項(xiàng)目及方法

每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取10株，應(yīng)用手持式葉綠素儀（SPAD-502型），測(cè)定每株新生葉片（新葉）、著生黃瓜的葉片（成葉）和植株下部衰老葉片（老葉）的SPAD（相對(duì)葉綠素含量），每片葉子取頂部以及周邊5個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)用硝酸鹽反射儀測(cè)定葉柄硝酸鹽，并測(cè)定葉片的葉綠素和全氮含量。

表2 不同時(shí)段的SPAD的變化

2 結(jié)果與分析

2.1 測(cè)定葉位和測(cè)定時(shí)間的確定

通過(guò)測(cè)定不同部位葉片的SPAD，并計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)（表1），確定合適的用于SPAD診斷的葉片。結(jié)果顯示，最新成熟葉的SPAD值最高，且標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)最小，說(shuō)明最新成熟葉的SPAD均值離散度最小，因此確定其為最佳的測(cè)定葉位。

在黃瓜結(jié)果期，選擇晴朗天氣對(duì)健壯植株進(jìn)行標(biāo)記，定點(diǎn)、定株連續(xù)3 d對(duì)黃瓜成熟葉片進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明（表 2），早上 6:00～8：00變異系數(shù)最大，8:00～17:00測(cè)定結(jié)果的變異系數(shù)較小，15：00～17:00變異系數(shù)最小，同時(shí)SPAD最大，說(shuō)明這段時(shí)間內(nèi)測(cè)試值離散點(diǎn)較小，因此可確定為最佳確定時(shí)間。

表3 氮肥對(duì)不同生育期葉片SPAD值的影響

表4 氮肥對(duì)不同生育期新葉與成熟葉片SPAD比值的影響

表5 氮肥對(duì)新葉和成葉葉柄硝酸鹽含量的影響

2.2 氮肥處理對(duì)黃瓜葉片SPAD值的影響

測(cè)定黃瓜各生育期成葉的SPAD，結(jié)果表明（表3），初花期、盛花期、盛果期，成熟葉片SPAD值均隨氮肥用量的增加而增加。主要原因是氮是葉綠素a和葉綠素b的重要組成成分，一定范圍內(nèi)氮含量的增加有利于葉綠素的合成。此外，不同生育階段SPAD測(cè)定值有差異，表現(xiàn)為初花期＜盛花期＜盛果期，通過(guò)相關(guān)性分析表明，初花期、盛花期和盛果期氮肥用量與SPAD呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.988，0.997和0.987。

由于黃瓜屬于無(wú)限生長(zhǎng)型，對(duì)黃瓜植株的營(yíng)養(yǎng)診斷沒(méi)有明顯界定標(biāo)志，因此用黃瓜最新展葉和黃瓜成熟葉片SPAD的比值來(lái)反映植株的營(yíng)養(yǎng)狀況。當(dāng)新展葉與成熟葉片SPAD比值大于1時(shí)，表明植株體內(nèi)的養(yǎng)分充足，小于1時(shí)表明植株體內(nèi)養(yǎng)分缺乏。表4數(shù)據(jù)顯示，初花期和盛果期當(dāng)?shù)适┯昧啃∮?00 kg/hm2時(shí)，二者SPAD比值小于1，說(shuō)明此時(shí)黃瓜植株體內(nèi)養(yǎng)分不足，原因可能是初花期植株生長(zhǎng)需要吸收大量營(yíng)養(yǎng)，結(jié)果期則因果實(shí)采收帶走了大量營(yíng)養(yǎng)，造成植株體內(nèi)養(yǎng)分缺乏。而當(dāng)?shù)适┯昧窟_(dá)到600 kg/hm2時(shí)，比值達(dá)到1，表明此時(shí)土壤氮肥可以滿足開(kāi)花結(jié)果所需。而在盛花期和初果期，氮肥含量大于150 kg/hm2時(shí)即可滿足植株生長(zhǎng)發(fā)育的需要。說(shuō)明黃瓜在不同生育期對(duì)養(yǎng)分的需求有差異，可根據(jù)作物生長(zhǎng)需要適當(dāng)追肥。

2.3 氮肥對(duì)黃瓜硝酸鹽含量的影響

果實(shí)中的硝酸鹽通常作為品質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)，而植株體內(nèi)硝酸鹽含量則可以反應(yīng)植株?duì)I養(yǎng)狀況。利用硝酸鹽反射儀快速測(cè)定黃瓜葉柄中硝酸鹽含量，并通過(guò)控制植株體內(nèi)酸鹽含量達(dá)到控制果實(shí)中的硝酸鹽含量的目的。

表5顯示，盛花期和結(jié)果期新葉硝酸鹽含量隨著氮肥用量的增加而增加，二者與氮肥用量呈直線形關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.960 6和0.986 8；初花期新葉硝酸鹽含量與氮肥用量成二次拋物線型，相關(guān)系數(shù)為0.506 6。成葉硝酸鹽含量變化趨勢(shì)與新葉不同，初花期和盛花期的葉片硝酸鹽含量隨氮肥用量的增加而增加，盛果期呈先降后升的趨勢(shì)，與氮肥用量的相關(guān)系數(shù)分別為0.929 1，0.945 5和0.978 1。此外，盛花期和結(jié)果期成葉的硝酸鹽含量高于同一時(shí)期的新葉。

表6 SPAD與硝態(tài)氮和全氮的相關(guān)性

圖1 不同施肥天數(shù)黃瓜葉片硝酸鹽含量比較

圖2 氮肥對(duì)開(kāi)花部位葉片葉綠素含量的影響

圖3 氮肥對(duì)結(jié)瓜部位葉片葉綠素含量的影響

表7 不同處理下結(jié)果期不同部位葉片葉綠素含量

由圖1可以看出，隨著施肥后時(shí)間的推移，各生育期內(nèi)，黃瓜葉片的硝酸鹽含量逐漸降低，表明隨著作物的生長(zhǎng)和果實(shí)的收獲，不斷的吸收、消耗、帶走植株體內(nèi)的硝酸鹽。

2.4 SPAD、硝酸鹽和葉片全氮的相關(guān)分析

由表3和表5可知，SPAD測(cè)定值與氮肥用量有關(guān)，而全氮是反映植株體內(nèi)氮素營(yíng)養(yǎng)水平的重要指標(biāo)，全氮含量高，說(shuō)明植株體內(nèi)的氮素供應(yīng)充足，充足的氮肥是保證作物高產(chǎn)的基礎(chǔ)。通過(guò)相關(guān)性分析表明，成葉SPAD與全氮的相關(guān)系數(shù)在0.387～0.618，新葉SPAD與全氮的相關(guān)系數(shù)在0.037 5～0.591 2，成葉SPAD與全氮的相關(guān)性大于新葉；初花期和結(jié)果期成葉硝態(tài)氮與全氮的相關(guān)性大于新葉，而在結(jié)果后期新葉硝酸鹽含量的相關(guān)性大于成葉；SPAD與全氮的相關(guān)性大于硝酸鹽與全氮的相關(guān)性（表6）。

2.5 氮肥處理對(duì)黃瓜葉片葉綠素含量的影響

從表7可以看出，正在結(jié)瓜的瓜葉葉綠素含量明顯高于新展開(kāi)葉和老葉，結(jié)瓜葉片葉綠素（a+b）分別比新展葉和老葉高 0.277 7 mg/g和 0.607 6 mg/g、類(lèi)胡蘿卜素分別高0.020 4 mg/g和0.125 5 mg/g。結(jié)瓜葉片的葉綠素含量高，光合作用最強(qiáng)，為黃瓜的生產(chǎn)提供了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)，而老葉葉綠素含量降低，光合能力減弱，因此為減少養(yǎng)分的消耗，提高氮肥利用率，應(yīng)該除去老葉。

圖2顯示，開(kāi)花部位葉片的葉綠素a和葉綠素b含量以300 kg/hm2氮肥處理為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，隨氮肥的增加先升后降，其中葉綠素a變化幅度較大，而類(lèi)胡蘿卜素變化平緩，無(wú)明顯的增加和降低。結(jié)瓜部位葉片葉綠素a變化趨勢(shì)與開(kāi)花部位葉片略有不同。

3 小結(jié)與討論

①通過(guò)測(cè)定不同部位葉片SPAD值，分析其與氮肥含量的相關(guān)性以及計(jì)算新葉與老葉SPAD比值，來(lái)反映植株的營(yíng)養(yǎng)狀況，判斷植株體內(nèi)氮素是否充足，當(dāng)二者比值大于1時(shí)，表明植株體內(nèi)養(yǎng)分充足，小于1時(shí)則說(shuō)明植株體內(nèi)養(yǎng)分缺乏。

②氮肥用量與黃瓜硝酸鹽含量有關(guān)，在黃瓜生長(zhǎng)前期（花期和結(jié)果初期）成葉葉柄硝態(tài)氮與全氮的相關(guān)性大于新葉，而在結(jié)果后期新葉硝酸鹽含量與全氮的相關(guān)性大于成葉。

③氮肥會(huì)影響黃瓜葉綠素的含量，正在結(jié)瓜的葉片葉綠素含量明顯高于新展開(kāi)葉和老葉，其光合作用最強(qiáng)，為黃瓜的生產(chǎn)提供了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)。而老葉光合能力較弱，消耗營(yíng)養(yǎng)較多，生產(chǎn)中可通過(guò)適時(shí)摘去植株下部老葉，來(lái)減少養(yǎng)分的消耗，提高氮肥利用率。

④SPAD儀和硝酸鹽反射儀監(jiān)測(cè)黃瓜葉片的氮素營(yíng)養(yǎng)，其測(cè)定值與全氮含量有關(guān)，成葉的相關(guān)性大于新葉，SPAD測(cè)定值與全氮的相關(guān)性大于硝酸鹽與全氮的相關(guān)性。

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Effect of Nitrogen Nutrition Diagnosis on Cucumber in Greenhouse

GUO Jianhua,CHEN Liping,YANG Yueying,MA Wei
(National Engineering Research Center for Information Technology in Agriculture，Beijing 100097)

Using the SPAD-502 chlorophyll meter and nitrate reflectometer to study diagnosis of nitrogen nutrition on the cucumber(Cucumis sativus)in greenhouse.The results showed that fertilization had effect on leaves SPAD values and with a certain amount of nitrogen increases the SPAD values are also increased.The new leaves and mature leaves of the SPAD's the ratio reflects of nitrogen nutritional status.The mature leaves of SPAD values correlation with nitrogen is greater than the new leaves'.Fertilization also affected the nitrate content of petiole.In a certain amount,the nitrate content of petiole increased with the nitrogen.In the fruiting stage,there is a linearly correlate between nitrate content and nitrogen consumption (r=0.960 6).Each additional 1kg of nitrogen fertilizer,nitrate concentrations increase 10-30 mg/kg, late top-dressing is more easy cause the accumulation of nitrate.

Cucumber;Nitrogen;Nutrition diagnose;Nitrate nitrogen;SPAD

10.3865/j.issn.1001-3547.2010.22.019

北京市自然基金（6082010），科技部（2008BADA4B03）

郭建華（1961－），女，研究員，主要從事土壤與植物營(yíng)養(yǎng)方面的研究，電話：010-51503601

2010-05-28