N、K元素交互作用對(duì)基質(zhì)栽培西葫蘆生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

馮靜 公華銳 劉瑞平 駱洪義

摘 要： 為闡明施肥與西葫蘆產(chǎn)量、品質(zhì)的關(guān)系，更加有效地提高肥料利用率，以西葫蘆品種‘小王子為試驗(yàn)材料進(jìn)行基質(zhì)栽培，基質(zhì)栽培中營(yíng)養(yǎng)液以日本山崎配方中的N、K元素為對(duì)照，改變其元素水平采用交互組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)，探討N、K互作對(duì)西葫蘆生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，對(duì)其植株高度、葉綠素含量、養(yǎng)分分布、根系特性、產(chǎn)量及品質(zhì)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：處理2（N1=215.1 mg·L-1，KO=234.3 mg·L-1）的根長(zhǎng)、根表面積、根平均直徑分別高出對(duì)照44.99%、47.31%、46.3%；其可溶性蛋白與維生素C含量分別高出對(duì)照25.42%與77.19%，且產(chǎn)量高出對(duì)照11.5%，說明適合的氮鉀比能有效控制地上部與地下部的發(fā)展趨勢(shì)、調(diào)控營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)的關(guān)系、提高西葫蘆的產(chǎn)量并改善果實(shí)品質(zhì)。

關(guān)鍵詞： 西葫蘆； N； K； 基質(zhì)栽培； 營(yíng)養(yǎng)液配方

Interactive effects of N and K on development，yield，and quality of summer squash in substrate culture

FENG Jing， GONG Huarui， LIU Ruiping， LUO Hongyi

（College of Environment and Resources， Shandong Agricultural University， Taian 271000， Shandong， China）

Abstract： We chose the summer squash named ‘little prince as materials for soilless culture to elucidate the relationship between quality and yield as well as how to improve the utilization rate of fertilizer. In order to investigate the interactive effects of N and K on summer squash growth， development，yield and quality，we chose N and K elements in Japan Yamazaki formula as control nutrient solution in substrate cultivation. We designed the experiment by changing the element level with two factors and three levels combination. After analyzing the plant height，chlorophyll nutrient distribution，root，yield and quality of the experiment we conclude that the treatment of N1=215.1 mg·L-1，K0=234.3 mg·L-1 can effectively control the vegetative growth and reproductive growth as well as the development trend of above ground and below ground part. Thus it can increase the yield and quality of summer squash.

Key words： Summer squash； N； K； Substrate culture； Nutrient solution

設(shè)施栽培是已大規(guī)模推廣的新型反季節(jié)栽培技術(shù)，而如今面臨著許多問題：生產(chǎn)集約化，土地環(huán)境惡化，土地質(zhì)量退化（土地鹽堿化、土地退化）和土傳病害猖獗等。有許多問題的根本解決方法在于調(diào)節(jié)土壤營(yíng)養(yǎng)狀況（配方施肥），改善土壤酸堿度及土壤物理性質(zhì)，或基于栽培方式（輪作、間作等）的改變來解決產(chǎn)量及收益難題，但該方法成本較高，效果淺顯[1-2]。無土栽培是指不用天然土壤，靠營(yíng)養(yǎng)液或基質(zhì)+營(yíng)養(yǎng)液的栽培方法來提供植株生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分[3]?；|(zhì)栽培技術(shù)是無土栽培的一種，其不僅可以解決因土壤環(huán)境（鹽堿地、高山高原地區(qū)）不適宜造成的植株生長(zhǎng)問題，提高土地利用率，而且提高了廢棄物（秸稈、菇渣等）利用率并減少了投入成本[4]。

西葫蘆是中國(guó)主要的設(shè)施栽培蔬菜之一，因其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、口感好、能有效預(yù)防糖尿病及高血壓而被人們所喜愛。因西葫蘆的苗齡短、結(jié)果較早，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)幾乎同時(shí)進(jìn)行，故對(duì)養(yǎng)分要求嚴(yán)格[5]。有學(xué)者通過設(shè)定氮磷鉀三因素水平或二次飽和設(shè)計(jì)來研究西葫蘆的施肥模型，得出氮肥對(duì)植株的影響大于鉀肥，且二者存在交互作用[6]；在研究西葫蘆水肥耦合中，對(duì)產(chǎn)量影響大小為氮>水>鉀[7]；氮鉀營(yíng)養(yǎng)的配施比例可顯著影響植株對(duì)N、P、K的吸收量及其生長(zhǎng)特性與產(chǎn)量[7]；但對(duì)基質(zhì)栽培條件下營(yíng)養(yǎng)液N、K互作調(diào)控營(yíng)養(yǎng)成分影響西葫蘆生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)的研究較少，為此，本試驗(yàn)以西葫蘆為試材，通過N、K互作調(diào)控營(yíng)養(yǎng)液配比研究其對(duì)西葫蘆生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，探索設(shè)施栽培西葫蘆營(yíng)養(yǎng)液的N、K最佳比例[8]。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及栽培基質(zhì)性狀

供試西葫蘆‘小王子幼苗采購(gòu)于山東德州陵縣西葫蘆種植基地。供試基質(zhì)材料為體積比4∶1∶1的草炭、蛭石、珍珠巖的復(fù)合基質(zhì)，容重為0.39 g·cm-3，總孔隙度為76.37%。供試水源為蒸餾水。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用上口直徑30 cm、高20 cm的基質(zhì)盆栽盆，每盆中均勻裝入基質(zhì)2.5 kg。在基質(zhì)盆下放置托盤，常規(guī)田間管理。試驗(yàn)自2014年10月18日開始（2葉1心定植）至 2015年2月5日結(jié)束，以日本山崎崗哉配方為對(duì)照（CK）（N0=195.53 mg·L-1，K0=234.3 mg·L-1），設(shè)置N水平為+10%和-10%，設(shè)置K為+10%，見表1。每處理設(shè)5次重復(fù)。從生長(zhǎng)期到拉秧期每種處理的營(yíng)養(yǎng)液每隔10 d用量杯澆灌1 L，坐瓜期后每隔7 d澆灌1 L（因營(yíng)養(yǎng)液消耗情況而定）。試驗(yàn)期間營(yíng)養(yǎng)液中其他營(yíng)養(yǎng)元素的濃度保持不變。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

分別于西葫蘆定植后15、30、45、60、75 d用直尺測(cè)定植株高度（植株基部與基質(zhì)接觸處到生長(zhǎng)點(diǎn)的高度）[9]；葉綠素含量使用便攜式葉綠素儀TYS-A SPAD-502測(cè)定；根系特性采用WinRHIZO Pro（Version 2004a，加拿大）根系分析程序進(jìn)行掃描測(cè)定[10]；產(chǎn)量測(cè)定為初果期到結(jié)果40 d，累計(jì)統(tǒng)計(jì)每株西葫蘆數(shù)量和質(zhì)量并計(jì)算單株總產(chǎn)量。在結(jié)果盛期隨機(jī)抽取每個(gè)處理瓜2個(gè)果實(shí)，截取西葫蘆中段，粉碎混勻成勻漿并測(cè)定果實(shí)可溶性糖、硝酸鹽、有機(jī)酸、維生素C及可溶性蛋白含量[11]。硝酸鹽含量采用酚二磺酸比色法測(cè)定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定，有機(jī)酸含量采用標(biāo)準(zhǔn)滴定法，維生素C含量采用2，6二氯靛酚法測(cè)定，用考馬斯亮藍(lán)G-250法測(cè)定可溶性蛋白含量[4-5]。

養(yǎng)分水平測(cè)定：植株器官烘干樣品磨碎后過0.25 mm 篩，準(zhǔn)確稱取0.200 0 g，用H2SO4-H2O2消煮至澄清，同時(shí)設(shè)空白處理，用凱氏定氮法測(cè)定全氮，火焰光度計(jì)法測(cè)定全鉀，鉬銻抗比色法測(cè)定全磷。

營(yíng)養(yǎng)液生產(chǎn)率/（g·mL-1）=西葫蘆單株產(chǎn)量（g）/生長(zhǎng)期澆灌營(yíng)養(yǎng)液用量（mL）[4-5，12]。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用 Microsoft Excel 軟件進(jìn)行處理，用SAS軟件進(jìn)行方差分析并用LSD多重比較法進(jìn)行顯著性水平比較，用Excel 2007軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 N、K互作對(duì)西葫蘆營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)及養(yǎng)分分布的影響

2.1.1 N、K互作對(duì)西葫蘆營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的影響 圖1所示：各處理植株高度均隨栽培時(shí)間的增加呈上升趨勢(shì)，在生長(zhǎng)前期（15～30 d），各處理生長(zhǎng)沒有明顯差異，分析原因是由于在生長(zhǎng)前期生長(zhǎng)過緩，根系發(fā)展過慢，對(duì)營(yíng)養(yǎng)的吸收量少，從而各處理生長(zhǎng)狀況沒有明顯的區(qū)別。到生長(zhǎng)后期（45 d后）處理3的植株高度高于其他處理，處理2、4、5植株高度居中，處理1與6的植株高度最小。

由圖2所示：所有處理的SPAD值在15～30 d呈下降趨勢(shì)。而在定植30 d后，葉綠素含量隨著植株生長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)。處理2、3、4、5在60 d時(shí)SPAD值基本相同，而處理1與6的略低于其他處理。

由表2所示：N、K互作對(duì)西葫蘆根長(zhǎng)、根表面積、根平均直徑的影響一致，處理2顯著高于處理6，分別高出165%、136%與86%，且處理2 分別高出CK（處理4）44.99%、47.33%、46.3%；處理2顯著高于處理1，分別高出105.74%、68.33%、41.07%。在對(duì)根體積的影響中，處理6與處理2、處理5之間存在顯著差異，且低于CK 28.13%，而與其他處理之間差異不顯著，處理1、2、3、5分別高出CK 10.52%、49.34%、8.24%、47.41%。處理2的根鮮質(zhì)量與其他處理存在顯著差異，且比CK高76.37%，根尖總數(shù)也是處理2顯著高于處理6，高出166% 且高于CK 35.88%。處理1、3、5、6分別低于CK 37.75%、1.39%、5.47%與48.93%。由此可見，N、K配比的不同對(duì)根系的生長(zhǎng)發(fā)育有一定的影響，從根鮮質(zhì)量影響著根系各物理指標(biāo)，進(jìn)而影響西葫蘆的生長(zhǎng)發(fā)育。

2.1.2 N、K互作對(duì)西葫蘆N、P、K分布狀況的影響 表3為N、P、K在植株體內(nèi)的分布狀況，對(duì)于N的變化，在不同部位的分布趨勢(shì)為：葉片>根>莖>果實(shí)。N含量在根部表現(xiàn)為處理1與CK、處理3、5、6差異顯著；在葉片中表現(xiàn)為處理5與處理1、2差異顯著；在果實(shí)中表現(xiàn)為處理1與處理2、3存在顯著差異。P的變化趨勢(shì)表現(xiàn)為：葉片>莖>根>果實(shí)。在根部P含量，處理1、3、6分別與CK存在顯著差異，葉片P含量變化與果實(shí)與根部的變化一致。處理1、3、4、6分別與處理2、5之間的差異顯著，可見，P在植物體內(nèi)的分布具有一致性并且在低N高K（處理5）水平時(shí)表現(xiàn)P積累量最少。K在不同部位的分布趨勢(shì)為：葉片>莖>果實(shí)>根，在葉片中表現(xiàn)為處理3與處理2、5差異顯著，在果實(shí)表現(xiàn)為處理1、3、4、6與處理2、5存在顯著差異，在根部表現(xiàn)為處理6與5差異顯著，而在莖部處理2與處理1、6存在顯著差異。分析在高N低K（處理2）水平時(shí)，植株體內(nèi)的鉀積累量最小，是由于N過高抑制體內(nèi)K的積累。

2.2 N、K互作對(duì)西葫蘆產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

2.2.1 N、K互作對(duì)西葫蘆產(chǎn)量及營(yíng)養(yǎng)液生產(chǎn)率的影響 從表4可以看出：不同N、K比例交互處理對(duì)西葫蘆的產(chǎn)量有一定的影響，在平均單果質(zhì)量中，處理2與其他各處理存在顯著差異且比CK高出11.50%，處理1與CK和處理5存在顯著差異，分別低8.5%、7.7%。單株結(jié)瓜數(shù)的比較是處理2與處理4一致，通過單果質(zhì)量與單株結(jié)瓜數(shù)求得的單株總產(chǎn)量來看，處理2與其他處理差異顯著，相對(duì)于處理1、3、CK、5、6增產(chǎn)82.83%、35.40%、11.50%、29.72%與57.67%。

生長(zhǎng)階段每個(gè)處理共澆灌24 L營(yíng)養(yǎng)液，求得營(yíng)養(yǎng)液的生產(chǎn)率如表4所示，處理2的營(yíng)養(yǎng)液生產(chǎn)率最高，比CK高出12.82%；處理3、5與CK基本一致；而處理1與處理6的營(yíng)養(yǎng)液生產(chǎn)率比CK低36.46%與28.21%。由此可見，N、K的不同處理不僅對(duì)產(chǎn)量有一定的影響，而且反映出適當(dāng)?shù)腘、K比例對(duì)營(yíng)養(yǎng)液生產(chǎn)率有一定的提高作用。

2.2.2 N、K互作對(duì)西葫蘆品質(zhì)特征的影響 表5中可溶性蛋白含量比較，處理1、2、5、6的含量均高于CK與處理3，分別高出CK 29.38%、25.42%、24.86%與33.9%，且與CK存在顯著差異。而各處理在可溶性糖分方面沒有顯著差異，說明N、K互作處理對(duì)西葫蘆糖分積累沒有顯著影響。硝酸鹽含量是衡量果蔬品質(zhì)指標(biāo)的重要因素之一，其含量的高低對(duì)人體健康有直接的影響。在硝酸鹽含量方面，處理2、3與CK沒有顯著差異且高于其他處理的硝酸鹽含量，但處理1、5、6的硝酸鹽含量分別低于CK 55.17%、58.62%與55.17%，且與CK存在顯著差異。對(duì)硝酸鹽含量的分析表明，各處理硝酸鹽含量均在安全食用范圍內(nèi)，可以放心食用。

西葫蘆的有機(jī)酸含量影響其食用口感，通過表5數(shù)據(jù)分析，處理1與CK的酸度存在顯著差異，高出CK 55.56%，而其他處理與CK差異不顯著。在維生素C含量的分析中，處理1、2、5、6與CK存在顯著差異，分別高于CK的1.16倍、77.19%、83.8%、54.42%，且處理1、2與CK的差異顯著。

2.2.3 N、K互作對(duì)西葫蘆品質(zhì)指標(biāo)加權(quán)評(píng)分[11] 為了分析品質(zhì)，試驗(yàn)將西葫蘆各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)分為正指標(biāo)與逆指標(biāo)，其中正指標(biāo)包括可溶性蛋白、可溶性糖、維生素C；逆指標(biāo)包括硝酸鹽、總酸度。試驗(yàn)設(shè)定上述 5 個(gè)指標(biāo)對(duì)西葫蘆整體營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的影響相同，即各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)都為0.2；試驗(yàn)假設(shè)各品質(zhì)指標(biāo)滿分為10分，根據(jù)各處理間差異表示的不同字母進(jìn)行打分，其中正指標(biāo)品質(zhì)的分值顯著較高的得分為10分，其次為6分，再次為2分，逆指標(biāo)品質(zhì)的分值與正指標(biāo)相反，顯著較高的得分為2分，其次為6分，再次為10分，如各處理間顯著差異字母一致時(shí)，按10 分計(jì)。各處理打分并加權(quán)后的得分值為處理1=9.2，處理2=9.2，處理3=7.6，處理4=6.8，處理5=10，處理6=9.2。

綜合分析可見，N、K的配比對(duì)西葫蘆的品質(zhì)及口感有很大的影響，對(duì)指標(biāo)加權(quán)評(píng)分可見處理5的評(píng)分最高，有最佳品質(zhì)指標(biāo)，處理1、2、6的得分一致，各處理的品質(zhì)得分均高于CK。由此可見，通過N、K互作的研究對(duì)提高瓜果的品質(zhì)有很重要的意義。

3 討論與結(jié)論

有前人研究表明，適宜的鉀、氮配合施用能明顯促進(jìn)生姜生長(zhǎng)發(fā)育，增加根莖產(chǎn)量，改善營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，提高鉀肥利用率；在同一鉀肥用量下，增加氮肥用量，莖葉、根莖和全株含K量也明顯提高。在同一供鉀水平下，番茄幼苗的生長(zhǎng)指標(biāo)以及生物量均隨供氮水平的提高呈先升高后降低的趨勢(shì)；在低氮和中氮處理下，供鉀水平增加時(shí)，番茄幼苗的生長(zhǎng)及根系形態(tài)指標(biāo)和全氮、全鉀含量顯著升高[12]。適當(dāng)?shù)拟浛梢源龠M(jìn)氮的吸收，在較低的氮素濃度下增加鉀肥可明顯提高番茄對(duì)氮的吸收效率，然而隨著外界鉀濃度的繼續(xù)增加，對(duì)氮素吸收的促進(jìn)作用逐漸減小直至一定濃度時(shí)則會(huì)抑制對(duì)氮的吸收[13]。本研究表明，適當(dāng)增加氮素含量對(duì)葉綠素的積累有明顯作用[13-14]，在同一N素水平下，增加K素會(huì)適當(dāng)?shù)臏p少葉綠素的含量，可見鉀素對(duì)葉綠素的分布有一定作用。在氮鉀水平同時(shí)相對(duì)對(duì)照增加10%時(shí)，植株高度增長(zhǎng)過快，因?yàn)闋I(yíng)養(yǎng)條件充分，對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育起促進(jìn)作用。根系的分布與特征對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育與養(yǎng)分的吸收有直接意義，在高氮條件下，鉀素適當(dāng)降低時(shí)各項(xiàng)根系指標(biāo)最大，而在低氮低鉀處理中根系指標(biāo)最小，這對(duì)前期植株高度和葉綠素的含量有一定的關(guān)系[15-18]。在不同N水平下，植株高度隨著鉀素濃度增加表現(xiàn)出增長(zhǎng)的趨勢(shì)，而在鉀素水平偏高、氮素水平偏低（圖1處理5）時(shí)可有效的協(xié)調(diào)植株高度增長(zhǎng)。因西葫蘆生長(zhǎng)特性為矮蔓型，其植株高度增長(zhǎng)過快雖然會(huì)體現(xiàn)其生長(zhǎng)發(fā)育迅速，但有徒長(zhǎng)的可能，從而對(duì)其后期的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)的調(diào)控有一定的影響，導(dǎo)致花芽分化較晚，坐果率降低[19-20]。不同處理養(yǎng)分在不同部位的積累量也是不同的，氮素與鉀素的配比會(huì)影響不同養(yǎng)分的利用與積累，從而影響了后期的生長(zhǎng)發(fā)育。當(dāng)高氮高鉀時(shí)，植株有較快的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，植株地上部的生長(zhǎng)相對(duì)地下部的展開與生長(zhǎng)過快?？梢姡诘貪舛仍黾訒r(shí)，適當(dāng)降低鉀素的含量對(duì)西葫蘆的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)、葉綠素含量的積累與分布以及地上部與地下部的調(diào)控有一定的影響。

對(duì)西葫蘆產(chǎn)量與品質(zhì)的影響研究中，同一N素水平，高K處理的產(chǎn)量反而低于低K處理的產(chǎn)量，但其品質(zhì)優(yōu)于低K處理，由其可以證明鉀素為品質(zhì)改善元素[19]。在同一高K處理水平時(shí)，隨著N素的增加，產(chǎn)量下降，但在低N時(shí)品質(zhì)最高；在同一低K水平時(shí)隨著N素的增加，產(chǎn)量上升，品質(zhì)也得到了提高?？梢娫贙水平一定時(shí)，適當(dāng)?shù)腘素配比對(duì)西葫蘆產(chǎn)量有協(xié)同作用[20]。對(duì)于N、K的處理中N素比例過高的處理其營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)過于旺盛而影響生殖生長(zhǎng)，影響了花芽分化與坐果；故在一定范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)腘、K素配比可以有效的調(diào)控營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)的關(guān)系、提高產(chǎn)量并改善果實(shí)的品質(zhì)。

通過各處理間的比較分析，有效的調(diào)控N、K的比例而提高產(chǎn)量并改善品質(zhì)，在山崎配方為對(duì)照的基礎(chǔ)上，增加10%的N素水平，控制K素水平不變時(shí)西葫蘆的產(chǎn)量水平最高，其綜合品質(zhì)得分也較高，可在本地區(qū)進(jìn)行西葫蘆越冬基質(zhì)栽培，對(duì)大面積高產(chǎn)栽培的推廣有一定指導(dǎo)意義。

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