苦瓜的干物質(zhì)和養(yǎng)分累積與分配規(guī)律

張白鴿，曹 健，張長(zhǎng)遠(yuǎn)，宋 釗，張福鎖，陳新平

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100094；2.廣東省農(nóng)科院蔬菜研究所，廣東 廣州 510640）

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苦瓜的干物質(zhì)和養(yǎng)分累積與分配規(guī)律

張白鴿1，2，曹 健2，張長(zhǎng)遠(yuǎn)2，宋 釗2，張福鎖1，陳新平1

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100094；2.廣東省農(nóng)科院蔬菜研究所，廣東 廣州 510640）

摘 要：理解作物的干物質(zhì)和養(yǎng)分累積規(guī)律是實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)高效的基礎(chǔ)。采用大田栽培試驗(yàn)，研究了苦瓜干物質(zhì)和N、P、K養(yǎng)分累積動(dòng)態(tài)。結(jié)果表明，苦瓜結(jié)果前的干物質(zhì)累積速率慢，累積量?jī)H占整個(gè)生育期干物質(zhì)累積量的4.0%，主要以生產(chǎn)葉片為主；結(jié)果期的干物質(zhì)累積速率快，累積量占全生育期的96%，主要用于葉片和果實(shí)的生長(zhǎng)；苦瓜養(yǎng)分累積總量表現(xiàn)為K＞N＞P，且不同生長(zhǎng)時(shí)期、不同部位的養(yǎng)分累積特征不同?？傮w上N、P、K的吸收比例可以歸納為幼苗期至采收初期1.0∶0.1∶1.4，采收盛期至末期1.0∶0.2∶1.6；整個(gè)生育期內(nèi)，平均生產(chǎn)每噸苦瓜所需N量為4.63 kg，P為0.72 kg，K為6.87 kg。

關(guān)鍵詞：苦瓜；干物質(zhì)；營(yíng)養(yǎng)；累積；分配

苦瓜（Momordica charantia L.）是葫蘆科苦瓜屬一年生攀緣草本植物，又稱涼瓜、錦荔枝，廣泛分布于熱帶、亞熱帶和溫帶地區(qū)［1］?？喙显谖覈?guó)已有數(shù)百年的栽培歷史，在長(zhǎng)江以南的廣東、廣西、福建、臺(tái)灣、江西、海南、四川、湖南等省區(qū)栽培較為普遍。廣東以粵北韶關(guān)、粵西 湛江、粵東梅洲、珠三角惠州、江門等地分布較為集中［2-3］，是農(nóng)民及農(nóng)業(yè)種植企業(yè)的重要?jiǎng)?chuàng)收作物。

在以高強(qiáng)度的降雨和土壤分化為特征的熱帶亞熱帶環(huán)境影響下，菜田土壤養(yǎng)分極易淋溶，土壤保肥能力差［4-5］。為避免缺肥減產(chǎn)，菜農(nóng)通常會(huì)大量地投入化肥［6］，引起嚴(yán)重的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，制約了苦瓜產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。缺少對(duì)苦瓜的干物質(zhì)生產(chǎn)和營(yíng)養(yǎng)累積動(dòng)態(tài)規(guī)律的研究和認(rèn)識(shí)，是導(dǎo)致生產(chǎn)中施肥盲目性的主要原因，而目前關(guān)于苦瓜養(yǎng)分吸收的報(bào)道都是針對(duì)總量方面［7-9］。作物對(duì)養(yǎng)分的吸收具有階段性和連續(xù)性，且各生育階段對(duì)養(yǎng)分需求的數(shù)量和強(qiáng)度不同，要實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)高效，必須實(shí)現(xiàn)作物需求和環(huán)境養(yǎng)分供應(yīng)在時(shí)間空間和數(shù)量上的匹配［10］。因此，本研究系統(tǒng)分析了苦瓜在整個(gè)生育時(shí)期的干物質(zhì)和養(yǎng)分的吸收和分配動(dòng)態(tài)，為確定化肥總量和優(yōu)化施肥時(shí)期提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在廣東省農(nóng)科院蔬菜研究所實(shí)驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤為磚紅壤黃色砂質(zhì)土，地力均勻，0～30 cm土層的pH值為6.6，有機(jī)質(zhì)含量11.1 g/kg、全氮含量0.56 g/kg、Olsen-P含量46.9 mg/kg、速效鉀含量111 mg/kg。

供試苦瓜為豐綠苦瓜，由廣東省農(nóng)科院蔬菜研究所提供。供試氮肥為三元復(fù)合肥（15∶15∶15，芭田化肥股份有限公司生產(chǎn)）。

1.2 試驗(yàn)方法

供試苦瓜采用育苗移栽的常規(guī)種植方式，種子用10%的雙氧水浸泡12 h消毒催芽后，用紗布包裹并置于溫度27℃、濕度70%的培養(yǎng)箱暗培養(yǎng)3 d，露白后播種，育苗期15 d。每667 m2定植500株，采用人字架種植方式，留主莖，去側(cè)枝，每小區(qū)6行，行長(zhǎng)6 m，行距為1 m，小區(qū)面積36 m2，四周設(shè)保護(hù)行，4次重復(fù)。依據(jù)調(diào)研結(jié)果，化肥施用量為377 kg/hm2（N-P2O5-K2O∶15-15-15），其中基肥（30%）112 kg，追肥（70%）265 kg，追施分8次，施肥比例分別為4%、15%、15%、9%、9%、9%、9%、9%。果實(shí)采摘期為60 d，采收標(biāo)準(zhǔn)為瓜長(zhǎng)20 cm（品種特性），起始和末尾以1周為采收頻率時(shí)定為初瓜期和末瓜期，中間以3 d為采收頻率的時(shí)期定為盛瓜期。

試驗(yàn)期間，分別于定植后15 d（幼苗期）、35 d（花期）、50 d（初瓜期）、75 d（盛瓜期）、105 d（末瓜期）采樣調(diào)查，每次采3株。采樣時(shí)分別收集植株脫落的葉，植株分成葉片、莖蔓和果實(shí)3部分在烘箱中烘至恒重，稱重后粉碎進(jìn)行進(jìn)一步分析。將樣品用濃H2SO4-H2O2消煮［11］，用全自動(dòng)流動(dòng)分析儀（Proxima型，Alliance，F(xiàn)rance）測(cè)定N、P含量，用火焰分光光度計(jì)（M425，Sherwood，UK）測(cè)定K含量。

植株養(yǎng)分累積量為其干物質(zhì)量乘以相應(yīng)N、P、K含量；植株群體各生長(zhǎng)時(shí)期養(yǎng)分凈累積量以單位面積植株該生長(zhǎng)時(shí)期養(yǎng)分累積量與上一生長(zhǎng)時(shí)期養(yǎng)分累積量差值表示；植株群體各生長(zhǎng)時(shí)期養(yǎng)分累積速率以單位面積植株該生育階段的養(yǎng)分凈累積量與其經(jīng)歷時(shí)間的比值表示［12］。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2010和SAS19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，方差分析采用Fisher’s-test（LSD法）。

2 結(jié)果與分析

2.1 苦瓜不同生長(zhǎng)期不同部位干物質(zhì)累積量

從圖1可以看出，苦瓜隨著生育期的延伸，葉片、莖蔓、果實(shí)的干重不斷增大，但不同器官在不同生長(zhǎng)時(shí)期增加幅度不同。其中，苦瓜葉片的生物量在生長(zhǎng)前期迅速增加后期增勢(shì)趨緩，莖蔓的生物量在整個(gè)生育期間均在穩(wěn)定增加，果實(shí)生物量先急劇增加后穩(wěn)中有降；在幼苗期、花期、初瓜期、盛瓜期、末瓜期，葉片的干物質(zhì)累積量分別占整個(gè)生育期的0.5%、4.1%、13.0%、48.3%、34.1%，莖蔓的干物質(zhì)累積量分別占總生長(zhǎng)量的0.8%、6.9%、20.1%、35.7%、35.6%，而果實(shí)初瓜期、盛瓜期、末瓜期的干物質(zhì)累積量分別占果實(shí)總生物量的6.95%、68.9%、24.2%。說(shuō)明葉片和莖蔓從幼苗期到初瓜期都在快速增長(zhǎng)，于盛瓜期開(kāi)始趨于穩(wěn)定，采收結(jié)束時(shí)仍在生長(zhǎng)，而果實(shí)生長(zhǎng)則主要集中于采收盛期。

圖1 苦瓜不同生育時(shí)期不同部位干物質(zhì)累積量

在同一生育時(shí)期內(nèi)，苦瓜的不同器官貯存干物質(zhì)的比例不同。從表1、表2可以看出，幼苗期和花期干物質(zhì)累積量少，占總累積量的4.01%，主要以營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)為主，其中葉片生物量占植株總生物量的74.3%，莖蔓干物質(zhì)累積量占25.7%；進(jìn)入采收期后，果實(shí)干物質(zhì)累積量的比例逐漸增加，占總累積量的96.0%，包括初瓜期、盛瓜期和末瓜期。其中初瓜期仍舊是以營(yíng)養(yǎng)器官為主（葉片和莖蔓），占整株累積量的86.0%，果實(shí)的干物質(zhì)比例僅占13.7%；進(jìn)入盛瓜期后，生殖生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)并進(jìn)，果實(shí)和葉片生物量占整株總量的42.8%和41.5%，末瓜期葉片干物質(zhì)穩(wěn)定持續(xù)增加，占植株總干物質(zhì)累積量的42.8%，而果實(shí)比重下降。在幼苗期、花期、結(jié)果初期、結(jié)果盛期和末期，苦瓜葉片的干重平均生長(zhǎng)速率分別為1.3、8.2、33.1、33.8、28.1 kg/hm2·d，莖蔓的干重平均生長(zhǎng)速率分別為0.4、2.9、10.2、14.4、17.1 kg/hm2·d，果實(shí)的干重平均增加速率分別為0、0、9.5、57.2、16.7 kg/hm2·d。可見(jiàn)苦瓜的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)間并存，在不同生長(zhǎng)時(shí)期，碳水化合物在不同器官間的分配比例不同。

表1 苦瓜不同部位干物質(zhì)占整株累積量比例（%）

表2 苦瓜不同時(shí)期干物質(zhì)占全生育期總累積量比例（%）

2.2 苦瓜不同生育期內(nèi)各部位N、P、K養(yǎng)分含量變化

從圖2可以看出，苦瓜不同生長(zhǎng)器官的N、P、K含量在不同生長(zhǎng)時(shí)期的變化趨勢(shì)不同。葉片的N、K含量接近，其中N含量在幼苗期最高，隨著生育期的延伸逐漸下降，即從幼苗期的41.8 g/kg下降至末瓜期的32.3 g/kg；K含量在苗期相對(duì)較低，定植后先升高后穩(wěn)中有降，在花期達(dá)到最高為52.2 g/kg。莖蔓和果實(shí)都表現(xiàn)為K含量最高，其次為N 和P，其中莖蔓的K含量范圍介于苗期的61.8 g/kg和末瓜期的41.7 g/kg之間；果實(shí)的K含量為初瓜期的47.8 g/kg和末瓜期的43.9 g/kg之間。P在各個(gè)器官中的含量都比較穩(wěn)定，以果實(shí)的含量最高，為5.3 g/kg，葉片和莖蔓的P含量均為4.4 g/kg。由此可見(jiàn)，苦瓜葉片的N含量最高，莖蔓的K含量最高。

圖2 苦瓜不同生育期不同部位N、P、K濃度變化動(dòng)態(tài)

2.3 苦瓜不同部位N、P、K累積變化特征

由圖3可知，苦瓜的葉片和果實(shí)是累積N、P、K養(yǎng)分的主要部位。其中，葉片的N、K貯存量相近，P含量較少，N、P、K累積量的比例為1.0∶0.2∶1.2；果實(shí)以K含量為主，其次是N、P，N、P、K累積量的比例為1.0∶0.2∶1.6；莖蔓中K含量最高，其次是N、P，3者比例表現(xiàn)為1.0∶0.01∶2.2。由此可見(jiàn)，N主要貯存在苦瓜的葉片中，K在苦瓜的果實(shí)和葉片中均大量累積，P在莖蔓中含量最少，果實(shí)和葉片的P貯存量分別為莖蔓的2.6倍和2.2倍。

圖3 不同生育期各苦瓜生長(zhǎng)部位N、P、K養(yǎng)分累積動(dòng)態(tài)

2.4 苦瓜不同生育期內(nèi)N、P、K養(yǎng)分累積變化趨勢(shì)

從圖4、表3可以看出，苦瓜在不同生長(zhǎng)時(shí)期的N、P、K累積量變化趨勢(shì)大致相同，均隨著生育期的推進(jìn)而逐漸上升，但不同營(yíng)養(yǎng)元素在苦瓜不同生長(zhǎng)時(shí)期的凈累積量有所差異。從播種到幼苗期，苦瓜體內(nèi)N、P、K累積速率較緩慢，從幼苗期開(kāi)始，三大營(yíng)養(yǎng)元素均進(jìn)入快速累積期，特別在花期以后各養(yǎng)分累積速率均最高；不同時(shí)期苦瓜氮、磷、鉀養(yǎng)分凈累積量占總累積量的比例不同，總體表現(xiàn)為前期少、后期多，主要累積時(shí)期都在盛瓜期，分別占總累積量的48.2%、51.5%和47.1%； N、P、K在各生長(zhǎng)時(shí)期的吸收比例分別為幼苗期1.0∶0.1∶1.2，花期1.0∶0.1∶1.5，初瓜期1.0∶0.1∶1.4，盛瓜期1.0：0.2∶1.5，末瓜期1.0∶0.2∶1.6，而苦瓜全生育期N、P、K的吸收比例為1.0∶0.15∶1.49。

圖4 不同生育期苦瓜植株NPK養(yǎng)分累積變化動(dòng)態(tài)

表3 苦瓜不同時(shí)期NPK累積量占總累積量比例（%）

將每公頃苦瓜植株體的NPK總累積量除以每公頃苦瓜產(chǎn)量即可算出每生產(chǎn)1噸苦瓜的苦瓜植株所帶走的養(yǎng)分量。結(jié)果表明，無(wú)論是累積量還是每噸苦瓜養(yǎng)分需求量均是K＞N＞P，平均生產(chǎn)每噸苦瓜所需要的N為4.63 kg，P為 0.72 kg，K為6.87 kg。

3 結(jié)論與討論

掌握作物的干物質(zhì)和養(yǎng)分累積規(guī)律是實(shí)現(xiàn)作物生產(chǎn)高產(chǎn)高效、減少環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)，有助于確定生產(chǎn)中資源投入的總量，實(shí)現(xiàn)總量控制，生產(chǎn)上可采取有針對(duì)性的措施在作物生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵生育階段進(jìn)行調(diào)控，實(shí)時(shí)適量的提供生長(zhǎng)發(fā)育需要的養(yǎng)分和水分等，實(shí)現(xiàn)資源的高效利用，減少浪費(fèi)，從而提高作物產(chǎn)量和減少環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)［13］。

苦瓜全生育周期歷時(shí)約100～200 d，抽蔓前生長(zhǎng)緩慢，開(kāi)花結(jié)果期占絕大部分，特別是在結(jié)果中后期，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)并進(jìn)生長(zhǎng)時(shí)期較長(zhǎng)［14］。本研究結(jié)果也表明，苦瓜花前干物質(zhì)累積量4.0%，花期以后干物質(zhì)累積量96.0%。苗期至初瓜期，苦瓜主要以生產(chǎn)葉片為主，其干重占植株總干重的65.4%～76.6%；花后果實(shí)和葉片的干重同時(shí)增加，干重分別占植株總干重的40.0%和42.0%。苦瓜在幼苗期、花期、初瓜期、盛瓜期和末瓜期，植株干物重增加速率分別為1.7、11.1、52.8、105.4 和62.0 kg/hm2·d，表明苦瓜在花期前干物質(zhì)累積速率較為緩慢，開(kāi)花后干物質(zhì)累積量迅速增加，其變化動(dòng)態(tài)與甘蔗［15］、玉米［16］、春小麥［17］等作物干物質(zhì)累積量的增長(zhǎng)趨勢(shì)相同，符合作物干物質(zhì)累積的一般規(guī)律。

由于苦瓜植株生長(zhǎng)量大，生長(zhǎng)期長(zhǎng)，連續(xù)開(kāi)花、結(jié)瓜能力強(qiáng)，產(chǎn)量高，對(duì)養(yǎng)分的需求量較大［14］。在臺(tái)灣地區(qū)，苦瓜的推薦N、P、K施肥量分別為184、112、124 kg/hm2［18］，而澳大利亞的苦瓜施肥量分別為243、65、234 kg/hm2［1］。相比之下，我國(guó)苦瓜產(chǎn)量更高，養(yǎng)分投入量更大。本研究中，苦瓜在不同生長(zhǎng)時(shí)期的N、P、K養(yǎng)分濃度變化不大，但是不同生長(zhǎng)部位的N、P、K濃度范圍不同。葉片中氮鉀含量相近，磷含量較低；莖蔓和果實(shí)中以鉀含量為主，其次是氮和磷?？v觀整個(gè)生育期，苦瓜植株對(duì)養(yǎng)分的需求量和累積量都是K＞N＞P，平均生產(chǎn)每噸苦瓜所需要的N為4.63 kg，P為0.72 kg，K為6.87 kg，氮磷水平低于陳永興等［19］推薦的需求量（N 5.3 kg、P2O51.8 kg、K2O 6.7 kg），但該研究未報(bào)道具體的研究方法和變化動(dòng)態(tài)，可能是由于品種類型和管理方式引起。而依據(jù)廣東省苦瓜測(cè)土配方施肥體系“3414”的推薦方法，在本試驗(yàn)土壤肥力條件下，苦瓜的N、P、K推薦施肥量分別為300、213、372 kg/hm2［9］，與本研究結(jié)果相近。

苦瓜整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育期間，吸收N、P、K養(yǎng)分的比例為1.0∶0.15∶1.49，各部位的N、P、K養(yǎng)分貯存特征不同，各生育期的N、P、K比例相差不大。而黃瓜的平均養(yǎng)分吸收比例為1.0∶0.19∶1.34［20-22］，其中苗期1.0∶0.6∶1.7，初瓜期1.0∶0.6∶1.3，盛瓜期1.0∶0.5∶1.3，末瓜期1.0∶0.3∶0.29。相比之下，苦瓜的養(yǎng)分吸收特點(diǎn)是吸磷量較少，需鉀量較多。

綜上所述可知，在苦瓜施肥管理中，前期應(yīng)減少養(yǎng)分投入，避免損失；中后期應(yīng)重視營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)的矛盾，避免過(guò)量施肥，維持源庫(kù)平衡。可通過(guò)土壤-作物體系綜合管理措施來(lái)加強(qiáng)調(diào)控力度，促進(jìn)苦瓜生物量和養(yǎng)分的累積，減少養(yǎng)分損失，最終實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增效。

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（責(zé)任編輯 鄒移光）

Accumulation and distribution characteristics of biomass and nutrient in bitter gourd（Momordica charantia L.）

ZHANG Bai-ge1，2，CAO Jian2，ZHANG Chang-yuan2，SONG Zhao2，ZHANG Fu-suo1，CHEN Xin-ping1
（1.College of Resources and Environmental Science，China Agricultural University，Beijing 100094，China；2.Vegetable Research Institute，Guangdong Academy of Agricultural Sciences，Guangzhou 510640，China）

Abstract：Elemental uptake and allocation patterns of crops create insight for nutrient management. On-field experiment was conducted to understand the accumulation and distribution characteristics of biomass and nutrient in bitter gourd. The results revealed that 4.0% of dry matter was accumulated in leaves before harvest and 96% of it was accumulated in leaves and fruits from harvest stage to the end. The total absorption of nutrient in bitter gourd was K＞N＞P. Different organs at various growth stages showed different accumulation trend. Generally ，the ratio of 1.0∶0.1∶1.4 from seedling stage to early harvest stage，and 1.0∶0.2∶1.6 from harvest peak to the end was optimal for bitter gourd. Throughout growth season， to obtain a ton of bitter gourd，the NPK requirement was 4.63 kg，0.72 kg and 6.87 kg，respectively.

Key words：bitter gourd；dry matter；nutrient；accumulation；distribution

中圖分類號(hào)：S642.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-874X（2016）02-0039-06

收稿日期：2015-11-28

基金項(xiàng)目：農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（201502103）

作者簡(jiǎn)介：張白鴿（1983-），女，碩士，助理研究員，E-mail：plantgroup@126.com