水肥一體化條件下設施黃瓜的氮磷鉀吸收分配規(guī)律研究

諸海燾，李建勇，朱 恩，吳 玨，余廷園，蔡樹美*

（1上海市農業(yè)科學院生態(tài)環(huán)境保護研究所，上海市設施園藝技術重點實驗室，農業(yè)部上海農業(yè)環(huán)境與耕地保育科學觀測實驗站，上海201403；2上海市農業(yè)技術推廣服務中心，上海 201103；3上海市奉賢區(qū)蔬菜技術推廣站，上海 201400）

水肥一體化條件下設施黃瓜的氮磷鉀吸收分配規(guī)律研究

諸海燾1，李建勇2，朱 恩2，吳 玨3，余廷園1，蔡樹美1*

（1上海市農業(yè)科學院生態(tài)環(huán)境保護研究所，上海市設施園藝技術重點實驗室，農業(yè)部上海農業(yè)環(huán)境與耕地保育科學觀測實驗站，上海201403；2上海市農業(yè)技術推廣服務中心，上海 201103；3上海市奉賢區(qū)蔬菜技術推廣站，上海 201400）

以‘碧玉’黃瓜為試材，在春播設施栽培條件下，研究了灌溉施肥黃瓜對主要礦質營養(yǎng)氮、磷、鉀的吸收分配特點。結果表明：黃瓜在不同時期對氮磷鉀的吸收和分配比例不同，開花期、初瓜期、盛瓜期、末瓜期N素吸收量分別占整個生育期吸收總量的5.4%、28.0%、52.2%和14.3%；P素為7.1%、37.6%、34.0%和21.2%；K素為3.4%、19.2%、54.5%和22.7%。黃瓜對氮磷鉀三要素的吸收，以鉀最多，氮次之，磷最少。黃瓜整個生育期氮磷鉀的吸收總量為25.09 g/株，三者的吸收比例為1∶0.48∶1.36。形成75—90 t/hm2商品產量的黃瓜，氮磷鉀吸收量分別為244.5—293.4 kg/hm2、117.8—141.3 kg/hm2、327.8—393.3 kg/hm2。

設施黃瓜；生育期；氮磷鉀；養(yǎng)分吸收；水肥一體化

生產中菜農普遍有“大水漫灌”、“大水大肥”的傳統(tǒng)觀念，只為達到高產，缺少節(jié)水節(jié)肥防止土壤質量退化的意識，不僅造成了肥、水資源的嚴重浪費，還易導致土壤板結和病害蔓延［1］。研究表明，合理控制氮素和水分的投入是提高氮水利用效率的有效途徑。水肥一體化是借助壓力系統(tǒng)將可溶性固體或液體肥料，按土壤養(yǎng)分含量和蔬菜作物需肥規(guī)律的特點配兌成肥液，與灌溉水一起相融后，利用可控管道系統(tǒng)供水、供肥，將水分、養(yǎng)分均勻、定時、定量按比例直接提供給作物［2］，可極大提高肥、水資源的利用效率，且省時省工、增產增效。目前，制約設施蔬菜水肥一體化技術進一步發(fā)展的因素主要有：蔬菜土壤養(yǎng)分豐缺指標體系不健全，主要蔬菜作物的養(yǎng)分需求規(guī)律不明，適合蔬菜水肥一體化技術的專用高濃度全溶配方肥料品種不全等等。只有明確了設施蔬菜不同生育期對氮磷鉀元素的需求規(guī)律，才能有針對性地研發(fā)不同蔬菜專用水溶肥配方，真正實現(xiàn)定時、定量、按比例將養(yǎng)分供給作物吸收。

黃瓜是保護地栽培的主要蔬菜作物之一，屬耗水耗肥的蔬菜作物，營養(yǎng)生長與生殖生長同時進行，采收期長，對肥料需求量大［3］。氮、磷、鉀是黃瓜生長發(fā)育必需的三要素，對促進黃瓜植株的生長、產量和品質有決定性作用［4］。本研究對目前上海地區(qū)春播設施栽培黃瓜進行高產優(yōu)質栽培試驗，旨在通過測定黃瓜在成熟前不同時期不同器官對氮磷鉀的積累、分配和轉運情況，掌握設施黃瓜對氮、磷、鉀的吸收及分配規(guī)律，為設施黃瓜的合理肥水運籌提供依據(jù)，為黃瓜水肥一體化的推廣提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試黃瓜品種：‘碧玉’，試驗地點：奉賢揚升園藝場。土壤基礎地力：有機質1.87 g/kg，全氮1.45 g/kg，堿解氮226.3 mg/kg，有效磷128.94 mg/kg，速效鉀160 mg/kg，總鹽2.56 g/kg。

1.2 試驗方法

1.2.1 肥水運籌

根據(jù)黃瓜目標產量和前期平衡施肥試驗結果，設置氮肥（N）、磷肥（P2O5）、鉀肥（K2O）施肥量分別為270 kg/hm2、90 kg/hm2、375 kg/hm2。其中20%的氮、50%的磷和20%的鉀作基肥施入，其余分8次等比例作追肥滴灌施入（開花期和初瓜期各追肥1次，初瓜期后，每10 d追施1次，除滴灌施肥外，每2次追肥中間灌水1次）。2014年1月3日育苗，3月12日移栽。

1.2.2 采樣方法

每次采樣時將黃瓜地上部植株取走，清洗并晾干水份后稱鮮重，莖、葉（含葉柄）、果實分別裝入紙袋帶回實驗室，于105℃干燥箱殺青30 min，然后在65℃干燥箱烘干至恒重，用百分之一天平稱干重，磨碎進行氮磷鉀等養(yǎng)分分析。

1.2.3 采樣時期

①幼苗期：3月12日移栽時（20株）；②開花期：4月22日（10株）；③初瓜期：5月6日（5株）；④盛瓜期：6月11日（3株）；⑤末瓜期：7月10日（3株）。

1.2.4 測定項目

考查各時期各器官的鮮重、干重、單株生物量，測定各時期各器官的氮、磷、鉀含量及單株吸肥量。植株全氮、全磷、全鉀測定，先經濃H2SO4-H2O2消化，然后分別采用半微量蒸餾法測定氮（N）含量，釩鉬黃吸光光度法測定磷（P2O5）含量，火焰光度計法測定鉀（K2O）含量［5］。

1.3 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2003和SPSS 17.0進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 黃瓜地上部干物質積累和養(yǎng)分吸收

黃瓜單株干物質重量在幼苗期、開花期緩慢增加，進入初瓜期后快速增加，盛瓜期黃瓜地上部單株干物質重量迅速增加，幼苗期單株干物質重量為0.24 g，開花期、初瓜期和盛瓜期分別為12.5 g、89.05 g和223.04 g。進入末瓜期后地上部干物質積累變緩，其莖和葉片干物質重量低于盛瓜期，一方面是由于這一時期相比營養(yǎng)生長期和生殖生長前期，黃瓜果實中水分含量急劇增加，干物質比重下降；另一方面是由于黃瓜在生殖生長后期隨著果實的逐漸成熟，老葉出現(xiàn)自然脫落現(xiàn)象（表1）。

表1 每株黃瓜不同生育期地上部分鮮重和干重Table1 The fresh and dry matter weight of cucumber overground part at different stages g

2.2 黃瓜各器官中氮磷鉀的吸收與轉運

從黃瓜不同生育期的植株含氮量來看（圖1a），從幼苗定植后，葉片含氮量始終高于莖。尤其是在開花期，葉片含氮量幾乎比莖中高出一倍。進入初瓜期后，葉片含氮量急劇下降，而果實中卻積累了大量的氮。由此推測，莖葉中的部分氮素在初瓜期開始轉移到果實，黃瓜將由營養(yǎng)生長期進入生殖生長期，莖葉器官光合作用產生的碳水化合物將輸送到果實中，供其膨大。

黃瓜不同生育期的植株含磷量，總體上表現(xiàn)出與含氮量一致的趨勢（圖1b）。不同的是，進入初瓜期時，葉片含磷量比莖含磷量的下降趨勢更甚，使得這一時期黃瓜的葉片含磷量低于莖。

從幼苗定植后，黃瓜地上部含鉀量，莖始終遠遠高于葉片。在黃瓜的生殖生長期，莖和葉片中積累的鉀可以通過韌皮部運輸至果實中，滿足果實生長需要（圖1c）。

通過黃瓜莖、葉、果實中氮磷鉀的養(yǎng)分含量綜合分析來看，不同器官對營養(yǎng)元素的吸收量順序不同，葉片為N＞K＞P，莖和瓜為K＞N＞P。黃瓜整個生育期中含鉀量最高，氮次之，磷最少。葉片中氮、磷含量高于莖，鉀含量低于莖；果實中氮磷鉀含量均高于葉片和莖。

圖1 黃瓜不同生育期地上部養(yǎng)分含量Fig.1 The nutrient（NPK）content of cucumber overground part at different stages

2.3 黃瓜不同生育期地上部氮磷鉀吸收量情況

通過計算黃瓜各生育階段吸肥量占全生育期吸收總量的百分比（表2），表明黃瓜對氮磷鉀的吸收量是不斷變化的。從播種到開花期，生長期約占全生育期的1/3左右，但植株各器官增重緩慢，氮、磷、鉀的吸收量分別占總吸收量的5.4%、7.1%和3.4%。進入結瓜期以后，植株的生長量顯著增加，干物質和三要素的積累速度迅速增加，磷在初瓜期吸收比例最大，初瓜期吸磷量占總磷量的37.6%，說明黃瓜生長前期對磷肥需求較大。氮和鉀的吸收比例均在結瓜盛期達到最大值，在結瓜盛期的30多天內，吸氮量占總氮量的52.2%，吸鉀量占54.5%，均超過總吸收量的一半以上，是黃瓜吸肥吸水的高峰，此階段的肥水供應對黃瓜的產量至關重要。結瓜末期，植株衰老、生長速度減慢，養(yǎng)分吸收減少，根系吸收能力也隨之下降，此時期黃瓜對氮磷鉀三要素的吸收量分別為1.27 g/株、0.91 g/株和2.71 g/株，占總吸收量的14.3%、21.2%和22.7%。

表2 黃瓜不同生育期氮磷鉀吸收量占總吸收量的百分比Table 2 The percentage of NPK uptake amount in different stages to total uptake amount of cucumber

2.4 黃瓜不同時期養(yǎng)分吸收比例和吸收曲線

由表3可以看出，黃瓜苗期和初花期對氮磷鉀的吸收較少，開花后隨著營養(yǎng)生長的加速，吸收量逐漸增加，結果以后明顯增加，氮磷鉀的積累呈“S”形曲線（圖2）。黃瓜開花期氮磷鉀三要素吸收比例為1∶0.64∶0.86，此時黃瓜對氮的需求大于對鉀的需求；初瓜期，隨著黃瓜對鉀的吸收量增加，氮鉀比例為1∶0.91；盛瓜期對養(yǎng)分需求急劇增加，氮磷鉀吸收總量達到12.6 g/株，占整個生育期吸收總量的50.2%，此時氮鉀的吸收比例為1∶1.21，說明黃瓜對鉀的需求已經超過對氮的需求，末瓜期N和K2O比例達到1∶1.34。說明結瓜期后，黃瓜對鉀的需求遠高于氮，因此，黃瓜生長后期應施用一些高鉀配方的水溶肥。

圖2 黃瓜地上部分不同生育期氮磷鉀吸收曲線Fig.2 Curves of NPK uptake of cucum ber overground part at different stages

表3 黃瓜不同時期地上部單株氮磷鉀吸收量Table 3 Absorption am ount of nitrogen，phosphorus and potassium of cucumber overground part per p lant at different stages

2.5 根據(jù)不同生育期需肥規(guī)律對黃瓜施肥的建議

經計算，黃瓜單株氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量為別8.88 g、4.29 g和11.92 g，換算成收獲每100 kg黃瓜需吸收N、P2O5、K2O分別為0.326 kg、0.157 kg、0.437 kg。按大棚竹架栽培目標產量75—90 t/hm2計算，需吸收氮磷鉀三要素養(yǎng)分分別為244.5—293.4 kg/hm2、117.8—141.3 kg/hm2、327.8—393.3 kg/hm2。根據(jù)地力差減法，所需肥料的供應量等于黃瓜的需肥總量和土壤供肥量的差值，兩者相減可計算出應補給的肥料養(yǎng)分量。

3 結論與討論

3.1 黃瓜單株干物質重量在開花期增加緩慢，進入初瓜期后快速增加，盛瓜期達到峰值，到末瓜期隨著老葉衰落又開始下降，呈“S”形曲線，這與王麗英等［6］的研究結果一致。初瓜期后，黃瓜生長也從營養(yǎng)生長轉入生殖生長，莖葉中積累的干物質和光合產物開始轉移到果實中。本試驗中黃瓜末瓜期地上部莖葉干物質重量比盛瓜期減少9.45 g/株，說明在生育后期營養(yǎng)物質開始逐漸轉移到黃瓜果實中。

3.2 由于黃瓜在不同生育期對氮磷鉀的需求量和比例不同，土壤環(huán)境中養(yǎng)分供應水平也不一樣，因此，植物體內養(yǎng)分會隨生長中心的轉移而使養(yǎng)分再分配和再利用［7］。本試驗中黃瓜不同時期莖、葉、瓜對氮的吸收也說明了這一點，進入初瓜期后，葉片中的氮含量大幅下降，而果實的氮含量相應增加，可以認為氮素參與葉片光合作用產生的碳水化合物開始向果實轉移。對應在肥水管理上，氮素的補充在此時是一個關鍵點，若氮素供應不足，容易導致早衰甚至提前落葉落果；氮素營養(yǎng)太多，也容易造成枝葉旺長，不利于光合產物流向果實，導致果實小、品質差，甚至脫落，初瓜期和盛瓜期吸氮量占全生育期的80.2%。作物在整個生長期中均可吸收磷，但以生長早期吸收最快，這時需磷也最多［8］。本試驗中磷在初瓜期吸收百分比達到最大值，為37.6%，之后開始下降。鉀是公認的蔬果“品質元素”，在改善植物品質和提高作物產量方面有毋庸置疑的效果［9］，本試驗中黃瓜在結瓜后期對鉀的需求量已超過氮，盛瓜期和末瓜期吸鉀量占全生育期的77.2%，超過氮同期吸收百分比10.7個百分點。黃瓜盛瓜期和末瓜期氮鉀的吸收比例分別為1∶1.21和1∶1.34，因此，結果后期保持合理的鉀素供應對黃瓜的產量和品質至關重要。

3.3 黃瓜對氮磷鉀三要素的吸收基本與植株干物量的增長相平衡，即生長發(fā)育前期吸收氮磷鉀的量較小，初瓜期后急劇增加。黃瓜末瓜期氮磷鉀三要素的累積吸收總量為25.09 g/株，氮磷鉀的吸收比例為1∶0.48∶1.34，這與于淑芳等［10］研究的日光溫室下新泰密刺黃瓜品種的氮磷鉀吸收比例為1∶0.46∶1.16結果基本一致。經計算，本試驗在大棚竹架栽培和水肥一體化灌溉施肥模式下，形成75—90 t/hm2目標產量黃瓜的養(yǎng)分需求量為氮（N）244.5—293.4 kg/hm2、磷（P2O5）117.8—141.3 kg/hm2、鉀（K2O）327.8—393.3 kg/hm2。

3.4 黃瓜作為喜肥喜水作物，一生對肥水需求較高，初瓜期前，磷的吸收百分比最高，適宜的磷肥供應對促進黃瓜花芽分化和根系生長有良好的作用。結果中期是補充氮素的重要時期，但為了生長后期營養(yǎng)物質更好地向果實轉運，應注意控制氮素合理用量，過多或過少都會影響黃瓜的產量和品質。結果后期對鉀的需求量最大，加上鉀肥還可以促進黃瓜對氮、磷肥的吸收［11］，這時增施高鉀肥可顯著提高產量和改善品質。

綜上所述，通過本試驗水肥一體化下設施黃瓜需肥規(guī)律的研究，可提出相應的施肥建議：初瓜期前追肥以高氮型水溶肥為主，結瓜后，可交替施用高氮型和高鉀型水溶肥，既可保證結瓜盛期黃瓜對氮磷鉀養(yǎng)分的均衡需求，又可提高黃瓜產量和品質。本試驗結果可為實際生產中進一步推廣蔬菜、瓜果等經濟作物推薦施肥技術和水肥一體化技術提供依據(jù)。

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（責任編輯：閆其濤）

Study on the absorption and distribution of nitrogen，phosphorus and potassium of cucumber in protected cultivation of integral control of water and fertilization

ZHU Hai-tao，LIJian-yong，ZHU En，WU Jue，YU Ting-yuan，CAIShu-mei*
（1Eco-environmentɑnd Plɑnt Protection Institute，Shɑnghɑi Acɑdemy of Agriculturɑl Sciences；Shɑnghɑi Key Lɑborɑtory of Protected Horticulturɑl Technology，Shɑnghɑi Scientific Observɑtionɑnd Experimentɑl Stɑtion for Agriculturɑl Environmentɑnd Lɑnd Conservɑtion，Shɑnghɑi201403，Chinɑ；2Shɑnghɑi Agro-Technology Extensionɑnd Service Center，Shɑnghɑi201103，Chinɑ；3Vegetɑble Technique Populɑrizɑtion Stɑtion of Fengxiɑn District，Shɑnghɑi201400，Chinɑ）

The absorption and distribution characteristics ofmainmineral nutrients of nitrogen，phosphorus，potassium of cucumber were studied under the condition of spring sowing facilities cultivation of integral control ofwater and fertilization，taking cucumber variety‘Biyu’as testmaterial.The results showed that the absorption and distribution rates of nitrogen，phosphorus，potassium are different in differentgrowth stages of cucumber.The percentages of N uptake amount at flowering stage，early fruit stage，mid-fruit stage and late fruit stage to the whole growth period were 5.4%，28.0%，52.2%and 14.3%，respectively.Correspondingly，the percentages of Pwere7.1%，37.6%，34.0%and 21.2%，and the percentage of K were 3.4%，19.2%，54.5%and 22.7%. Among the absorption amount of N，P，K of cucummber，K was themost，the second was N，the leastwas P.The total amount of N，P，K absorbed by cucumber in the whole growth period stage were 25.09 g/plant，and the N∶P2O5∶K2O ratio was 1∶0.48∶1.36.To obtain 75—90 t/hm2cucumber，the absorption amount of N，P，K should be 244.5—293.4 kg/hm2，117.8—141.3 kg/hm2，327.8—393.3 kg/hm2respectively.

Cucumber under protected cultivation；Growth period；NPK；Nutrition absorption；Integral control of water and fertilization

S642.2

A

1000-3924（2017）01-074-05

2015-09-29

設施蔬菜化肥農藥減施增效技術（2016YED0201008）；蔬菜水肥一體化技術集成示范（滬農科推字2013第1-3號）；設施蔬菜精準灌溉技術集成與示范（2015GA680001）

諸海燾（1980—），男，本科，副研究員，主要從事植物營養(yǎng)與新型肥料施肥研究。E-mail：htzhu123＠sohu.com

*通信作者