養(yǎng)分供應(yīng)濃度對(duì)溫室黃瓜生長(zhǎng)、產(chǎn)量及礦質(zhì)元素含量的影響

梁新書(shū) 廉曉娟 楊軍 王正祥 王艷

摘 要： 設(shè)施土壤養(yǎng)分富集且不平衡，不合理的施用配方肥會(huì)影響作物生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)量降低。以黃瓜為研究對(duì)象，采用土壤盆栽的方式系統(tǒng)研究了黃瓜配方肥（N、P2O5、K2O質(zhì)量比為1∶0.3∶1.5，原料為尿素、硝酸鉀及磷酸二氫鉀）在7種不同供肥質(zhì)量濃度（0、0.5、1、2、4、6及8 g·L-1）下對(duì)黃瓜生長(zhǎng)、產(chǎn)量及礦質(zhì)元素含量的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)供肥濃度為0時(shí)，土壤供應(yīng)養(yǎng)分能力不足，容易造成黃瓜植株缺氮現(xiàn)象明顯，植株生長(zhǎng)及產(chǎn)量明顯受抑制;當(dāng)供肥濃度范圍在0.5～2 g·L-1時(shí)，能保證黃瓜植株正常生長(zhǎng)的前提下持續(xù)增產(chǎn)，當(dāng)供肥濃度達(dá)到2 g·L-1時(shí)，黃瓜產(chǎn)量最高，但此時(shí)土壤中全鹽、堿解氮及速效鉀含量有明顯增加趨勢(shì)，說(shuō)明土壤已出現(xiàn)一定的養(yǎng)分累積;當(dāng)供肥濃度范圍在4～8 g·L-1時(shí)，由于養(yǎng)分濃度高，黃瓜植株遭受鹽脅迫抑制，植株生長(zhǎng)受阻，黃瓜新生葉片的鎂含量下降，出現(xiàn)葉脈間失綠現(xiàn)象，產(chǎn)量顯著下降，并且土壤中鹽分及養(yǎng)分累積嚴(yán)重，不利于黃瓜可持續(xù)種植。綜上所述，黃瓜結(jié)果期合適的配方肥供應(yīng)濃度為1 g·L-1。

關(guān)鍵詞：黃瓜;供肥濃度;產(chǎn)量;養(yǎng)分吸收

Abstract： Soil nutrients are enriched and unbalanced in the facility cultivation， and the unreasonable application of formula fertilizers will affect the growth and development of vegetables， leading to decreasing yield. Pot experiments was carried out for studying the effects of seven different concentrations （0， 0.5， 1， 2， 4， 6 and 8 g·L-1） of formula fertilizer （N∶P2O5∶K2O=1∶0.3∶1.5， the raw materials were urea， potassium nitrate and potassium dihydrogen phosphate） on growth， yield and mineral element content of cucumber. The results showed that the contents of soil nutrients were insufficient， which was likely to cause obvious nitrogen deficiency in the cucumber leaf， the plant growth and yield were obviously inhibited， when the concentration of fertilizer was 0. The yield were continuously increased on the premise of normal plant growth of cucumber， when the concentration of fertilizer was range from 0.5-2 g·L-1. When the concentration of fertilizer was 2 g·L-1， the yield of cucumber was the highest， but the contents of whole salt， alkali nitrogen and available potassium were increased significantly in soil， indicating that the soil nutrients were partly accumulated. When the fertilizer concentration ranged from 4-8 g·L-1， the plant of cucumber was stressed by high nutrient concentration and the growth of the plants was inhibited. Under high nutrient concentration， the Mg content of cucumber leaf was decreased and the chlorosis phenomenon between veins was appeared， leading to significantly decreasing of the yield. In addition， the accumulation of salt and nutrient were serious， which was not conducive to sustainable cultivation of cucumber. In summary， the suitable supplication concentration of formula fertilizer for cucumber was 1 g·L-1.

中國(guó)設(shè)施蔬菜近幾十年取得了迅猛的發(fā)展，但在設(shè)施蔬菜生產(chǎn)實(shí)踐中，種植者為了獲得更高的產(chǎn)量，往往會(huì)采取過(guò)量施肥以保證蔬菜作物養(yǎng)分的充足[1]。有研究表明，長(zhǎng)期采用此施肥措施會(huì)造成蔬菜作物很低的肥料利用率，例如，在設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中肥料的N、P和K三種元素的利用率分別為24%、8%和46%[2-3]。如此低的肥料利用率將會(huì)引起土壤的酸化、養(yǎng)分的累積及次生鹽漬化等問(wèn)題[4-5]，影響蔬菜的生長(zhǎng)產(chǎn)量與品質(zhì)，不利于土壤的可持續(xù)利用。

針對(duì)蔬菜的合理施肥，國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究主要側(cè)重于蔬菜需肥規(guī)律、施肥的環(huán)境效應(yīng)及配方施肥等方面的研究[6-9]?；谏鲜鍪卟诵璺室?guī)律的研究，蔬菜專用配方肥已在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。但是，目前溫室土壤的養(yǎng)分普遍偏高且不平衡，雖然測(cè)土配方施肥工作可以解決特定區(qū)域土壤的配方施肥問(wèn)題，但由于此工作的繁瑣和實(shí)效性差，種植者的積極性嚴(yán)重下降，所以，現(xiàn)階段種植者普遍在養(yǎng)分盈余且比例不平衡的土壤上使用蔬菜商品配方肥[10]。但在設(shè)施蔬菜生產(chǎn)體系中，由于蔬菜喜水喜肥，對(duì)肥料的需求量極大，過(guò)量施用配方肥尤為突出，生產(chǎn)中的黃瓜往往會(huì)產(chǎn)生生理障礙，植株缺素癥狀經(jīng)常發(fā)生[11]。生產(chǎn)中的多數(shù)人認(rèn)為此現(xiàn)象的發(fā)生與缺乏中微量元素有關(guān)，有研究表明，大量元素肥料的不合理使用也會(huì)造成植株中微量元素的缺乏[12-17]。目前，關(guān)于蔬菜配方肥對(duì)植株生長(zhǎng)的影響尚缺乏系統(tǒng)研究，因此，筆者以黃瓜為試材，在合適的氮磷鉀比例前提下研究供肥濃度對(duì)黃瓜生產(chǎn)、產(chǎn)量及礦質(zhì)元素積累的影響，對(duì)于黃瓜種植體系的可持續(xù)發(fā)展提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

盆栽試驗(yàn)花盆規(guī)格：上底面圓直徑33 cm，下底面圓直徑20 cm，高27 cm。盆栽土壤為溫室內(nèi)過(guò)2 mm篩的風(fēng)干土，裝土前每盆底部鋪一層3 cm厚的珍珠巖以便多余水分通過(guò)，每盆裝土10.0 kg。供試土壤基本理化性質(zhì)如下：堿解氮含量（w，后同）212.3 mg·kg-1，速效磷含量414.2 mg·kg-1，速效鉀含量1 307.1 mg·kg-1，全鹽含量2.82 g·kg-1，pH值8.01。

試驗(yàn)于2017年9—12月在天津市漢沽區(qū)永豐農(nóng)莊日光溫室中進(jìn)行，供試黃瓜品種為‘德瑞特721，是天津德瑞特種業(yè)有限公司選育的雜交一代品種。該品種耐低溫弱光能力強(qiáng)，抗枯萎病能力強(qiáng)，中抗霜霉病和白粉病。2葉1心的黃瓜幼苗于9月6日定植，定植后至根瓜坐住期間只灌清水，由于黃瓜結(jié)果期需肥量大，養(yǎng)分吸收量可占整個(gè)生育期吸收量的80%以上[9]，是肥料供應(yīng)的主要時(shí)期，因此，筆者選擇進(jìn)入結(jié)果期后開(kāi)始施肥處理，在相同優(yōu)化灌水量下，共設(shè)計(jì)7個(gè)供肥質(zhì)量濃度處理，分別為0、0.5、1、2、4、6、8 g·L-1，氮磷鉀養(yǎng)分比例一致（N、P2O5、K2O質(zhì)量比為1∶0.3∶1.5）。每個(gè)處理12株。試驗(yàn)過(guò)程中除水肥管理不同外，其余田間管理均與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民常規(guī)管理一致，不同處理整個(gè)生育期水肥供應(yīng)情況見(jiàn)表1。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.1 測(cè)定土壤的理化性質(zhì) 在黃瓜整個(gè)生育期分別在處理后0、14、35、70 d共取4次土樣，分析土壤pH 值、全鹽、堿解氮、速效磷及速效鉀含量。pH值采用電位法測(cè)定，土水質(zhì)量比為1∶2.5，全鹽含量采用重量法測(cè)定，堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定，速效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗顯色法測(cè)定，速效鉀采用醋酸銨-火焰光度計(jì)法測(cè)定[18]。

1.2.2 測(cè)定植株生長(zhǎng)指標(biāo) 每個(gè)處理選取5株代表性植株分別在處理后0、14、35、70 d測(cè)定黃瓜的生長(zhǎng)指標(biāo)。用米尺測(cè)量株高;用游標(biāo)卡尺測(cè)量莖粗;記錄葉片數(shù);選取黃瓜最大葉片，測(cè)量其長(zhǎng)度和寬度;最大葉面積根據(jù)黃瓜最大葉片的長(zhǎng)度和寬度進(jìn)行乘積計(jì)算可得。

1.2.3 黃瓜植株礦質(zhì)元素含量測(cè)定 在處理14 d后，當(dāng)觀察到不同處理葉片出現(xiàn)差異時(shí)，每個(gè)處理選取3個(gè)具有代表性的植株，分上部和下部葉片進(jìn)行取樣分析，上部葉片為從上向下數(shù)第4片葉片，下部葉片為從上向下數(shù)第10片葉片。全氮含量采用水楊酸還原鋅法結(jié)合凱式定氮法進(jìn)行測(cè)定[18]。樣品用濃硝酸消解后使用ICP-AES儀器（ICP6300，Britain）分析測(cè)定P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu及Zn 8種元素含量[19]。

1.2.4 經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量 分別統(tǒng)計(jì)每個(gè)處理下12株黃瓜的總產(chǎn)量，求平均值，折算成單株產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)處理采用Excel 2010以及SPSS 17.0，不同處理方差分析采用Tukey檢驗(yàn)在P <0.05水平上進(jìn)行多重比較;供肥濃度處理與葉片各元素含量的相關(guān)性采用Pearson相關(guān)系數(shù)進(jìn)行分析（P<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同供肥濃度處理下土壤理化指標(biāo)動(dòng)態(tài)變化

從圖1來(lái)看，土壤pH值隨著供肥濃度的增加而顯著降低，全鹽、堿解氮、速效磷及速效鉀含量顯著增加。從堿解氮、速效磷及速效鉀的指標(biāo)數(shù)據(jù)看，隨著氮磷鉀配方肥濃度的增加，土壤中速效鉀含量的增加幅度最大。與處理前土壤理化指標(biāo)相比，當(dāng)供肥濃度為0時(shí)，土壤中全鹽、堿解氮、速效磷及速效鉀含量都有下降的趨勢(shì);當(dāng)供肥濃度為4～8 g·L-1時(shí)，土壤中全鹽、堿解氮、速效磷及速效鉀含量都顯著增高，表現(xiàn)出土壤鹽分及養(yǎng)分累積現(xiàn)象;當(dāng)供肥濃度為0.5～2 g·L-1時(shí)，土壤中全鹽、堿解氮、速效磷及速效鉀含量基本能夠持平，但當(dāng)供肥濃度為2 g·L-1時(shí)，土壤中全鹽、堿解氮及速效鉀含量有明顯增加趨勢(shì)，說(shuō)明土壤已出現(xiàn)養(yǎng)分積累現(xiàn)象。

2.2 不同施肥濃度處理下黃瓜植株生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)變化

從圖2來(lái)看，處理間在株高、葉片數(shù)及葉面積3個(gè)指標(biāo)上表現(xiàn)出顯著差異，在莖粗指標(biāo)上沒(méi)有明顯差異。從株高、葉片數(shù)及葉面積3個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)看，3個(gè)指標(biāo)的數(shù)據(jù)表現(xiàn)趨勢(shì)基本一致。與不施肥處理相比，隨著供肥濃度增加，黃瓜的株高、葉片數(shù)及葉面積3個(gè)指標(biāo)會(huì)相應(yīng)提高，但當(dāng)供肥濃度達(dá)到一定值時(shí)，肥料濃度增加會(huì)導(dǎo)致株高、葉片數(shù)及葉面積3個(gè)指標(biāo)持續(xù)降低?？傮w來(lái)看，當(dāng)供肥濃度為0時(shí)，植株生長(zhǎng)明顯受抑制;當(dāng)供肥濃度范圍在0.5～2 g·L-1時(shí)，黃瓜株高、葉片數(shù)及葉面積指標(biāo)數(shù)值最高且差異不顯著;當(dāng)供肥濃度范圍在4～8 g·L-1時(shí)，黃瓜株高、葉片數(shù)及葉面積指標(biāo)數(shù)值顯著下降，說(shuō)明植株生長(zhǎng)受阻。

2.3 不同施肥濃度處理下黃瓜葉片養(yǎng)分含量變化

試驗(yàn)處理14 d后，通過(guò)觀察植株上部和下部葉片表現(xiàn)（圖3）可以看出，不同供肥濃度處理顯著影響了新生葉片的生長(zhǎng)發(fā)育。隨著供肥濃度的增加，上部葉片的顏色由淺綠色逐漸加深變成深綠色，當(dāng)供肥濃度達(dá)到2 g·L-1以上時(shí)，上部葉片顏色逐漸變淺，葉脈間失綠現(xiàn)象逐漸加重。通過(guò)進(jìn)一步葉片養(yǎng)分含量測(cè)定分析（表2）可以得出，隨著供肥濃度的增加，上部葉片與下部葉片的大多數(shù)養(yǎng)分含量變化趨勢(shì)相對(duì)一致，隨著供肥濃度增加，葉片N含量增加，Mg含量下降，P、K、Fe、Mn、Cu、Zn含量先增加后降低，Ca含量無(wú)明顯規(guī)律。相關(guān)性分析（表3）結(jié)果顯示，上部葉片和下部葉片均得出供肥濃度與葉片含N量呈顯著正相關(guān)，與葉片含Mg量呈顯著負(fù)相關(guān)。由此可以得出，當(dāng)供肥濃度較低時(shí)，新生葉片顏色較淺主要是黃瓜葉片缺N引起的，當(dāng)供肥濃度過(guò)高時(shí)，新生葉片葉脈間失綠主要是葉片缺Mg導(dǎo)致的。說(shuō)明當(dāng)施肥濃度控制在2 g·L-1以下時(shí)，植株能維持正常的養(yǎng)分吸收。

2.4 不同施肥濃度處理下黃瓜產(chǎn)量動(dòng)態(tài)變化

從圖4可以看出，處理剛開(kāi)始時(shí)，處理間產(chǎn)量無(wú)明顯差異，當(dāng)處理20 d后，供肥濃度為8 g·L-1處理的產(chǎn)量增速開(kāi)始下降，說(shuō)明植株最早出現(xiàn)生長(zhǎng)抑制的現(xiàn)象。當(dāng)處理30 d后，相比低肥濃度處理，供肥濃度為4 g·L-1和6 g·L-1的處理開(kāi)始出現(xiàn)產(chǎn)量增速下降，說(shuō)明此時(shí)兩處理的植株也受到了生長(zhǎng)抑制現(xiàn)象。當(dāng)處理35 d后，相比低肥濃度處理，供肥濃度為2 g·L-1的處理產(chǎn)量明顯增加，說(shuō)明從此刻開(kāi)始，低肥濃度處理下的植株有養(yǎng)分供應(yīng)不足的初期表現(xiàn)。當(dāng)處理45 d后，相比于供肥濃度1 g·L-1的處理，供肥濃度為0和0.5 g·L-1兩處理產(chǎn)量進(jìn)一步降低，說(shuō)明兩處理下植株缺肥現(xiàn)象進(jìn)一步嚴(yán)重，特別是供肥濃度為0的處理，產(chǎn)量已基本不增加，說(shuō)明黃瓜植株已嚴(yán)重缺肥。從單位時(shí)間黃瓜增產(chǎn)量來(lái)看，在整個(gè)黃瓜結(jié)果期供肥濃度為1 g·L-1和2 g·L-1兩處理都表現(xiàn)出較高的持續(xù)采果能力，說(shuō)明兩處理的植株生長(zhǎng)狀況都比較正常。最終得出，隨著供肥濃度增加，黃瓜的產(chǎn)量會(huì)相應(yīng)提高，但當(dāng)供肥濃度達(dá)到一定值時(shí)，肥料濃度增加會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量持續(xù)降低。單從產(chǎn)量數(shù)據(jù)來(lái)看，當(dāng)供肥濃度達(dá)到2 g·L-1時(shí)，黃瓜產(chǎn)量最高。

3 討論與結(jié)論

目前設(shè)施黃瓜配方肥已在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，但不合理的施用配方肥也經(jīng)常會(huì)引起植株生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生障礙，因此，如何系統(tǒng)研究科學(xué)合理地使用配方肥十分必要[20-21]。設(shè)施菜田土壤養(yǎng)分盈余且不平衡問(wèn)題突出，次生鹽漬化現(xiàn)象嚴(yán)重，過(guò)量施肥是主要原因。種植者施肥一旦過(guò)量，土壤鹽分濃度增高，往往會(huì)對(duì)作物產(chǎn)生鹽脅迫。

作物在鹽脅迫下，一方面較高的土壤溶液濃度往往會(huì)導(dǎo)致根際滲透壓加大引起滲透脅迫影響植株水分代謝，另一方面離子間相互作用影響植株對(duì)養(yǎng)分的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)與利用，最終系統(tǒng)地影響植株地上部各項(xiàng)生理代謝，加速植株衰老與死亡。已有研究表明，黃瓜在鹽脅迫下生長(zhǎng)受到明顯抑制，并且隨著鹽濃度增高對(duì)植株的抑制作用越大，甚至死亡[22]。許多研究結(jié)果都證明，Ca（NO3）2大量積累已經(jīng)成為我國(guó)設(shè)施土壤次生鹽漬化的主要鹽類[23-24]。但過(guò)量的Ca（NO3）2也會(huì)導(dǎo)致黃瓜受到嚴(yán)重的脅迫并出現(xiàn)代謝紊亂，從而導(dǎo)致黃瓜產(chǎn)量降低[25]。本試驗(yàn)中，不同供肥濃度對(duì)黃瓜生長(zhǎng)及土壤理化性質(zhì)的影響結(jié)果與前人的結(jié)果比較一致，隨著供肥濃度增加，黃瓜的株高、葉片數(shù)、葉面積及產(chǎn)量會(huì)相應(yīng)提高，但當(dāng)供肥濃度達(dá)到一定值時(shí)，肥料濃度增加會(huì)導(dǎo)致生長(zhǎng)受抑制，產(chǎn)量持續(xù)降低，且土壤養(yǎng)分及鹽分持續(xù)累積。具體來(lái)看，當(dāng)供肥濃度為0時(shí)，土壤供應(yīng)養(yǎng)分能力不足，植株生長(zhǎng)及產(chǎn)量明顯受抑制;當(dāng)供肥濃度范圍在0.5～2 g·L-1時(shí)，黃瓜能保在證植株正常生長(zhǎng)的前提下持續(xù)增產(chǎn)，當(dāng)供肥濃度達(dá)到2 g·L-1時(shí)，黃瓜產(chǎn)量最高，但土壤中全鹽、堿解氮及速效鉀含量有明顯增加趨勢(shì)，說(shuō)明土壤已表現(xiàn)一定的養(yǎng)分積累;當(dāng)供肥濃度范圍在4～8 g·L-1時(shí)，植株受脅迫嚴(yán)重，產(chǎn)量顯著下降，并且土壤中鹽分及養(yǎng)分嚴(yán)重累積，不利于黃瓜可持續(xù)種植。

設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中土壤養(yǎng)分盈余現(xiàn)象嚴(yán)重，過(guò)量施肥條件下作物不同營(yíng)養(yǎng)元素之間會(huì)相互影響破壞植株體內(nèi)離子動(dòng)態(tài)平衡，造成作物營(yíng)養(yǎng)失衡，進(jìn)而危害植株生長(zhǎng)發(fā)育。有研究指出，N供應(yīng)增加會(huì)導(dǎo)致黃瓜植株中Mg、Fe和Mn的含量降低，Cu的含量增加，Zn的含量先增加后下降[17];P供應(yīng)過(guò)量會(huì)導(dǎo)致黃瓜葉片P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu及 Zn含量降低[16];K供應(yīng)增加會(huì)導(dǎo)致黃瓜葉片K含量增加，Mn含量降低，適當(dāng)K供應(yīng)可以促進(jìn)黃瓜植株Ca、Mg、Fe、Cu及 Zn元素的吸收，K過(guò)量則會(huì)抑制它們吸收[15]。本試驗(yàn)中，隨著供肥濃度的增加，葉片N含量增加，Mg含量下降，P、K、Fe、Mn、Cu、Zn含量先增加后降低，Ca含量無(wú)明顯規(guī)律。通過(guò)相關(guān)性分析結(jié)果顯示，上部葉片和下部葉片均顯示出供肥濃度與葉片含N量呈顯著正相關(guān)，與葉片含Mg量呈顯著負(fù)相關(guān)。供肥濃度增加，黃瓜葉片Mg含量降低這一變化，主要是由于施肥過(guò)多會(huì)導(dǎo)致土壤中氮磷鉀養(yǎng)分增加，土壤中富含大量的NO3-和 K+會(huì)對(duì)植物吸收Mg產(chǎn)生明顯的拮抗作用，從而導(dǎo)致植物出現(xiàn)缺Mg失綠癥狀[26]。與前人的研究結(jié)果相比，過(guò)量施肥與植株養(yǎng)分吸收失衡的研究結(jié)果不完全一致。這是由于前人的研究結(jié)果多數(shù)集中在水培作物上且重點(diǎn)研究單一養(yǎng)分過(guò)量。本試驗(yàn)中氮磷鉀3種元素同時(shí)過(guò)量施用更貼近設(shè)施黃瓜生產(chǎn)體系，此結(jié)果可為生產(chǎn)實(shí)踐中的合理施肥提供有益參考。

本研究結(jié)果得出，隨著供肥濃度的增加，黃瓜的生長(zhǎng)及產(chǎn)量會(huì)相應(yīng)提高，但當(dāng)供肥濃度達(dá)到一定值時(shí)，供肥濃度增加會(huì)導(dǎo)致土壤養(yǎng)分及鹽分積累嚴(yán)重，黃瓜新生葉片產(chǎn)生礦質(zhì)元素吸收障礙，植株生長(zhǎng)受抑制并且產(chǎn)量持續(xù)降低，不利于黃瓜種植體系的可持續(xù)性。

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