不同灌溉上限對(duì)芥藍(lán)養(yǎng)分吸收和分配的影響

曹 健，張白鴿，何裕志，宋 釗，余超然，陳 瀟

（1.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，廣東廣州510640；2.廣東省蔬菜新技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州510640）

水肥耦合對(duì)蔬菜生長有極顯著影響，對(duì)不同器官生長表現(xiàn)出相應(yīng)的疊加效應(yīng)或極強(qiáng)烈的水肥耦合效應(yīng)，能使植株各器官的形態(tài)發(fā)生很大變化，極顯著提高蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)[1，2]。通過控制水肥供給能有效調(diào)節(jié)作物個(gè)體或群體的生長，實(shí)現(xiàn)水肥資源節(jié)約高效利用和提高產(chǎn)量、品質(zhì)等目標(biāo)[3?5]。研究表明，調(diào)節(jié)土壤水分能調(diào)控芥藍(lán)植株生長和農(nóng)藝性狀[6]；并影響芥藍(lán)同化物積累的過程，改善同化物在各器官的分配比例，提高菜薹產(chǎn)量和品質(zhì)[7]；同時(shí)能減少芥藍(lán)水分消耗，提高水分利用效率[8]。深入研究土壤水分影響芥藍(lán)養(yǎng)分吸收和利用的規(guī)律，是科學(xué)制定水肥調(diào)控技術(shù)方案的關(guān)鍵。為此，本試驗(yàn)研究了不同灌溉上限對(duì)芥藍(lán)植株養(yǎng)分吸收量及其各器官的含量的影響，探討芥藍(lán)在不同土壤水分條件下植株及各器官養(yǎng)分吸收利用的規(guī)律性，為制訂合理的水肥管理措施提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所的試驗(yàn)基地的塑料大棚內(nèi)進(jìn)行。供試品種為廣東科農(nóng)蔬菜種業(yè)有限公司供應(yīng)的”秋盛”芥藍(lán)。試驗(yàn)用的塑料缽的型號(hào)為E300×280，高度220 mm，頂部橫徑215 mm，底部橫徑170 mm，容積約6.5 L。

1.2 試驗(yàn)方法

用土壤A和土壤B分別代表珠江三角洲沖積土和菜園土，二種土壤同時(shí)進(jìn)行二組盆栽試驗(yàn)。土壤A來自廣州市南沙區(qū)大崗鎮(zhèn)廣州東升農(nóng)場有限公司基地，該土壤土質(zhì)較粘，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)好，容重為0.93 kg/L，飽和持水量為400 mL/kg，在每個(gè)塑料缽裝5.0 kg；土壤B來自廣州市天河區(qū)廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所試驗(yàn)基地，該土壤有機(jī)質(zhì)豐富，土質(zhì)疏松，容重為0.84 kg/L，飽和持水量為533 mL/kg，在每個(gè)塑料缽裝4.5 kg。兩個(gè)供試土壤的主要養(yǎng)分含量和理化指標(biāo)見表1。

表1 供試土壤的養(yǎng)分成分和理化指標(biāo)Tab.1 Nutrient composition and physical and chemical indexes of tested soil

10月6日將3片真葉（苗齡22 d）的芥藍(lán)穴盤苗分別種植到裝了土壤A和土壤B的塑料盆中。種植后7 d 全部采取相同的栽培管理措施，每天上午以土壤飽和持水量的85%為灌溉上限進(jìn)行灌溉。10月13日起每天上午兩種土壤分別以土壤飽和持水量的35%、45%、55%、65%、75%和85%（CK）的土壤含水量為灌溉上限進(jìn)行灌溉處理。在商品成熟期即芥藍(lán)花薹高度與外葉尖端的高度齊平時(shí)采收取樣，每處理取樣調(diào)查8個(gè)單株。不同灌溉上限顯著影響芥藍(lán)商品成熟的生育期[6]，各處理平均生育期見表2。試驗(yàn)至翌年1月4日，土壤A35%處理生育期102 d 的芥藍(lán)仍未抽薹，遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到商品成熟，中止試驗(yàn)，其指標(biāo)不參與系統(tǒng)分析。

表2 不同土壤含水量對(duì)芥藍(lán)生育期的影響 dTab.2 Effects of different soil moisture content on growth period of Chinese Kale

將商品成熟的芥藍(lán)殺青烘干，分別測定各處理平均單株氮、磷、鉀、鈣、鎂的養(yǎng)分吸收量，以及植株根、基葉、基莖、薹莖和薹葉的氮、磷、鉀、鈣、鎂養(yǎng)分含量，基莖與薹莖以第9 葉位的腋芽為分界點(diǎn)。樣品采用濃H2SO4?H2O2消煮，用凱氏定氮儀測定氮含量、紫外分光光度計(jì)測定磷含量；采用干灰化法?原子吸收光度計(jì)測定鉀、鈣、鎂含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤水分對(duì)植株養(yǎng)分吸收量的影響

土壤水分促進(jìn)了芥藍(lán)養(yǎng)分吸收，如圖1所示。雖然土壤水分虧缺時(shí)芥藍(lán)生育期大幅延長[6]，對(duì)各養(yǎng)分的吸收量并未因時(shí)間延長而增加，仍表現(xiàn)出土壤水分虧缺減少各種養(yǎng)分吸收趨勢，只有土壤B的土壤水分75%和85%處理隨著土壤水分增加略有下降，應(yīng)該與生育期較短和單株產(chǎn)量相對(duì)下降有關(guān)。各種養(yǎng)分的單株吸收量始終保持K＞N＞Ca＞Mg＞P 順序排列，與關(guān)佩聰?shù)鹊难芯拷Y(jié)果一致[9]。土壤水分對(duì)各種養(yǎng)分吸收的影響有差異，其中：土壤水分對(duì)鈣吸收的促進(jìn)作用最大，土壤A的45%和土壤B的35%兩個(gè)水分虧缺處理的鈣吸收量分別為117.9 mg 和93.4 mg，僅為對(duì)照216.1 mg 和153.0 mg 的54.5%和61.0%；土壤水分對(duì)磷吸收的促進(jìn)作用也較大，兩個(gè)水分虧缺處理的磷吸收量分別是12.8 mg 和24.9 mg，為對(duì)照22.7 mg 和36.6 mg 的56.1%和67.9%；兩個(gè)水分虧缺處理的氮吸收量是358.3 mg 和321.2 mg，為對(duì)照465.5 mg 和389.4 mg 的79.5%和82.5%；兩個(gè)水分虧缺處理鉀吸收量是419.7 mg 和497.9 mg，為對(duì)照496.5 mg 和609.4 mg 的84.5%和81.7%；土壤水分對(duì)鎂吸收的影響較小，兩個(gè)水分虧缺處理的鎂吸收量是39.7 mg 和34.2 mg，為對(duì)照46.2 mg 和39.4 mg 的85.9%和89.2%。由此可見，土壤水分對(duì)芥藍(lán)養(yǎng)分吸收的促進(jìn)作用以Ca＞P＞N≥K＞Mg的順序排列。

圖1 土壤含水量對(duì)芥藍(lán)單株養(yǎng)分吸收的影響Fig.1 Effect of soil water content on total nutrient uptake per plant of Chinese Kale

2.2 土壤水分對(duì)植株各器官氮含量的影響

如圖2所示，芥藍(lán)植株的氮含量在根和基莖中較少，分別在0.91%～1.28%和0.91%～1.71%的范圍內(nèi)?；~、薹葉和薹莖中的氮含量相對(duì)多一半左右，分別為1.83%～3.33%、2.19%～3.69%和2.26%～3.48%的范圍內(nèi)，薹葉和基葉的氮含量都隨土壤水分增加時(shí)呈上升趨勢，并保持薹葉高于基葉的趨勢；土壤水分缺乏時(shí)薹莖的氮含量在各器官中為最高值，隨土壤水分增加相對(duì)呈下降趨勢，土壤水分較多時(shí)薹莖氮含量低于薹葉和基葉的水平；表明土壤水分增加有利于氮素從薹莖向薹葉中運(yùn)移。

圖2 土壤含水量對(duì)芥藍(lán)植株各器官氮含量的影響Fig.2 Effect of soil water content on nitrogen content in different organs of Chinese Kale

2.3 土壤水分對(duì)植株各器官磷含量的影響

如圖3所示，芥藍(lán)各個(gè)器官的磷含量基本表現(xiàn)為隨著土壤水分增加呈上升趨勢。其中，土壤水分對(duì)促進(jìn)薹葉磷含量增加的作用較大，特別是土壤B從水分虧缺處理的最低值0.14%一直躍升到土壤水分充足處理的最高值0.32%。在土壤A的植株磷含量相對(duì)較少時(shí)，薹莖的磷含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于其它各個(gè)器官；在土壤B水分虧缺、磷含量總體降低的情況下，薹莖的磷含量也為各器官的最高值，可見植株在磷虧缺時(shí)所吸收的磷首先轉(zhuǎn)移至薹莖滿足其生長需求。而基葉和基莖的磷含量均處于相對(duì)較低水平。根的磷含量也隨著土壤水分增加呈上升趁勢，但水分虧缺處理的土壤A中根磷含量相對(duì)較高，可能水分虧缺也影響根吸收的磷向其他器官運(yùn)移。

圖3 土壤含水量對(duì)芥藍(lán)植株各器官磷含量的影響Fig.3 Effect of soil water content on phosphorus content in different organs of Chinese Kale

2.4 土壤水分對(duì)植株各器官鉀含量的影響

如圖4所示，土壤水分對(duì)植株基莖鉀的積累有較大的促進(jìn)作用，土壤水分虧缺時(shí)基莖鉀含量處于各器官的中等水平，分別為2.77%和2.91%，土壤水分充足時(shí)二種土壤均躍升到各器官之首，高達(dá)4.10%和5.56%；基莖作為植株水分和各種營養(yǎng)物質(zhì)輸導(dǎo)交換的器官，在水分增加后沒有被稀釋而減少，反而大幅增加，間接說明基莖在水分增加后物質(zhì)輸導(dǎo)功能活躍狀態(tài)下，鉀營養(yǎng)在物質(zhì)輸導(dǎo)中可能起著重要作用。其它四個(gè)器官的鉀含量變化受土壤水分的影響相對(duì)較小，保持基葉＞薹莖＞薹葉＞根的順序排列。

圖4 土壤含水量對(duì)芥藍(lán)植株各器官鉀含量的影響Fig.4 Effect of soil water content on potassium content in different organs of Chinese Kale

2.5 土壤水分對(duì)植株各器官鈣含量的影響

芥藍(lán)植株不同器官的鈣含量差異極大。如圖5所示，植株基葉的鈣含量最高，分別為1.68%～3.77%和1.62%～3.03%，大幅高于植株其他各器官的鈣含量，并隨著土壤水分增加呈上升趨勢。薹葉鈣含量與基葉比較減少一半以上，并在土壤水分中等含量時(shí)相對(duì)較高。根的鈣含量在水分虧缺時(shí)相對(duì)較多，土壤水分增加時(shí)有相對(duì)下降趨勢，說明土壤水分虧缺時(shí)不利于根吸收的鈣向其他器官運(yùn)移?；o的鈣含量較低。薹莖的鈣含量最低，特別是土壤水分虧缺的處理僅有0.11%和0.02%，與基葉鈣含量比較相差達(dá)百倍以上。

圖5 土壤含水量對(duì)芥藍(lán)植株各器官鈣含量的影響Fig.5 Effect of soil water content on calcium content in different organs of Chinese Kale

2.6 土壤水分對(duì)植株各器官鎂含量的影響

如圖6所示，芥藍(lán)植株中基葉的鎂含量最高，分別在0.41%～0.55%和0.39%～0.53%的范圍內(nèi)，比其它器官的含量高一倍左右；薹葉的鎂含量比薹莖、基莖和根的鎂含量相對(duì)高一些；土壤水分增加有促進(jìn)鎂向基葉和薹葉中積累的趨勢。薹莖的鎂含量土壤水分缺乏時(shí)最低值，增加土壤水分時(shí)相對(duì)提高，表明土壤水分增加有促進(jìn)鎂向薹莖中轉(zhuǎn)移和積累的趨勢。恰好相反，根的鎂含量在土壤水分缺乏時(shí)相對(duì)較高，土壤水分充足時(shí)下降到各個(gè)器官的最低值，可見土壤水分增加有利于根吸收的鎂向其他器官中運(yùn)移。

3 結(jié)論與討論

土壤水分是養(yǎng)分吸收載體，對(duì)促進(jìn)芥藍(lán)養(yǎng)分吸收和運(yùn)移起著重要作用?？傮w上芥藍(lán)養(yǎng)分吸收總量隨著土壤水分增加呈上升趨勢，增加土壤水分能提高芥藍(lán)植株養(yǎng)分吸收量，土壤水分對(duì)芥藍(lán)養(yǎng)分吸收的促進(jìn)作用以Ca＞P＞N≥K＞Mg 的順序排列。芥藍(lán)植株的養(yǎng)分吸收量始終保持K＞N＞Ca＞Mg＞P的順序排列。

氮含量在芥藍(lán)植株根和基莖中相對(duì)較小，薹葉、基葉和薹莖中相對(duì)高一倍左右。其中薹葉和基葉的氮含量都隨著土壤水分增加呈上升趨勢，并保持薹葉高于基葉的趨勢；而薹莖氮含量在土壤水分虧缺時(shí)為最高值，隨著土壤水分增加相對(duì)有減少的趨勢。土壤水分增加促進(jìn)薹莖的氮素向薹葉中運(yùn)移。

土壤水分增加時(shí)芥藍(lán)植株各個(gè)器官的磷含量基本上呈上升的趨勢，其中對(duì)薹葉磷含量的上升趨勢最明顯；土壤磷較缺乏或土壤水分缺乏導(dǎo)致植株的磷吸收減少的情況下有轉(zhuǎn)移至薹莖的趨勢。

圖6 土壤含水量對(duì)芥藍(lán)植株各器官鎂含量的影響Fig.6 Effect of soil water content on magnesium content in different organs of Chinese Kale

土壤水分對(duì)植株基莖鉀的促進(jìn)作用較大，水分虧缺時(shí)基莖鉀含量處于各器官的中等水平，水分充足時(shí)其含量躍升到各器官之首；其它四個(gè)器官的鉀含量變化相對(duì)較小，并保持基葉＞薹莖＞薹葉＞根的順序排列。

芥藍(lán)植株不同器官的鈣含量差異極大，基葉的鈣含量大幅高于其他器官，并隨土壤水分增加呈上升的趨勢；薹葉鈣含量比基葉相對(duì)少一半左右；土壤水分虧缺時(shí)根的鈣含量相對(duì)較高，隨土壤水分增加呈相對(duì)下降趨勢；基莖的鈣含量較少；薹莖的鈣含量最少，特別是土壤水分虧缺時(shí)分配到薹莖的鈣極少。

芥藍(lán)植株在基葉中的鎂含量最高，比其他器官的鎂含量大約高出一倍左右。薹葉的鎂含量相對(duì)比薹莖、基莖和根的鎂含量要高一些；土壤水分增加有促進(jìn)根吸收的鎂向其他器官轉(zhuǎn)移，在基葉、薹葉和薹莖中積累趨勢。

本試驗(yàn)選擇珠江三角洲地區(qū)具有代表性的沖積土和菜園土為供試材料，二種土壤的養(yǎng)分含量、土壤質(zhì)地有些差別，使芥藍(lán)植株養(yǎng)分吸收和分配的一些差異，但不同土壤水分下植株養(yǎng)分吸收和分配均表現(xiàn)出相似的規(guī)律性。土壤在相同的施肥水平下管理，達(dá)到商品成熟期的單株干物質(zhì)積累量未表現(xiàn)出顯著差異[7]，在這種情況下分析芥藍(lán)養(yǎng)分利用效率似乎意義不大。實(shí)際上，在不同灌溉上限的土壤水分條件下，芥藍(lán)植株養(yǎng)分吸收量與干物質(zhì)積累量有很大的差別：一方面，在土壤水分虧缺條件下芥藍(lán)植株養(yǎng)分吸收受到很大影響，單株吸收和積累的各種養(yǎng)分均有下降，特別對(duì)Ga 和P 的吸收量下降幅度較大。在這種情況下，生長發(fā)育和同化速率雖然減緩，但通過延長生育期彌補(bǔ)同化物的積累的不足，使商品成熟期的單株干物質(zhì)積累量保持相對(duì)穩(wěn)定，與單株養(yǎng)分吸收量的下降完全不同。另一方面，不同土壤水分影響芥藍(lán)植株各器官養(yǎng)分分配比例，也影響植株各器官的干物質(zhì)的分配比例[7]。芥藍(lán)植株各種養(yǎng)分在植株各器官中都有獨(dú)特的分配規(guī)律，各器官的養(yǎng)分分配在不同土壤水分下表現(xiàn)出明顯差異，養(yǎng)分在器官形態(tài)建成中發(fā)揮什么作用，各器官的養(yǎng)分積累和干物質(zhì)積累之間有有哪些相互作用，值得深入研究。