苗期短时间低硝态氮处理对水培黄瓜生长、产量和品质的影响

刘啸然 蒋卫杰 余宏军 宁秀娟 杨学勇

（中国农业科学院蔬菜花卉研究所，北京 100081）

黄瓜（Cucumis sativusL.）作为一种重要的设施蔬菜，其生长特点是营养生长与生殖生长同步进行，增产潜力大，对肥料需求量大（刘慧谨和侯海生，2005）。Ju等（2009）对日光温室土培黄瓜氮肥施用量的研究表明，氮素对黄瓜产量具有决定性作用，单施有机肥和磷钾底肥时，设施黄瓜当季产投比最低，总收益最低，低氮条件下随着施氮量的增加，产量、经济效益以及产投比均明显增加。适量增加氮素的用量和比例可以显著提高黄瓜产量、单株果实数、单果质量以及果实可溶性蛋白含量，但进一步加大用量和比例则使之降低，增氮显著降低果实 VC含量，增加硝酸盐含量（李冬梅 等，2005）。赵凤艳等（2001）研究表明，过量施用氮肥对农作物的生长不但没有促进作用，反而会影响农产品的产量、品质，甚至会因为徒长倒伏进而引起病虫害的加剧，农民为了挽回损失而增加农药的使用，这不但造成了生产成本的提高，而且残留农药还会影响食品安全。本试验通过苗期对黄瓜植株进行短时间的低硝态氮处理，随即恢复正常水平，比较处理期和恢复期黄瓜植株的生长发育情况和光合特性，并研究苗期低硝态氮处理对黄瓜果实产量和品质的影响，以期为温室氮肥管理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验方法

试验于2010年2～6月在中国农业科学院蔬菜花卉研究所无土栽培课题组玻璃温室中进行。供试黄瓜品种为9930，由本所黄瓜育种课题组提供。2月 21日播种育苗，3月17日定植于玻璃温室中。采用营养液槽栽，水培槽长28.8 cm，宽12.5 cm，高7.5 cm，每槽2.5 L营养液。栽培用营养液为改良的Hoagland营养液，配方中大量元素含量：Ca2+4 mmol·L-1，NO3-11 mmol·L-1，NH4

+1 mmol·L-1，K+6 mmol·L-1，Mg2+2 mmol·L-1，PO43-1 mmol·L-1；配方中微量元素含量：Fe2+79.01 μmol·L-1，Mo6+0.11 μmol·L-1，Cu2+0.32 μmol·L-1，Zn2+0.77 μmol·L-1，Mn2+9.59 μmol·L-1，B3+46.26 μmol·L-1。配制营养液所用水源为蒸馏水，所用肥料为分析纯化学试剂。

2009年10月～2010年1月进行预备试验，确定Hoagland营养液中NO3-浓度 11 μmol·L-1为温室水培黄瓜苗期生产的标准水平。

黄瓜幼苗四叶一心（4月12日）时开始进行不同NO3-浓度处理：T1，营养液NO3

-浓度为2 μmol·L-1；T2，营养液 NO3-浓度为5 μmol·L-1；CK，营养液NO3

-浓度为 11 μmol·L-1。每处理10株（每水培槽定植1株），4次重复，随机区组排列。处理第7天将黄瓜幼苗移至对照营养液中进行恢复。为方便对试验结果进行分析和讨论，将处理的第1天（4月12日）至第7天（4月18日）称为处理期，处理后恢复的第1天（4月19日）至恢复第7天（4月25日）称为恢复期，恢复7 d后（4月26日以后）称为恢复后。

栽培期间，每7 d更换1次营养液。营养液pH值保持在6.0左右，EC值控制在2.5 mS·cm-1以下。为了保证营养液中溶氧量在饱和溶解度的50%以上（蒋卫杰，2007），采用电动通气泵进行间歇供氧，白天每供氧15 min间歇30 min，夜间每供氧15 min间歇60 min。吊蔓，植株调整措施同一般生产。4月30日开始采收，6月5日拉秧。

1.2 测定项目

栽培期间跟踪测定营养液pH、EC值，以便于控制营养液的化学性质，分别用瑞士METTLER TOLEDO公司生产的FE30- FiveEasyTM实验室pH计、电导率仪测定。处理第7天和恢复后第7天分别称取植株茎叶和根系的鲜质量和干质量；然后将干样混匀研磨后用于测定植株N、P、K的吸收量，N含量用凯氏定氮仪测定，P含量用钼锑抗比色法测定，K含量用原子吸收分光光度计测定（鲍士旦，2005）。分别在处理前、处理第7天、恢复第7天和恢复后第7天测定茎粗和株高，茎粗以植株根茎交界处为准，用千分尺测量；株高用米尺测量。分别在处理第7天和恢复第7天测定黄瓜叶片面积，使用刻度尺测量各植株每个叶片的横径和纵径，算出每片叶的面积，然后求和得到各植株叶面积，再取每处理的平均值。

分别在处理第6天、恢复第6天上午9：00～11：00，采用Li-6400型便携式光合测定系统测定植株光合特性，光源为500 μmol·m-2·s-1人工光源，测定部位为植株第4～5片真叶，每处理测定 5株，取平均值。果实分期分批采收，记录每重复的平均单株果实产量。果实可溶性糖含量用蒽酮比色法测定，硝酸盐含量用水杨酸—硫酸比色法测定，VC含量用2，6-二氯靛酚滴定法测定，可溶性固形物含量用WZ-113手持式折射仪测定，蛋白质含量用考马斯亮蓝G-250测定（李合生，2000）。

数据处理及作图应用Excel软件完成，采用SAS软件Duncan多重比较法进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 苗期低硝态氮处理对水培黄瓜光合特性的影响

从图1可以看出，苗期低硝态氮处理对水培黄瓜叶片净光合速率影响较大。处理期第6天T1的净光合速率比CK低44.09%，而T2的净光合速率却比CK高出3.28%；T1的气孔导度极显著低于 CK，而 T2则比 CK高出 15.25%；胞间 CO2浓度，T1比 CK低 7.90%，T2比CK高4.90%；叶片蒸腾速率高低顺序为CK＞T2＞T1，T1、T2分别比CK降低了40.70%和15.10%。可见，适当降低苗期硝态氮供应量可增加黄瓜叶片气孔导度，增加植株与外界环境的气体交换，有利于 CO2进入，提高净光合速率；过低的硝态氮肥供应则显著或极显著降低气孔导度和净光合速率。虽然较高的硝态氮用量能够使黄瓜维持较高的蒸腾速率，但适当降低硝态氮供应不会对植株水分吸收造成显著影响。

图1 苗期低硝态氮处理对水培黄瓜植株光合特性的影响

恢复期植株进入营养生长旺盛期，叶片光合能力增强，各处理的净光合速率均有升高，但T1的净光合速率仍极显著低于T2和CK，说明处理期过低的硝态氮供应影响了黄瓜叶片叶绿素合成，即使转移到正常营养液中短时间内也不能完全恢复。经过一段时间的恢复，T2的光合特性指标均接近对照。恢复期，不同处理之间气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率没有显著差异。

2.2 苗期低硝态氮处理对水培黄瓜生长发育的影响

2.2.1 对株高和茎粗的影响 从表1可以看出，处理期，不同处理间株高增加量差异极显著，T1、T2分别比CK低14.06%和10.38%；恢复期，T1、T2的株高增加量分别比CK低21.64%和16.39%；恢复后，不同处理间株高增加量差异不显著。这表明，苗期低硝态氮处理确实对植株生长产生显著影响，但是经过一段时间的恢复，株高增长速率可以达到正常水平。处理期和恢复期各处理的茎粗增加量差异均不显著，可见苗期短时间低硝态氮处理对黄瓜植株的茎粗影响不大。

表1 苗期低硝态氮处理对水培黄瓜株高和茎粗的影响

2.2.2 对叶面积的影响 由图2可见，经过7 d的低硝态氮处理，水培黄瓜的叶面积出现极显著差异，恢复生长7 d后，T2的叶面积比CK增加5.99%，而T1的叶面积仍显著低于CK。说明苗期短时间适当降低硝态氮供给对水培黄瓜叶面积的增长有一定促进作用。

图2 苗期低硝态氮处理对水培黄瓜叶面积的影响

2.2.3 对植株 N、P、K吸收量的影响 苗期低硝态氮处理对水培黄瓜植株 N、P、K的吸收量影响显著，且这种影响在不同器官中表现不同。

由表2可以看出，低硝态氮处理显著影响了黄瓜根系的对氮的吸收，T1、T2分别比CK降低了29.47%和17.32%；经过一段时间的恢复，T2的氮吸收量接近CK，而T1仍显著低于 CK。低硝态氮处理对水培黄瓜根系磷吸收量的影响与氮相反，处理期T1、T2的磷吸收量分别比CK提高了108.88%和91.72%；经过恢复后三者差异不大。低硝态氮处理影响了植株根系对钾的吸收，但与对照差异不显著。

低硝态氮处理对黄瓜茎叶氮吸收量的影响极显著，T1、T2分别比CK降低了26.09%和7.80%；经过恢复生长，茎叶氮吸收量差异虽有所减小，但T1、T2仍与CK呈极显著差异（表 3）。茎叶对磷的吸收也受到了低硝态氮供应的影响，吸收量均极显著高于 CK，且经过恢复后仍极显著高于 CK。与根系中情况明显不同的是，各处理茎叶钾吸收量差异极显著，其高低顺序为T1

表2 苗期低硝态氮处理对水培黄瓜植株根系N、P、K吸收量的影响 mg·株-1

表3 苗期低硝态氮处理对水培黄瓜植株茎叶N、P、K吸收量的影响 mg·株-1

2.3 苗期低硝态氮处理对水培黄瓜产量和品质的影响

表4结果表明，3个处理的单株产量差异不显著，T1、T2仅分别比CK降低3.22%和1.60%，说明苗期短时间低硝态氮处理对水培黄瓜产量影响不大。T1和T2的VC含量分别比CK提高了1.16%和14.92%。所有处理的硝酸盐含量均低于我国蔬菜硝酸盐标准允许量432 mg·kg-1（蒋卫杰，2007），而且T1、T2的硝酸盐含量分别比CK降低了 22.44%和20.52%。T1、T2的可溶性糖含量分别比CK降低了9.28%和4.12%，T1与CK差异显著，T2与CK差异不显著。

表4 苗期低硝态氮处理对水培黄瓜果实品质、产量的影响

3 结论与讨论

曹庆杰等（2010）研究表明，当氮素能够满足幼苗生长发育所需数量后，继续增加氮肥投入并不能加快幼苗的生长。在本试验中，苗期短时间的低硝态氮处理对水培黄瓜叶片光合特性和植株生长发育都有不同程度的影响。T1中硝态氮浓度仅为2 mmol·L-1，过低的氮肥供应影响了根系对氮磷钾的吸收利用，蛋白质、叶绿素等合成受阻，气孔阻力增大，蒸腾作用减弱，处理期间的净光合速率比CK降低44.09%。但是，经过一段时间的恢复生长，植株的氮磷钾同化量、气孔导度、净光合速率、株高和茎粗增长量以及叶面积等指标与 CK的差异均有所减小。值得注意的是，处理期T2的气孔导度、胞间CO2浓度、净光合速率分别比CK高15.25%、4.90%和3.28%，说明适当的降低硝态氮供应量有利于促进光合作用。

Bénard等（2009）的研究表明，降低氮肥供应量对番茄商品产量的影响较小，仅降低7.50%，但是少施氮肥可以抑制植株营养生长，增加果实干物质含量，显著提高果实品质。本试验中，T1、T2的产量仅分别比 CK降低 3.22%和 1.60%，而果实 VC含量分别比 CK提高了 1.16%和14.92%，硝酸盐含量分别比CK降低了22.44%和20.52%。

本试验结果表明，苗期短时间低硝态氮处理可在不影响产量基础上改善黄瓜果实营养品质，提高肥料利用率，降低生产成本，同时减少环境污染。然而，本试验仅在苗期对黄瓜植株进行了一次低硝态氮处理，相关数据显示，经过 7 d的恢复生长，植株的大部分指标都能接近对照水平，因此生长期多次低硝态氮处理对水培黄瓜植株的生长及产量的影响有待于进一步研究。

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