N、K元素交互作用对基质栽培西葫芦生长、产量及品质的影响

2016-01-29冯静公华锐刘瑞平骆洪义

中国瓜菜 2016年1期

冯静公华锐刘瑞平骆洪义

摘要：为阐明施肥与西葫芦产量、品质的关系，更加有效地提高肥料利用率，以西葫芦品种‘小王子为试验材料进行基质栽培，基质栽培中营养液以日本山崎配方中的N、K元素为对照，改变其元素水平采用交互组合试验设计，探讨N、K互作对西葫芦生长发育、产量及品质的影响，对其植株高度、叶绿素含量、养分分布、根系特性、产量及品质进行了分析。结果表明：处理2（N1=215.1 mg·L-1，KO=234.3 mg·L-1）的根长、根表面积、根平均直径分别高出对照44.99%、47.31%、46.3%；其可溶性蛋白与维生素C含量分别高出对照25.42%与77.19%，且产量高出对照11.5%，说明适合的氮钾比能有效控制地上部与地下部的发展趋势、调控营养生长与生殖生长的关系、提高西葫芦的产量并改善果实品质。

关键词：西葫芦； N； K；基质栽培；营养液配方

Interactive effects of N and K on development，yield，and quality of summer squash in substrate culture

FENG Jing， GONG Huarui， LIU Ruiping， LUO Hongyi

（College of Environment and Resources， Shandong Agricultural University， Taian 271000， Shandong， China）

Abstract： We chose the summer squash named ‘little prince as materials for soilless culture to elucidate the relationship between quality and yield as well as how to improve the utilization rate of fertilizer. In order to investigate the interactive effects of N and K on summer squash growth， development，yield and quality，we chose N and K elements in Japan Yamazaki formula as control nutrient solution in substrate cultivation. We designed the experiment by changing the element level with two factors and three levels combination. After analyzing the plant height，chlorophyll nutrient distribution，root，yield and quality of the experiment we conclude that the treatment of N1=215.1 mg·L-1，K0=234.3 mg·L-1 can effectively control the vegetative growth and reproductive growth as well as the development trend of above ground and below ground part. Thus it can increase the yield and quality of summer squash.

Key words： Summer squash； N； K； Substrate culture； Nutrient solution

设施栽培是已大规模推广的新型反季节栽培技术，而如今面临着许多问题：生产集约化，土地环境恶化，土地质量退化（土地盐碱化、土地退化）和土传病害猖獗等。有许多问题的根本解决方法在于调节土壤营养状况（配方施肥），改善土壤酸碱度及土壤物理性质，或基于栽培方式（轮作、间作等）的改变来解决产量及收益难题，但该方法成本较高，效果浅显[1-2]。无土栽培是指不用天然土壤，靠营养液或基质+营养液的栽培方法来提供植株生长所需的养分[3]。基质栽培技术是无土栽培的一种，其不仅可以解决因土壤环境（盐碱地、高山高原地区）不适宜造成的植株生长问题，提高土地利用率，而且提高了废弃物（秸秆、菇渣等）利用率并减少了投入成本[4]。

西葫芦是中国主要的设施栽培蔬菜之一，因其营养价值高、口感好、能有效预防糖尿病及高血压而被人们所喜爱。因西葫芦的苗龄短、结果较早，营养生长与生殖生长几乎同时进行，故对养分要求严格[5]。有学者通过设定氮磷钾三因素水平或二次饱和设计来研究西葫芦的施肥模型，得出氮肥对植株的影响大于钾肥，且二者存在交互作用[6]；在研究西葫芦水肥耦合中，对产量影响大小为氮>水>钾[7]；氮钾营养的配施比例可显著影响植株对N、P、K的吸收量及其生长特性与产量[7]；但对基质栽培条件下营养液N、K互作调控营养成分影响西葫芦生长、产量和品质的研究较少，为此，本试验以西葫芦为试材，通过N、K互作调控营养液配比研究其对西葫芦生长发育、产量及品质的影响，探索设施栽培西葫芦营养液的N、K最佳比例[8]。

1 材料与方法

1.1 试验材料及栽培基质性状

供试西葫芦‘小王子幼苗采购于山东德州陵县西葫芦种植基地。供试基质材料为体积比4∶1∶1的草炭、蛭石、珍珠岩的复合基质，容重为0.39 g·cm-3，总孔隙度为76.37%。供试水源为蒸馏水。

1.2 试验设计

采用上口直径30 cm、高20 cm的基质盆栽盆，每盆中均匀装入基质2.5 kg。在基质盆下放置托盘，常规田间管理。试验自2014年10月18日开始（2叶1心定植）至 2015年2月5日结束，以日本山崎岗哉配方为对照（CK）（N0=195.53 mg·L-1，K0=234.3 mg·L-1），设置N水平为+10%和-10%，设置K为+10%，见表1。每处理设5次重复。从生长期到拉秧期每种处理的营养液每隔10 d用量杯浇灌1 L，坐瓜期后每隔7 d浇灌1 L（因营养液消耗情况而定）。试验期间营养液中其他营养元素的浓度保持不变。

1.3 测定指标与方法

分别于西葫芦定植后15、30、45、60、75 d用直尺测定植株高度（植株基部与基质接触处到生长点的高度）[9]；叶绿素含量使用便携式叶绿素仪TYS-A SPAD-502测定；根系特性采用WinRHIZO Pro（Version 2004a，加拿大）根系分析程序进行扫描测定[10]；产量测定为初果期到结果40 d，累计统计每株西葫芦数量和质量并计算单株总产量。在结果盛期随机抽取每个处理瓜2个果实，截取西葫芦中段，粉碎混匀成匀浆并测定果实可溶性糖、硝酸盐、有机酸、维生素C及可溶性蛋白含量[11]。硝酸盐含量采用酚二磺酸比色法测定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定，有机酸含量采用标准滴定法，维生素C含量采用2，6二氯靛酚法测定，用考马斯亮蓝G-250法测定可溶性蛋白含量[4-5]。

养分水平测定：植株器官烘干样品磨碎后过0.25 mm 筛，准确称取0.200 0 g，用H2SO4-H2O2消煮至澄清，同时设空白处理，用凯氏定氮法测定全氮，火焰光度计法测定全钾，钼锑抗比色法测定全磷。

营养液生产率/（g·mL-1）=西葫芦单株产量（g）/生长期浇灌营养液用量（mL）[4-5，12]。

试验数据用 Microsoft Excel 软件进行处理，用SAS软件进行方差分析并用LSD多重比较法进行显著性水平比较，用Excel 2007软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 N、K互作对西葫芦营养生长及养分分布的影响

2.1.1 N、K互作对西葫芦营养生长的影响图1所示：各处理植株高度均随栽培时间的增加呈上升趋势，在生长前期（15～30 d），各处理生长没有明显差异，分析原因是由于在生长前期生长过缓，根系发展过慢，对营养的吸收量少，从而各处理生长状况没有明显的区别。到生长后期（45 d后）处理3的植株高度高于其他处理，处理2、4、5植株高度居中，处理1与6的植株高度最小。

由图2所示：所有处理的SPAD值在15～30 d呈下降趋势。而在定植30 d后，叶绿素含量随着植株生长呈上升趋势。处理2、3、4、5在60 d时SPAD值基本相同，而处理1与6的略低于其他处理。

由表2所示：N、K互作对西葫芦根长、根表面积、根平均直径的影响一致，处理2显著高于处理6，分别高出165%、136%与86%，且处理2 分别高出CK（处理4）44.99%、47.33%、46.3%；处理2显著高于处理1，分别高出105.74%、68.33%、41.07%。在对根体积的影响中，处理6与处理2、处理5之间存在显著差异，且低于CK 28.13%，而与其他处理之间差异不显著，处理1、2、3、5分别高出CK 10.52%、49.34%、8.24%、47.41%。处理2的根鲜质量与其他处理存在显著差异，且比CK高76.37%，根尖总数也是处理2显著高于处理6，高出166% 且高于CK 35.88%。处理1、3、5、6分别低于CK 37.75%、1.39%、5.47%与48.93%。由此可见，N、K配比的不同对根系的生长发育有一定的影响，从根鲜质量影响着根系各物理指标，进而影响西葫芦的生长发育。

2.1.2 N、K互作对西葫芦N、P、K分布状况的影响表3为N、P、K在植株体内的分布状况，对于N的变化，在不同部位的分布趋势为：叶片>根>茎>果实。N含量在根部表现为处理1与CK、处理3、5、6差异显著；在叶片中表现为处理5与处理1、2差异显著；在果实中表现为处理1与处理2、3存在显著差异。P的变化趋势表现为：叶片>茎>根>果实。在根部P含量，处理1、3、6分别与CK存在显著差异，叶片P含量变化与果实与根部的变化一致。处理1、3、4、6分别与处理2、5之间的差异显著，可见，P在植物体内的分布具有一致性并且在低N高K（处理5）水平时表现P积累量最少。K在不同部位的分布趋势为：叶片>茎>果实>根，在叶片中表现为处理3与处理2、5差异显著，在果实表现为处理1、3、4、6与处理2、5存在显著差异，在根部表现为处理6与5差异显著，而在茎部处理2与处理1、6存在显著差异。分析在高N低K（处理2）水平时，植株体内的钾积累量最小，是由于N过高抑制体内K的积累。

2.2 N、K互作对西葫芦产量及品质的影响

2.2.1 N、K互作对西葫芦产量及营养液生产率的影响从表4可以看出：不同N、K比例交互处理对西葫芦的产量有一定的影响，在平均单果质量中，处理2与其他各处理存在显著差异且比CK高出11.50%，处理1与CK和处理5存在显著差异，分别低8.5%、7.7%。单株结瓜数的比较是处理2与处理4一致，通过单果质量与单株结瓜数求得的单株总产量来看，处理2与其他处理差异显著，相对于处理1、3、CK、5、6增产82.83%、35.40%、11.50%、29.72%与57.67%。

生长阶段每个处理共浇灌24 L营养液，求得营养液的生产率如表4所示，处理2的营养液生产率最高，比CK高出12.82%；处理3、5与CK基本一致；而处理1与处理6的营养液生产率比CK低36.46%与28.21%。由此可见，N、K的不同处理不仅对产量有一定的影响，而且反映出适当的N、K比例对营养液生产率有一定的提高作用。

2.2.2 N、K互作对西葫芦品质特征的影响表5中可溶性蛋白含量比较，处理1、2、5、6的含量均高于CK与处理3，分别高出CK 29.38%、25.42%、24.86%与33.9%，且与CK存在显著差异。而各处理在可溶性糖分方面没有显著差异，说明N、K互作处理对西葫芦糖分积累没有显著影响。硝酸盐含量是衡量果蔬品质指标的重要因素之一，其含量的高低对人体健康有直接的影响。在硝酸盐含量方面，处理2、3与CK没有显著差异且高于其他处理的硝酸盐含量，但处理1、5、6的硝酸盐含量分别低于CK 55.17%、58.62%与55.17%，且与CK存在显著差异。对硝酸盐含量的分析表明，各处理硝酸盐含量均在安全食用范围内，可以放心食用。

西葫芦的有机酸含量影响其食用口感，通过表5数据分析，处理1与CK的酸度存在显著差异，高出CK 55.56%，而其他处理与CK差异不显著。在维生素C含量的分析中，处理1、2、5、6与CK存在显著差异，分别高于CK的1.16倍、77.19%、83.8%、54.42%，且处理1、2与CK的差异显著。

2.2.3 N、K互作对西葫芦品质指标加权评分[11] 为了分析品质，试验将西葫芦各项品质指标分为正指标与逆指标，其中正指标包括可溶性蛋白、可溶性糖、维生素C；逆指标包括硝酸盐、总酸度。试验设定上述 5 个指标对西葫芦整体营养品质指标的影响相同，即各指标权重系数都为0.2；试验假设各品质指标满分为10分，根据各处理间差异表示的不同字母进行打分，其中正指标品质的分值显著较高的得分为10分，其次为6分，再次为2分，逆指标品质的分值与正指标相反，显著较高的得分为2分，其次为6分，再次为10分，如各处理间显著差异字母一致时，按10 分计。各处理打分并加权后的得分值为处理1=9.2，处理2=9.2，处理3=7.6，处理4=6.8，处理5=10，处理6=9.2。

综合分析可见，N、K的配比对西葫芦的品质及口感有很大的影响，对指标加权评分可见处理5的评分最高，有最佳品质指标，处理1、2、6的得分一致，各处理的品质得分均高于CK。由此可见，通过N、K互作的研究对提高瓜果的品质有很重要的意义。

3 讨论与结论

有前人研究表明，适宜的钾、氮配合施用能明显促进生姜生长发育，增加根茎产量，改善营养品质，提高钾肥利用率；在同一钾肥用量下，增加氮肥用量，茎叶、根茎和全株含K量也明显提高。在同一供钾水平下，番茄幼苗的生长指标以及生物量均随供氮水平的提高呈先升高后降低的趋势；在低氮和中氮处理下，供钾水平增加时，番茄幼苗的生长及根系形态指标和全氮、全钾含量显著升高[12]。适当的钾可以促进氮的吸收，在较低的氮素浓度下增加钾肥可明显提高番茄对氮的吸收效率，然而随着外界钾浓度的继续增加，对氮素吸收的促进作用逐渐减小直至一定浓度时则会抑制对氮的吸收[13]。本研究表明，适当增加氮素含量对叶绿素的积累有明显作用[13-14]，在同一N素水平下，增加K素会适当的减少叶绿素的含量，可见钾素对叶绿素的分布有一定作用。在氮钾水平同时相对对照增加10%时，植株高度增长过快，因为营养条件充分，对其生长发育起促进作用。根系的分布与特征对植物的生长发育与养分的吸收有直接意义，在高氮条件下，钾素适当降低时各项根系指标最大，而在低氮低钾处理中根系指标最小，这对前期植株高度和叶绿素的含量有一定的关系[15-18]。在不同N水平下，植株高度随着钾素浓度增加表现出增长的趋势，而在钾素水平偏高、氮素水平偏低（图1处理5）时可有效的协调植株高度增长。因西葫芦生长特性为矮蔓型，其植株高度增长过快虽然会体现其生长发育迅速，但有徒长的可能，从而对其后期的营养生长与生殖生长的调控有一定的影响，导致花芽分化较晚，坐果率降低[19-20]。不同处理养分在不同部位的积累量也是不同的，氮素与钾素的配比会影响不同养分的利用与积累，从而影响了后期的生长发育。当高氮高钾时，植株有较快的营养生长，植株地上部的生长相对地下部的展开与生长过快。可见，在氮素浓度增加时，适当降低钾素的含量对西葫芦的营养生长、叶绿素含量的积累与分布以及地上部与地下部的调控有一定的影响。

对西葫芦产量与品质的影响研究中，同一N素水平，高K处理的产量反而低于低K处理的产量，但其品质优于低K处理，由其可以证明钾素为品质改善元素[19]。在同一高K处理水平时，随着N素的增加，产量下降，但在低N时品质最高；在同一低K水平时随着N素的增加，产量上升，品质也得到了提高。可见在K水平一定时，适当的N素配比对西葫芦产量有协同作用[20]。对于N、K的处理中N素比例过高的处理其营养生长过于旺盛而影响生殖生长，影响了花芽分化与坐果；故在一定范围内适当的N、K素配比可以有效的调控营养生长与生殖生长的关系、提高产量并改善果实的品质。

通过各处理间的比较分析，有效的调控N、K的比例而提高产量并改善品质，在山崎配方为对照的基础上，增加10%的N素水平，控制K素水平不变时西葫芦的产量水平最高，其综合品质得分也较高，可在本地区进行西葫芦越冬基质栽培，对大面积高产栽培的推广有一定指导意义。

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