基质养分添加量对黄瓜穴盘苗肥料利用率的影响

张志刚，台连丽，董春娟，尚庆茂

(中国农业科学院 蔬菜花卉研究所，农业部园艺作物生物学与种质创制重点实验室，北京　100081)

基质养分添加量对黄瓜穴盘苗肥料利用率的影响

张志刚，台连丽，董春娟，尚庆茂

(中国农业科学院 蔬菜花卉研究所，农业部园艺作物生物学与种质创制重点实验室，北京100081)

摘要为了明确基质中不同养分添加量对黄瓜幼苗生长发育及肥料利用率的影响，以黄瓜‘中农203’品种为试材，草炭、蛭石和珍珠岩按体积比3∶1∶1混合为育苗基质，基质养分添加量分别为1 500N-655P-1245K、600N-120P-600K、500N-100P-500K、400N-80P-400K、300N-60P-300K、200N-40P-200K和0N-0P-0K，测定基质养分变化规律、幼苗形态指标及肥料利用率等。结果表明：随基质养分添加量的升高，黄瓜幼苗根区基质养分质量分数呈增加趋势，黄瓜幼苗壮苗指数及肥料利用率等呈先升高后降低的趋势。基质养分添加量为500N-100P-500K时，培育的黄瓜穴盘苗质量较优，表现为壮苗指数增加及肥料利用率提高等，分别比其他处理提高9.06%～45.17%和5.17%～132.66%。

关键词黄瓜；穴盘育苗；养分；添加量；肥料利用率

穴盘为容器的集约化育苗，因其省工、省力、节种、节能等突出特点[1]，正在逐步替代传统的土壤畦面育苗、营养钵育苗，成为全国园艺、林业、烟草育苗的主要方式。与传统育苗相比，穴盘育苗单株营养面积及根坨体积显著变小，因此它对肥水条件要求更加严格[2-3]。目前，黄瓜穴盘育苗的施肥方式主要采用播种前肥料与基质混匀方式[4]、育苗期间浇施营养液方式[5]以及两者共用[6]的方式。采用基肥方式施肥，便于管理及普及推广，但基肥的施用量难以掌握，过多会抑制种子发芽及萌芽初期生长[7]，过少则造成育苗后期养分缺乏[8]。采用营养液方式施肥，能够针对幼苗生长状况不断补充养分，但这种施肥方式受天气影响较大，特别是连续阴雨天时易造成缺肥。为了避免黄瓜穴盘育苗养分亏缺或盈余，降低育苗风险，提高肥料利用率，培育壮苗，本试验研究了不同基质养分添加量对黄瓜幼苗生长发育及肥料利用率的影响，为制定黄瓜穴盘育苗施肥技术规程提供依据。

1材料与方法

1.1材 料

供试黄瓜品种为‘中农203’，由中国农业科学院蔬菜花卉研究所提供。

复合肥12-2-14(N-P2O5-K2O，下同)购自上海永通化工有限公司，15-5-15购自北京大汉园景公司，15-15-15购自北京利得农业科技开发公司，磷酸二氢钾和过磷酸钙购自国药集团化学试剂北京有限公司。

1.2试验设计

试验于2012年在中国农业科学院蔬菜花卉研究所玻璃温室内进行。3月6日选取整齐饱满的黄瓜种子，在室温下(28 ℃)清水浸种20 min，然后用w=5%次氯酸钠消毒10 min，清水冲洗3次，浸种4 h后直播于72孔穴盘。以3∶1 ∶1(体积比)草炭、蛭石和珍珠岩为育苗基质，基质体积质量0.15 g·cm-3，总孔隙度86.2%，通气孔隙21.9%，持水孔隙64.3%，pH 6.25。基质混拌时加入肥料，基质养分添加量设7个处理(表1)，分别将各处理所需加入的肥料溶于水，喷洒入定量混合基质中，充分搅拌均匀。育苗期间按常规管理，不施肥。

表1　基质中肥料添加种类及数量

注：1 500N-655P-1 245K为蔬菜穴盘苗生产中常用肥料添加量。

Note:1 500N-655P-1 245K is common fertilizer addition in production of vegetable plug seedlings.

1.3测定方法

分别于播种前、播种后10 d(子叶平展)、播种后20 d (1片真叶平展)、播种后30 d (2片真叶平展)取黄瓜幼苗根区基质，自然风干，用百分之一天平称取风干基质10 g，置于150 mL带盖塑料瓶中，向塑料瓶中加入100 mL去离子水，将塑料瓶放入摇床，以200 r·min-1转速振荡5 min，定量快速滤纸过滤，收集滤液。速效氮测定采用扩散吸收法[9]，速效磷、速效钾采用等离子发射光谱法测定[10]。

播种后30 d 取完整黄瓜幼苗，清水冲洗干净，用直尺测量株高(茎基部至生长点的距离)，游标卡尺测量茎粗(子叶节下1 cm处的粗度)，幼苗105 ℃杀青30 min，80 ℃烘干至恒量，测定干物质积累量，壮苗指数=(茎粗/株高)×全株干质量×100；采用凯氏定氮法测定全N质量分数[11]；采用等离子发射光谱法测定全P、全K质量分数[10]。肥料利用率按下式计算。

肥料利用率=(施肥区黄瓜吸收养分量-无肥区黄瓜吸收养分量)/(肥料施肥量×肥料中养分质量分数)×100%

1.4统计分析

采用DPS软件Duncan’s新复极差法进行多重比较及差异显著性分析。

2结果与分析

2.1不同处理对黄瓜幼苗基质速效氮、速效磷、速效钾质量分数的影响

从图1可知，随播种后时间延长，各处理基质速效氮质量分数呈持续降低趋势，如播种后10、20、30 d，500N-100P-500K处理的速效氮质量分数分别比播种后0、10、20 d降低47.11%、36.72%、20.37%。

在各个测定时期，随着基质中氮添加量的增加，基质中速效氮质量分数的下降幅度呈升高趋势，如播种后10 d，1 500N-655P-1 245K、600N-120P-600P、500N-100P-500K、400N-80P-400K、300N-60P-300K、200N-40P-200K、0N-0P-0K处理的速效氮质量分数比播种后0 d各自降低53.17%、47.83%、47.11%、44.51%、38.54%、37.03%、15.02%。

各处理基质中速效磷、速效钾质量分数呈相似的变化趋势(图1)。2.2不同处理对黄瓜幼苗氮、磷、钾质量分数的影响

从表2可知，随基质中氮添加量的增加，黄瓜幼苗氮质量分数呈升高趋势，与0N-0P-0K处理相比，其他处理的黄瓜幼苗氮质量分数增加了5.19%～14.64%，差异达到显著水平。黄瓜幼苗磷、钾质量分数呈相似的变化趋势。黄瓜幼苗磷质量分数与启动肥磷添加量相关系数较大(r=0.998 5)，呈极显著正相关。

2.3不同处理对黄瓜幼苗生长发育的影响

对于株高、全株干质量来说，随基质养分添加量的增加均呈升高趋势(表3)，如1 500N-655P-1245K处理的株高、全株干质量分别比其他处理提高18.34%～133.28%和4.14%～105.69%；黄瓜幼苗的茎粗、壮苗指数随基质养分添加量的增加呈先升高后降低的趋势，600N-120P-600K处理的茎粗相对较高，壮苗指数较大的是500N-100P-500K处理，如500N-100P-500K处理的壮苗指数分别比其他处理(600N-120P-600K处理除外)提高9.06%～45.17%，差异均达到显著水平。

图1　不同处理黄瓜幼苗基质养分质量分数的变化

处理TreatmentN质量分数/%NmassfractionP质量分数/%PmassfractionK质量分数/%Kmassfraction1500N-655P-1245K0.971a0.308a1.082a600N-120P-600K0.926b0.168b1.023b500N-100P-500K0.921b0.165b1.018b400N-80P-400K0.909b0.161bc0.985c300N-60P-300K0.892b0.152c0.893d200N-40P-200K0.891b0.141d0.824e0N-0P-0K0.847c0.140d0.816e

注：同列数字后不同小写字母表示差异达显著水平(P<0.05)，下同。

Note:The different lowercase letters in the same column indicate the different significance atP<0.05 level, the same as below.

2.4不同处理对黄瓜幼苗氮、磷、钾利用率的影响

从表4可知，随基质养分添加量的增加，黄瓜幼苗植株氮、磷、钾吸收量呈升高趋势，且各处理间差异达显著水平。200N-40P-200K处理的黄瓜幼苗肥料利用率大小为氮>钾>磷，其他处理肥料利用率大小为钾>氮>磷。随基质养分添加量的增加，黄瓜幼苗钾素利用率呈先升高后降低的变化趋势，其中500N-100P-500K处理的最高，分别比其他处理增加5.17%～132.66%，差异均达显著水平，氮、磷素利用率呈相似的变化趋势。

表3　不同处理黄瓜幼苗形态指标的变化

表4　不同处理黄瓜幼苗氮、磷、钾利用率的变化

3讨论与结论

育苗基质中养分添加量直接影响蔬菜幼苗对养分的吸收及其生长发育进程。以草炭、蛭石和珍珠岩(三者体积比6∶3∶1)为育苗基质，培育黄瓜壮苗所需的基质肥料添加量分别为N 0.8 kg·m-3、P2O50.2 kg·m-3、K2O 0.1 kg·m-3[12]。以草炭、蛭石(二者体积比2∶1)为育苗基质，基质中速效养分含量分别为N 0.5 kg·m-3、P2O51.0 kg·m-3、K2O 1.0 kg·m-3时培育的番茄穴盘苗质量较优[13]。本试验条件下，育苗基质养分添加量显著影响根区基质速效养分含量，进而影响黄瓜幼苗地上部和根系生长及肥料利用率，从幼苗地上部、根系生长情况综合考虑，黄瓜穴盘育苗播前基质养分适宜添加量为500N-100P-500K，表现为壮苗指数增加及肥料利用率升高等，分别比其他处理增加9.06%～45.17%、5.17%～132.66%。说明培育蔬菜优质壮苗的适宜养分添加量与基质组成及蔬菜种类密切相关。

肥料利用率是评价施肥效果的主要指标之一。目前，中国肥料利用率普遍不高，氮素平均利用率为30%～41%，磷肥当季利用率比较低，一般为15%～25%[14]，钾肥平均利用率为35%～50%[15]。肥料利用率较低的原因较多[16-17]，主要有施肥过量、忽视土壤养分资源的利用、环境养分来源多且数量大、作物产量潜力未充分挖掘、养分损失未能有效阻控等，其中施肥过量是中国肥料利用率低的最主要原因[18]。在环境条件和其他管理措施相对稳定的前提下，在正常的施肥设计范围内，肥料利用率与施肥量的关系为直线递减函数[19]。氮素的损失是影响氮素利用率的重要原因，氮素损失的途径很多，淋溶、径流及气态形式挥发[20]等，其中淋溶是氮素损失的主要途径[21-22]。本试验条件下，随基质养分添加量的增加，黄瓜幼苗植株氮、磷、钾吸收量呈升高趋势，且各处理间差异达显著水平。基质养分添加量较低时(200N-40P-200K)，黄瓜幼苗肥料利用率大小为氮>钾>磷；养分添加量较高时(300N-60P-300K～600N-120P-600K)，肥料利用率大小为钾>氮>磷。随基质中养分添加量的增加，黄瓜幼苗钾素利用率呈先升高后降低的变化趋势，其中500N-100P-500K处理的最高，分别比其他处理增加5.17%～132.66%，差异均达显著水平，氮、磷素利用率呈相似的变化趋势。究其原因，可能是500N-100P-500K处理提高了幼苗的养分吸收量，同时降低了淋溶强度，进而提高了肥料利用率。

参考文献Reference：

[1]DUFAULT R J.Introduction and perspective of the colloquium “Status of transplant technology in the USA,Orient,and Australia:new ideas from research for commnercial adaptation”[J].HorticulturaeTechnology,1993,3(4):406-407.

[2]GARTON R W,WIDDERS I E.Nitrogen and phosphorus preconditioning of small-plug seedling influence processing tomato productivity [J].HorticulturaeScience,1990,25(6):655-657.

[3]师恺,胡文海,董德坤,等.根系限制对番茄幼苗生长、根系呼吸、ATPase和PPase活性的影响[J].园艺学报,2006,33(4):853-855.

SHI K,HU W H,DONG D K,etal.Effects of root restriction on plant growth,root respiration,activities of H+-ATPase and H+-PPase in tomato seedlings[J].ActaHorticulturaeSinica,2006,33(4):853-855(in Chinese with English abstract).

[4]司东霞,胡树文,陈清,等.控释肥料不同用量对黄瓜幼苗生长及养分吸收的影响[J].园艺学报,2009,36(1):53-58.

SI D X,HU SH W,CHEN Q,etal.Effects of seedling growth and nutrient uptake of cucumber with different rates of controlled release fertilizer[J].ActaHorticulturaeSinica,2009,36(1):53-58(in Chinese with English abstract).

[5]WIDDERS L E.Pretransplant treatments of N and P influence growth and elemental accumulation in tomato seedlings [J].JournaloftheAmericanSocietyforHorticulturalScience,1989,114:416-420.

[6]HUANG J S,NELSON P V,BAILEY D A,etal.Assessment of the need for nitrogen,phosphorus,potassium,and sulfur preplant nutrients for plug seedling growth [J].HoriculturaetScience,2002,37(3):529-533.

[7]王广印,周秀梅,张建伟,等.不同黄瓜品种种子萌发期的耐盐性研究[J].植物遗传资源学报,2004,5(3):299-303.

WANG G Y,ZHOU X M,ZHANG J W,etal.Salt tolerance of cucumber cultivars at germination stage [J].JournalofPlantGeneticResources,2004,5(3):299-303(in Chinese with English abstract).

[8]孙晓梅,徐志豪,王保顺,等.黄瓜穴盘育苗优化施肥技术研究[J].浙江农业学报,2004,16(2):75-78.

SUN X M,XU ZH H,WANG B SH,etal.Study on optimizing fertilization technique for cultivating seedlings of cucumber in the dishes [J].ActaAgriculturaeZhejiangensis,2004,16(2):75-78(in Chinese).

[9]鲁如坤.土壤农业化学分析方法[M].北京：中国科学技术出版社,2000:146-158.

LU R K.Soil and Agricultural Chemistry Analysis Method [M].Beijing：China Agricultural Scientech Press,2000:146-158(in Chinese).

[10]刘中笑,徐东辉,张延国,等.等离子发射光谱测定蔬菜矿质元素前处理方法研究[J].中国蔬菜,2010(12):50-54.

LIU ZH X,XU D H,ZHANG Y G,etal.Studies on pre-treatment method of determining mineral elements in vegetables by ICP spectrometer[J].ChinaVegetables,2010(12):50-54(in Chinese).

[11]LELEU O,VUYLSTEKER C.Unusual regulatory nitrate reductase activity in cotyledons ofBrassicanapusseedlings：enhancement of nitrate eductase activity by ammonium supply[J].JournalofExperimentalBotany,2004,55(398):815-823.

[12]李祥云,赵明,高峻岭,等.穴盘育苗基质的养分供应对蔬菜幼苗生长的影响[J].山东农业大学学报(自然科学版),2002,33(4):442-447.

LI X Y,ZHAO M,GAO J L,etal.Effects of nutrient supply from the media on growth of some vegetable plug seedlings[J].JournalofShandongAgriculturalUniversity(NaturalScienceEdition),2002,33(4):442-447(in Chinese with English abstract).

[13]刘吉刚,费素娥,刘冬梅,等.育苗基质中氮磷比及其含量对番茄穴盘苗生长及营养状况的影响[J].西南农业学报,2007,20(1):84-86.

LIU J G,FEI S E,LIU D M,etal.Effects of different ratio and amount of nitrogen and phosphorus in nursery substrate on growth and nutrition of tomato plug seedlings[J].SouthwestChinaJournalofAgriculturalScience,2007,20(1):84-86(in Chinese with English abstract).

[14]朱兆良,文启孝.中国土壤氮素[M].南京:江苏科学技术出版社,1992:213-249.

ZHU ZH L,WEN Q X.Nitrogen in Chinese Soils [M].Nanjing：Jiangsu Science and Technology Press,1992:213-249(in Chinese).

[15]陈伦寿.应正确看待化肥利用率[J].磷肥与复肥,1996(4):4-7.

CHEN L SH.Correct view of fertilizer utilization[J].PhosphateFertilizerandCompoundFertilizers,1996(4):4-7(in Chinese with English abstract).

[16]巨晓棠,张福锁.关于氮肥利用率的思考[J].生态学报,2003,12(2):192-197.

JU X T,ZHANG F S.Thinking about nitrogen recovery rate[J].ActaEcologicaSinica,2003,12(2):192-197(in Chinese with English abstract).

[17]闫湘,金继运,何萍,等.提高肥料利用率技术研究进展[J].中国农业科学,2008,41(2):450-459.

YAN X,JIN J Y,HE P,etal.Recent advances in technology of increasing fertilizer use efficiency[J].ScientiaAgriculturaSinica,2008,41(2):450-459(in Chinese with English abstract).

[18]张福锁,王激清,张卫峰,等.中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径[J].土壤学报,2008,45(5):915-922.

ZHANG F S,WANG J Q,ZHANG W F,etal.Nutrient use efficiencies of maior cereal crops in China and measures for improvement[J].ActaPedologicaSinica,2008,45(5):915-922(in Chinese with English abstract).

[19]刘小虎,邢岩,赵斌,等.施肥量与肥料利用率关系研究与应用[J].土壤通报,2012,43(1):131-135.

LIU X H,XING Y,ZHAO B,etal.Study on relation between fertilizer dosage and its recovery efficiency and their application[J].ChineseJournalofSoilScience,2012,43(1):131-135(in Chinese with English abstract).

[20]SIMPSON J R,FRENEY J R,WETSELAAR R,etal.Transformations and losers of urea nitrogen after application to flooded rice[J].AustralianJournalofAgriculturalResearch,1984,35:189-200.

[21]ACKSON L E.Fates and losses of nitrogen from a nit rogen-15-labeled cover crop inunintensively managed vegetable system[J].SoilScienceSocietyofAmericaJournal,2000,64(4):1404-1412.

[22]WADDELLl J T,GUPTA S C,MONCRIEF J F,etal.Irrigation and nitrogen management impacts on nitrate leaching under potato[J].JournalofEnvironmentalQuality,2000,29(1):251-261.

Received 2015-08-17Returned2015-10-28

First authorZHANG Zhigang, male, associate research fellow. Research area:growth regulation of vegetable plug seedling. E-mail:zhangzhigang@caas.cn

(责任编辑：潘学燕Responsible editor:PAN Xueyan)

SI词头

Effects of Nutrient Addition in Substrate on Fertilizer Use Efficiency of Cucumber Plug Seedlings

ZHANG Zhigang, TAI Lianli, DONG Chunjuan and SHANG Qingmao

(Institute of Vegetables and Flowers, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Key Laboratory of Horticultural Crop Biology and Germplasm Innovation, Ministry of Agriculture, Beijing100081, China)

AbstractThe purpose of this study is to explore scientific and rational fertilization techniques of the cucumber plug seedlings. With cucumber ‘Zhongnong No.203’3∶1 ∶1 peat, vermiculite, and perlite as substrate,the effects of nutrient addition in substrate on growth and utilization rate of fertilizer were studied before sowing,available N, P, and K mass fraction in substrate, morphological index of cucumber plug seedlings and utilization rate of fertilizer were determined. Nutrient content of substrate in root zone increased with the elevation of nutrient addition in substrate, while vigor index of cucumber seedling and utilization rate of fertilizer increased at first and decreased subsequently. A better addition of nutrient in substrate before sowing was 500N-100P-500K, the vigor index and utilization rate of fertilizer were higher than other treatments by 9.06%-45.17%, 5.17%-132.66%.

Key wordsCucumber；Plug seedlings；Nutrient；Addition quantity；Fertilizer use efficiency

收稿日期：2015-08-17修回日期：2015-10-28

基金项目：公益性行业(农业)科研专项(201203095，201303014)；现代农业产业技术体系建设专项资金(CARS-25)；中国农业科学院科技创新工程项目(CAAS-ASTIP-IVFCAAS)。

通信作者：尚庆茂，男，研究员，博士生导师，从事蔬菜苗期发育调控研究。E-mail：shangqingmao@caas.cn

中图分类号S642.2

文献标志码A

文章编号1004-1389(2016)06-0897-06

Foundation itemThe Special Fund for Agro-scientific Research in the Public Interest(No.201203095，201303014); the China Agriculture Research System(No.CARS-25)；Agricultural Science and Technology Innovation Project of Chinese Academy(No.CAAS-ASTIP-IVFCAAS). SHANG Qingmao, male, research fellow,Ph.D ’s supervisor.Research area:growth regulation of vegetable plug seedling. E-mail:Shangqingmao@caas.cn

网络出版日期：2016-06-01

网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20160601.0919.032.html

第一作者：张志刚，男，副研究员，从事蔬菜苗期发育调控研究。E-mail：zhangzhigang@caas.cn