氮质量浓度对盆栽小菊‘东篱秋心’干物质和养分吸收的影响

邱丹丹 杨秀珍 董南希 李清清 戴思兰

(北京林业大学 园林学院/花卉种质创新与分子育种北京市重点实验室/国家花卉工程技术研究中心/城乡生态环境北京实验室，北京 100083)

氮是植物生长发育必需的大量元素之一，施用氮肥是提高盆栽菊观赏品质的重要栽培措施之一。适量增施氮肥可使菊花株型紧凑、叶色深绿、花大饱满、促进花芽分化和减小畸形花数目[1-4]。国内企业在盆栽菊生产中施肥比较盲目，普遍存在过量施用化肥的现象。氮肥施用过量不符合菊花的生长需求，会造成植株徒长、茎杆柔软且易诱发病虫害等，降低其观赏品质[5]。氮肥大量投入生产的同时，肥料效益降低是普遍的问题，研究发现氮肥施用量高于225 kg/hm2时，大白菜的氮肥利用率和农学效率显著降低[6]。周婕等[7]对青花菜的研究发现，氮肥利用率与氮肥施用量呈显著负相关。何志学[8]对辣椒的研究发现，氮肥偏生产力、氮肥农学效率及氮肥生理利用率均随施氮量的增加呈下降趋势。此外，过量施用氮肥还会造成地表水富营养化和地下水污染等环境问题[9-11]，给人类带来损失和危害[1]。

李丽伟[12]对怀菊花需肥规律的研究发现，开花期氮主要分布在花和叶，磷主要分布在花，钾主要分布在茎，获得最高产量的施肥方案是:N,442.50 kg/hm2;P2O5,188.1 kg/hm2;K2O,234.90 kg/hm2。现阶段肥料施用已进入供应养分、提高产量和合理施肥并重的时代[13]。因此，本研究在得到氮质量浓度对盆栽小菊‘东篱秋心’表型特征影响的基础上[14]，进一步探究氮质量浓度对‘东篱秋心’干物质和养分吸收的影响，以期为盆栽小菊的高效优质栽培提供科学的氮施肥依据，也对减少资源浪费和环境污染有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

研究对象为盆栽小菊‘东篱秋心’，其株型整齐，花橙黄色并且重瓣性高，自然花期从9月中下旬延续到10月中下旬，为北京林业大学菊花课题组自主选育品种。

1.2 试验方法

试验共设置5个氮质量浓度处理(以下简称氮处理)：40、120、180、240和350 mg/L，采用单因素完全随机设计，每个处理重复8次。磷元素采用日本园试营养液配方，其余元素采用霍格兰营养液配方[15]。

试验于2019年3月—10月在北京林业大学林业科技股份有限公司进行。3月份选取生长一致的插穗进行扦插，基质为V(草炭)∶V(珍珠岩)∶V(蛭石)=1∶1∶1。5月选取生长一致的扦插苗，定植于15.5 cm(高)×13.5 cm(口径)的塑料盆中，每盆1株，栽培基质为珍珠岩。缓苗5天后以浇灌营养液的方式进行不同氮处理，每4天浇1次营养液，每次每盆100 mL，现蕾后停止浇营养液，试验共浇15次营养液。

1.3 测定数据

于10月5日采收后，分割各器官置于80 ℃干燥箱中烘至恒重，用天平(精确到0.000 1 g)称量各器官干重。将己称完干重的样品用粉碎机打磨成粉末状，釆用凯氏定氮法测定全氮含量，采用钒钼黄比色法分析全磷含量，采用原子吸光光度法测定全钾含量[3]。干物质分配率为各器官干物质质量占全株干物质质量的百分比。按照以下公式计算根冠比[16]、氮累积量[17]、氮肥施用量、氮吸收效率[18]、氮肥偏生产力[8]和未利用氮肥量：

根冠比=根系干重/地上部干重

(1)

氮累积量=干物质质量×氮含量

(2)

氮肥施用量=氮质量浓度×施用营养液体积

(3)

氮吸收效率=植株吸收量/施用量

(4)

氮肥偏生产力=地上部产量/施用量

(5)

未利用氮肥量=施用量-吸收量

(6)

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2013和SPSS 19.0对试验数据进行统计分析，采用Origin 8.0作图。

2 结果与分析

2.1 不同氮质量浓度对‘东篱秋心’干物质质量与分配的影响

盆栽小菊的观赏价值与株型和开花量密切相关，分枝繁密、株型紧凑和开花量大，则观赏价值高，而这都与地上部的生长量密切相关，因此地上部的干物质质量也是盆栽小菊观赏价值的重要评价指标。10月5日采收的‘东篱秋心’在各处理下的生长情况如图1所示， 240 mg/L氮处理下的生长最好。从表1可以看出，随氮质量浓度的提高，各器官以及全株干物质质量均先增大后减小。在240 mg/L氮处理下，花、叶和全株干物质质量最大，与180 mg/L 氮处理差异不显著。茎干重在240 mg/L氮处理下最大。根干重在各处理之间差异不显著。综上，当氮质量浓度为180 mg/L时，基本能满足‘东篱秋心’干物质累积需求，350 mg/L氮质量浓度则抑制干物质进一步累积。

图中数字表示氮质量浓度。The numbers in the figure represent the nitrogen mass concentration.图1 不同氮质量浓度下‘东篱秋心’的生长情况Fig.1 Growth condition of ‘Dong Li Qiu Xin’ under different nitrogen mass concentration

花和叶中的干物质分配率在各处理之间差异不显著。随氮质量浓度提高，茎的干物质分配率先升高后降低，在240 mg/L氮处理下最大，与180 mg/L氮处理差异不显著。根的干物质分配率随氮质量浓度提高先减小后增加。根冠比是指植物根系与地上部干重或鲜重的比值，它能反映出植物的生长状况。根冠比随氮质量浓度的提高先减小后增加，在40 mg/L 氮处理下最大，与其它处理差异显著；在240 mg/L氮处理下最小，与180 mg/L氮处理差异不显著。可见，提高氮质量浓度，主要是通过增加茎干物质分配率来增加地上部干物质分配率，且氮质量浓度为180～240 mg/L时，有利于‘东篱秋心’地上部干物质的分配。

2.2 不同氮质量浓度对‘东篱秋心’各器官氮含量与累积量的影响

2.2.1不同氮质量浓度对‘东篱秋心’各器官氮含量的影响

由图2可以看出，花氮含量随氮质量浓度提高而增大，在350 mg/L氮处理下最大，为16.64 g/kg，与其它处理差异显著；在40 mg/L氮处理下最小，为13.05 g/kg。随着氮质量浓度提高，叶和根氮含量均先增大后减小而后又增大；均在350 mg/L氮处理下最大，分别为16.00和12.91 g/kg，与其它处理差异显著；均在40 mg/L氮处理下最小，分别为13.80和8.52 g/kg。茎氮含量随着氮质量浓度提高先减小后增大，在350 mg/L氮处理下最大，为9.04 g/kg，与其它处理差异显著；在180 mg/L氮处理下最小，为6.83 g/kg，与40 mg/L氮处理差异不显著。可见，氮质量浓度为350 mg/L时，显著促进‘东篱秋心’各器官氮含量增大；氮质量浓度为40 mg/L 时，则显著降低各器官氮含量。

标注点上的线段为误差线。下同。The line segments on the marked points in the figure are error lines. The same below.图2 不同氮质量浓度下‘东篱秋心’各器官氮含量Fig.2 N content in each organ of ‘Dong Li Qiu Xin’ under different nitrogen mass concentration

2.2.2不同氮质量浓度对‘东篱秋心’各器官氮累积量的影响

植物干物质质量与养分吸收累积关系密切，养分吸收累积是干物质累积的基础[19]。由表2可以看出，花、叶、茎和全株氮累积量随氮质量浓度提高而增大，均在350 mg/L氮处理下最大，分别为91.11、104.16、70.03和304.88 mg/株，花、叶和茎的氮累积量与240 mg/L氮处理差异不显著。根的氮累积量在350 mg/L氮处理下最大，与180 mg/L氮处理差异不显著，这是由于180 mg/L氮处理下的根干重较大。结果表明，花、叶、茎和全株的氮累积量可随着氮质量浓度的提高而增大，根的氮累积量在180和350 mg/L氮处理下较大。

表2 不同氮质量浓度下‘东篱秋心’各器官氮累积量Table 2 N accumulation rate in each organ of ‘Dong Li Qiu Xin’ under different nitrogen mass concentration

2.3 不同氮质量浓度对‘东篱秋心’各器官磷和钾含量的影响

磷对花的发育有明显的促进作用[1]。由图3(a)可以看出，同一氮处理下，花磷含量最大，其次是叶。花磷含量随着氮质量浓度提高先增大后减小，在240 mg/L氮处理下最大，为2.58 g/kg；在40 mg/L 氮处理下最小，为2.32 g/kg，各处理之间差异不显著。叶磷含量随着氮质量浓度提高先减小后增大，在40 mg/L氮处理下最大，与其它处理差异显著。茎磷含量在240 mg/L氮处理下最大，与180 mg/L氮处理差异显著。根磷含量在350 mg/L氮处理下最大，与40 mg/L氮处理差异显著。可见，氮质量浓度对花磷含量的影响不显著，240 mg/L氮处理较有利于花磷含量增大；叶、茎和根磷含量分别在40、240和350 mg/L氮处理下显著提高并且达到最大。

图3 不同氮质量浓度下‘东篱秋心’各器官的磷(a)和钾含量(b)Fig.3 P (a) and K (b) content in each organ of ‘Dong Li Qiu Xin’ under different nitrogen mass concentrations

由图3(b)可以看出，同一氮处理下，花钾含量最大，其次是叶。花钾含量随着氮质量浓度提高而减小。叶钾含量随着氮质量浓度提高先减小后增大。根钾含量随着氮质量浓度提高先增大后减小。40～120 mg/L氮处理下的花、叶和根钾含量显著高于240～350 mg/L氮处理。茎钾含量随着氮质量浓度提高先减小后增大，在40 mg/L氮处理下最大，与其它处理差异显著；在240 mg/L氮处理下最小，与120 mg/L氮处理差异显著。可见，氮质量浓度为40～120 mg/L时有利于各器官钾含量提高，且花、叶和茎钾含量在40 mg/L氮处理下最大，根钾含量在120 mg/L氮处理下最大。

2.4 不同氮质量浓度对‘东篱秋心’氮肥利用的影响

氮质量浓度为40～120 mg/L时，‘东篱秋心’的氮累积量大于氮肥施用量，不仅施用的氮肥被充分利用，而且环境中的氮素也得到利用。350 mg/L氮处理下的未利用氮肥量达220 mg/株，与180 mg/L 氮处理下的氮肥施用量270 mg/株相差不大，对氮肥的浪费较为严重。

吸收效率是植物养分累积量与施用量的比值。由表3可以看出，随着氮质量浓度提高，氮吸收效率减小，在40 mg/L氮处理下最大，各处理之间差异显著。偏生产力反映了肥料单位投入量作物所能生产的产量，随着氮质量浓度提高，氮肥偏生产力减小，在40 mg/L氮处理下最大，与其它处理差异显著。可见，在提高氮质量浓度的过程中会造成氮肥利用率的下降。

表3 不同氮质量浓度下‘东篱秋心’的氮肥利用情况Table 3 Nitrogen fertilizer utilization of ‘Dong Li Qiu Xin’ underdifferent nitrogen mass concentrations

3 讨 论

刘迪[20]对独本菊的研究发现，花磷含量在240 mg/L 氮质量浓度下最低，为2.66 g/kg，在100 mg/L 氮质量浓度下最高，为3.53 g/kg；同一氮质量浓度下，叶磷含量最高。而在本研究中，盆栽小菊的花磷质量分数在40 mg/L氮质量浓度下最低，为2.32 g/kg，在240 mg/L氮质量浓度下最高，为2.58 g/kg；同一氮质量浓度下，花磷含量最高，这与刘迪得到的结论不同，可能是由于试验所用的菊花种类以及品种不同。刘大会[2]对药菊的研究发现，随着氮肥施用量的提高，不同花期菊花中钾含量逐步降低。本研究中，氮质量浓度为40～350 mg/L时，随着氮质量浓度提高，花钾含量降低，这与前人研究结果一致。

菊花作为喜肥植物，生产者为了追求品质，大量的投入氮磷钾肥[5]。长期大量施用氮肥，会造成土壤酸化[21]、盐渍化加重、有效磷含量降低、硝态氮淋溶严重和地下水污染[22]等，不利于农业可持续发展。肥料需要合理添加才能兼顾植株生长和肥料利用率。有研究发现，随控释尿素施用量增加，冬小麦的氮肥偏生产力呈下降趋势[23]。史校艳等[24]研究发现，随施氮量增加，氮肥利用效率呈下降趋势。在本研究中，氮吸收效率和氮肥偏生产力均随氮质量浓度的提高而减小，这与前人的研究结果一致。此外，伊焕丽等[25]对几种新型尿素的研究发现，控失尿素和海藻酸尿素能有效促进氮的吸收利用，提高冬小麦氮肥利用率。氮磷钾配施能促进作物对养分的吸收利用，提高肥料利用率[26-27]。因此，可通过结合氮肥种类以及磷钾肥配施等进一步探究如何更有效的提高盆栽小菊的氮肥利用效率。

4 结 论

氮质量浓度为40～120 mg/L时，有利于‘东篱秋心’各器官钾含量提高，但不能满足干物质累积需求；氮质量浓度为180 mg/L时，能满足干物质累积需求，有利于干物质向地上部分配；氮质量浓度为240 mg/L时，其生长情况最好，观赏价值较高，花、叶和茎的氮累积量与350 mg/L氮处理差异不显著；氮质量浓度提高到350 mg/L时，各器官氮含量最大，但干物质质量减小。因此，本研究认为氮质量浓度为180～240 mg/L，对应的氮施用总量为270～360 mg/株，可作为‘东篱秋心’氮肥施用量参考值。