溫室黃瓜氮素營養狀況診斷效果研究

郭建華，陳立平，楊月英，馬偉

（國家農業信息化工程技術研究中心，北京，100089）

溫室黃瓜氮素營養狀況診斷效果研究

郭建華，陳立平，楊月英，馬偉

（國家農業信息化工程技術研究中心，北京，100089）

利用SPAD－502葉綠素計、硝酸鹽反射儀分別測定了不同氮肥處理下溫室黃瓜各生育期葉片的SPAD和葉柄硝酸鹽含量，同時測定葉片葉綠素a，b等以及全氮含量，結果表明，在一定范圍內，SPAD隨著氮肥用量的增加而增加，各生育期新葉與成熟葉片SPAD比值存在差異，反映了黃瓜氮素營養狀況，成葉SPAD值與全氮的相關性大于新葉；除初花期新葉和結果期成葉外，其他各生育期的新葉和老葉葉柄硝酸鹽含量隨氮肥用量的增加而增加，結果期葉片硝酸鹽含量與氮肥用量成線性正相關（r=0.960 6）。

黃瓜；氮素；營養診斷；硝態氮；SPAD

氮素是對作物生長和產量影響最大的營養元素之一，而氮肥是生產中施用量最大的肥料。設施特別是大棚，由于過量施用氮肥導致土壤硝酸根離子大量累積，造成土壤次生鹽漬化，并造成蔬菜尤其是葉類蔬菜硝酸鹽含量過高[1]的問題經常出現。

無損傷測試氮素營養是近年來發展起來的一項用于作物營養診斷和氮素推薦施肥的技術[2]，它是指在不破壞植物組織結構的基礎上，采取各種手段對作物生長、營養狀況進行診斷和監測，并以此作為施肥的依據。其中近幾年引進日本的SPAD－502葉綠素計，在植物營養診斷和無損測試上得到了廣泛的應用[3，4]。國內外已有試驗研究表明，葉綠素計能測定油菜、黃瓜等單位葉面積的葉綠素含量[3],診斷土豆葉片營養狀況[5]，預測黃瓜的生長狀況[6]。

本試驗利用葉綠素計和硝酸鹽反射儀測定了溫室內不同氮肥條件下，不同生育期的黃瓜葉片的相對葉綠素含量和硝酸鹽含量，結合全氮含量，進行相關分析，對黃瓜氮素營養狀況進行診斷研究，以期利用這種快速簡單的監測數據代替常規監測數據指導施肥，提高肥料的利用率。

表1 不同葉位SPAD的變化

1 材料與方法

1.1 試驗處理

試驗在北京市小湯山基地日光溫室進行，日光溫室東西長40 m，南北寬7 m，透光材料為0.08 mm的EVA高效能轉光滴膜。供試材料為京研迷你2號水果型黃瓜，于2008年3月定植，采用大、小壟栽培，大壟行距寬80 cm，小壟行距70 cm，株距均為40 cm，雙行栽培，施風干雞糞15 000 kg/hm2，復合肥750 kg/hm2作基肥。試驗在使用磷鉀肥的基礎上，基施和追施氮肥，所用氮肥為硫銨，設置不同的氮肥處理，分別為0，150，300，450，600 kg/hm2（折合純N的量），追肥比例占全部氮肥的50%，分別在初花期和盛花期分2次追施。小區面積5.2 m2，每處理3次重復，其他管理同大田。根據黃瓜生長需要澆水，保持土壤含水量為田間持水量的70%～80%，同時為了減少水分對氮肥效果的影響，采用負水頭灌溉系統灌水，其優點是根據作物生長狀況滲灌，不會產生大水漫灌和灌溉不均勻的問題。

1.2 調查項目及方法

每個小區隨機選取10株，應用手持式葉綠素儀（SPAD-502型），測定每株新生葉片（新葉）、著生黃瓜的葉片（成葉）和植株下部衰老葉片（老葉）的SPAD（相對葉綠素含量），每片葉子取頂部以及周邊5個點進行測定，同時用硝酸鹽反射儀測定葉柄硝酸鹽，并測定葉片的葉綠素和全氮含量。

表2 不同時段的SPAD的變化

2 結果與分析

2.1 測定葉位和測定時間的確定

通過測定不同部位葉片的SPAD，并計算標準差和變異系數（表1），確定合適的用于SPAD診斷的葉片。結果顯示，最新成熟葉的SPAD值最高，且標準差和變異系數最小，說明最新成熟葉的SPAD均值離散度最小，因此確定其為最佳的測定葉位。

在黃瓜結果期，選擇晴朗天氣對健壯植株進行標記，定點、定株連續3 d對黃瓜成熟葉片進行測定，結果表明（表 2），早上 6:00～8：00變異系數最大，8:00～17:00測定結果的變異系數較小，15：00～17:00變異系數最小，同時SPAD最大，說明這段時間內測試值離散點較小，因此可確定為最佳確定時間。

表3 氮肥對不同生育期葉片SPAD值的影響

表4 氮肥對不同生育期新葉與成熟葉片SPAD比值的影響

表5 氮肥對新葉和成葉葉柄硝酸鹽含量的影響

2.2 氮肥處理對黃瓜葉片SPAD值的影響

測定黃瓜各生育期成葉的SPAD，結果表明（表3），初花期、盛花期、盛果期，成熟葉片SPAD值均隨氮肥用量的增加而增加。主要原因是氮是葉綠素a和葉綠素b的重要組成成分，一定范圍內氮含量的增加有利于葉綠素的合成。此外，不同生育階段SPAD測定值有差異，表現為初花期＜盛花期＜盛果期，通過相關性分析表明，初花期、盛花期和盛果期氮肥用量與SPAD呈正相關，相關系數分別為0.988，0.997和0.987。

由于黃瓜屬于無限生長型，對黃瓜植株的營養診斷沒有明顯界定標志，因此用黃瓜最新展葉和黃瓜成熟葉片SPAD的比值來反映植株的營養狀況。當新展葉與成熟葉片SPAD比值大于1時，表明植株體內的養分充足，小于1時表明植株體內養分缺乏。表4數據顯示，初花期和盛果期當氮肥施用量小于600 kg/hm2時，二者SPAD比值小于1，說明此時黃瓜植株體內養分不足，原因可能是初花期植株生長需要吸收大量營養，結果期則因果實采收帶走了大量營養，造成植株體內養分缺乏。而當氮肥施用量達到600 kg/hm2時，比值達到1，表明此時土壤氮肥可以滿足開花結果所需。而在盛花期和初果期，氮肥含量大于150 kg/hm2時即可滿足植株生長發育的需要。說明黃瓜在不同生育期對養分的需求有差異，可根據作物生長需要適當追肥。

2.3 氮肥對黃瓜硝酸鹽含量的影響

果實中的硝酸鹽通常作為品質監測指標，而植株體內硝酸鹽含量則可以反應植株營養狀況。利用硝酸鹽反射儀快速測定黃瓜葉柄中硝酸鹽含量，并通過控制植株體內酸鹽含量達到控制果實中的硝酸鹽含量的目的。

表5顯示，盛花期和結果期新葉硝酸鹽含量隨著氮肥用量的增加而增加，二者與氮肥用量呈直線形關系，相關系數分別為0.960 6和0.986 8；初花期新葉硝酸鹽含量與氮肥用量成二次拋物線型，相關系數為0.506 6。成葉硝酸鹽含量變化趨勢與新葉不同，初花期和盛花期的葉片硝酸鹽含量隨氮肥用量的增加而增加，盛果期呈先降后升的趨勢，與氮肥用量的相關系數分別為0.929 1，0.945 5和0.978 1。此外，盛花期和結果期成葉的硝酸鹽含量高于同一時期的新葉。

表6 SPAD與硝態氮和全氮的相關性

圖1 不同施肥天數黃瓜葉片硝酸鹽含量比較

圖2 氮肥對開花部位葉片葉綠素含量的影響

圖3 氮肥對結瓜部位葉片葉綠素含量的影響

表7 不同處理下結果期不同部位葉片葉綠素含量

由圖1可以看出，隨著施肥后時間的推移，各生育期內，黃瓜葉片的硝酸鹽含量逐漸降低，表明隨著作物的生長和果實的收獲，不斷的吸收、消耗、帶走植株體內的硝酸鹽。

2.4 SPAD、硝酸鹽和葉片全氮的相關分析

由表3和表5可知，SPAD測定值與氮肥用量有關，而全氮是反映植株體內氮素營養水平的重要指標，全氮含量高，說明植株體內的氮素供應充足，充足的氮肥是保證作物高產的基礎。通過相關性分析表明，成葉SPAD與全氮的相關系數在0.387～0.618，新葉SPAD與全氮的相關系數在0.037 5～0.591 2，成葉SPAD與全氮的相關性大于新葉；初花期和結果期成葉硝態氮與全氮的相關性大于新葉，而在結果后期新葉硝酸鹽含量的相關性大于成葉；SPAD與全氮的相關性大于硝酸鹽與全氮的相關性（表6）。

2.5 氮肥處理對黃瓜葉片葉綠素含量的影響

從表7可以看出，正在結瓜的瓜葉葉綠素含量明顯高于新展開葉和老葉，結瓜葉片葉綠素（a+b）分別比新展葉和老葉高 0.277 7 mg/g和 0.607 6 mg/g、類胡蘿卜素分別高0.020 4 mg/g和0.125 5 mg/g。結瓜葉片的葉綠素含量高，光合作用最強，為黃瓜的生產提供了必要的物質基礎，而老葉葉綠素含量降低，光合能力減弱，因此為減少養分的消耗，提高氮肥利用率，應該除去老葉。

圖2顯示，開花部位葉片的葉綠素a和葉綠素b含量以300 kg/hm2氮肥處理為轉折點，隨氮肥的增加先升后降，其中葉綠素a變化幅度較大，而類胡蘿卜素變化平緩，無明顯的增加和降低。結瓜部位葉片葉綠素a變化趨勢與開花部位葉片略有不同。

3 小結與討論

①通過測定不同部位葉片SPAD值，分析其與氮肥含量的相關性以及計算新葉與老葉SPAD比值，來反映植株的營養狀況，判斷植株體內氮素是否充足，當二者比值大于1時，表明植株體內養分充足，小于1時則說明植株體內養分缺乏。

②氮肥用量與黃瓜硝酸鹽含量有關，在黃瓜生長前期（花期和結果初期）成葉葉柄硝態氮與全氮的相關性大于新葉，而在結果后期新葉硝酸鹽含量與全氮的相關性大于成葉。

③氮肥會影響黃瓜葉綠素的含量，正在結瓜的葉片葉綠素含量明顯高于新展開葉和老葉，其光合作用最強，為黃瓜的生產提供了必要的物質基礎。而老葉光合能力較弱，消耗營養較多，生產中可通過適時摘去植株下部老葉，來減少養分的消耗，提高氮肥利用率。

④SPAD儀和硝酸鹽反射儀監測黃瓜葉片的氮素營養，其測定值與全氮含量有關，成葉的相關性大于新葉，SPAD測定值與全氮的相關性大于硝酸鹽與全氮的相關性。

[1]徐坤范，李明玉，艾希珍.氮對日光溫室黃瓜呈味物質——硝酸鹽含量及產量的影響[J].植物營養與肥料學報，2006，12（5）：717-721.

[2]余海英，李延軒，周健民.設施土壤鹽分的累積、遷移及離子組成變化特征[J].植物營養與肥料學報，2007，13（4）：650-652.

[3]郭建華，趙春江，王秀，等.作物氮素營養診斷方法的研究現狀及進展[J].中國土壤與肥料，2008（4）：10-14.

[4]裘正軍，宋海燕，何勇，等.應用SPAD和光譜技術研究油菜生長期間的氮素變化規律[J].農業工程學報，2007，23（7）：150-154.

[5]陳防，魯劍巍.SPAD-502葉綠素計在作物營養快速診斷上的應用初探[J].湖北農業科學，1996（2）:31-33.

[6]Silva M C C,Fontes P C R,Miranda G V.SPAD index and potato yield,in two planting periods,depending on nitrogen rates[J].Horticultura Brasileira，2009，27(1):17-22,38.

[7]Cho Y Y,Oh S B,Oh M M，et al.Estimation of individual leaf area,fresh weight,and dry weight of hydroponically grown cucumbers (Cucumis sativusL.)using leaf length, width,and SPAD value[J].Scientia Horticulturae,2007, 111(4):330-334.

Effect of Nitrogen Nutrition Diagnosis on Cucumber in Greenhouse

GUO Jianhua,CHEN Liping,YANG Yueying,MA Wei
(National Engineering Research Center for Information Technology in Agriculture，Beijing 100097)

Using the SPAD-502 chlorophyll meter and nitrate reflectometer to study diagnosis of nitrogen nutrition on the cucumber(Cucumis sativus)in greenhouse.The results showed that fertilization had effect on leaves SPAD values and with a certain amount of nitrogen increases the SPAD values are also increased.The new leaves and mature leaves of the SPAD's the ratio reflects of nitrogen nutritional status.The mature leaves of SPAD values correlation with nitrogen is greater than the new leaves'.Fertilization also affected the nitrate content of petiole.In a certain amount,the nitrate content of petiole increased with the nitrogen.In the fruiting stage,there is a linearly correlate between nitrate content and nitrogen consumption (r=0.960 6).Each additional 1kg of nitrogen fertilizer,nitrate concentrations increase 10-30 mg/kg, late top-dressing is more easy cause the accumulation of nitrate.

Cucumber;Nitrogen;Nutrition diagnose;Nitrate nitrogen;SPAD

10.3865/j.issn.1001-3547.2010.22.019

北京市自然基金（6082010），科技部（2008BADA4B03）

郭建華（1961－），女，研究員，主要從事土壤與植物營養方面的研究，電話：010-51503601

2010-05-28