苗期短時間低硝態氮處理對水培黃瓜生長、產量和品質的影響

劉嘯然 蔣衛杰 余宏軍 寧秀娟 楊學勇

（中國農業科學院蔬菜花卉研究所，北京 100081）

黃瓜（Cucumis sativusL.）作為一種重要的設施蔬菜，其生長特點是營養生長與生殖生長同步進行，增產潛力大，對肥料需求量大（劉慧謹和侯海生，2005）。Ju等（2009）對日光溫室土培黃瓜氮肥施用量的研究表明，氮素對黃瓜產量具有決定性作用，單施有機肥和磷鉀底肥時，設施黃瓜當季產投比最低，總收益最低，低氮條件下隨著施氮量的增加，產量、經濟效益以及產投比均明顯增加。適量增加氮素的用量和比例可以顯著提高黃瓜產量、單株果實數、單果質量以及果實可溶性蛋白含量，但進一步加大用量和比例則使之降低，增氮顯著降低果實 VC含量，增加硝酸鹽含量（李冬梅 等，2005）。趙鳳艷等（2001）研究表明，過量施用氮肥對農作物的生長不但沒有促進作用，反而會影響農產品的產量、品質，甚至會因為徒長倒伏進而引起病蟲害的加劇，農民為了挽回損失而增加農藥的使用，這不但造成了生產成本的提高，而且殘留農藥還會影響食品安全。本試驗通過苗期對黃瓜植株進行短時間的低硝態氮處理，隨即恢復正常水平，比較處理期和恢復期黃瓜植株的生長發育情況和光合特性，并研究苗期低硝態氮處理對黃瓜果實產量和品質的影響，以期為溫室氮肥管理提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗方法

試驗于2010年2～6月在中國農業科學院蔬菜花卉研究所無土栽培課題組玻璃溫室中進行。供試黃瓜品種為9930，由本所黃瓜育種課題組提供。2月 21日播種育苗，3月17日定植于玻璃溫室中。采用營養液槽栽，水培槽長28.8 cm，寬12.5 cm，高7.5 cm，每槽2.5 L營養液。栽培用營養液為改良的Hoagland營養液，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。配制營養液所用水源為蒸餾水，所用肥料為分析純化學試劑。

2009年10月～2010年1月進行預備試驗，確定Hoagland營養液中NO3-濃度 11 μmol·L-1為溫室水培黃瓜苗期生產的標準水平。

黃瓜幼苗四葉一心（4月12日）時開始進行不同NO3-濃度處理：T1，營養液NO3

-濃度為2 μmol·L-1；T2，營養液 NO3-濃度為5 μmol·L-1；CK，營養液NO3

-濃度為 11 μmol·L-1。每處理10株（每水培槽定植1株），4次重復，隨機區組排列。處理第7天將黃瓜幼苗移至對照營養液中進行恢復。為方便對試驗結果進行分析和討論，將處理的第1天（4月12日）至第7天（4月18日）稱為處理期，處理后恢復的第1天（4月19日）至恢復第7天（4月25日）稱為恢復期，恢復7 d后（4月26日以后）稱為恢復后。

栽培期間，每7 d更換1次營養液。營養液pH值保持在6.0左右，EC值控制在2.5 mS·cm-1以下。為了保證營養液中溶氧量在飽和溶解度的50%以上（蔣衛杰，2007），采用電動通氣泵進行間歇供氧，白天每供氧15 min間歇30 min，夜間每供氧15 min間歇60 min。吊蔓，植株調整措施同一般生產。4月30日開始采收，6月5日拉秧。

1.2 測定項目

栽培期間跟蹤測定營養液pH、EC值，以便于控制營養液的化學性質，分別用瑞士METTLER TOLEDO公司生產的FE30- FiveEasyTM實驗室pH計、電導率儀測定。處理第7天和恢復后第7天分別稱取植株莖葉和根系的鮮質量和干質量；然后將干樣混勻研磨后用于測定植株N、P、K的吸收量，N含量用凱氏定氮儀測定，P含量用鉬銻抗比色法測定，K含量用原子吸收分光光度計測定（鮑士旦，2005）。分別在處理前、處理第7天、恢復第7天和恢復后第7天測定莖粗和株高，莖粗以植株根莖交界處為準，用千分尺測量；株高用米尺測量。分別在處理第7天和恢復第7天測定黃瓜葉片面積，使用刻度尺測量各植株每個葉片的橫徑和縱徑，算出每片葉的面積，然后求和得到各植株葉面積，再取每處理的平均值。

分別在處理第6天、恢復第6天上午9：00～11：00，采用Li-6400型便攜式光合測定系統測定植株光合特性，光源為500 μmol·m-2·s-1人工光源，測定部位為植株第4～5片真葉，每處理測定 5株，取平均值。果實分期分批采收，記錄每重復的平均單株果實產量。果實可溶性糖含量用蒽酮比色法測定，硝酸鹽含量用水楊酸—硫酸比色法測定，VC含量用2，6-二氯靛酚滴定法測定，可溶性固形物含量用WZ-113手持式折射儀測定，蛋白質含量用考馬斯亮藍G-250測定（李合生，2000）。

數據處理及作圖應用Excel軟件完成，采用SAS軟件Duncan多重比較法進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 苗期低硝態氮處理對水培黃瓜光合特性的影響

從圖1可以看出，苗期低硝態氮處理對水培黃瓜葉片凈光合速率影響較大。處理期第6天T1的凈光合速率比CK低44.09%，而T2的凈光合速率卻比CK高出3.28%；T1的氣孔導度極顯著低于 CK，而 T2則比 CK高出 15.25%；胞間 CO2濃度，T1比 CK低 7.90%，T2比CK高4.90%；葉片蒸騰速率高低順序為CK＞T2＞T1，T1、T2分別比CK降低了40.70%和15.10%。可見，適當降低苗期硝態氮供應量可增加黃瓜葉片氣孔導度，增加植株與外界環境的氣體交換，有利于 CO2進入，提高凈光合速率；過低的硝態氮肥供應則顯著或極顯著降低氣孔導度和凈光合速率。雖然較高的硝態氮用量能夠使黃瓜維持較高的蒸騰速率，但適當降低硝態氮供應不會對植株水分吸收造成顯著影響。

圖1 苗期低硝態氮處理對水培黃瓜植株光合特性的影響

恢復期植株進入營養生長旺盛期，葉片光合能力增強，各處理的凈光合速率均有升高，但T1的凈光合速率仍極顯著低于T2和CK，說明處理期過低的硝態氮供應影響了黃瓜葉片葉綠素合成，即使轉移到正常營養液中短時間內也不能完全恢復。經過一段時間的恢復，T2的光合特性指標均接近對照。恢復期，不同處理之間氣孔導度、胞間CO2濃度和蒸騰速率沒有顯著差異。

2.2 苗期低硝態氮處理對水培黃瓜生長發育的影響

2.2.1 對株高和莖粗的影響 從表1可以看出，處理期，不同處理間株高增加量差異極顯著，T1、T2分別比CK低14.06%和10.38%；恢復期，T1、T2的株高增加量分別比CK低21.64%和16.39%；恢復后，不同處理間株高增加量差異不顯著。這表明，苗期低硝態氮處理確實對植株生長產生顯著影響，但是經過一段時間的恢復，株高增長速率可以達到正常水平。處理期和恢復期各處理的莖粗增加量差異均不顯著，可見苗期短時間低硝態氮處理對黃瓜植株的莖粗影響不大。

表1 苗期低硝態氮處理對水培黃瓜株高和莖粗的影響

2.2.2 對葉面積的影響 由圖2可見，經過7 d的低硝態氮處理，水培黃瓜的葉面積出現極顯著差異，恢復生長7 d后，T2的葉面積比CK增加5.99%，而T1的葉面積仍顯著低于CK。說明苗期短時間適當降低硝態氮供給對水培黃瓜葉面積的增長有一定促進作用。

圖2 苗期低硝態氮處理對水培黃瓜葉面積的影響

2.2.3 對植株 N、P、K吸收量的影響 苗期低硝態氮處理對水培黃瓜植株 N、P、K的吸收量影響顯著，且這種影響在不同器官中表現不同。

由表2可以看出，低硝態氮處理顯著影響了黃瓜根系的對氮的吸收，T1、T2分別比CK降低了29.47%和17.32%；經過一段時間的恢復，T2的氮吸收量接近CK，而T1仍顯著低于 CK。低硝態氮處理對水培黃瓜根系磷吸收量的影響與氮相反，處理期T1、T2的磷吸收量分別比CK提高了108.88%和91.72%；經過恢復后三者差異不大。低硝態氮處理影響了植株根系對鉀的吸收，但與對照差異不顯著。

低硝態氮處理對黃瓜莖葉氮吸收量的影響極顯著，T1、T2分別比CK降低了26.09%和7.80%；經過恢復生長，莖葉氮吸收量差異雖有所減小，但T1、T2仍與CK呈極顯著差異（表 3）。莖葉對磷的吸收也受到了低硝態氮供應的影響，吸收量均極顯著高于 CK，且經過恢復后仍極顯著高于 CK。與根系中情況明顯不同的是，各處理莖葉鉀吸收量差異極顯著，其高低順序為T1

表2 苗期低硝態氮處理對水培黃瓜植株根系N、P、K吸收量的影響 mg·株-1

表3 苗期低硝態氮處理對水培黃瓜植株莖葉N、P、K吸收量的影響 mg·株-1

2.3 苗期低硝態氮處理對水培黃瓜產量和品質的影響

表4結果表明，3個處理的單株產量差異不顯著，T1、T2僅分別比CK降低3.22%和1.60%，說明苗期短時間低硝態氮處理對水培黃瓜產量影響不大。T1和T2的VC含量分別比CK提高了1.16%和14.92%。所有處理的硝酸鹽含量均低于我國蔬菜硝酸鹽標準允許量432 mg·kg-1（蔣衛杰，2007），而且T1、T2的硝酸鹽含量分別比CK降低了 22.44%和20.52%。T1、T2的可溶性糖含量分別比CK降低了9.28%和4.12%，T1與CK差異顯著，T2與CK差異不顯著。

表4 苗期低硝態氮處理對水培黃瓜果實品質、產量的影響

3 結論與討論

曹慶杰等（2010）研究表明，當氮素能夠滿足幼苗生長發育所需數量后，繼續增加氮肥投入并不能加快幼苗的生長。在本試驗中，苗期短時間的低硝態氮處理對水培黃瓜葉片光合特性和植株生長發育都有不同程度的影響。T1中硝態氮濃度僅為2 mmol·L-1，過低的氮肥供應影響了根系對氮磷鉀的吸收利用，蛋白質、葉綠素等合成受阻，氣孔阻力增大，蒸騰作用減弱，處理期間的凈光合速率比CK降低44.09%。但是，經過一段時間的恢復生長，植株的氮磷鉀同化量、氣孔導度、凈光合速率、株高和莖粗增長量以及葉面積等指標與 CK的差異均有所減小。值得注意的是，處理期T2的氣孔導度、胞間CO2濃度、凈光合速率分別比CK高15.25%、4.90%和3.28%，說明適當的降低硝態氮供應量有利于促進光合作用。

Bénard等（2009）的研究表明，降低氮肥供應量對番茄商品產量的影響較小，僅降低7.50%，但是少施氮肥可以抑制植株營養生長，增加果實干物質含量，顯著提高果實品質。本試驗中，T1、T2的產量僅分別比 CK降低 3.22%和 1.60%，而果實 VC含量分別比 CK提高了 1.16%和14.92%，硝酸鹽含量分別比CK降低了22.44%和20.52%。

本試驗結果表明，苗期短時間低硝態氮處理可在不影響產量基礎上改善黃瓜果實營養品質，提高肥料利用率，降低生產成本，同時減少環境污染。然而，本試驗僅在苗期對黃瓜植株進行了一次低硝態氮處理，相關數據顯示，經過 7 d的恢復生長，植株的大部分指標都能接近對照水平，因此生長期多次低硝態氮處理對水培黃瓜植株的生長及產量的影響有待于進一步研究。

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