N、K元素交互作用對基質栽培西葫蘆生長、產量及品質的影響

馮靜 公華銳 劉瑞平 駱洪義

摘 要： 為闡明施肥與西葫蘆產量、品質的關系，更加有效地提高肥料利用率，以西葫蘆品種‘小王子為試驗材料進行基質栽培，基質栽培中營養液以日本山崎配方中的N、K元素為對照，改變其元素水平采用交互組合試驗設計，探討N、K互作對西葫蘆生長發育、產量及品質的影響，對其植株高度、葉綠素含量、養分分布、根系特性、產量及品質進行了分析。結果表明：處理2（N1=215.1 mg·L-1，KO=234.3 mg·L-1）的根長、根表面積、根平均直徑分別高出對照44.99%、47.31%、46.3%；其可溶性蛋白與維生素C含量分別高出對照25.42%與77.19%，且產量高出對照11.5%，說明適合的氮鉀比能有效控制地上部與地下部的發展趨勢、調控營養生長與生殖生長的關系、提高西葫蘆的產量并改善果實品質。

關鍵詞： 西葫蘆； N； K； 基質栽培； 營養液配方

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

設施栽培是已大規模推廣的新型反季節栽培技術，而如今面臨著許多問題：生產集約化，土地環境惡化，土地質量退化（土地鹽堿化、土地退化）和土傳病害猖獗等。有許多問題的根本解決方法在于調節土壤營養狀況（配方施肥），改善土壤酸堿度及土壤物理性質，或基于栽培方式（輪作、間作等）的改變來解決產量及收益難題，但該方法成本較高，效果淺顯[1-2]。無土栽培是指不用天然土壤，靠營養液或基質+營養液的栽培方法來提供植株生長所需的養分[3]。基質栽培技術是無土栽培的一種，其不僅可以解決因土壤環境（鹽堿地、高山高原地區）不適宜造成的植株生長問題，提高土地利用率，而且提高了廢棄物（秸稈、菇渣等）利用率并減少了投入成本[4]。

西葫蘆是中國主要的設施栽培蔬菜之一，因其營養價值高、口感好、能有效預防糖尿病及高血壓而被人們所喜愛。因西葫蘆的苗齡短、結果較早，營養生長與生殖生長幾乎同時進行，故對養分要求嚴格[5]。有學者通過設定氮磷鉀三因素水平或二次飽和設計來研究西葫蘆的施肥模型，得出氮肥對植株的影響大于鉀肥，且二者存在交互作用[6]；在研究西葫蘆水肥耦合中，對產量影響大小為氮>水>鉀[7]；氮鉀營養的配施比例可顯著影響植株對N、P、K的吸收量及其生長特性與產量[7]；但對基質栽培條件下營養液N、K互作調控營養成分影響西葫蘆生長、產量和品質的研究較少，為此，本試驗以西葫蘆為試材，通過N、K互作調控營養液配比研究其對西葫蘆生長發育、產量及品質的影響，探索設施栽培西葫蘆營養液的N、K最佳比例[8]。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及栽培基質性狀

供試西葫蘆‘小王子幼苗采購于山東德州陵縣西葫蘆種植基地。供試基質材料為體積比4∶1∶1的草炭、蛭石、珍珠巖的復合基質，容重為0.39 g·cm-3，總孔隙度為76.37%。供試水源為蒸餾水。

1.2 試驗設計

采用上口直徑30 cm、高20 cm的基質盆栽盆，每盆中均勻裝入基質2.5 kg。在基質盆下放置托盤，常規田間管理。試驗自2014年10月18日開始（2葉1心定植）至 2015年2月5日結束，以日本山崎崗哉配方為對照（CK）（N0=195.53 mg·L-1，K0=234.3 mg·L-1），設置N水平為+10%和-10%，設置K為+10%，見表1。每處理設5次重復。從生長期到拉秧期每種處理的營養液每隔10 d用量杯澆灌1 L，坐瓜期后每隔7 d澆灌1 L（因營養液消耗情況而定）。試驗期間營養液中其他營養元素的濃度保持不變。

1.3 測定指標與方法

分別于西葫蘆定植后15、30、45、60、75 d用直尺測定植株高度（植株基部與基質接觸處到生長點的高度）[9]；葉綠素含量使用便攜式葉綠素儀TYS-A SPAD-502測定；根系特性采用WinRHIZO Pro（Version 2004a，加拿大）根系分析程序進行掃描測定[10]；產量測定為初果期到結果40 d，累計統計每株西葫蘆數量和質量并計算單株總產量。在結果盛期隨機抽取每個處理瓜2個果實，截取西葫蘆中段，粉碎混勻成勻漿并測定果實可溶性糖、硝酸鹽、有機酸、維生素C及可溶性蛋白含量[11]。硝酸鹽含量采用酚二磺酸比色法測定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定，有機酸含量采用標準滴定法，維生素C含量采用2，6二氯靛酚法測定，用考馬斯亮藍G-250法測定可溶性蛋白含量[4-5]。

養分水平測定：植株器官烘干樣品磨碎后過0.25 mm 篩，準確稱取0.200 0 g，用H2SO4-H2O2消煮至澄清，同時設空白處理，用凱氏定氮法測定全氮，火焰光度計法測定全鉀，鉬銻抗比色法測定全磷。

營養液生產率/（g·mL-1）=西葫蘆單株產量（g）/生長期澆灌營養液用量（mL）[4-5，12]。

試驗數據用 Microsoft Excel 軟件進行處理，用SAS軟件進行方差分析并用LSD多重比較法進行顯著性水平比較，用Excel 2007軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 N、K互作對西葫蘆營養生長及養分分布的影響

2.1.1 N、K互作對西葫蘆營養生長的影響 圖1所示：各處理植株高度均隨栽培時間的增加呈上升趨勢，在生長前期（15～30 d），各處理生長沒有明顯差異，分析原因是由于在生長前期生長過緩，根系發展過慢，對營養的吸收量少，從而各處理生長狀況沒有明顯的區別。到生長后期（45 d后）處理3的植株高度高于其他處理，處理2、4、5植株高度居中，處理1與6的植株高度最小。

由圖2所示：所有處理的SPAD值在15～30 d呈下降趨勢。而在定植30 d后，葉綠素含量隨著植株生長呈上升趨勢。處理2、3、4、5在60 d時SPAD值基本相同，而處理1與6的略低于其他處理。

由表2所示：N、K互作對西葫蘆根長、根表面積、根平均直徑的影響一致，處理2顯著高于處理6，分別高出165%、136%與86%，且處理2 分別高出CK（處理4）44.99%、47.33%、46.3%；處理2顯著高于處理1，分別高出105.74%、68.33%、41.07%。在對根體積的影響中，處理6與處理2、處理5之間存在顯著差異，且低于CK 28.13%，而與其他處理之間差異不顯著，處理1、2、3、5分別高出CK 10.52%、49.34%、8.24%、47.41%。處理2的根鮮質量與其他處理存在顯著差異，且比CK高76.37%，根尖總數也是處理2顯著高于處理6，高出166% 且高于CK 35.88%。處理1、3、5、6分別低于CK 37.75%、1.39%、5.47%與48.93%。由此可見，N、K配比的不同對根系的生長發育有一定的影響，從根鮮質量影響著根系各物理指標，進而影響西葫蘆的生長發育。

2.1.2 N、K互作對西葫蘆N、P、K分布狀況的影響 表3為N、P、K在植株體內的分布狀況，對于N的變化，在不同部位的分布趨勢為：葉片>根>莖>果實。N含量在根部表現為處理1與CK、處理3、5、6差異顯著；在葉片中表現為處理5與處理1、2差異顯著；在果實中表現為處理1與處理2、3存在顯著差異。P的變化趨勢表現為：葉片>莖>根>果實。在根部P含量，處理1、3、6分別與CK存在顯著差異，葉片P含量變化與果實與根部的變化一致。處理1、3、4、6分別與處理2、5之間的差異顯著，可見，P在植物體內的分布具有一致性并且在低N高K（處理5）水平時表現P積累量最少。K在不同部位的分布趨勢為：葉片>莖>果實>根，在葉片中表現為處理3與處理2、5差異顯著，在果實表現為處理1、3、4、6與處理2、5存在顯著差異，在根部表現為處理6與5差異顯著，而在莖部處理2與處理1、6存在顯著差異。分析在高N低K（處理2）水平時，植株體內的鉀積累量最小，是由于N過高抑制體內K的積累。

2.2 N、K互作對西葫蘆產量及品質的影響

2.2.1 N、K互作對西葫蘆產量及營養液生產率的影響 從表4可以看出：不同N、K比例交互處理對西葫蘆的產量有一定的影響，在平均單果質量中，處理2與其他各處理存在顯著差異且比CK高出11.50%，處理1與CK和處理5存在顯著差異，分別低8.5%、7.7%。單株結瓜數的比較是處理2與處理4一致，通過單果質量與單株結瓜數求得的單株總產量來看，處理2與其他處理差異顯著，相對于處理1、3、CK、5、6增產82.83%、35.40%、11.50%、29.72%與57.67%。

生長階段每個處理共澆灌24 L營養液，求得營養液的生產率如表4所示，處理2的營養液生產率最高，比CK高出12.82%；處理3、5與CK基本一致；而處理1與處理6的營養液生產率比CK低36.46%與28.21%。由此可見，N、K的不同處理不僅對產量有一定的影響，而且反映出適當的N、K比例對營養液生產率有一定的提高作用。

2.2.2 N、K互作對西葫蘆品質特征的影響 表5中可溶性蛋白含量比較，處理1、2、5、6的含量均高于CK與處理3，分別高出CK 29.38%、25.42%、24.86%與33.9%，且與CK存在顯著差異。而各處理在可溶性糖分方面沒有顯著差異，說明N、K互作處理對西葫蘆糖分積累沒有顯著影響。硝酸鹽含量是衡量果蔬品質指標的重要因素之一，其含量的高低對人體健康有直接的影響。在硝酸鹽含量方面，處理2、3與CK沒有顯著差異且高于其他處理的硝酸鹽含量，但處理1、5、6的硝酸鹽含量分別低于CK 55.17%、58.62%與55.17%，且與CK存在顯著差異。對硝酸鹽含量的分析表明，各處理硝酸鹽含量均在安全食用范圍內，可以放心食用。

西葫蘆的有機酸含量影響其食用口感，通過表5數據分析，處理1與CK的酸度存在顯著差異，高出CK 55.56%，而其他處理與CK差異不顯著。在維生素C含量的分析中，處理1、2、5、6與CK存在顯著差異，分別高于CK的1.16倍、77.19%、83.8%、54.42%，且處理1、2與CK的差異顯著。

2.2.3 N、K互作對西葫蘆品質指標加權評分[11] 為了分析品質，試驗將西葫蘆各項品質指標分為正指標與逆指標，其中正指標包括可溶性蛋白、可溶性糖、維生素C；逆指標包括硝酸鹽、總酸度。試驗設定上述 5 個指標對西葫蘆整體營養品質指標的影響相同，即各指標權重系數都為0.2；試驗假設各品質指標滿分為10分，根據各處理間差異表示的不同字母進行打分，其中正指標品質的分值顯著較高的得分為10分，其次為6分，再次為2分，逆指標品質的分值與正指標相反，顯著較高的得分為2分，其次為6分，再次為10分，如各處理間顯著差異字母一致時，按10 分計。各處理打分并加權后的得分值為處理1=9.2，處理2=9.2，處理3=7.6，處理4=6.8，處理5=10，處理6=9.2。

綜合分析可見，N、K的配比對西葫蘆的品質及口感有很大的影響，對指標加權評分可見處理5的評分最高，有最佳品質指標，處理1、2、6的得分一致，各處理的品質得分均高于CK。由此可見，通過N、K互作的研究對提高瓜果的品質有很重要的意義。

3 討論與結論

有前人研究表明，適宜的鉀、氮配合施用能明顯促進生姜生長發育，增加根莖產量，改善營養品質，提高鉀肥利用率；在同一鉀肥用量下，增加氮肥用量，莖葉、根莖和全株含K量也明顯提高。在同一供鉀水平下，番茄幼苗的生長指標以及生物量均隨供氮水平的提高呈先升高后降低的趨勢；在低氮和中氮處理下，供鉀水平增加時，番茄幼苗的生長及根系形態指標和全氮、全鉀含量顯著升高[12]。適當的鉀可以促進氮的吸收，在較低的氮素濃度下增加鉀肥可明顯提高番茄對氮的吸收效率，然而隨著外界鉀濃度的繼續增加，對氮素吸收的促進作用逐漸減小直至一定濃度時則會抑制對氮的吸收[13]。本研究表明，適當增加氮素含量對葉綠素的積累有明顯作用[13-14]，在同一N素水平下，增加K素會適當的減少葉綠素的含量，可見鉀素對葉綠素的分布有一定作用。在氮鉀水平同時相對對照增加10%時，植株高度增長過快，因為營養條件充分，對其生長發育起促進作用。根系的分布與特征對植物的生長發育與養分的吸收有直接意義，在高氮條件下，鉀素適當降低時各項根系指標最大，而在低氮低鉀處理中根系指標最小，這對前期植株高度和葉綠素的含量有一定的關系[15-18]。在不同N水平下，植株高度隨著鉀素濃度增加表現出增長的趨勢，而在鉀素水平偏高、氮素水平偏低（圖1處理5）時可有效的協調植株高度增長。因西葫蘆生長特性為矮蔓型，其植株高度增長過快雖然會體現其生長發育迅速，但有徒長的可能，從而對其后期的營養生長與生殖生長的調控有一定的影響，導致花芽分化較晚，坐果率降低[19-20]。不同處理養分在不同部位的積累量也是不同的，氮素與鉀素的配比會影響不同養分的利用與積累，從而影響了后期的生長發育。當高氮高鉀時，植株有較快的營養生長，植株地上部的生長相對地下部的展開與生長過快。可見，在氮素濃度增加時，適當降低鉀素的含量對西葫蘆的營養生長、葉綠素含量的積累與分布以及地上部與地下部的調控有一定的影響。

對西葫蘆產量與品質的影響研究中，同一N素水平，高K處理的產量反而低于低K處理的產量，但其品質優于低K處理，由其可以證明鉀素為品質改善元素[19]。在同一高K處理水平時，隨著N素的增加，產量下降，但在低N時品質最高；在同一低K水平時隨著N素的增加，產量上升，品質也得到了提高。可見在K水平一定時，適當的N素配比對西葫蘆產量有協同作用[20]。對于N、K的處理中N素比例過高的處理其營養生長過于旺盛而影響生殖生長，影響了花芽分化與坐果；故在一定范圍內適當的N、K素配比可以有效的調控營養生長與生殖生長的關系、提高產量并改善果實的品質。

通過各處理間的比較分析，有效的調控N、K的比例而提高產量并改善品質，在山崎配方為對照的基礎上，增加10%的N素水平，控制K素水平不變時西葫蘆的產量水平最高，其綜合品質得分也較高，可在本地區進行西葫蘆越冬基質栽培，對大面積高產栽培的推廣有一定指導意義。

參考文獻

[1] 王楠. 設施栽培年限對設施土壤生態環境的影響及次生鹽漬化土壤的改良[D]. 重慶：西南大學，2012.

[2] 馮永軍，陳為峰，張蕾娜，等. 設施園藝土壤的鹽化與治理對策[J].農業工程學報，2001，17（2）： 111-114.

[3] 李程，馮志紅，李丁仁. 蔬菜無土栽培發展現狀及趨勢[J]. 北方園藝，2002（6）： 9-11.

[4] 周藝敏，程奕，孟昭芳，等. 不同營養液及基質對黃瓜產量和品質的影響[J]. 生態學雜志，2002，17（1）： 83-88.

[5] 齊輝. 氮鉀營養對日光溫室越冬西葫蘆生長發育的影響[D]. 山東泰安： 山東農業大學，2004.

[6] 徐法君，齊輝，張敏，等. 氮鉀營養對西葫蘆品質的影響[J]. 北方園藝，2005（5）： 56-57.

[7] 陳修斌，鄒志榮，姚靜，等. 日光溫室西葫蘆水肥耦合效應量化指標研究[J]. 西北農林科技大學學報（自然科學版），2004（3）： 49-52.

[8] 蔣衛杰，劉偉，余宏軍，等. 我國有機生態型無土栽培技術研究[J]. 生態農業研究，2000（3）： 19-23.

[9] 張紅梅，金海軍，丁小濤，等. 有機肥無機肥配施對溫室黃瓜生長、產量和品質的影響[J]. 植物營養與肥料學報， 2014，20（1）： 247-253.

[10] 仝少偉，時連輝，劉登民，等. 啤酒污泥堆肥不同施用方式對蘋果苗生長和生理特性的影響[J]. 中國農業科學， 2013，46（18）： 3842-3849.

[11] 李邵，薛緒掌，齊飛，等. 不同營養液濃度對溫室盆栽黃瓜產量與品質的影響[J]. 植物營養與肥料學報， 2011，17（6）： 121-128.

[12] 李錄久，金繼運，陳防，等. 鉀、氮配施對生姜產量和品質及鉀素利用的影響[J]. 植物營養與肥料學報，2009，15（3）： 643-648.

[13] 呂炯璋，桑鵬圖，李靈芝，等. 不同營養液配方與濃度對番茄幼苗生長的影響[J]. 山西農業大學學報（自然科學版）， 2010，30（2）： 112-116.

[14] 王軍君. 氮鉀營養對霧培系統中不同番茄品種產量和營養品質的影響[D]. 浙江杭州： 浙江大學，2013.

[15] 徐坤范，艾希珍，張曉慧，等. 氮素水平對日光溫室黃瓜品質的影響[J]. 西北農業學報，2005，14（1）： 162-166.

[16] 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.

[17] 李冬梅，魏珉，張海森，等. 氮、磷、鉀用量和配比對溫室黃瓜葉片相關代謝酶活性的影響[J]. 植物營養與肥料學報，2006，12（3）： 382-387.

[18] 王鳳婷，艾希珍，劉金亮，等. 鉀對日光溫室黃瓜糖、維生素C、硝酸鹽及其相關酶活性的影響[J]. 植物營養與肥料學報，2005，11（5）： 682-687.

[19] 楊陽，徐福利，陳志杰. 施用鉀肥對溫室黃瓜光合特性及產量的影響[J]. 植物營養與肥料學報， 2010， 16（5）： 1232-1237.

[20] 郭熙盛，葉舒婭，王文軍，等. 鉀肥品種與用量對黃瓜產量和品質的影響[J]. 植物營養與肥料學報， 2004， 10（3）： 292-297.