水肥一體化氮磷鉀不同用量對茄子產量和品質的影響

馬晟,李魯俊,郜永博,楊鳳娟,2,3*,王秀峰,2,魏珉,3,4,史慶華,3,4,李巖,3,4

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水肥一體化氮磷鉀不同用量對茄子產量和品質的影響

馬晟1,李魯俊1,郜永博1,楊鳳娟1,2,3*,王秀峰1,2,魏珉1,3,4,史慶華1,3,4,李巖1,3,4

1. 山東農業大學園藝科學與工程學院/作物生物學國家重點實驗室, 山東 泰安 271018 2. 農業部黃淮地區園藝作物生物學與種質創制重點實驗室, 山東 泰安 271018 3. 山東果蔬優質高效生產協同創新中心, 山東 泰安 271018 4. 農業部黃淮海設施農業工程科學觀測實驗站, 山東 泰安 271018

本試驗以茄子‘布利塔’嫁接苗為材料，共設6個氮磷鉀施用水平，以不施肥為對照（CK），通過水肥一體化-膜下滴灌技術分秋冬茬和冬春茬進行設施茄子栽培，探究氮磷鉀用量對茄子產量和品質的影響。結果表明，果實品質綜合評分和產量均隨施肥量增加呈先升高后降低趨勢，秋冬茬果實品質綜合評分以氮磷鉀肥減量40%和減量20%處理較高，冬春茬以100%氮磷鉀用量處理最高；兩茬茄子均以100%氮磷鉀用量處理下產量較高，但秋冬茬中氮磷鉀減量40%、減量20%、100%用量和增量20%處理沒有顯著差異，冬春茬中氮磷鉀肥減量20%、100%用量和增量20%處理間產量差異亦不顯著。因此，水肥一體化條件下，從節約肥水且不對茄子產量和品質產生重要影響方面考慮，秋冬茬（從定植后生育天數為115 d）優質高產設施茄子栽培適宜氮磷鉀用量范圍分別為N 150.10~250.16 kg·hm-2、P2O5126.08~210.14 kg·hm-2和K2O 328.71~547.86 kg·hm-2；冬春茬（從定植后生育天數為130 d）分別為N 233.29~291.62 kg·hm-2、P2O5146.67~244.44 kg·hm-2和K2O 507.76~634.70 kg·hm-2。

水肥一體化; 氮磷鉀; 施肥量; 茄子; 產量; 品質

氮磷鉀是植物生長發育所必需的大量營養元素，其在作物生產過程中扮演著重要角色，它們通過參與植物光合作用、呼吸作用、核酸合成、膜質合成及糖代謝等生理過程來提高作物產量和品質[1-3]。有研究表明，油菜籽粒產量隨施肥量增加而增加，硫苷、蛋白質含量也隨之上升[4]；鄒娟等[5]研究表明，長江流域冬油菜施用磷鉀硼肥增產、增收效果明顯；何俊平等[6]研究也發現，不同氮磷鉀配比均可顯著提高油菜產量、株高、有效分枝高和主花序有效角果數。梁錦秀等[7]發現增施氮、磷、鉀肥馬鈴薯均呈拋物線型增長，其中氮肥增產幅度最高，其次磷肥，鉀肥最低；而當每公頃的氮、磷、鉀施用量分別為205.37 kg、65.43 kg和311.30 kg時，木薯能夠達到最佳產量[8]。袁婷婷等[9]研究表明，氮、磷、鉀配施較單施可顯著提高番茄產量，促進養分吸收，提高肥料利用效率；另有研究表明，溫室番茄最高產量施肥量分別為氮肥259.3 kg·hm-2、磷肥196.6 kg·hm-2和鉀肥190.5 kg·hm-2，最佳產量施肥量分別為氮肥249.3 kg·hm-2、磷肥186.8 kg·hm-2和鉀肥183.4 kg·hm-2[10]。陳鳳真[11]則研究認為，黃瓜最高產量的氮磷鉀用量比為2:2:1.2（N 196 mg·L-1、P2O5196 mg·L-1、K2O117.5 mg·L-1）。趙鍇等[12]通過研究得出，洋蔥的優化施肥方案為：N 294.0~480.6 kg·hm-2、P2O5332.8~388.5 kg·hm-2和K2O 861.8~1119.8 kg·hm-2。

長期以來設施茄子栽培過程中，農戶一般按常規經驗盲目大量或過量施肥。而過度施肥不僅不能有效增產，反而會使生產成本增加，并導致土壤中大量積累氮素，污染農田生態環境[13,14]，甚至會使土壤慢慢酸化、土壤中有機質含量大大減少，使土壤板結；過量的肥料還會通過各種途徑進入河流、湖泊，污染地表水體和地下水體，給生態環境帶來額外負擔[15,16]。研究表明，茄子達到最佳經濟產量時的N、P2O5、K2O施用量分別為164.9 kg·hm-2、107.1 kg·hm-2和186.3 kg·hm-2[17]；也有研究發現，適宜茄子高產的施肥量為N 392~433 kg·hm-2、P2O5240~243kg·hm-2、K2O 271~330 kg·hm-2[18]；而Feleafel和Mirdad[19]則認為，N、P2O5、K2O用量分別為250 kg·hm-2、90 kg·hm-2和250 kg·hm-2條件下，最適合茄子生長。結果表明，不同試驗條件下茄子最適宜氮磷鉀用量不同；且以上需肥規律的研究均采用基施加追施方式，而目前生產中一般采用水肥一體化方式養分供應。但關于水肥一體化條件下，茄子氮磷鉀適宜量的研究較少，故本試驗在前期探究出茄子氮磷鉀養分需求規律的基礎上，設定6個氮磷鉀用量，通過研究其對茄子產量和品質的影響，以期得出適宜設施茄子產量和品質形成的水肥一體化氮磷鉀用量，為設施茄子精準量化施肥提供理論依據和技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與處理

試驗分秋冬茬（2016年8~12月）和冬春茬（2017年2~7月）均在山東農業大學南校區園藝實驗站日光溫室內進行。秋冬茬于2016年9月3日定植，12月28日拉秧，從定植后生育天數為115 d；冬春茬于2017年3月6日定植，7月15日拉秧，從定植后生育天數為130 d。供試土壤理化性質如下：pH為6.59，容重為0.99 g·cm-1，總孔隙度為54.03%，堿解氮（N）197.87 mg·kg-1，有效磷（P2O5）174.10 mg·kg-1，速效鉀（K2O）314.26 mg·kg-1。供試茄子品種為‘布利塔’長茄（嫁接苗，砧木為‘托魯巴木’）。采用大小行距定植，大行距80 cm，小行距60 cm，株距50 cm。每個試驗小區9.8 m2，3次重復，隨機排列，各處理間用厚塑料薄膜隔開，深度為60 cm，確保處理土壤間無肥料交換干擾。

以陳震[20]得出的茄子氮磷鉀吸收分配規律為基礎，求得理想狀態下優質高產茄子氮、磷、鉀需求量分別為：幼苗期（氮0.015 g·plant-1·d-1、磷0.009 g·plant-1·d-1、鉀0.053 g·plant-1·d-1）；結果期（氮0.029 g·plant-1·d-1、磷0.016 g·plant-1·d-1、鉀0.081 g·plant-1·d-1）。氮、磷、鉀肥當季利用率分別以30%、20%和40%來計算，理論需求量=（幼苗期氮磷鉀日需求量×幼苗期天數+結果期氮磷鉀日需求量×結果期天數）/肥料中養分含量/肥料當季利用率，以此設定為100%（T4），以不施肥為對照（CK），分別減少60%（T1）、40%（T2）和20%（T3），增加20%（T5）和40%（T6）用量，具體施肥量詳見表1。定植10 d后開始供肥，采用水肥一體化-膜下滴灌施肥技術供應肥水，每15 d在施肥桶中溶解一次肥料（秋冬茬幼苗期肥料供應量為總供應量的20%，結果期為總供應量的80%；冬春茬幼苗期肥料供應量為總供應量的15%，結果期為總供應量的85%），供水量隨生育期變化而增減。

表 1 不同處理肥料用量

1.2 測定項目與方法

茄子收獲時，每個小區隨機選擇10株統計單株產量，最后折算成每667 m2產量；同時測定盛果期不同處理茄子果實（分為果肉和果皮）品質。可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定[21]；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250染色法測定[21]；維生素C含量采用改進的2,6-二氯靛酚滴定法測定[21]；游離氨基酸含量采用茚三酮顯色法測定[21]；茄皮花青素、類黃酮和總酚含量采用比色法測定[22]。

茄子品質綜合評分標準：根據宋春鳳等[23]對芋頭品質的評分標準，各品質指標均以最佳處理值為100分，指標測定值占最佳處理值的百分數即為該處理指標的實際得分，各處理所有品質指標得分權重之和，即為該處理的品質綜合評分?；ㄇ嗨鼐哂锌寡趸痛龠M健康的作用，在園藝、醫藥、食品等方面有較大應用潛力和研究價值，受到越來越多的關注，而茄皮顏色對茄子的外觀品質影響亦較大；維生素C亦具有較強的抗氧化功能。故把其中的茄皮花青素和果肉維生素C含量的權重分別為0.3和0.2，果肉游離氨基酸、可溶性蛋白、可溶性糖、茄皮總酚和類黃酮含量的權重均為0.1。

1.3 數據處理和統計分析

采用Excel 2010軟件處理數據和繪圖，采用DPS V14.10軟件進行統計、相關性分析和差異顯著性檢驗（<0.05）。

2 結果與分析

2.1 氮磷鉀用量對茄子品質的影響

測定收獲后茄子品質指標，結果顯示（表2），茄皮花青素、總酚和類黃酮含量均隨氮磷鉀施用量增加而呈先升高后降低趨勢；而冬春茬試驗中，茄子果肉中Vc、游離氨基酸和可溶性糖含量亦呈相同變化規律。

表 2 氮磷鉀用量對茄子品質的影響

秋冬茬中，果肉中Vc含量在T1處理下含量較高，但與T2、T5和T6差異不顯著；而游離氨基酸含量在T3處理下較高，顯著高于其它處理；T4處理下的可溶性蛋白含量較高，顯著高于CK，但與其它處理間無顯著差異；T5處理下的可溶性糖含量較高，但與T2和T3差異不顯著；茄皮花青素、總酚和類黃酮含量均在T2處理下較高，但均與T3和T4差異不顯著。品質綜合評分以T2和T3較高，分別比CK高出21.8%和21.3%，T5和T4次之。

冬春茬中，果肉Vc和游離氨基酸含量均在T4處理下較高，但均與T3差異不顯著；T2處理下的可溶性蛋白含量較高，顯著高于CK，但與其它處理差異不顯著；T5處理下的可溶性糖含量較高，與T3和T4差異不顯著，顯著高于其它處理；茄皮花青素含量以T3處理較高，但與T2、T4和T5無顯著差異，顯著高于其它處理；茄皮總酚和類黃酮含量均以T4處理較高，但均與T2、T3和T5無顯著差異。品質綜合評分以T4最高，比CK高出85.8%，T3次之。

2.2 氮磷鉀用量對茄子產量的影響

茄子收獲后測定產量，結果顯示（圖1），在秋冬茬和冬春茬試驗中，隨氮磷鉀用量增加，茄子產量有增加趨勢，但超過一定范圍后，產量反而下降，均以T4處理下的產量較高。秋冬茬中，與CK相比，T2~T5增產幅度為63.5%~76.7%，但T2、T3、T4和T5無顯著差異，其中T4處理下的產量分別比T1和T6高出52.7%和13.5%，差異顯著；冬春茬中，與CK相比，T3~T5增產幅度為46.9%~57.4%，T3、T4和T5無顯著差異，其中T4處理分別比T1、T2和T6高出35.2%、24.1%和15.3%，差異顯著。

圖 1 氮磷鉀用量對茄子產量的影響

3 討論

合理的氮磷鉀施用量能加速蔬菜作物的生長發育進程，提高產量和品質。有研究表明，氮磷鉀合理配施有利于提高大蔥產量和肥料利用率[24]；氮磷、氮鉀、磷鉀兩者互作對砂田西瓜產量和品質均有較強促進作用[25]。王寅等[26]研究表明，氮、磷、鉀肥配施顯著增加冬油菜生育期內的植株高度、莖粗、葉片數、產量和品質。本試驗結果表明，在一定氮磷鉀用量范圍內，茄子產量和品質均隨用量增加而升高，但超過一定范圍后則產生相反結果，符合報酬遞減定律。兩茬茄子均以100%用量條件下其產量較高，但均與氮磷鉀減量20%和增量20%差異不顯著。其原因可能是：氮素的缺乏或過量會影響葉綠素合成，從而影響光合作用[27]；充足的氮能促進細胞分裂和增長，加快植物葉面積增長，加大光合葉面積，延長高光效持續期，進而對植物產量和品質產生顯著影響[28]；鉀素的缺乏或過量會降低氣孔導度和氣孔限制值，從而影響植物的蒸騰作用[29]，光合能力變弱，降低光能利用效率[30]。陳華等[31]在馬鈴薯和羅凡等[32]在春茶上的研究結果與之相一致。本試驗條件下，秋冬茬設施茄子栽培最佳氮磷鉀施用量分別為N 200.13 kg·hm-2、P2O5168.11 kg·hm-2和K2O 438.28 kg·hm-2；而冬春茬分別為N 291.62 kg·hm-2、P2O5244.44 kg·hm-2和K2O 634.70 kg·hm-2。本試驗得出的最佳氮磷鉀施肥方案，均比張燕燕等[17]的試驗結果氮、磷和鉀水平高；比黃巧義等[18]的氮水平低，磷水平相近，而鉀素水平高；與Feleafel和Mirdad[19]的試驗結果相比，氮水平相近，但磷和鉀水平高。這是因為，對產量的影響以鉀肥最大，氮肥次之，磷肥最??；而對品質的影響則以鉀肥最大，磷肥次之，氮肥較小，故增施鉀肥可以顯著提高茄子產量和品質[20]。另外，栽培地環境不同，土壤肥料有差異，導致供應養分能力不同；吳建繁等[33]研究表明不同土壤肥力條件下番茄最佳施肥量不同，這與程季珍等的結論相似[34]。

4 結論

本試驗條件下，秋冬茬（從定植后生育天數為115 d）氮磷鉀最適宜施用量為N 150.10~250.16 kg·hm-2、P2O5126.08~210.14 kg·hm-2和K2O 328.71~547.86 kg·hm-2，產量較對照顯著高出63.5%~76.7%，且可不同程度提高茄子果肉和茄皮品質，其中果肉游離氨基酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量分別顯著增加20.0%~61.6%、17.3%~27.2%和17.8%~36.7%，茄皮花青素和總酚含量分別顯著增加提高22.5%~25.8%和19.9%~24.0%；而冬春茬（從定植后生育天數為130 d）氮磷鉀最適宜施用量為N 233.29~291.62 kg·hm-2、P2O5146.67~244.44 kg·hm-2和K2O 507.76~634.70 kg·hm-2，產量較對照高出46.9%~57.4%，茄子果肉維生素C、游離氨基酸和可溶性糖含量分別顯著提高118.5%~145.4%、43.8%~44.3%和32.0%~36.9%，茄皮花青素、總酚和類黃酮含量分別提高89.1%~115.6%、64.6%~77.8%和45.4%~78.2%。

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Effects of Different Application Amount of N, P2O5and K2O on Yield and Quality of Eggplants under Fertigation

MA Sheng1, LI Lu-jun1, GAO Yong-bo1, YANG Feng-juan1,2,3*, WANG Xiu-feng1,2, WEI Min1,3,4, SHI Qing-hua1,3,4, LI Yan1,3,4

1.271018,2.271018,3.271018,4.271018,

Effects of application amount of different N, P2O5and K2O [six levels of N, P2O5and K2O and no fertilizer as control (CK) ] on yield and quality of eggplants by fertigation-drip irrigation technology under films in autumn-winter crop and winter-spring crop were studied, using grafted ‘Brigitte’ as experiment material. The results showed that the comprehensive score of fruit quality and yield increased first and then decreased with the increasing of fertilization amount, the comprehensive score of fruit quality was higher under treatments of reduction 40% and reduction 20% of N, P2O5and K2O amount in autumn-winter crop, and treatment of 100% of N, P2O5and K2O amount was the highest in winter-spring crop; the yield of treatment of 100% of N, P2O5and K2O amount was higher in both crops, but there was no significant difference between treatments of reduction 40%, reduction 20%, 100% and increment 20% of N, P2O5and K2O amount in autumn-winter crop and between treatments of reduction 20%, 100% and increment 20% of N, P2O5and K2O amount in winter-spring crop. In summary, on behalf of saving water and fertilizer and without affecting yield and quality, the appropriate application amounts of fertilizers to obtain high quality and high yield of eggplants were N 150.10~250.16 kg·hm-2, P2O5126.08~210.14 kg·hm-2and K2O 328.71~547.86 kg·hm-2in autumn-winter crop (115 d after planting) and N 233.29~291.62 kg·hm-2, P2O5146.67~244.44 kg·hm-2and K2O 507.76~634.70 kg·hm-2in winter-spring crop (130 d after planting) respectively.

Fertigation; N, P2O5and K2O; fertilizing amount; eggplant; yield; quality

S641.1

A

1000-2324(2019)03-0372-05

10.3969/j.issn.1000-2324.2019.03.004

2018-04-13

2018-10-16

“十二五”國家科技支撐計劃項目(2014BAD05B03);山東省2017年度農業重大應用技術創新項目[魯財農指(2017)];山東農業大學“雙一流”科技創新團隊設施園藝優勢團隊專項(SYL2017YSTD07);山東省科技發展計劃(2013GNC11013)

馬晟(1993-),男,碩士研究生,主要從事設施蔬菜與無土栽培方面的研究. E-mail:499472138@qq.com

Author for correspondence. E-mail:beautyyfj@163.com