不同營養液濃度下溫室黃瓜營養元素含量上限的確定

張傳召 張兆冬 馬萬征 鄭慶瑤 鄒長明 萬夢 徐彥涵

摘要?在智能溫室條件下，以京津優2號為試驗材料，采用以珍珠巖為載體的無土栽培方式，研究在不同濃度營養液處理下溫室黃瓜的生長情況。利用T1、T2、T3、T4、T5 5個濃度梯度的霍格蘭營養液，測定不同濃度營養液下溫室黃瓜的鮮重、干重、葉面積，確定營養液中各元素含量的上限。結果表明，T4處理為黃瓜生長發育的最適濃度，營養液中氮含量上限為8.591 mg/L，磷含量上限為3.32 mg/L，鉀含量上限為263.63 mg/L。

關鍵詞?溫室;黃瓜;營養液;營養元素

中圖分類號?S642.2文獻標識碼?A

文章編號?0517-6611（2020）02-0063-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.02.017

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Determination of the Upper Limit of Nutrient Content of Cucumber in Greenhouse under Different Nutrient Solutions

ZHANG Chuan-zhao1，ZHANG Zhao-dong2，MA Wan-zheng3，4 et al?（1.Wuhe County Dongliuji Agricultural Technology Station，Wuhe，Anhui233333;2.Agricultural Technology Promotion Center of Dingyuan County，Chuzhou City，Anhui Province，Chuzhou，Anhui 233201;3.Resource and Environmental Engineering College，Anhui Science and Technology University，Fengyang，Anhui 233100;4.Key Laboratory of Bio-organic Fertilizer Creation，Ministry of Agriculture，Bengbu，Anhui 233000）

Abstract?Under the condition of intelligent greenhouse，the growth of cucumber in greenhouse was studied under different concentrations of nutrient solution by using Jingjinyou 2 as experimental material and using pearlite as carrier.The fresh weight，dry weight and leaf area of greenhouse cucumber under different concentrations of nutrient solution were determined by using Hoagland nutrient solution with five concentration gradients of T1，T2，T3，T4 and T5，and the upper limit of each element content in nutrient solution was determined.The results showed that the optimum concentration for growth and development of cucumber under T4 treatment was 8.591 mg/L for nitrogen，3.32 mg/L for phosphorus and 263.63 mg/L for potassium.

Key words?Greenhouse;Cucumber;Nutritive solution;Nutrient element

黃瓜廣泛分布于我國各個地區，為主要的溫室產品之一。無土栽培技術的迅速發展也帶來一些問題，如營養液余液污染環境，同時浪費大量的水肥資源，造成巨大的經濟損失[1-2]。加強營養液回收利用和確定營養液中各元素含量上限提高植株對營養液的吸收利用率，對于降低成本、增加經濟效益和保護環境具有重要意義[3]。溫室黃瓜的生長發育受多種條件的制約，其中營養元素含量是黃瓜生長因素的重要指標之一，是保證和提高溫室黃瓜產量的重要因素[4]。為了研究溫室黃瓜生長的最適濃度和確定營養元素含量上限，確定最佳養分供給，研究不同營養液濃度對溫室黃瓜生長發育的影響及確定營養液中各營養元素含量上限刻不容緩。

我國對無土栽培營養液最適濃度的研究不多，同時由于缺乏對各個營養元素含量上限的定量研究，導致營養液中某些元素含量過高，抑制了植株的生長發育，使作物減產，造成更嚴重的經濟損失[5]。缺少對于溫室作物的需水、需肥特性研究，溫室作物的過量灌溉，造成了水肥資源的浪費，污染了環境。

柳美玉等[6-7]認為營養液是無土栽培的核心，其濃度高低和其中營養元素含量直接關系到植株的養分供給情況，從而影響作物的生長。干物質是作物營養生長與產量形成的基礎，研究表明，適當增加營養液濃度有利于作物的光合作用，增加干物質的積累。李邵[8]研究表明各處理地上部干重和產量在一定范圍內均隨著營養液濃度的增加而增加。李靈芝等[9]認為氮元素含量不同對植株生長發育和葉片光譜特征產生不同影響，因此研究番茄水培時營養液的適宜氮濃度對于番茄高產、穩產具有重要意義;李淑紅等[10]研究不同濃度營養液對巨峰葡萄生長發育和果實品質的影響，以便于找出最佳養分供應，提高葡萄產量。

為探究不同營養液濃度對溫室黃瓜生長發育的影響及營養液各元素含量上限，筆者在智能恒溫實驗室中，以霍格蘭營養液進行培養，分別配制T1、T2、T3、T4、T5 5個濃度梯度的營養液，同時測量不同濃度營養液中各營養元素含量，觀察黃瓜的生長狀態，對營養液中各個元素不同含量下的干重、鮮重、葉面積進行測定，從而確定各元素含量上限。

1?材料與方法

1.1?試驗材料?供試黃瓜品種為京津優二號。

1.2?霍格蘭營養液?在玻璃溫室內，以珍珠巖為載體，用不同濃度的霍格蘭營養液培養黃瓜，在蔬菜類水培試驗中，霍格蘭營養液是常用的配方，能夠較為合理有效地為黃瓜的生長發育提供所需要的營養元素，保證作物良好生長[11-12]。選取合理的霍格蘭營養液濃度梯度是該試驗的關鍵環節，依次選取T1、T2、T3、T4、T5 5個濃度，分別進行黃瓜的培育。

霍格蘭營養液配方（10 L）：A桶（Ca（NO3）2·4H2O 472 g，KNO3 39.5g，NH4NO3 20g，Fe Na-EDTA 3.5 g），B桶（

KNO3 302g，KH2PO4 85g，MgSO4·7H2O 169.5 g，MnSO4 4H2O 0.85 g，ZnSO4·7H2O 0.725 g，Na2B4O7·10H2O 1.225 g，CuSO4·5H2O 0.095 g，Na2MoO4·2H2O 0.06 g）。

T1：A桶、B桶各20 mL營養液，加水至10 L; T2：A桶、B桶各50 mL營養液，加水至10 L; T3：A桶、B桶各100 mL營養液，加水至10 L; T4：A桶、B桶各150 mL營養液，加水至10 L; T5：A桶、B桶各200 mL營養液，加水至10 L。

1.3?試驗方法

1.3.1?試驗處理。選取顆粒飽滿、大小均勻的種子作為試驗材料，以裝有葉糠的培養槽為載體將黃瓜種子放在培養槽中，將培養槽置于玻璃溫室中，定期澆灌清水，使葉糠保持濕潤，觀察種子萌發生長情況。待黃瓜幼苗長出4片葉子時，即開始移栽。當黃瓜幼苗生長狀況良好、長勢近乎相同時，在霍格蘭營養液T1、T2、T3、T4、T5 5種濃度下進行培養，每種濃度下黃瓜幼苗顆數均為35顆。

1.3.2?黃瓜栽培試驗。移栽7 d后進行正式試驗，試驗開始于2017年4月，每7 d使用各個濃度的營養液澆灌，每次每株澆灌400 mL，將黃瓜生長分為7個時期[12-13]，分別為幼苗期、苗期、初花期、結果期、采收前期、采收中期、采收末期，7個時期分別采樣一次，第一次采樣時間為2015年5月1日，于7月9日止，其中每個營養液濃度培養下的黃瓜隨機選取2顆，測定各植株葉面積時使用量程50 cm的直尺，量取每片葉子的長度和寬度，然后根據經驗公式計算單株葉面積，累加得到整株葉面積。將植株根、莖、葉、果（包括花）4部分分開[14]，分別測量每株黃瓜植株的根鮮重、莖鮮重、葉（包括葉柄）鮮量及葉面積，烘干后稱量黃瓜根、莖、葉各部分的干重。

每次采樣時首先將黃瓜根部的珍珠巖清洗干凈，再將根部的水分晾干，其次將黃瓜的根莖葉各部分分開，分別稱取黃瓜植株根、莖、葉部分的鮮重，并計算每種濃度下2株黃瓜根、莖、葉的鮮重，取其平均值為各處理下各部分的鮮質量。并將黃瓜幼苗的根、莖、葉分開，裝于信封并放入烘箱中，待烘箱溫度上升至105 ℃開始計時，15 min殺青完成，之后將烘箱溫度調至85 ℃，48 h后，將已經烘干至恒重的干物質取出，用萬分之一電子天平分別稱量黃瓜根、莖、葉干物質的質量[14-15]。

試驗過程中黃瓜植株的鮮重為每次采樣所得黃瓜植株鮮重的平均值，黃瓜植株的干重為每次采樣所得黃瓜植株干重的平均值。

1.3.3?營養液中氮、磷、鉀的測定。

取配好的各種濃度營養液于錐形瓶中，貼上標簽。全氮采用納氏試劑比色法測定;全磷采用鉬銻抗分光光度法測定;全鉀采用火焰光度法測定。

2?結果與分析

2.1?不同濃度營養液對溫室黃瓜生長發育的影響

2.1.1?根鮮重。根是黃瓜的重要器官，具有吸收營養物質、水分及礦物元素的作用。從圖1可以看出，在一定濃度范圍內營養液濃度的增加有利于根系的生長發育，超過一定濃度則抑制根系的生長發育。T4處理溫室黃瓜根系的鮮重最大，而T5處理小于T4處理的質量，這是由于營養液濃度過大而抑制了溫室黃瓜根系部分的生長，因此T5處理根系鮮重比T4處理小。T1處理根系鮮重最小，T2處理根系的鮮重較T1處理略大，T3處理根系鮮重比T2處理大，由此可知，營養液濃度為T1、T2、T3時植株明顯營養元素供應不足。從整個生長發育周期看，黃瓜根鮮重呈先增加后減小的趨勢，根部鮮重在5月21日時最大，大于6月1日時黃瓜根鮮重，這可能是由于試驗過程中的誤差造成的，如在5月21日采樣時出現了偏差，選取長勢茂盛的黃瓜。

2.1.2?莖鮮重。

莖有運輸營養物質、水分以及礦物元素的作用，還可以儲存淀粉、糖類、脂肪、蛋白質以供植物體利用。從圖2可以看出，T1處理黃瓜莖鮮重最小，T2處理莖鮮重稍大于T1處理，T4處理莖鮮重最大，即營養液濃度為T4時黃瓜莖鮮重最大，增長趨勢最快，當濃度為T5時鮮重出現下降，此時營養液濃度過大對莖的生長發育產生了抑制，因此，營養液濃度T4為莖生長發育的最適濃度。在黃瓜生長發育的整個周期內黃瓜莖鮮重在5月21日時最大，此后減小，出現該情況可能為5月21日采樣的偏差。

2.1.3?葉鮮重。

葉是黃瓜植株制造有機養料的重要器官，也是植株進行光合作用和呼吸作用的主要場所。從圖3可以看出，T4處理黃瓜葉鮮重最大，黃瓜葉片生長發育最好，T1處理黃瓜葉鮮重最小，T2處理略大于T1處理，其次為T3處理，可知營養液濃度為T1、T2、T3時營養液中營養元素均不足，從而限制了葉的生長發育。葉鮮重表現為T4>T5>T3>T2>T1。T3處理為最佳處理。再繼續增加營養液濃度則抑制黃瓜的生長發育。溫室黃瓜葉鮮重先增加后減小，5月21日的采樣出現偏差。

2.1.4?葉面積。從圖4可以看出，T1處理葉面積最小，T2處理葉面積略有增加，T3處理葉面積繼續增大，由此可知，營養液濃度為T4時黃瓜生長最為茂盛，此濃度為黃瓜植株葉片生長發育和葉片光合作用積累有機物的最適濃度。T1處理葉面積最小是因為營養液濃度過低，營養不足因而限制了葉片生長發育，隨營養液濃度增加為T2后又繼續增大為T3時，葉面積不斷增加，當濃度為T4時葉面積達到最大，此后隨著營養液濃度的增加，葉面積呈減小趨勢。

2.2?營養液中氮磷鉀元素含量上限的確定

2.2.1?氮。氮對莖葉的生長和果實的發育有重要作用，氮是調節黃瓜生長、提高產量和改善果實品質的重要元素之一。 由圖5～7可知，當營養液中氮元素含量為1.620 mg/L時黃瓜植株的鮮重、干重和葉面積均最小，當氮含量逐漸增加時黃瓜的鮮重、干重、葉面積均有所增加，當氮含量增加到8.591 mg/L 時黃瓜植株的鮮重、干重、葉面積均達到最大，隨著營養液中氮含量繼續增加，黃瓜植株的干重、葉面積雖較大，但較氮含量為8.591 mg/L時出現了下降。由此可知，氮含量為1.620 mg/L時營養液中氮含量明顯不足，可繼續增大氮含量，當氮含量為8.591 mg/L時黃瓜生長發育狀況最好，此時的氮元素含量即為營養液中氮元素含量的上限，在未超過氮元素含量上限時增加氮元素含量則黃瓜植株生長越好，繼續增加氮含量則會對黃瓜植株的生長發育產生抑制作用。

2.2.2?磷。磷是形成細胞核蛋白、卵磷脂等不可缺少的元素，能加速細胞分裂，促使根部和地上部加快生長，促進花芽分化，提高果實品質[16]。 從圖8～10可知，當磷元素含量為3.32 mg/L 時溫室黃瓜植株的鮮重、干重、葉面積均最大，當營養液中磷含量為1.39 mg/L時黃瓜植株的鮮重、干重、葉面積均最小，隨著磷元素含量的不斷增加，黃瓜植株的鮮重、干重、葉面積均不斷增加，當磷元素含量增加到3.32 mg/L時黃瓜的鮮重、干重、葉面積均達到最大，繼續增加營養液中磷元素含量則黃瓜植株的鮮重、干重、葉面積均呈下降趨勢。由此可知，營養液中磷元素的含量上限為3.32 mg/L，當磷元素含量不超過其含量上限時，隨著磷含量的增加黃瓜植株的生長發育越來越好，當超過其含量上限時對黃瓜的生長發育產生抑制作用，此時不僅造成磷肥的浪費，更影響黃瓜的生長。

2.2.3?鉀。

鉀元素是作物生長發育和維持作物高產的大量元素之一，是作物不可或缺的重要營養元素。從圖11～13可以看出，當鉀元素含量為32.10 mg/L時黃瓜植株的鮮重、干重、葉面積均最小，其次是鉀元素含量為64.66 mg/L，當鉀元素含量為198.52 mg/L時黃瓜的鮮重、干重、葉面積較鉀含量為64.66 mg/L時仍有所增加，當鉀元素含量為263.63 mg/L時黃瓜植株的鮮重、干重、葉面積達到最大值，當鉀元素含量超過263.63 mg/L時黃瓜植株的鮮重、干重、葉面積均有所下降，由此可知，鉀元素含量上限為263.63 mg/L，當鉀元素含量超過此值時黃瓜植株的生長發育受到抑制，當鉀元素含量小于263.63 mg/L時，隨著鉀元素含量不斷增加，植株的生長發育情況也逐漸繁茂。

3?討論

對于無土栽培作物而言，植株所需的元素和水分幾乎來源于營養液，因此營養液濃度的選擇與營養元素含量的確定十分關鍵。氮、磷、鉀是植株生長不可或缺的營養元素，確定營養液中氮、磷、鉀元素含量上限，對于保證植株最佳養分供給、提高水肥資源利用率具有十分重要的意義。

研究表明，營養液中各元素含量及營養液濃度對無土栽培作物的生長具有重要影響，該試驗在安徽科技學院西區智能溫室中進行，歷時60 d以上，結果顯示，合理的營養液濃度和各營養元素含量能顯著提高溫室黃瓜的干鮮重、葉面積。

該試驗結果表明，只有最適的營養液濃度和適宜的營養元素含量才能使無土栽培作物生長發育最好，從而提高產量，該試驗主要是研究不同水肥供給對溫室黃瓜生長發育的影響，對于黃瓜在生長發育各個階段對各種元素的選擇性、需求量有待于進一步研究。

4?結論

通過對不同濃度營養液下溫室黃瓜生長發育狀況的研究，可知在一定范圍內隨著營養液濃度的增加，溫室黃瓜的生長發育狀況越好，在T4處理下溫室黃瓜的生長發育狀況最好，營養液濃度T4為最適濃度。探究在不同氮、磷、鉀元素含量下黃瓜植株的生長狀態可確定各個營養元素含量的上限，在各個元素含量上限內營養元素含量增加則黃瓜植株生長發育越繁茂，若超過其各元素含量上限則對生長產生抑制作用，營養液中氮元素含量上限為8.591mg/L，磷元素含量上限為3.32mg/L，鉀元素含量上限為263.63mg/L。

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