養分供應濃度對溫室黃瓜生長、產量及礦質元素含量的影響

梁新書 廉曉娟 楊軍 王正祥 王艷

摘 要： 設施土壤養分富集且不平衡，不合理的施用配方肥會影響作物生長發育進而導致產量降低。以黃瓜為研究對象，采用土壤盆栽的方式系統研究了黃瓜配方肥（N、P2O5、K2O質量比為1∶0.3∶1.5，原料為尿素、硝酸鉀及磷酸二氫鉀）在7種不同供肥質量濃度（0、0.5、1、2、4、6及8 g·L-1）下對黃瓜生長、產量及礦質元素含量的影響。試驗結果表明，當供肥濃度為0時，土壤供應養分能力不足，容易造成黃瓜植株缺氮現象明顯，植株生長及產量明顯受抑制;當供肥濃度范圍在0.5～2 g·L-1時，能保證黃瓜植株正常生長的前提下持續增產，當供肥濃度達到2 g·L-1時，黃瓜產量最高，但此時土壤中全鹽、堿解氮及速效鉀含量有明顯增加趨勢，說明土壤已出現一定的養分累積;當供肥濃度范圍在4～8 g·L-1時，由于養分濃度高，黃瓜植株遭受鹽脅迫抑制，植株生長受阻，黃瓜新生葉片的鎂含量下降，出現葉脈間失綠現象，產量顯著下降，并且土壤中鹽分及養分累積嚴重，不利于黃瓜可持續種植。綜上所述，黃瓜結果期合適的配方肥供應濃度為1 g·L-1。

關鍵詞：黃瓜;供肥濃度;產量;養分吸收

Abstract： Soil nutrients are enriched and unbalanced in the facility cultivation， and the unreasonable application of formula fertilizers will affect the growth and development of vegetables， leading to decreasing yield. Pot experiments was carried out for studying the effects of seven different concentrations （0， 0.5， 1， 2， 4， 6 and 8 g·L-1） of formula fertilizer （N∶P2O5∶K2O=1∶0.3∶1.5， the raw materials were urea， potassium nitrate and potassium dihydrogen phosphate） on growth， yield and mineral element content of cucumber. The results showed that the contents of soil nutrients were insufficient， which was likely to cause obvious nitrogen deficiency in the cucumber leaf， the plant growth and yield were obviously inhibited， when the concentration of fertilizer was 0. The yield were continuously increased on the premise of normal plant growth of cucumber， when the concentration of fertilizer was range from 0.5-2 g·L-1. When the concentration of fertilizer was 2 g·L-1， the yield of cucumber was the highest， but the contents of whole salt， alkali nitrogen and available potassium were increased significantly in soil， indicating that the soil nutrients were partly accumulated. When the fertilizer concentration ranged from 4-8 g·L-1， the plant of cucumber was stressed by high nutrient concentration and the growth of the plants was inhibited. Under high nutrient concentration， the Mg content of cucumber leaf was decreased and the chlorosis phenomenon between veins was appeared， leading to significantly decreasing of the yield. In addition， the accumulation of salt and nutrient were serious， which was not conducive to sustainable cultivation of cucumber. In summary， the suitable supplication concentration of formula fertilizer for cucumber was 1 g·L-1.

中國設施蔬菜近幾十年取得了迅猛的發展，但在設施蔬菜生產實踐中，種植者為了獲得更高的產量，往往會采取過量施肥以保證蔬菜作物養分的充足[1]。有研究表明，長期采用此施肥措施會造成蔬菜作物很低的肥料利用率，例如，在設施蔬菜生產中肥料的N、P和K三種元素的利用率分別為24%、8%和46%[2-3]。如此低的肥料利用率將會引起土壤的酸化、養分的累積及次生鹽漬化等問題[4-5]，影響蔬菜的生長產量與品質，不利于土壤的可持續利用。

針對蔬菜的合理施肥，國內外相關研究主要側重于蔬菜需肥規律、施肥的環境效應及配方施肥等方面的研究[6-9]。基于上述蔬菜需肥規律的研究，蔬菜專用配方肥已在生產中廣泛應用。但是，目前溫室土壤的養分普遍偏高且不平衡，雖然測土配方施肥工作可以解決特定區域土壤的配方施肥問題，但由于此工作的繁瑣和實效性差，種植者的積極性嚴重下降，所以，現階段種植者普遍在養分盈余且比例不平衡的土壤上使用蔬菜商品配方肥[10]。但在設施蔬菜生產體系中，由于蔬菜喜水喜肥，對肥料的需求量極大，過量施用配方肥尤為突出，生產中的黃瓜往往會產生生理障礙，植株缺素癥狀經常發生[11]。生產中的多數人認為此現象的發生與缺乏中微量元素有關，有研究表明，大量元素肥料的不合理使用也會造成植株中微量元素的缺乏[12-17]。目前，關于蔬菜配方肥對植株生長的影響尚缺乏系統研究，因此，筆者以黃瓜為試材，在合適的氮磷鉀比例前提下研究供肥濃度對黃瓜生產、產量及礦質元素積累的影響，對于黃瓜種植體系的可持續發展提供數據支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

盆栽試驗花盆規格：上底面圓直徑33 cm，下底面圓直徑20 cm，高27 cm。盆栽土壤為溫室內過2 mm篩的風干土，裝土前每盆底部鋪一層3 cm厚的珍珠巖以便多余水分通過，每盆裝土10.0 kg。供試土壤基本理化性質如下：堿解氮含量（w，后同）212.3 mg·kg-1，速效磷含量414.2 mg·kg-1，速效鉀含量1 307.1 mg·kg-1，全鹽含量2.82 g·kg-1，pH值8.01。

試驗于2017年9—12月在天津市漢沽區永豐農莊日光溫室中進行，供試黃瓜品種為‘德瑞特721，是天津德瑞特種業有限公司選育的雜交一代品種。該品種耐低溫弱光能力強，抗枯萎病能力強，中抗霜霉病和白粉病。2葉1心的黃瓜幼苗于9月6日定植，定植后至根瓜坐住期間只灌清水，由于黃瓜結果期需肥量大，養分吸收量可占整個生育期吸收量的80%以上[9]，是肥料供應的主要時期，因此，筆者選擇進入結果期后開始施肥處理，在相同優化灌水量下，共設計7個供肥質量濃度處理，分別為0、0.5、1、2、4、6、8 g·L-1，氮磷鉀養分比例一致（N、P2O5、K2O質量比為1∶0.3∶1.5）。每個處理12株。試驗過程中除水肥管理不同外，其余田間管理均與當地農民常規管理一致，不同處理整個生育期水肥供應情況見表1。

1.2 測定項目與方法

1.2.1 測定土壤的理化性質 在黃瓜整個生育期分別在處理后0、14、35、70 d共取4次土樣，分析土壤pH 值、全鹽、堿解氮、速效磷及速效鉀含量。pH值采用電位法測定，土水質量比為1∶2.5，全鹽含量采用重量法測定，堿解氮采用堿解擴散法測定，速效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗顯色法測定，速效鉀采用醋酸銨-火焰光度計法測定[18]。

1.2.2 測定植株生長指標 每個處理選取5株代表性植株分別在處理后0、14、35、70 d測定黃瓜的生長指標。用米尺測量株高;用游標卡尺測量莖粗;記錄葉片數;選取黃瓜最大葉片，測量其長度和寬度;最大葉面積根據黃瓜最大葉片的長度和寬度進行乘積計算可得。

1.2.3 黃瓜植株礦質元素含量測定 在處理14 d后，當觀察到不同處理葉片出現差異時，每個處理選取3個具有代表性的植株，分上部和下部葉片進行取樣分析，上部葉片為從上向下數第4片葉片，下部葉片為從上向下數第10片葉片。全氮含量采用水楊酸還原鋅法結合凱式定氮法進行測定[18]。樣品用濃硝酸消解后使用ICP-AES儀器（ICP6300，Britain）分析測定P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu及Zn 8種元素含量[19]。

1.2.4 經濟產量 分別統計每個處理下12株黃瓜的總產量，求平均值，折算成單株產量。

1.3 數據處理與分析

數據處理采用Excel 2010以及SPSS 17.0，不同處理方差分析采用Tukey檢驗在P <0.05水平上進行多重比較;供肥濃度處理與葉片各元素含量的相關性采用Pearson相關系數進行分析（P<0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同供肥濃度處理下土壤理化指標動態變化

從圖1來看，土壤pH值隨著供肥濃度的增加而顯著降低，全鹽、堿解氮、速效磷及速效鉀含量顯著增加。從堿解氮、速效磷及速效鉀的指標數據看，隨著氮磷鉀配方肥濃度的增加，土壤中速效鉀含量的增加幅度最大。與處理前土壤理化指標相比，當供肥濃度為0時，土壤中全鹽、堿解氮、速效磷及速效鉀含量都有下降的趨勢;當供肥濃度為4～8 g·L-1時，土壤中全鹽、堿解氮、速效磷及速效鉀含量都顯著增高，表現出土壤鹽分及養分累積現象;當供肥濃度為0.5～2 g·L-1時，土壤中全鹽、堿解氮、速效磷及速效鉀含量基本能夠持平，但當供肥濃度為2 g·L-1時，土壤中全鹽、堿解氮及速效鉀含量有明顯增加趨勢，說明土壤已出現養分積累現象。

2.2 不同施肥濃度處理下黃瓜植株生長動態變化

從圖2來看，處理間在株高、葉片數及葉面積3個指標上表現出顯著差異，在莖粗指標上沒有明顯差異。從株高、葉片數及葉面積3個指標數據看，3個指標的數據表現趨勢基本一致。與不施肥處理相比，隨著供肥濃度增加，黃瓜的株高、葉片數及葉面積3個指標會相應提高，但當供肥濃度達到一定值時，肥料濃度增加會導致株高、葉片數及葉面積3個指標持續降低。總體來看，當供肥濃度為0時，植株生長明顯受抑制;當供肥濃度范圍在0.5～2 g·L-1時，黃瓜株高、葉片數及葉面積指標數值最高且差異不顯著;當供肥濃度范圍在4～8 g·L-1時，黃瓜株高、葉片數及葉面積指標數值顯著下降，說明植株生長受阻。

2.3 不同施肥濃度處理下黃瓜葉片養分含量變化

試驗處理14 d后，通過觀察植株上部和下部葉片表現（圖3）可以看出，不同供肥濃度處理顯著影響了新生葉片的生長發育。隨著供肥濃度的增加，上部葉片的顏色由淺綠色逐漸加深變成深綠色，當供肥濃度達到2 g·L-1以上時，上部葉片顏色逐漸變淺，葉脈間失綠現象逐漸加重。通過進一步葉片養分含量測定分析（表2）可以得出，隨著供肥濃度的增加，上部葉片與下部葉片的大多數養分含量變化趨勢相對一致，隨著供肥濃度增加，葉片N含量增加，Mg含量下降，P、K、Fe、Mn、Cu、Zn含量先增加后降低，Ca含量無明顯規律。相關性分析（表3）結果顯示，上部葉片和下部葉片均得出供肥濃度與葉片含N量呈顯著正相關，與葉片含Mg量呈顯著負相關。由此可以得出，當供肥濃度較低時，新生葉片顏色較淺主要是黃瓜葉片缺N引起的，當供肥濃度過高時，新生葉片葉脈間失綠主要是葉片缺Mg導致的。說明當施肥濃度控制在2 g·L-1以下時，植株能維持正常的養分吸收。

2.4 不同施肥濃度處理下黃瓜產量動態變化

從圖4可以看出，處理剛開始時，處理間產量無明顯差異，當處理20 d后，供肥濃度為8 g·L-1處理的產量增速開始下降，說明植株最早出現生長抑制的現象。當處理30 d后，相比低肥濃度處理，供肥濃度為4 g·L-1和6 g·L-1的處理開始出現產量增速下降，說明此時兩處理的植株也受到了生長抑制現象。當處理35 d后，相比低肥濃度處理，供肥濃度為2 g·L-1的處理產量明顯增加，說明從此刻開始，低肥濃度處理下的植株有養分供應不足的初期表現。當處理45 d后，相比于供肥濃度1 g·L-1的處理，供肥濃度為0和0.5 g·L-1兩處理產量進一步降低，說明兩處理下植株缺肥現象進一步嚴重，特別是供肥濃度為0的處理，產量已基本不增加，說明黃瓜植株已嚴重缺肥。從單位時間黃瓜增產量來看，在整個黃瓜結果期供肥濃度為1 g·L-1和2 g·L-1兩處理都表現出較高的持續采果能力，說明兩處理的植株生長狀況都比較正常。最終得出，隨著供肥濃度增加，黃瓜的產量會相應提高，但當供肥濃度達到一定值時，肥料濃度增加會導致產量持續降低。單從產量數據來看，當供肥濃度達到2 g·L-1時，黃瓜產量最高。

3 討論與結論

目前設施黃瓜配方肥已在生產中廣泛應用，但不合理的施用配方肥也經常會引起植株生長發育產生障礙，因此，如何系統研究科學合理地使用配方肥十分必要[20-21]。設施菜田土壤養分盈余且不平衡問題突出，次生鹽漬化現象嚴重，過量施肥是主要原因。種植者施肥一旦過量，土壤鹽分濃度增高，往往會對作物產生鹽脅迫。

作物在鹽脅迫下，一方面較高的土壤溶液濃度往往會導致根際滲透壓加大引起滲透脅迫影響植株水分代謝，另一方面離子間相互作用影響植株對養分的吸收、轉運與利用，最終系統地影響植株地上部各項生理代謝，加速植株衰老與死亡。已有研究表明，黃瓜在鹽脅迫下生長受到明顯抑制，并且隨著鹽濃度增高對植株的抑制作用越大，甚至死亡[22]。許多研究結果都證明，Ca（NO3）2大量積累已經成為我國設施土壤次生鹽漬化的主要鹽類[23-24]。但過量的Ca（NO3）2也會導致黃瓜受到嚴重的脅迫并出現代謝紊亂，從而導致黃瓜產量降低[25]。本試驗中，不同供肥濃度對黃瓜生長及土壤理化性質的影響結果與前人的結果比較一致，隨著供肥濃度增加，黃瓜的株高、葉片數、葉面積及產量會相應提高，但當供肥濃度達到一定值時，肥料濃度增加會導致生長受抑制，產量持續降低，且土壤養分及鹽分持續累積。具體來看，當供肥濃度為0時，土壤供應養分能力不足，植株生長及產量明顯受抑制;當供肥濃度范圍在0.5～2 g·L-1時，黃瓜能保在證植株正常生長的前提下持續增產，當供肥濃度達到2 g·L-1時，黃瓜產量最高，但土壤中全鹽、堿解氮及速效鉀含量有明顯增加趨勢，說明土壤已表現一定的養分積累;當供肥濃度范圍在4～8 g·L-1時，植株受脅迫嚴重，產量顯著下降，并且土壤中鹽分及養分嚴重累積，不利于黃瓜可持續種植。

設施蔬菜生產中土壤養分盈余現象嚴重，過量施肥條件下作物不同營養元素之間會相互影響破壞植株體內離子動態平衡，造成作物營養失衡，進而危害植株生長發育。有研究指出，N供應增加會導致黃瓜植株中Mg、Fe和Mn的含量降低，Cu的含量增加，Zn的含量先增加后下降[17];P供應過量會導致黃瓜葉片P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu及 Zn含量降低[16];K供應增加會導致黃瓜葉片K含量增加，Mn含量降低，適當K供應可以促進黃瓜植株Ca、Mg、Fe、Cu及 Zn元素的吸收，K過量則會抑制它們吸收[15]。本試驗中，隨著供肥濃度的增加，葉片N含量增加，Mg含量下降，P、K、Fe、Mn、Cu、Zn含量先增加后降低，Ca含量無明顯規律。通過相關性分析結果顯示，上部葉片和下部葉片均顯示出供肥濃度與葉片含N量呈顯著正相關，與葉片含Mg量呈顯著負相關。供肥濃度增加，黃瓜葉片Mg含量降低這一變化，主要是由于施肥過多會導致土壤中氮磷鉀養分增加，土壤中富含大量的NO3-和 K+會對植物吸收Mg產生明顯的拮抗作用，從而導致植物出現缺Mg失綠癥狀[26]。與前人的研究結果相比，過量施肥與植株養分吸收失衡的研究結果不完全一致。這是由于前人的研究結果多數集中在水培作物上且重點研究單一養分過量。本試驗中氮磷鉀3種元素同時過量施用更貼近設施黃瓜生產體系，此結果可為生產實踐中的合理施肥提供有益參考。

本研究結果得出，隨著供肥濃度的增加，黃瓜的生長及產量會相應提高，但當供肥濃度達到一定值時，供肥濃度增加會導致土壤養分及鹽分積累嚴重，黃瓜新生葉片產生礦質元素吸收障礙，植株生長受抑制并且產量持續降低，不利于黃瓜種植體系的可持續性。

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