根系調控對設施西葫蘆產量、品質及土壤氮磷淋溶損失的影響

張英鵬 孫明 李彥 薄錄吉 井永蘋 高新昊

摘要：針對目前設施大棚蔬菜品質差、氮磷淋溶損失嚴重的問題，設置裂區試驗，在種植密度相同的條件下，以行距（每畦三行和四行）作為主區因素，以種植位置（平行位和錯位種植）作為副區因素，研究不同種植布局改變根系分布對設施西葫蘆產量、品質及土壤氮磷損失的影響。結果表明，四行的西葫蘆產量要高于三行的，四行錯位是最佳處理，其次是四行平行位;而三行錯位處理的西葫蘆V[HT6"]C[HT5"SS]含量高，硝酸鹽含量低，氮磷鉀吸收量也較高。盛果期各土層的硝態氮含量都很高，隨著土層深入，錯位處理的土壤硝態氮下降明顯，而平行位處理呈波動變化，具有較大的淋溶風險，在相同種植密度條件下氮淋溶量均高于錯位處理的，說明根系交錯分布能夠增強西葫蘆根系對氮的吸收，減少其淋溶損失;而磷的淋溶量整體偏低，相同種植密度下平行位和錯位種植處理間差異較小。因此，在相同種植密度下，將設施西葫蘆四行平行種植改為三行錯位種植，能夠提高果實產量和品質，減少氮淋失，提高經濟效益。

關鍵詞：根系調控;西葫蘆;產量;品質;氮磷淋溶;設施大棚

中圖分類號：S642.601：S359? 文獻標識號：A? 文章編號：1001-4942（2020）11-0090-05

Effects of Different Root Regulation on Yield and Quality of

Summer Squash and Soil Nitrogen and Phosphorus

Leaching Loss in Greenhouse

Zhang Yingpeng1，2，3，4， Sun Ming1，2，3， Li Yan1，2，3，4， Bo Luji1，2，3，4，

Jing Yongping1，2，3，4， Gao Xinhao2，4，5

（1.Institute of Agricultural Resources and Environment， Shandong Academy of Agricultural Sciences， Jinan 250100， China;

2.Key Laboratory of Agro-Environment in Huanghe-Huaihe-Haihe Plain，

Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Jinan 250100， China;

3. Shandong Provincial Key Laboratory of Agricultural Non-Point Source Pollution Control and Prevention， Jinan 250100， China;

4. Shandong Environmental Fertilizer Engineering Technology Research Center， Jinan 250100， China;

5. Shandong Academy of Agricultural Sciences， Jinan 250100， China）

Abstract In order to solve the problems of poor quality of greenhouse vegetables and serious leaching loss of nitrogen and phosphorus， the split plot experiment was set with summer squash as test material to study the effects of different planting layout （three rows or four rows per border） and root distribution （parallel or dislocation planting） on yield， quality and soil nitrogen and phosphorus loss under the same planting density. The results showed that the yield of summer squash under four-row treatment was higher than that under three-row treatment， and the best was under the treatment of four rows and alternating cultivation， followed by that under four rows and parallel position cultivation. Under the treatment of three rows and alternating cultivation， summer squash had higher VC?content， lower nitrate content and higher absorption of nitrogen， phosphorus and potassium. The content of nitrate nitrogen in each soil layer was high at full fruiting stage. With the depth increase of soil layer， the soil nitrate nitrogen decreased significantly under alternating cultivation， while that under the parallel treatment showed fluctuation change with greater leaching risk. Under the same planting density， the amount of nitrogen leaching was higher under the parallel treatment than that under alternating treatment. It indicated that the staggered distribution of root system could enhance the absorption of nitrogen and reduce its leaching loss. The leaching loss of phosphorus was lower，and there was little difference between parallel planting and alternating planting under the same planting density. Therefore， when the installation of four-row parallel planting of summer squash was changed to three-row alternating planting， the yield and quality of summer squash increased， and the nitrogen leaching loss decresed and the economic benefits increased.

Keywords Root Regulation; Summer Squash; Yield; Quality; Nitrogen and phosphorus leaching losses; Greenhouse

西葫蘆屬于葫蘆科，為一年生草本植物[1，2]，原產北美洲南部，19世紀中葉中國開始從歐洲引入栽培，目前西葫蘆已是我國保護地設施栽培的主要蔬菜作物[3，4]。但西葫蘆種植對化肥、農藥、植物生長調節劑等依賴性高，生產易受污染[4]。我國溫室栽培系統中，往往存在盲目過量施肥的問題，不僅造成資源浪費，破壞土壤-植物的養分供需平衡，影響蔬菜品質，而且氮、磷淋溶也給環境帶來巨大風險[5]。有科研人員通過合理降低設施西葫蘆的肥料和灌水用量，在保證產量的同時降低土壤硝態氮的淋溶風險，取得了一定的效果[6，7]。但由于農民的施肥和灌水習慣已經形成，短期內較難改變，因此，如何在農民易于接受的條件下減少氮磷流失是當前我們研究的重點。

目前有關西葫蘆的研究主要集中于不同肥料配比[8]、補光時長[9]以及水分、光照[10]、基質[11]、種植密度[12，13]等對其產量、品質的影響，涉及土壤養分損失的研究還很少。西葫蘆根系強大[14]，傳統的平行位種植限制了根系的伸展及其對養分的吸收，而通過改變種植布局調控西葫蘆地下根系分布，可以提高其對養分的吸收，降低土壤養分損失[15]。本研究參照當地種植習慣，通過相同種植密度下設置不同種植方式改變地下根系分布，研究種植布局改變對西葫蘆產量、品質及氮磷養分淋溶損失的影響，以期為設施西葫蘆的科學合理種植管理提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2018—2019年在山東省淄博市臨淄區皇城鎮史王莊村進行，西葫蘆品種為綠盛，供試土壤理化性狀見表1。以鴨糞、復合肥（N-P2O5-K2O養分含量15-15-10）、菌肥和少量微量元素肥料作為基肥，合計氮磷鉀用量分別為N 1 590 kg/hm2、P2O5 1 950 kg/hm2、K2O 945 kg/hm2;定苗后開始追施大量元素水溶肥（N-P2O5-K2O養分含量20-20-20），追肥10次，合計氮磷鉀用量分別為N 1 050 kg/hm2、P2O5 1 050 kg/hm2、K2O 1 050 kg/hm2。

采用裂區試驗設計，主區設置3行/畦（畦寬1.6 m，壟距0.53 m）、4行/畦（畦寬1.6 m，壟距0.40 m）;副區設置平行位、錯位兩種位置方式，通過調整株距使每畦的西葫株數保持一致;3次重復。畦長13.5 m，一畦面積21.6 m2。10月6日施肥整地，10月19日定植西葫蘆。

1.2 測定指標及方法

在西葫蘆盛果期采集不同土層土壤測定硝態氮含量，采集果實樣品測定維生素C（V[HT6]C）、硝酸鹽及氮磷鉀養分含量，同時測定秧的氮磷鉀養分含量;每個小區都安裝淋溶液收集裝置，每個月采集淋溶液測定氮磷含量。

土壤硝態氮測定：鮮土用1 mol/L KCl浸提，收集濾液，利用全自動間斷化學分析儀（Smartchem 200）測定硝態氮含量。植株樣品氮磷鉀含量測定：樣品采用濃硫酸-雙氧水消煮后，用半微量凱氏定氮法測定樣品中氮含量，釩鉬黃比色法測定全磷含量，火焰光度計法測定全鉀含量[16]。果實中硝酸鹽和V[HT6]C含量測定參照文獻[17]，分別采用水楊酸法和二氯靛酚鈉滴定法測定。

1.3 數據處理與統計分析

試驗數據采用DPS 2000 軟件[18]進行統計分析，Duncans新復極差法進行多重比較，顯著性水平為0.05。

2 結果與分析

2.1 相同種植密度下不同根系布局對西葫蘆產量的影響

由圖1可知，在種植密度相同的條件下，一畦種植四行西葫蘆的產量要高于一畦種植三行的，平行和錯位種植條件下分別增產3.59%和4.17%，但兩者間差異不顯著。當種植行數相同時，平行種植與錯位種植的西葫產量幾乎沒有差異。

2.2 不同根系布局對盛果期土壤硝態氮含量的影響

由圖2可知，西葫蘆盛果期隨著土層深度的加深，三行錯位和四行錯位種植的土壤硝態氮明顯下降，而四行平行和三行平行種植的硝態氮含量波動變化。四行平行種植處理在40 cm處出現峰值，之后快速下降，70 cm處降至最低后又有所回升;而三行平行處理先大幅降低，40 cm處最低，之后又升高至60 cm處出現峰值，但仍顯著低于20 cm土層的硝態氮含量。

2.3 不同根系布局對設施西葫蘆養分吸收及土壤養分淋溶損失的影響

不同根系布局對西葫蘆養分吸收及氮磷淋溶損失具有一定影響，進而影響西葫蘆果實品質。由表2可知，三行錯位種植的西葫蘆V[HT6]C含量最高，顯著高于三行平行種植，但與四行平行及錯位種植的差異不顯著;而且三行錯位種植的西葫蘆硝酸鹽含量最低，品質最好，其次為四行平行種植處理。氮磷鉀養分吸收總量也是三行錯位種植處理的最高，其次是四行錯位處理。在相同種植行數條件下，錯位種植的氮淋溶量要低于平行種植的，四行和三行種植的分別降低7.96%和4.58%;而磷的淋溶量較低，相同行數平行和錯位種植的差異達到顯著水平，其中，三行平行處理的磷淋溶量最高，顯著高于其他處理，但也僅為3.11 kg/hm2;四行平行處理的最低，為2.18 kg/hm2。

3 討論與結論

適宜的種植密度是作物實現高產的必要條件。 雷逢進等[13]研究報道在最適源庫比下西葫蘆的產量最高。本研究從相同種植密度下不同行數、不同種植位置進行研究，結果表明四行種植的西葫蘆產量要高于三行種植的，而錯位種植的產量略高于平行種植的產量，但差異均不顯著，說明在一定的畦寬條件下，四行種植的西葫蘆源庫比可能更接近最適值，因此，若只考慮產量因素，四行錯位種植最佳，其次是四行平行種植。本試驗方法僅從壟距和種植位置上進行調整，不會給西葫蘆生產增加額外的難度，農民易于接受。

本研究發現在西葫蘆盛果期各土層的硝態氮含量都很高，隨著土層的深入，錯位種植的土壤硝態氮下降明顯，而平行種植的土壤硝態氮波動變化，具有較大的淋溶風險。這也與農民管理習慣有關，隨著盛果期到來，西葫蘆產量增長明顯，農戶灌水施肥的頻率加快，導致表層土積累的硝態氮隨水向下遷移顯著。

V[HT6]C是許多園藝作物的重要營養品質指標之一[19]，而硝酸鹽含量則是影響蔬菜安全品質的一個重要指標[20]。三行錯位種植的西葫蘆V[HT6]C含量最高，硝酸鹽含量最低，品質表現最好，其次為四行平行位處理;同時錯位種植的氮磷鉀養分吸收總量明顯高于平行位種植的，且三行錯位種植的最高，說明種植位置的改變能夠調控根系對養分的吸收及其在營養與生殖器官中的分布與轉化[21]，進而影響西葫蘆品質。同時，錯位種植的西葫蘆吸收的氮磷養分要明顯高于對應的平行種植的，而三行錯位種植的則要明顯高于四行錯位種植的，這與氮或磷的局部供應在很大程度上能夠刺激植物根系增生，并因此提高植物對氮、磷的吸收有關[21]。另外，錯位種植有利于西葫蘆根系向下延伸，減少氮磷淋失，也是其氮磷吸收量高的重要原因[22]。

在本研究中，相同種植行數時，錯位種植的氮淋溶損失較低，說明通過調整種植位置，使西葫蘆根系交錯分布，能夠降低土壤硝態氮向下層淋溶的風險[23]。有研究表明，土壤有效磷能夠隨水發生垂直遷移，但一年的降雨強度僅能使山東三大土類的磷向下遷移15 cm左右，遷移較慢，因此磷的淋溶量整體偏低[24]，這與本研究結果一致。

綜上所述，在相同種植密度下，改設施西葫蘆四行平行種植模式為三行錯位種植模式，能夠調控根系生長及其對養分的吸收，提高西葫蘆果實的產量和品質，同時降低氮的淋失，具有較好的經濟和環境效益，有利于設施蔬菜的可持續發展。

參 考 文 獻：

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