苗期短時間低硝態(tài)氮處理對水培黃瓜生長、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

劉嘯然 蔣衛(wèi)杰 余宏軍 寧秀娟 楊學(xué)勇

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所，北京 100081）

黃瓜（Cucumis sativusL.）作為一種重要的設(shè)施蔬菜，其生長特點是營養(yǎng)生長與生殖生長同步進(jìn)行，增產(chǎn)潛力大，對肥料需求量大（劉慧謹(jǐn)和侯海生，2005）。Ju等（2009）對日光溫室土培黃瓜氮肥施用量的研究表明，氮素對黃瓜產(chǎn)量具有決定性作用，單施有機肥和磷鉀底肥時，設(shè)施黃瓜當(dāng)季產(chǎn)投比最低，總收益最低，低氮條件下隨著施氮量的增加，產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益以及產(chǎn)投比均明顯增加。適量增加氮素的用量和比例可以顯著提高黃瓜產(chǎn)量、單株果實數(shù)、單果質(zhì)量以及果實可溶性蛋白含量，但進(jìn)一步加大用量和比例則使之降低，增氮顯著降低果實 VC含量，增加硝酸鹽含量（李冬梅 等，2005）。趙鳳艷等（2001）研究表明，過量施用氮肥對農(nóng)作物的生長不但沒有促進(jìn)作用，反而會影響農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量、品質(zhì)，甚至?xí)驗橥介L倒伏進(jìn)而引起病蟲害的加劇，農(nóng)民為了挽回?fù)p失而增加農(nóng)藥的使用，這不但造成了生產(chǎn)成本的提高，而且殘留農(nóng)藥還會影響食品安全。本試驗通過苗期對黃瓜植株進(jìn)行短時間的低硝態(tài)氮處理，隨即恢復(fù)正常水平，比較處理期和恢復(fù)期黃瓜植株的生長發(fā)育情況和光合特性，并研究苗期低硝態(tài)氮處理對黃瓜果實產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期為溫室氮肥管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗方法

試驗于2010年2～6月在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所無土栽培課題組玻璃溫室中進(jìn)行。供試黃瓜品種為9930，由本所黃瓜育種課題組提供。2月 21日播種育苗，3月17日定植于玻璃溫室中。采用營養(yǎng)液槽栽，水培槽長28.8 cm，寬12.5 cm，高7.5 cm，每槽2.5 L營養(yǎng)液。栽培用營養(yǎng)液為改良的Hoagland營養(yǎng)液，配方中大量元素含量：Ca2+4 mmol·L-1，NO3-11 mmol·L-1，NH4

+1 mmol·L-1，K+6 mmol·L-1，Mg2+2 mmol·L-1，PO43-1 mmol·L-1；配方中微量元素含量：Fe2+79.01 μmol·L-1，Mo6+0.11 μmol·L-1，Cu2+0.32 μmol·L-1，Zn2+0.77 μmol·L-1，Mn2+9.59 μmol·L-1，B3+46.26 μmol·L-1。配制營養(yǎng)液所用水源為蒸餾水，所用肥料為分析純化學(xué)試劑。

2009年10月～2010年1月進(jìn)行預(yù)備試驗，確定Hoagland營養(yǎng)液中NO3-濃度 11 μmol·L-1為溫室水培黃瓜苗期生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)水平。

黃瓜幼苗四葉一心（4月12日）時開始進(jìn)行不同NO3-濃度處理：T1，營養(yǎng)液NO3

-濃度為2 μmol·L-1；T2，營養(yǎng)液 NO3-濃度為5 μmol·L-1；CK，營養(yǎng)液NO3

-濃度為 11 μmol·L-1。每處理10株（每水培槽定植1株），4次重復(fù)，隨機區(qū)組排列。處理第7天將黃瓜幼苗移至對照營養(yǎng)液中進(jìn)行恢復(fù)。為方便對試驗結(jié)果進(jìn)行分析和討論，將處理的第1天（4月12日）至第7天（4月18日）稱為處理期，處理后恢復(fù)的第1天（4月19日）至恢復(fù)第7天（4月25日）稱為恢復(fù)期，恢復(fù)7 d后（4月26日以后）稱為恢復(fù)后。

栽培期間，每7 d更換1次營養(yǎng)液。營養(yǎng)液pH值保持在6.0左右，EC值控制在2.5 mS·cm-1以下。為了保證營養(yǎng)液中溶氧量在飽和溶解度的50%以上（蔣衛(wèi)杰，2007），采用電動通氣泵進(jìn)行間歇供氧，白天每供氧15 min間歇30 min，夜間每供氧15 min間歇60 min。吊蔓，植株調(diào)整措施同一般生產(chǎn)。4月30日開始采收，6月5日拉秧。

1.2 測定項目

栽培期間跟蹤測定營養(yǎng)液pH、EC值，以便于控制營養(yǎng)液的化學(xué)性質(zhì)，分別用瑞士METTLER TOLEDO公司生產(chǎn)的FE30- FiveEasyTM實驗室pH計、電導(dǎo)率儀測定。處理第7天和恢復(fù)后第7天分別稱取植株莖葉和根系的鮮質(zhì)量和干質(zhì)量；然后將干樣混勻研磨后用于測定植株N、P、K的吸收量，N含量用凱氏定氮儀測定，P含量用鉬銻抗比色法測定，K含量用原子吸收分光光度計測定（鮑士旦，2005）。分別在處理前、處理第7天、恢復(fù)第7天和恢復(fù)后第7天測定莖粗和株高，莖粗以植株根莖交界處為準(zhǔn)，用千分尺測量；株高用米尺測量。分別在處理第7天和恢復(fù)第7天測定黃瓜葉片面積，使用刻度尺測量各植株每個葉片的橫徑和縱徑，算出每片葉的面積，然后求和得到各植株葉面積，再取每處理的平均值。

分別在處理第6天、恢復(fù)第6天上午9：00～11：00，采用Li-6400型便攜式光合測定系統(tǒng)測定植株光合特性，光源為500 μmol·m-2·s-1人工光源，測定部位為植株第4～5片真葉，每處理測定 5株，取平均值。果實分期分批采收，記錄每重復(fù)的平均單株果實產(chǎn)量。果實可溶性糖含量用蒽酮比色法測定，硝酸鹽含量用水楊酸—硫酸比色法測定，VC含量用2，6-二氯靛酚滴定法測定，可溶性固形物含量用WZ-113手持式折射儀測定，蛋白質(zhì)含量用考馬斯亮藍(lán)G-250測定（李合生，2000）。

數(shù)據(jù)處理及作圖應(yīng)用Excel軟件完成，采用SAS軟件Duncan多重比較法進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 苗期低硝態(tài)氮處理對水培黃瓜光合特性的影響

從圖1可以看出，苗期低硝態(tài)氮處理對水培黃瓜葉片凈光合速率影響較大。處理期第6天T1的凈光合速率比CK低44.09%，而T2的凈光合速率卻比CK高出3.28%；T1的氣孔導(dǎo)度極顯著低于 CK，而 T2則比 CK高出 15.25%；胞間 CO2濃度，T1比 CK低 7.90%，T2比CK高4.90%；葉片蒸騰速率高低順序為CK＞T2＞T1，T1、T2分別比CK降低了40.70%和15.10%。可見，適當(dāng)降低苗期硝態(tài)氮供應(yīng)量可增加黃瓜葉片氣孔導(dǎo)度，增加植株與外界環(huán)境的氣體交換，有利于 CO2進(jìn)入，提高凈光合速率；過低的硝態(tài)氮肥供應(yīng)則顯著或極顯著降低氣孔導(dǎo)度和凈光合速率。雖然較高的硝態(tài)氮用量能夠使黃瓜維持較高的蒸騰速率，但適當(dāng)降低硝態(tài)氮供應(yīng)不會對植株水分吸收造成顯著影響。

圖1 苗期低硝態(tài)氮處理對水培黃瓜植株光合特性的影響

恢復(fù)期植株進(jìn)入營養(yǎng)生長旺盛期，葉片光合能力增強，各處理的凈光合速率均有升高，但T1的凈光合速率仍極顯著低于T2和CK，說明處理期過低的硝態(tài)氮供應(yīng)影響了黃瓜葉片葉綠素合成，即使轉(zhuǎn)移到正常營養(yǎng)液中短時間內(nèi)也不能完全恢復(fù)。經(jīng)過一段時間的恢復(fù)，T2的光合特性指標(biāo)均接近對照?；謴?fù)期，不同處理之間氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度和蒸騰速率沒有顯著差異。

2.2 苗期低硝態(tài)氮處理對水培黃瓜生長發(fā)育的影響

2.2.1 對株高和莖粗的影響 從表1可以看出，處理期，不同處理間株高增加量差異極顯著，T1、T2分別比CK低14.06%和10.38%；恢復(fù)期，T1、T2的株高增加量分別比CK低21.64%和16.39%；恢復(fù)后，不同處理間株高增加量差異不顯著。這表明，苗期低硝態(tài)氮處理確實對植株生長產(chǎn)生顯著影響，但是經(jīng)過一段時間的恢復(fù)，株高增長速率可以達(dá)到正常水平。處理期和恢復(fù)期各處理的莖粗增加量差異均不顯著，可見苗期短時間低硝態(tài)氮處理對黃瓜植株的莖粗影響不大。

表1 苗期低硝態(tài)氮處理對水培黃瓜株高和莖粗的影響

2.2.2 對葉面積的影響 由圖2可見，經(jīng)過7 d的低硝態(tài)氮處理，水培黃瓜的葉面積出現(xiàn)極顯著差異，恢復(fù)生長7 d后，T2的葉面積比CK增加5.99%，而T1的葉面積仍顯著低于CK。說明苗期短時間適當(dāng)降低硝態(tài)氮供給對水培黃瓜葉面積的增長有一定促進(jìn)作用。

圖2 苗期低硝態(tài)氮處理對水培黃瓜葉面積的影響

2.2.3 對植株 N、P、K吸收量的影響 苗期低硝態(tài)氮處理對水培黃瓜植株 N、P、K的吸收量影響顯著，且這種影響在不同器官中表現(xiàn)不同。

由表2可以看出，低硝態(tài)氮處理顯著影響了黃瓜根系的對氮的吸收，T1、T2分別比CK降低了29.47%和17.32%；經(jīng)過一段時間的恢復(fù)，T2的氮吸收量接近CK，而T1仍顯著低于 CK。低硝態(tài)氮處理對水培黃瓜根系磷吸收量的影響與氮相反，處理期T1、T2的磷吸收量分別比CK提高了108.88%和91.72%；經(jīng)過恢復(fù)后三者差異不大。低硝態(tài)氮處理影響了植株根系對鉀的吸收，但與對照差異不顯著。

低硝態(tài)氮處理對黃瓜莖葉氮吸收量的影響極顯著，T1、T2分別比CK降低了26.09%和7.80%；經(jīng)過恢復(fù)生長，莖葉氮吸收量差異雖有所減小，但T1、T2仍與CK呈極顯著差異（表 3）。莖葉對磷的吸收也受到了低硝態(tài)氮供應(yīng)的影響，吸收量均極顯著高于 CK，且經(jīng)過恢復(fù)后仍極顯著高于 CK。與根系中情況明顯不同的是，各處理莖葉鉀吸收量差異極顯著，其高低順序為T1

表2 苗期低硝態(tài)氮處理對水培黃瓜植株根系N、P、K吸收量的影響 mg·株-1

表3 苗期低硝態(tài)氮處理對水培黃瓜植株莖葉N、P、K吸收量的影響 mg·株-1

2.3 苗期低硝態(tài)氮處理對水培黃瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

表4結(jié)果表明，3個處理的單株產(chǎn)量差異不顯著，T1、T2僅分別比CK降低3.22%和1.60%，說明苗期短時間低硝態(tài)氮處理對水培黃瓜產(chǎn)量影響不大。T1和T2的VC含量分別比CK提高了1.16%和14.92%。所有處理的硝酸鹽含量均低于我國蔬菜硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)允許量432 mg·kg-1（蔣衛(wèi)杰，2007），而且T1、T2的硝酸鹽含量分別比CK降低了 22.44%和20.52%。T1、T2的可溶性糖含量分別比CK降低了9.28%和4.12%，T1與CK差異顯著，T2與CK差異不顯著。

表4 苗期低硝態(tài)氮處理對水培黃瓜果實品質(zhì)、產(chǎn)量的影響

3 結(jié)論與討論

曹慶杰等（2010）研究表明，當(dāng)?shù)啬軌驖M足幼苗生長發(fā)育所需數(shù)量后，繼續(xù)增加氮肥投入并不能加快幼苗的生長。在本試驗中，苗期短時間的低硝態(tài)氮處理對水培黃瓜葉片光合特性和植株生長發(fā)育都有不同程度的影響。T1中硝態(tài)氮濃度僅為2 mmol·L-1，過低的氮肥供應(yīng)影響了根系對氮磷鉀的吸收利用，蛋白質(zhì)、葉綠素等合成受阻，氣孔阻力增大，蒸騰作用減弱，處理期間的凈光合速率比CK降低44.09%。但是，經(jīng)過一段時間的恢復(fù)生長，植株的氮磷鉀同化量、氣孔導(dǎo)度、凈光合速率、株高和莖粗增長量以及葉面積等指標(biāo)與 CK的差異均有所減小。值得注意的是，處理期T2的氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、凈光合速率分別比CK高15.25%、4.90%和3.28%，說明適當(dāng)?shù)慕档拖鯌B(tài)氮供應(yīng)量有利于促進(jìn)光合作用。

Bénard等（2009）的研究表明，降低氮肥供應(yīng)量對番茄商品產(chǎn)量的影響較小，僅降低7.50%，但是少施氮肥可以抑制植株營養(yǎng)生長，增加果實干物質(zhì)含量，顯著提高果實品質(zhì)。本試驗中，T1、T2的產(chǎn)量僅分別比 CK降低 3.22%和 1.60%，而果實 VC含量分別比 CK提高了 1.16%和14.92%，硝酸鹽含量分別比CK降低了22.44%和20.52%。

本試驗結(jié)果表明，苗期短時間低硝態(tài)氮處理可在不影響產(chǎn)量基礎(chǔ)上改善黃瓜果實營養(yǎng)品質(zhì)，提高肥料利用率，降低生產(chǎn)成本，同時減少環(huán)境污染。然而，本試驗僅在苗期對黃瓜植株進(jìn)行了一次低硝態(tài)氮處理，相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)過 7 d的恢復(fù)生長，植株的大部分指標(biāo)都能接近對照水平，因此生長期多次低硝態(tài)氮處理對水培黃瓜植株的生長及產(chǎn)量的影響有待于進(jìn)一步研究。

鮑士旦．2005．土壤農(nóng)化分析．北京：中國農(nóng)業(yè)出版社．

曹慶杰，孫權(quán)，李建設(shè)，郭鑫年，陳茹．2010．不同施氮量對設(shè)施黃瓜生長及產(chǎn)量的影響．北方園藝，（8）：1-4．

蔣衛(wèi)杰．2007．蔬菜無土栽培新技術(shù)．北京：金盾出版社．

李冬梅，魏珉，張海森，孔祥波，王秀峰．2005．氮磷鉀不同用量及配比對日光溫室黃瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響．中國農(nóng)學(xué)通報，21（7）：262-265．

李合生．2000．植物生理生化實驗原理和技術(shù)．北京：高等教育出版社．

劉慧瑾，侯海生．2005．氮素對黃瓜生長發(fā)育的影響．北方園藝，（5）：50-51．

趙鳳艷，魏自民，陳翠玲．2001．氮肥用量對蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響．農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科學(xué)與綜合研究，17（1）：43-44．

Bénard C，Gautier H，Bourgaud F，Grasselly D，Navez B，Caris-Veyrat C，Weiss M，Génard M．2009．Effects of low nitrogen supply on tomato

（Solanum lycopersicum）fruit yield and quality with special emphasis on sugars，acids，ascorbate，carotenoids，and phenolic compounds．J Agric Food Chem，57（10）：4112-4123．

Ju X T，Xing G X，Chen X P ，Zhang S L ，Zhang L J，Liu X J，Cui Z L ，Yin B，Christie P ，Zhu Z L，Zhang F S．2009．Reducing environmental risk by improving N management in intensive Chinese agricultural systems．P NAS，106：3041-304 6．