不同氮肥浓度对甜瓜幼苗生长和营养元素积累的影响_李蒙.pdf

北方园艺 （）：研究论文第一作者简介：李蒙（），男，博士，讲师，现主要从事设施园艺与无土栽培等研究工作。：责任作者：申君（），女，博士，副教授，现主要从事设施蔬菜栽 培 与 病 虫 害 防 治 等 研 究 工 作。：基金项目：年度河南省高等学校重点科研资助项目（）；信阳农林学院高水平科研孵化器建设资助项目（）；信阳农林学院青年教师科研基金资助项目（）；信阳农林学院设施作物栽培关键技术及其装备智能化研究科技创新团队资助项目（）。收稿日期：不同氮肥浓度对甜瓜幼苗生长和营养元素积累的影响李蒙，万雨，熊 婷 婷，倪 天 虹，申君（信阳农林学院 园艺学院，信阳市大别山区园艺植物遗传改良重点实验室，河南 信阳 ；安徽农业大学 园艺学院，安徽 合肥 ）摘要：以 羊角蜜 甜瓜为试材，采用穴盘育苗的方式，将草炭蛭石珍珠岩按照（体积比）混配作为育苗基质，通过在育苗基质中根施不同浓度的氮肥（、株），研究其对基质理化性质、微生物数量以及甜瓜幼苗生长和营养元素积累的影响，以期为提高氮肥利用率，培育优质壮苗提供参考依据。结果表明：添加一定浓度的氮肥可以改善基质的理化性质，处理下，即氮肥浓度为 株时，基质中细菌、真菌和放线菌数量明显下降，甜瓜幼苗的株高、茎粗、根长和叶面积显著增大，与 相比分别增加 、和 ，地上部鲜质量相比 提高了 ；处理下甜瓜幼苗叶绿素总量最大，相比于 提高了 ；添加一定浓度的氮肥能显著促进植株体内氮含量的积累，而磷、钾含量基本维持不变。综上，当氮肥浓度为 株时，基质理化性质得到有效改善，甜瓜幼苗长势最佳，可作为甜瓜育苗最佳氮肥添加量。关键词：甜瓜幼苗；不同氮肥浓度；生长；营养元素中图分类号：文献标识码：文章编号：（）无土栽培是一种不用天然土壤而采用基质或营养液栽培植物，以减少土传病害，提高生产效益的方法。作物产量的提高及品质的提升，可通过肥料的合理使用实现。王尊欣的研究表明施用氮肥可以提高水稻营养器官中铁、锌元素的浓度与积累量。韩宝等研究表明，小麦在施用有机肥后，平均产量提高 ，且土壤有机质、全氮、碱解氮均随有机肥施用的增多而有所增加，分别增加了 、和 。任依等通过施用纯化肥、有机肥以及碳基肥显著提高了水稻产量和水稻籽粒 氮 素 积 累 量，其 中 水 稻 籽 粒 产 量 增 加 ，秸 秆 产 量 增 加 。氮肥作为一种重要的化学肥料，对促进现代农业的生产发展起着重要作用。杨建超等对甜瓜幼苗施用氮肥后，植株叶绿素含量增加了 ，叶绿素含量增加了 ，可溶性糖和可溶性蛋白质含量也相应提升，表明氮肥对甜瓜的生长发育有促进作用，同时也能提高果实产量和品质。周小杰等通过对柑橘幼树施用氮肥后，柑橘幼树春梢平均生长量提高 ，株高提高了 ，冠幅生长量提高了 。张硕等研究发现，通过增加烤烟的氮肥用量，烤烟植株的株高增加了 ，叶片增加 片，说明施 用 氮 肥 与 烤 烟 发 育 密 切 相 关。展 文 洁等 对春玉米一次性基施氮肥 时，其单株籽粒增产 ，单株生物量增加 ，吸氮量增加 ，表明增施氮肥有利于春玉米产量的提高，且增产效果显著。甜瓜（）是葫芦科的一种喜肥作物，其生长发育对氮肥的营养需求较多且反应敏感，并且它的营养价值和经济价值都很高。近年来，人民的生活水平不断提升，生活质量不断提高，人们向往美好生活的意愿更加强烈，对于甜瓜等瓜类蔬菜的需求量日益增大。我国甜瓜的栽培面积逐年递增，甜瓜的规模化生产也日趋稳定，培育优质高产的甜瓜成为当前的一个重要发展方向。目前，关于混施各种肥料以促进作物生长的研究较多，而探讨单一氮肥对甜瓜幼苗生长和营养元素含量影响的研究却鲜有报道。该试验通过根施不同浓度氮肥，研究氮肥用量对基质理化特性、甜瓜幼苗生长及营养元素积累的影响，以期筛选出适宜甜瓜育苗的最适氮肥添加量，对培育甜瓜壮苗以及均衡施肥具有重要意义。材料与方法 试验材料供试材料 羊角蜜 甜瓜种子购自北京华科农业发展有限公司；育苗基质（草炭蛭石珍珠岩（体积比），基质容重 ，总孔隙度，通气孔隙，持水孔隙，为 ，值为 ）购自河南省信阳市绿地球生物科技有限公司；供试氮肥购自河北先正农业科技有限公司。试验方法于 年月在信阳农林学院智慧园艺物联网温室进行。采用 孔穴盘进行育苗，育苗之前，每个穴盘需用清水冲洗干净并做消毒处理，每个穴孔仅播粒种子，各处理分别重复次。分别称取 、的硝酸铵并研磨后，分别与水配成溶液（表），在甜瓜幼苗第片真叶完全展开后开始试验，对照（）浇灌清水，、处理分别浇灌不同浓度的氮肥溶液，总共 ，分 次进行，每次，所有处理均浇灌次。表氮肥的不同浓度 处理 氮素施用量 （株）项目测定 基质理化性质参照郭世荣 的方法测定基质的容重、总孔隙度、通气空隙和持水孔隙；采用 型电导仪测定基质的 值，采用 型笔式 计测定 ，每处理次重复。幼苗生长指标待甜瓜幼苗长至三叶一心时，选出生长状态良好且一致的幼苗株，用直尺测量幼苗的株高、根长和上、下胚轴长；采用方格法 测量叶面积；采用游标卡尺测量幼苗的茎粗；采用排水法测量根体积；采用烘干法测量幼苗干质量，采用 法测定根系活力。幼苗叶绿素含量参照张治安 的方法测定叶绿素含量。在 、的波长下，用紫外分光光度计分别测定叶绿素、叶绿素和类胡萝卜素的吸光度值，每处理次重复。基质微生物含量细菌、真菌和放线菌均采用稀释平板涂抹法。分别用牛肉膏蛋白胨和琼脂培养基培养，用平板计数法计数。测定植株氮、磷、钾含量采用凯氏定氮法 测定植株氮含量；采用 消煮钒钼黄比色法 测定植株磷含量；采用火焰光度法 测定植株钾含量。数据分析使用 和 北方园艺月月（上上）软件对试验数据进行处理并整理分析。结果与分析 不同氮肥浓度对基质理化性质的影响由表可知，在根施氮肥后，各处理的基质容重呈 递增趋 势，其中 处 理 的 容重最 大为 ，容重最小为 （）；各组处理的总孔隙度范围在 ，符合作物生长所需适宜总孔隙度范围；各处理的 为 ，符合甜瓜穴盘育苗生长所需适宜 范 围。与 相 比，处 理 的 值 提 高 ，持水孔隙下降 。综上，根施一定浓度的氮肥后，基质的理化性质得到改善，并以 处理效果最明显。表不同氮肥浓度对基质理化性质的影响 处理 容重 （）总孔隙度 通气孔隙 持水孔隙 电导率 （）注：同列不同小写字母表示差异显著（），下同。：（），不同氮肥浓度对甜瓜幼苗生长的影响由表可知，甜瓜幼苗的长势随着氮肥浓度的不同表现出不同的差异性。根施氮肥后，处理的幼苗株高、茎粗和壮苗指数均优于，分别比 提 高 了 、。处理的 上、下 胚 轴 长 最 大，分 别 比 提 高 了 、，、和 处理间无显著性差异。和 处理的壮苗指数相对 增加 ，比 增加 。这表明适量浓度的氮肥可以有效提高甜瓜幼苗的壮苗指数，对其生长具有一定的促进作用。不同氮肥浓度对甜瓜幼苗干鲜质量的影响由表可知，甜瓜幼苗的干鲜质量随着氮肥浓度的增加呈先增后减的趋势。根施氮肥之后，表不同氮肥浓度对甜瓜幼苗生长的影响 处理 株高 茎粗 上胚轴长 下胚轴长 壮苗指数 表不同氮肥浓度对甜瓜幼苗干鲜质量的影响 处理 地上鲜质量 地下鲜质量 地上干质量 地下干质量 全株鲜质量 第第 期期 北方园艺除 处理外，其它各处理的地上鲜质量均高于，各处理的甜瓜幼苗地上部干质量在 ，地下部干质量在 。各处理中，处理的全株鲜质量最大为 ，高出 ；处理最小为 ，略低于 。由此可得，适量氮肥有利于甜瓜幼苗的物质积累，但总量不宜过多。不同氮肥浓度对甜瓜幼苗叶片生长的影响由图可知，氮肥的施用对、和 处理的叶面积和叶片数影响不同，并随氮肥浓度的增加与 产生明显差异。氮肥浓度在 株范围内，甜瓜幼苗的叶片数和叶面积随着氮肥浓度的增加而呈现上升趋势；当氮肥浓度大于 株时，甜瓜幼苗的叶片数和叶面积随着氮肥浓度的增加而呈下降趋势。各处理的甜瓜幼苗叶片数以 处理最多，最少。处理的叶面积达到峰值为 ，处理次 之，为 ，分 别 比 增 加 、。结果表明，一定浓度的氮肥能促进甜瓜幼苗叶片数的增加和叶面积的增大。注：不同小写字母表示差异显著（），下同。：（），图不同氮肥浓度对甜瓜幼苗叶片生长的影响 图不同氮肥浓度对甜瓜幼苗叶片叶绿素和类胡萝卜素含量的影响 北方园艺月月（上上）不同氮肥浓度对甜瓜幼苗叶片叶绿素含量的影响由图可知，当氮肥浓度为 株时，幼苗叶片中叶绿素、叶绿素以及叶绿素总量均达到最大值，分别为 、，分别高出 、，与除 外的其它各处理差异显著。处理的类胡萝卜素含量最大，为 ，与 相比增加，与、处 理 相 比 分 别 增 加 了 、。因此，根施一定浓度的氮肥，有助于提高甜瓜幼苗叶片叶绿素含量，促进光合作用。不同氮肥浓度对甜瓜幼苗根系生长的影响由表可知，甜瓜幼苗在根施氮肥后，最大根长、根体积和根活力随着氮肥浓度的增加先逐渐增大，当氮肥浓度大于 株时，最大根长、根体积和根活力减小，其对最大根长和根体积的影响均表现为 ，对根系活力的影响表现为 。处理 的 甜 瓜 幼 苗 根 系 活 力 与 相 比 提 高 ，其它各处理与 相比差异不显著。表明氮肥能促进甜瓜幼苗根系的生长，并以 处理表现出最佳的促进效果。从图可以看出，处理的甜瓜幼苗叶片数较多，叶面积较大，根系生长状况好，植株生长健壮。表不同氮肥浓度对甜瓜幼苗根系生长的影响 处理 最大根长 根活力 （）根体积 不同氮肥浓度对基质微生物数量的影响由表可知，在育苗基质中根施一定浓度的氮肥后，基质中各微生物数量呈现出逐渐下降的趋势。处理的细菌数量、放线菌数量和微生物总量是 的倍，的真菌数量约是 处理的倍，其数量关系变化显著。综上，施用过高浓度的氮肥会抑制基质中微生物的生长。表不同氮肥浓度对微生物数量的影响 处理 细菌数量 放线菌数量 真菌数量 微生物总量 不同氮肥浓度对甜瓜幼苗营养元素含量的影响由图可知，在育苗基质中根施一定浓度的氮肥后，植株体内的全氮、全磷、全钾含量呈现增长趋势。随氮肥浓度的增加，至 处理的植株全氮含量表现出持续增长，处理之后的植株全氮含量增长平缓，各处理与 相比，分别增 加 了 、；而植株全磷、全钾含量的增长趋势不明显，植株全磷含量维持在 ，植株全钾含量维持在 。表明氮肥的施用对植株体内氮元素的积累效果最佳。综上所述，氮肥能促进甜瓜幼苗对营养元素的吸收和积累。甜瓜幼苗生长指标与基质特性指标的关联性分析由表可知，甜瓜幼苗的生长指标与基质特性之间的相关性表现程度不同，各生长指标与基质 和容重之间的相关性表现非常显著。其中，甜瓜幼苗的单株鲜质量、壮苗指数与基质 呈极显著负相关，且株高、叶绿素总量与 呈显第第 期期 北方园艺图不同氮肥浓度对甜瓜幼苗营养元素含量的影响 著负相关。由此得出，基质 越低，越不利于植株的健壮生长和有机物质的积累。植株体内的营养元素氮、磷、钾的含量与 值呈显著正相关，基质的容重与株高、茎粗、单株鲜质量、壮苗指数以及叶绿素总量呈极显著正相关。这表明基质的容重越大，甜瓜幼苗对营养物质的吸收越好，有机物质的积累越多，植株的长势也越好。综上所述，甜瓜幼苗的生长指标受基质容重、值和微生物的影响较大，即当基质 较低时，甜瓜幼苗的生长状况不好，进而表现为植株长势不佳；当微生物数量较多时，植株体内氮、磷、钾含量较少，不利于植株营养元素的积累。表甜瓜幼苗生长指标与基质特性指标的关联性分析 指标 值 容重 总孔隙度 细菌数量 真菌数量 放线菌数量 株高 茎粗 单株鲜质量 壮苗指数 叶绿素总量 全氮含量 磷含量 钾含量 注：和分别表示不同指标在 和 水平下显著相关和极显著相关。：讨论与结论氮肥是农业生产中使用较多的化学肥料，其用量是决定作物优质高产的重要因素。氮肥能改善多年生生物能源饲料作物的品质，提高作物产量。该试验通过在育苗基质中根施不同浓度的氮肥，分析不同氮肥浓度对甜瓜幼苗的生长和营养元素积累的影响。郭世荣 研究表明，适合植物生长的基质优良容重在 、总孔隙度在 、持水孔隙在 。该试验中，各处理基质的容重和总孔隙度均处于适宜植物生长范围内，尤以 处理最佳。该试验使用的氮肥主要成分是硝酸铵，属于酸性肥料，施用氮肥前的基质 是 ，育苗基质根施氮肥后，其基质表现为 弱 酸 性，但 各 处 理 基 质 的 在 ，符合甜瓜幼苗生长发育所需的 环境。值的大小直接反映了基质中水溶性离子的总浓度，该指标是限制有机废弃物基质应用于育苗或栽 培 基 质 的 主 要 限 制 因 子。处 理 的 值是 ，处于适宜作物良好生长的 范围。植株的株高和茎粗直接反映了植株的生长势。该试验中，随着氮肥浓度的增加，甜瓜幼苗的株高和茎粗呈现先上升后下降趋势，这与景博等 的研究结果相一致。甜瓜幼苗的株高和茎粗在氮肥浓度为 株时达到最大值，相比 分别增加了 、，呈显著性差异。处理的上、下胚轴长最大，与 相比分别提高了 、，、和 处理间无显著性差异。因此，适量的氮肥施入育苗基质有利于甜瓜的壮苗。植株地上部和地下部的干鲜质量反映了植株的干物质积累。该试验中，在根施氮肥后，各北方园艺月月（上上）处理甜瓜幼苗的地下干鲜质量均为先上升后下降，适量氮肥有利于甜瓜幼苗的物质积累，但是氮肥浓度过高不利于植株有机物质的积累。作物栽培时，施用氮肥可明显增加叶片数、叶面积指数。适宜的叶面积可以满足作物自身生长发育所需的光能，其中 处理的叶面积最大，的叶面积最小。因此，适量氮肥能促进叶绿素吸收、传递和转化光能，提高作物光合作用强度，并对幼苗的物质积累产生积极影响。叶绿素因能直接参与光合作用，其含量多少可在某种程度上反映植株光合作用的能力，叶绿素含量高，叶片光合作用能力强；叶绿素含量低，叶片光合作用能力弱。该试验中，与 相比，各处理的叶绿素、类胡萝卜素和叶绿素总量表现为先增加后下降的趋势，这与杨建超等的试验结果相一致，表明叶绿素含量多，单位叶面积的光合强度大，光合作用能力强，光能利用率高，有机物质积累多。根系的发育是否良好可通过根长、根活力及壮苗指数反映出来。植株只有从土壤中吸收到充足的水分和养分才能使根系发达，进而生长健壮。处理的植株根系活力最大，而 根系活力最低，表明氮肥浓度 株时，促进根系生长的效果更好。壮苗指数可作为反映作物整体质量的重要指标。各处理中，处理的壮苗指数显著优于其它各组处理，并高出 。表明氮肥浓度 株时，甜瓜幼苗长势好，抗性强，生长健壮。氮素被称为“生命元素”，是作物生长发育所必须的矿质营养元素之一，可直接参与植株器官的形态建成和多种生理生化反应。该试验中，氮肥的施用抑制了基质中各微生物的生长，对真菌数量的抑制现象更加明显。该试验中，甜瓜幼苗单株氮含量 ，单株磷含量 ，单 株 钾 含 量 。处理的甜瓜幼苗体内营养物质含量最多，其单株氮含量高达 ，磷 含 量 高 达 ，钾 含 量 高 达 。试验结果表明，在育苗基质中根施氮肥后，促进了甜瓜幼苗对氮、磷、钾元素的吸收，并在营养元素积累方面产生了积极的影响。综上，在育苗基质中根施氮肥可以有效改善基质的理化性质，促进甜瓜幼苗生长和营养元素的积累，当施用的氮肥浓度为 株时，甜瓜幼苗的长势最好，可作为甜瓜育苗的最适氮肥添加量，并进一步推广使用。参考文献颜景秀 蔬菜无土栽培技术与技术推广分析 农业开发与装备，（）：李瑞杰无土栽培技术创新发展研究进展南方农机，（）：王尊欣 水稻籽粒矿质营养品质的氮素调控效应研究南京：南京农业大学，韩宝，于跃跃，朱文 有机肥不同量级对小麦产量和土壤培肥的影响中国农学通报，（）：任依，邵建均，鲁长根，等 施用肥料对水稻产量及氮素吸收的影响浙江农业科学，（）：刘艳香，姜春玲，张晓英 我国氮肥的施用现状及对策农业开发与装备，（）：杨建超，陈有福，付湘，等 不同氮肥用量对甜瓜生长、产量及品质的影响 塔里木大学学报，（）：周小杰，赵禹，王梓，等 氮肥和钾肥对晚熟柑橘春见幼树生长的影响 四川农业科技，（）：张硕，沈晗，裴洲洋，等氮钾肥用量对皖南烤烟生长发育及养分吸收的影响华北农学报，（）：展文洁，陈一昊，曾子豪，等不同氮肥施用方式下春玉米根系时空分布特征中国土壤与肥料，（）：李婷，陈艳利，徐晨不同氮肥用量对网纹甜瓜产量和品质的影响中国农学通报，（）：郭世荣无土栽培学北京：中国农业出版社，时振宇，陈健，贾凯，等不同配比基质对黄瓜、番茄幼苗生长及品质的影响天津农业科学，（）：徐明月，刘萍，王奎萍，等混配蚯蚓粪复合基质对西葫芦育苗的影响北方园艺，（）：张治安 植物生理学实验指导 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