水肥一体化条件下设施黄瓜的氮磷钾吸收分配规律研究

诸海焘，李建勇，朱 恩，吴 珏，余廷园，蔡树美*

（1上海市农业科学院生态环境保护研究所，上海市设施园艺技术重点实验室，农业部上海农业环境与耕地保育科学观测实验站，上海201403；2上海市农业技术推广服务中心，上海 201103；3上海市奉贤区蔬菜技术推广站，上海 201400）

水肥一体化条件下设施黄瓜的氮磷钾吸收分配规律研究

诸海焘1，李建勇2，朱 恩2，吴 珏3，余廷园1，蔡树美1*

（1上海市农业科学院生态环境保护研究所，上海市设施园艺技术重点实验室，农业部上海农业环境与耕地保育科学观测实验站，上海201403；2上海市农业技术推广服务中心，上海 201103；3上海市奉贤区蔬菜技术推广站，上海 201400）

以‘碧玉’黄瓜为试材，在春播设施栽培条件下，研究了灌溉施肥黄瓜对主要矿质营养氮、磷、钾的吸收分配特点。结果表明：黄瓜在不同时期对氮磷钾的吸收和分配比例不同，开花期、初瓜期、盛瓜期、末瓜期N素吸收量分别占整个生育期吸收总量的5.4%、28.0%、52.2%和14.3%；P素为7.1%、37.6%、34.0%和21.2%；K素为3.4%、19.2%、54.5%和22.7%。黄瓜对氮磷钾三要素的吸收，以钾最多，氮次之，磷最少。黄瓜整个生育期氮磷钾的吸收总量为25.09 g/株，三者的吸收比例为1∶0.48∶1.36。形成75—90 t/hm2商品产量的黄瓜，氮磷钾吸收量分别为244.5—293.4 kg/hm2、117.8—141.3 kg/hm2、327.8—393.3 kg/hm2。

设施黄瓜；生育期；氮磷钾；养分吸收；水肥一体化

生产中菜农普遍有“大水漫灌”、“大水大肥”的传统观念，只为达到高产，缺少节水节肥防止土壤质量退化的意识，不仅造成了肥、水资源的严重浪费，还易导致土壤板结和病害蔓延［1］。研究表明，合理控制氮素和水分的投入是提高氮水利用效率的有效途径。水肥一体化是借助压力系统将可溶性固体或液体肥料，按土壤养分含量和蔬菜作物需肥规律的特点配兑成肥液，与灌溉水一起相融后，利用可控管道系统供水、供肥，将水分、养分均匀、定时、定量按比例直接提供给作物［2］，可极大提高肥、水资源的利用效率，且省时省工、增产增效。目前，制约设施蔬菜水肥一体化技术进一步发展的因素主要有：蔬菜土壤养分丰缺指标体系不健全，主要蔬菜作物的养分需求规律不明，适合蔬菜水肥一体化技术的专用高浓度全溶配方肥料品种不全等等。只有明确了设施蔬菜不同生育期对氮磷钾元素的需求规律，才能有针对性地研发不同蔬菜专用水溶肥配方，真正实现定时、定量、按比例将养分供给作物吸收。

黄瓜是保护地栽培的主要蔬菜作物之一，属耗水耗肥的蔬菜作物，营养生长与生殖生长同时进行，采收期长，对肥料需求量大［3］。氮、磷、钾是黄瓜生长发育必需的三要素，对促进黄瓜植株的生长、产量和品质有决定性作用［4］。本研究对目前上海地区春播设施栽培黄瓜进行高产优质栽培试验，旨在通过测定黄瓜在成熟前不同时期不同器官对氮磷钾的积累、分配和转运情况，掌握设施黄瓜对氮、磷、钾的吸收及分配规律，为设施黄瓜的合理肥水运筹提供依据，为黄瓜水肥一体化的推广提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试黄瓜品种：‘碧玉’，试验地点：奉贤扬升园艺场。土壤基础地力：有机质1.87 g/kg，全氮1.45 g/kg，碱解氮226.3 mg/kg，有效磷128.94 mg/kg，速效钾160 mg/kg，总盐2.56 g/kg。

1.2 试验方法

1.2.1 肥水运筹

根据黄瓜目标产量和前期平衡施肥试验结果，设置氮肥（N）、磷肥（P2O5）、钾肥（K2O）施肥量分别为270 kg/hm2、90 kg/hm2、375 kg/hm2。其中20%的氮、50%的磷和20%的钾作基肥施入，其余分8次等比例作追肥滴灌施入（开花期和初瓜期各追肥1次，初瓜期后，每10 d追施1次，除滴灌施肥外，每2次追肥中间灌水1次）。2014年1月3日育苗，3月12日移栽。

1.2.2 采样方法

每次采样时将黄瓜地上部植株取走，清洗并晾干水份后称鲜重，茎、叶（含叶柄）、果实分别装入纸袋带回实验室，于105℃干燥箱杀青30 min，然后在65℃干燥箱烘干至恒重，用百分之一天平称干重，磨碎进行氮磷钾等养分分析。

1.2.3 采样时期

①幼苗期：3月12日移栽时（20株）；②开花期：4月22日（10株）；③初瓜期：5月6日（5株）；④盛瓜期：6月11日（3株）；⑤末瓜期：7月10日（3株）。

1.2.4 测定项目

考查各时期各器官的鲜重、干重、单株生物量，测定各时期各器官的氮、磷、钾含量及单株吸肥量。植株全氮、全磷、全钾测定，先经浓H2SO4-H2O2消化，然后分别采用半微量蒸馏法测定氮（N）含量，钒钼黄吸光光度法测定磷（P2O5）含量，火焰光度计法测定钾（K2O）含量［5］。

1.3 统计分析

试验数据采用Excel 2003和SPSS 17.0进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 黄瓜地上部干物质积累和养分吸收

黄瓜单株干物质重量在幼苗期、开花期缓慢增加，进入初瓜期后快速增加，盛瓜期黄瓜地上部单株干物质重量迅速增加，幼苗期单株干物质重量为0.24 g，开花期、初瓜期和盛瓜期分别为12.5 g、89.05 g和223.04 g。进入末瓜期后地上部干物质积累变缓，其茎和叶片干物质重量低于盛瓜期，一方面是由于这一时期相比营养生长期和生殖生长前期，黄瓜果实中水分含量急剧增加，干物质比重下降；另一方面是由于黄瓜在生殖生长后期随着果实的逐渐成熟，老叶出现自然脱落现象（表1）。

表1 每株黄瓜不同生育期地上部分鲜重和干重Table1 The fresh and dry matter weight of cucumber overground part at different stages g

2.2 黄瓜各器官中氮磷钾的吸收与转运

从黄瓜不同生育期的植株含氮量来看（图1a），从幼苗定植后，叶片含氮量始终高于茎。尤其是在开花期，叶片含氮量几乎比茎中高出一倍。进入初瓜期后，叶片含氮量急剧下降，而果实中却积累了大量的氮。由此推测，茎叶中的部分氮素在初瓜期开始转移到果实，黄瓜将由营养生长期进入生殖生长期，茎叶器官光合作用产生的碳水化合物将输送到果实中，供其膨大。

黄瓜不同生育期的植株含磷量，总体上表现出与含氮量一致的趋势（图1b）。不同的是，进入初瓜期时，叶片含磷量比茎含磷量的下降趋势更甚，使得这一时期黄瓜的叶片含磷量低于茎。

从幼苗定植后，黄瓜地上部含钾量，茎始终远远高于叶片。在黄瓜的生殖生长期，茎和叶片中积累的钾可以通过韧皮部运输至果实中，满足果实生长需要（图1c）。

通过黄瓜茎、叶、果实中氮磷钾的养分含量综合分析来看，不同器官对营养元素的吸收量顺序不同，叶片为N＞K＞P，茎和瓜为K＞N＞P。黄瓜整个生育期中含钾量最高，氮次之，磷最少。叶片中氮、磷含量高于茎，钾含量低于茎；果实中氮磷钾含量均高于叶片和茎。

图1 黄瓜不同生育期地上部养分含量Fig.1 The nutrient（NPK）content of cucumber overground part at different stages

2.3 黄瓜不同生育期地上部氮磷钾吸收量情况

通过计算黄瓜各生育阶段吸肥量占全生育期吸收总量的百分比（表2），表明黄瓜对氮磷钾的吸收量是不断变化的。从播种到开花期，生长期约占全生育期的1/3左右，但植株各器官增重缓慢，氮、磷、钾的吸收量分别占总吸收量的5.4%、7.1%和3.4%。进入结瓜期以后，植株的生长量显著增加，干物质和三要素的积累速度迅速增加，磷在初瓜期吸收比例最大，初瓜期吸磷量占总磷量的37.6%，说明黄瓜生长前期对磷肥需求较大。氮和钾的吸收比例均在结瓜盛期达到最大值，在结瓜盛期的30多天内，吸氮量占总氮量的52.2%，吸钾量占54.5%，均超过总吸收量的一半以上，是黄瓜吸肥吸水的高峰，此阶段的肥水供应对黄瓜的产量至关重要。结瓜末期，植株衰老、生长速度减慢，养分吸收减少，根系吸收能力也随之下降，此时期黄瓜对氮磷钾三要素的吸收量分别为1.27 g/株、0.91 g/株和2.71 g/株，占总吸收量的14.3%、21.2%和22.7%。

表2 黄瓜不同生育期氮磷钾吸收量占总吸收量的百分比Table 2 The percentage of NPK uptake amount in different stages to total uptake amount of cucumber

2.4 黄瓜不同时期养分吸收比例和吸收曲线

由表3可以看出，黄瓜苗期和初花期对氮磷钾的吸收较少，开花后随着营养生长的加速，吸收量逐渐增加，结果以后明显增加，氮磷钾的积累呈“S”形曲线（图2）。黄瓜开花期氮磷钾三要素吸收比例为1∶0.64∶0.86，此时黄瓜对氮的需求大于对钾的需求；初瓜期，随着黄瓜对钾的吸收量增加，氮钾比例为1∶0.91；盛瓜期对养分需求急剧增加，氮磷钾吸收总量达到12.6 g/株，占整个生育期吸收总量的50.2%，此时氮钾的吸收比例为1∶1.21，说明黄瓜对钾的需求已经超过对氮的需求，末瓜期N和K2O比例达到1∶1.34。说明结瓜期后，黄瓜对钾的需求远高于氮，因此，黄瓜生长后期应施用一些高钾配方的水溶肥。

图2 黄瓜地上部分不同生育期氮磷钾吸收曲线Fig.2 Curves of NPK uptake of cucum ber overground part at different stages

表3 黄瓜不同时期地上部单株氮磷钾吸收量Table 3 Absorption am ount of nitrogen，phosphorus and potassium of cucumber overground part per p lant at different stages

2.5 根据不同生育期需肥规律对黄瓜施肥的建议

经计算，黄瓜单株氮、磷、钾养分吸收量为别8.88 g、4.29 g和11.92 g，换算成收获每100 kg黄瓜需吸收N、P2O5、K2O分别为0.326 kg、0.157 kg、0.437 kg。按大棚竹架栽培目标产量75—90 t/hm2计算，需吸收氮磷钾三要素养分分别为244.5—293.4 kg/hm2、117.8—141.3 kg/hm2、327.8—393.3 kg/hm2。根据地力差减法，所需肥料的供应量等于黄瓜的需肥总量和土壤供肥量的差值，两者相减可计算出应补给的肥料养分量。

3 结论与讨论

3.1 黄瓜单株干物质重量在开花期增加缓慢，进入初瓜期后快速增加，盛瓜期达到峰值，到末瓜期随着老叶衰落又开始下降，呈“S”形曲线，这与王丽英等［6］的研究结果一致。初瓜期后，黄瓜生长也从营养生长转入生殖生长，茎叶中积累的干物质和光合产物开始转移到果实中。本试验中黄瓜末瓜期地上部茎叶干物质重量比盛瓜期减少9.45 g/株，说明在生育后期营养物质开始逐渐转移到黄瓜果实中。

3.2 由于黄瓜在不同生育期对氮磷钾的需求量和比例不同，土壤环境中养分供应水平也不一样，因此，植物体内养分会随生长中心的转移而使养分再分配和再利用［7］。本试验中黄瓜不同时期茎、叶、瓜对氮的吸收也说明了这一点，进入初瓜期后，叶片中的氮含量大幅下降，而果实的氮含量相应增加，可以认为氮素参与叶片光合作用产生的碳水化合物开始向果实转移。对应在肥水管理上，氮素的补充在此时是一个关键点，若氮素供应不足，容易导致早衰甚至提前落叶落果；氮素营养太多，也容易造成枝叶旺长，不利于光合产物流向果实，导致果实小、品质差，甚至脱落，初瓜期和盛瓜期吸氮量占全生育期的80.2%。作物在整个生长期中均可吸收磷，但以生长早期吸收最快，这时需磷也最多［8］。本试验中磷在初瓜期吸收百分比达到最大值，为37.6%，之后开始下降。钾是公认的蔬果“品质元素”，在改善植物品质和提高作物产量方面有毋庸置疑的效果［9］，本试验中黄瓜在结瓜后期对钾的需求量已超过氮，盛瓜期和末瓜期吸钾量占全生育期的77.2%，超过氮同期吸收百分比10.7个百分点。黄瓜盛瓜期和末瓜期氮钾的吸收比例分别为1∶1.21和1∶1.34，因此，结果后期保持合理的钾素供应对黄瓜的产量和品质至关重要。

3.3 黄瓜对氮磷钾三要素的吸收基本与植株干物量的增长相平衡，即生长发育前期吸收氮磷钾的量较小，初瓜期后急剧增加。黄瓜末瓜期氮磷钾三要素的累积吸收总量为25.09 g/株，氮磷钾的吸收比例为1∶0.48∶1.34，这与于淑芳等［10］研究的日光温室下新泰密刺黄瓜品种的氮磷钾吸收比例为1∶0.46∶1.16结果基本一致。经计算，本试验在大棚竹架栽培和水肥一体化灌溉施肥模式下，形成75—90 t/hm2目标产量黄瓜的养分需求量为氮（N）244.5—293.4 kg/hm2、磷（P2O5）117.8—141.3 kg/hm2、钾（K2O）327.8—393.3 kg/hm2。

3.4 黄瓜作为喜肥喜水作物，一生对肥水需求较高，初瓜期前，磷的吸收百分比最高，适宜的磷肥供应对促进黄瓜花芽分化和根系生长有良好的作用。结果中期是补充氮素的重要时期，但为了生长后期营养物质更好地向果实转运，应注意控制氮素合理用量，过多或过少都会影响黄瓜的产量和品质。结果后期对钾的需求量最大，加上钾肥还可以促进黄瓜对氮、磷肥的吸收［11］，这时增施高钾肥可显著提高产量和改善品质。

综上所述，通过本试验水肥一体化下设施黄瓜需肥规律的研究，可提出相应的施肥建议：初瓜期前追肥以高氮型水溶肥为主，结瓜后，可交替施用高氮型和高钾型水溶肥，既可保证结瓜盛期黄瓜对氮磷钾养分的均衡需求，又可提高黄瓜产量和品质。本试验结果可为实际生产中进一步推广蔬菜、瓜果等经济作物推荐施肥技术和水肥一体化技术提供依据。

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（责任编辑：闫其涛）

Study on the absorption and distribution of nitrogen，phosphorus and potassium of cucumber in protected cultivation of integral control of water and fertilization

ZHU Hai-tao，LIJian-yong，ZHU En，WU Jue，YU Ting-yuan，CAIShu-mei*
（1Eco-environmentɑnd Plɑnt Protection Institute，Shɑnghɑi Acɑdemy of Agriculturɑl Sciences；Shɑnghɑi Key Lɑborɑtory of Protected Horticulturɑl Technology，Shɑnghɑi Scientific Observɑtionɑnd Experimentɑl Stɑtion for Agriculturɑl Environmentɑnd Lɑnd Conservɑtion，Shɑnghɑi201403，Chinɑ；2Shɑnghɑi Agro-Technology Extensionɑnd Service Center，Shɑnghɑi201103，Chinɑ；3Vegetɑble Technique Populɑrizɑtion Stɑtion of Fengxiɑn District，Shɑnghɑi201400，Chinɑ）

The absorption and distribution characteristics ofmainmineral nutrients of nitrogen，phosphorus，potassium of cucumber were studied under the condition of spring sowing facilities cultivation of integral control ofwater and fertilization，taking cucumber variety‘Biyu’as testmaterial.The results showed that the absorption and distribution rates of nitrogen，phosphorus，potassium are different in differentgrowth stages of cucumber.The percentages of N uptake amount at flowering stage，early fruit stage，mid-fruit stage and late fruit stage to the whole growth period were 5.4%，28.0%，52.2%and 14.3%，respectively.Correspondingly，the percentages of Pwere7.1%，37.6%，34.0%and 21.2%，and the percentage of K were 3.4%，19.2%，54.5%and 22.7%. Among the absorption amount of N，P，K of cucummber，K was themost，the second was N，the leastwas P.The total amount of N，P，K absorbed by cucumber in the whole growth period stage were 25.09 g/plant，and the N∶P2O5∶K2O ratio was 1∶0.48∶1.36.To obtain 75—90 t/hm2cucumber，the absorption amount of N，P，K should be 244.5—293.4 kg/hm2，117.8—141.3 kg/hm2，327.8—393.3 kg/hm2respectively.

Cucumber under protected cultivation；Growth period；NPK；Nutrition absorption；Integral control of water and fertilization

S642.2

A

1000-3924（2017）01-074-05

2015-09-29

设施蔬菜化肥农药减施增效技术（2016YED0201008）；蔬菜水肥一体化技术集成示范（沪农科推字2013第1-3号）；设施蔬菜精准灌溉技术集成与示范（2015GA680001）

诸海焘（1980—），男，本科，副研究员，主要从事植物营养与新型肥料施肥研究。E-mail：htzhu123＠sohu.com

*通信作者