水肥一体化氮磷钾不同用量对茄子产量和品质的影响

马晟,李鲁俊,郜永博,杨凤娟,2,3*,王秀峰,2,魏珉,3,4,史庆华,3,4,李岩,3,4



水肥一体化氮磷钾不同用量对茄子产量和品质的影响

马晟1,李鲁俊1,郜永博1,杨凤娟1,2,3*,王秀峰1,2,魏珉1,3,4,史庆华1,3,4,李岩1,3,4

1. 山东农业大学园艺科学与工程学院/作物生物学国家重点实验室, 山东 泰安 271018 2. 农业部黄淮地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室, 山东 泰安 271018 3. 山东果蔬优质高效生产协同创新中心, 山东 泰安 271018 4. 农业部黄淮海设施农业工程科学观测实验站, 山东 泰安 271018

本试验以茄子‘布利塔’嫁接苗为材料，共设6个氮磷钾施用水平，以不施肥为对照（CK），通过水肥一体化-膜下滴灌技术分秋冬茬和冬春茬进行设施茄子栽培，探究氮磷钾用量对茄子产量和品质的影响。结果表明，果实品质综合评分和产量均随施肥量增加呈先升高后降低趋势，秋冬茬果实品质综合评分以氮磷钾肥减量40%和减量20%处理较高，冬春茬以100%氮磷钾用量处理最高；两茬茄子均以100%氮磷钾用量处理下产量较高，但秋冬茬中氮磷钾减量40%、减量20%、100%用量和增量20%处理没有显著差异，冬春茬中氮磷钾肥减量20%、100%用量和增量20%处理间产量差异亦不显著。因此，水肥一体化条件下，从节约肥水且不对茄子产量和品质产生重要影响方面考虑，秋冬茬（从定植后生育天数为115 d）优质高产设施茄子栽培适宜氮磷钾用量范围分别为N 150.10~250.16 kg·hm-2、P2O5126.08~210.14 kg·hm-2和K2O 328.71~547.86 kg·hm-2；冬春茬（从定植后生育天数为130 d）分别为N 233.29~291.62 kg·hm-2、P2O5146.67~244.44 kg·hm-2和K2O 507.76~634.70 kg·hm-2。

水肥一体化; 氮磷钾; 施肥量; 茄子; 产量; 品质

氮磷钾是植物生长发育所必需的大量营养元素，其在作物生产过程中扮演着重要角色，它们通过参与植物光合作用、呼吸作用、核酸合成、膜质合成及糖代谢等生理过程来提高作物产量和品质[1-3]。有研究表明，油菜籽粒产量随施肥量增加而增加，硫苷、蛋白质含量也随之上升[4]；邹娟等[5]研究表明，长江流域冬油菜施用磷钾硼肥增产、增收效果明显；何俊平等[6]研究也发现，不同氮磷钾配比均可显著提高油菜产量、株高、有效分枝高和主花序有效角果数。梁锦秀等[7]发现增施氮、磷、钾肥马铃薯均呈抛物线型增长，其中氮肥增产幅度最高，其次磷肥，钾肥最低；而当每公顷的氮、磷、钾施用量分别为205.37 kg、65.43 kg和311.30 kg时，木薯能够达到最佳产量[8]。袁婷婷等[9]研究表明，氮、磷、钾配施较单施可显著提高番茄产量，促进养分吸收，提高肥料利用效率；另有研究表明，温室番茄最高产量施肥量分别为氮肥259.3 kg·hm-2、磷肥196.6 kg·hm-2和钾肥190.5 kg·hm-2，最佳产量施肥量分别为氮肥249.3 kg·hm-2、磷肥186.8 kg·hm-2和钾肥183.4 kg·hm-2[10]。陈凤真[11]则研究认为，黄瓜最高产量的氮磷钾用量比为2:2:1.2（N 196 mg·L-1、P2O5196 mg·L-1、K2O117.5 mg·L-1）。赵锴等[12]通过研究得出，洋葱的优化施肥方案为：N 294.0~480.6 kg·hm-2、P2O5332.8~388.5 kg·hm-2和K2O 861.8~1119.8 kg·hm-2。

长期以来设施茄子栽培过程中，农户一般按常规经验盲目大量或过量施肥。而过度施肥不仅不能有效增产，反而会使生产成本增加，并导致土壤中大量积累氮素，污染农田生态环境[13,14]，甚至会使土壤慢慢酸化、土壤中有机质含量大大减少，使土壤板结；过量的肥料还会通过各种途径进入河流、湖泊，污染地表水体和地下水体，给生态环境带来额外负担[15,16]。研究表明，茄子达到最佳经济产量时的N、P2O5、K2O施用量分别为164.9 kg·hm-2、107.1 kg·hm-2和186.3 kg·hm-2[17]；也有研究发现，适宜茄子高产的施肥量为N 392~433 kg·hm-2、P2O5240~243kg·hm-2、K2O 271~330 kg·hm-2[18]；而Feleafel和Mirdad[19]则认为，N、P2O5、K2O用量分别为250 kg·hm-2、90 kg·hm-2和250 kg·hm-2条件下，最适合茄子生长。结果表明，不同试验条件下茄子最适宜氮磷钾用量不同；且以上需肥规律的研究均采用基施加追施方式，而目前生产中一般采用水肥一体化方式养分供应。但关于水肥一体化条件下，茄子氮磷钾适宜量的研究较少，故本试验在前期探究出茄子氮磷钾养分需求规律的基础上，设定6个氮磷钾用量，通过研究其对茄子产量和品质的影响，以期得出适宜设施茄子产量和品质形成的水肥一体化氮磷钾用量，为设施茄子精准量化施肥提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料与处理

试验分秋冬茬（2016年8~12月）和冬春茬（2017年2~7月）均在山东农业大学南校区园艺实验站日光温室内进行。秋冬茬于2016年9月3日定植，12月28日拉秧，从定植后生育天数为115 d；冬春茬于2017年3月6日定植，7月15日拉秧，从定植后生育天数为130 d。供试土壤理化性质如下：pH为6.59，容重为0.99 g·cm-1，总孔隙度为54.03%，碱解氮（N）197.87 mg·kg-1，有效磷（P2O5）174.10 mg·kg-1，速效钾（K2O）314.26 mg·kg-1。供试茄子品种为‘布利塔’长茄（嫁接苗，砧木为‘托鲁巴木’）。采用大小行距定植，大行距80 cm，小行距60 cm，株距50 cm。每个试验小区9.8 m2，3次重复，随机排列，各处理间用厚塑料薄膜隔开，深度为60 cm，确保处理土壤间无肥料交换干扰。

以陈震[20]得出的茄子氮磷钾吸收分配规律为基础，求得理想状态下优质高产茄子氮、磷、钾需求量分别为：幼苗期（氮0.015 g·plant-1·d-1、磷0.009 g·plant-1·d-1、钾0.053 g·plant-1·d-1）；结果期（氮0.029 g·plant-1·d-1、磷0.016 g·plant-1·d-1、钾0.081 g·plant-1·d-1）。氮、磷、钾肥当季利用率分别以30%、20%和40%来计算，理论需求量=（幼苗期氮磷钾日需求量×幼苗期天数+结果期氮磷钾日需求量×结果期天数）/肥料中养分含量/肥料当季利用率，以此设定为100%（T4），以不施肥为对照（CK），分别减少60%（T1）、40%（T2）和20%（T3），增加20%（T5）和40%（T6）用量，具体施肥量详见表1。定植10 d后开始供肥，采用水肥一体化-膜下滴灌施肥技术供应肥水，每15 d在施肥桶中溶解一次肥料（秋冬茬幼苗期肥料供应量为总供应量的20%，结果期为总供应量的80%；冬春茬幼苗期肥料供应量为总供应量的15%，结果期为总供应量的85%），供水量随生育期变化而增减。

表 1 不同处理肥料用量

1.2 测定项目与方法

茄子收获时，每个小区随机选择10株统计单株产量，最后折算成每667 m2产量；同时测定盛果期不同处理茄子果实（分为果肉和果皮）品质。可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定[21]；可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250染色法测定[21]；维生素C含量采用改进的2,6-二氯靛酚滴定法测定[21]；游离氨基酸含量采用茚三酮显色法测定[21]；茄皮花青素、类黄酮和总酚含量采用比色法测定[22]。

茄子品质综合评分标准：根据宋春凤等[23]对芋头品质的评分标准，各品质指标均以最佳处理值为100分，指标测定值占最佳处理值的百分数即为该处理指标的实际得分，各处理所有品质指标得分权重之和，即为该处理的品质综合评分。花青素具有抗氧化和促进健康的作用，在园艺、医药、食品等方面有较大应用潜力和研究价值，受到越来越多的关注，而茄皮颜色对茄子的外观品质影响亦较大；维生素C亦具有较强的抗氧化功能。故把其中的茄皮花青素和果肉维生素C含量的权重分别为0.3和0.2，果肉游离氨基酸、可溶性蛋白、可溶性糖、茄皮总酚和类黄酮含量的权重均为0.1。

1.3 数据处理和统计分析

采用Excel 2010软件处理数据和绘图，采用DPS V14.10软件进行统计、相关性分析和差异显著性检验（<0.05）。

2 结果与分析

2.1 氮磷钾用量对茄子品质的影响

测定收获后茄子品质指标，结果显示（表2），茄皮花青素、总酚和类黄酮含量均随氮磷钾施用量增加而呈先升高后降低趋势；而冬春茬试验中，茄子果肉中Vc、游离氨基酸和可溶性糖含量亦呈相同变化规律。

表 2 氮磷钾用量对茄子品质的影响

秋冬茬中，果肉中Vc含量在T1处理下含量较高，但与T2、T5和T6差异不显著；而游离氨基酸含量在T3处理下较高，显著高于其它处理；T4处理下的可溶性蛋白含量较高，显著高于CK，但与其它处理间无显著差异；T5处理下的可溶性糖含量较高，但与T2和T3差异不显著；茄皮花青素、总酚和类黄酮含量均在T2处理下较高，但均与T3和T4差异不显著。品质综合评分以T2和T3较高，分别比CK高出21.8%和21.3%，T5和T4次之。

冬春茬中，果肉Vc和游离氨基酸含量均在T4处理下较高，但均与T3差异不显著；T2处理下的可溶性蛋白含量较高，显著高于CK，但与其它处理差异不显著；T5处理下的可溶性糖含量较高，与T3和T4差异不显著，显著高于其它处理；茄皮花青素含量以T3处理较高，但与T2、T4和T5无显著差异，显著高于其它处理；茄皮总酚和类黄酮含量均以T4处理较高，但均与T2、T3和T5无显著差异。品质综合评分以T4最高，比CK高出85.8%，T3次之。

2.2 氮磷钾用量对茄子产量的影响

茄子收获后测定产量，结果显示（图1），在秋冬茬和冬春茬试验中，随氮磷钾用量增加，茄子产量有增加趋势，但超过一定范围后，产量反而下降，均以T4处理下的产量较高。秋冬茬中，与CK相比，T2~T5增产幅度为63.5%~76.7%，但T2、T3、T4和T5无显著差异，其中T4处理下的产量分别比T1和T6高出52.7%和13.5%，差异显著；冬春茬中，与CK相比，T3~T5增产幅度为46.9%~57.4%，T3、T4和T5无显著差异，其中T4处理分别比T1、T2和T6高出35.2%、24.1%和15.3%，差异显著。

图 1 氮磷钾用量对茄子产量的影响

3 讨论

合理的氮磷钾施用量能加速蔬菜作物的生长发育进程，提高产量和品质。有研究表明，氮磷钾合理配施有利于提高大葱产量和肥料利用率[24]；氮磷、氮钾、磷钾两者互作对砂田西瓜产量和品质均有较强促进作用[25]。王寅等[26]研究表明，氮、磷、钾肥配施显著增加冬油菜生育期内的植株高度、茎粗、叶片数、产量和品质。本试验结果表明，在一定氮磷钾用量范围内，茄子产量和品质均随用量增加而升高，但超过一定范围后则产生相反结果，符合报酬递减定律。两茬茄子均以100%用量条件下其产量较高，但均与氮磷钾减量20%和增量20%差异不显著。其原因可能是：氮素的缺乏或过量会影响叶绿素合成，从而影响光合作用[27]；充足的氮能促进细胞分裂和增长，加快植物叶面积增长，加大光合叶面积，延长高光效持续期，进而对植物产量和品质产生显著影响[28]；钾素的缺乏或过量会降低气孔导度和气孔限制值，从而影响植物的蒸腾作用[29]，光合能力变弱，降低光能利用效率[30]。陈华等[31]在马铃薯和罗凡等[32]在春茶上的研究结果与之相一致。本试验条件下，秋冬茬设施茄子栽培最佳氮磷钾施用量分别为N 200.13 kg·hm-2、P2O5168.11 kg·hm-2和K2O 438.28 kg·hm-2；而冬春茬分别为N 291.62 kg·hm-2、P2O5244.44 kg·hm-2和K2O 634.70 kg·hm-2。本试验得出的最佳氮磷钾施肥方案，均比张燕燕等[17]的试验结果氮、磷和钾水平高；比黄巧义等[18]的氮水平低，磷水平相近，而钾素水平高；与Feleafel和Mirdad[19]的试验结果相比，氮水平相近，但磷和钾水平高。这是因为，对产量的影响以钾肥最大，氮肥次之，磷肥最小；而对品质的影响则以钾肥最大，磷肥次之，氮肥较小，故增施钾肥可以显著提高茄子产量和品质[20]。另外，栽培地环境不同，土壤肥料有差异，导致供应养分能力不同；吴建繁等[33]研究表明不同土壤肥力条件下番茄最佳施肥量不同，这与程季珍等的结论相似[34]。

4 结论

本试验条件下，秋冬茬（从定植后生育天数为115 d）氮磷钾最适宜施用量为N 150.10~250.16 kg·hm-2、P2O5126.08~210.14 kg·hm-2和K2O 328.71~547.86 kg·hm-2，产量较对照显著高出63.5%~76.7%，且可不同程度提高茄子果肉和茄皮品质，其中果肉游离氨基酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量分别显著增加20.0%~61.6%、17.3%~27.2%和17.8%~36.7%，茄皮花青素和总酚含量分别显著增加提高22.5%~25.8%和19.9%~24.0%；而冬春茬（从定植后生育天数为130 d）氮磷钾最适宜施用量为N 233.29~291.62 kg·hm-2、P2O5146.67~244.44 kg·hm-2和K2O 507.76~634.70 kg·hm-2，产量较对照高出46.9%~57.4%，茄子果肉维生素C、游离氨基酸和可溶性糖含量分别显著提高118.5%~145.4%、43.8%~44.3%和32.0%~36.9%，茄皮花青素、总酚和类黄酮含量分别提高89.1%~115.6%、64.6%~77.8%和45.4%~78.2%。

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Effects of Different Application Amount of N, P2O5and K2O on Yield and Quality of Eggplants under Fertigation

MA Sheng1, LI Lu-jun1, GAO Yong-bo1, YANG Feng-juan1,2,3*, WANG Xiu-feng1,2, WEI Min1,3,4, SHI Qing-hua1,3,4, LI Yan1,3,4

1.271018,2.271018,3.271018,4.271018,

Effects of application amount of different N, P2O5and K2O [six levels of N, P2O5and K2O and no fertilizer as control (CK) ] on yield and quality of eggplants by fertigation-drip irrigation technology under films in autumn-winter crop and winter-spring crop were studied, using grafted ‘Brigitte’ as experiment material. The results showed that the comprehensive score of fruit quality and yield increased first and then decreased with the increasing of fertilization amount, the comprehensive score of fruit quality was higher under treatments of reduction 40% and reduction 20% of N, P2O5and K2O amount in autumn-winter crop, and treatment of 100% of N, P2O5and K2O amount was the highest in winter-spring crop; the yield of treatment of 100% of N, P2O5and K2O amount was higher in both crops, but there was no significant difference between treatments of reduction 40%, reduction 20%, 100% and increment 20% of N, P2O5and K2O amount in autumn-winter crop and between treatments of reduction 20%, 100% and increment 20% of N, P2O5and K2O amount in winter-spring crop. In summary, on behalf of saving water and fertilizer and without affecting yield and quality, the appropriate application amounts of fertilizers to obtain high quality and high yield of eggplants were N 150.10~250.16 kg·hm-2, P2O5126.08~210.14 kg·hm-2and K2O 328.71~547.86 kg·hm-2in autumn-winter crop (115 d after planting) and N 233.29~291.62 kg·hm-2, P2O5146.67~244.44 kg·hm-2and K2O 507.76~634.70 kg·hm-2in winter-spring crop (130 d after planting) respectively.

Fertigation; N, P2O5and K2O; fertilizing amount; eggplant; yield; quality

S641.1

A

1000-2324(2019)03-0372-05

10.3969/j.issn.1000-2324.2019.03.004

2018-04-13

2018-10-16

“十二五”国家科技支撑计划项目(2014BAD05B03);山东省2017年度农业重大应用技术创新项目[鲁财农指(2017)];山东农业大学“双一流”科技创新团队设施园艺优势团队专项(SYL2017YSTD07);山东省科技发展计划(2013GNC11013)

马晟(1993-),男,硕士研究生,主要从事设施蔬菜与无土栽培方面的研究. E-mail:499472138@qq.com

Author for correspondence. E-mail:beautyyfj@163.com