不同灌溉上限对芥蓝养分吸收和分配的影响

曹 健，张白鸽，何裕志，宋 钊，余超然，陈 潇

（1.广东省农业科学院蔬菜研究所，广东广州510640；2.广东省蔬菜新技术研究重点实验室，广东广州510640）

水肥耦合对蔬菜生长有极显著影响，对不同器官生长表现出相应的叠加效应或极强烈的水肥耦合效应，能使植株各器官的形态发生很大变化，极显著提高蔬菜产量和品质[1，2]。通过控制水肥供给能有效调节作物个体或群体的生长，实现水肥资源节约高效利用和提高产量、品质等目标[3−5]。研究表明，调节土壤水分能调控芥蓝植株生长和农艺性状[6]；并影响芥蓝同化物积累的过程，改善同化物在各器官的分配比例，提高菜薹产量和品质[7]；同时能减少芥蓝水分消耗，提高水分利用效率[8]。深入研究土壤水分影响芥蓝养分吸收和利用的规律，是科学制定水肥调控技术方案的关键。为此，本试验研究了不同灌溉上限对芥蓝植株养分吸收量及其各器官的含量的影响，探讨芥蓝在不同土壤水分条件下植株及各器官养分吸收利用的规律性，为制订合理的水肥管理措施提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验在广东省农业科学院蔬菜研究所的试验基地的塑料大棚内进行。供试品种为广东科农蔬菜种业有限公司供应的”秋盛”芥蓝。试验用的塑料钵的型号为E300×280，高度220 mm，顶部横径215 mm，底部横径170 mm，容积约6.5 L。

1.2 试验方法

用土壤A和土壤B分别代表珠江三角洲冲积土和菜园土，二种土壤同时进行二组盆栽试验。土壤A来自广州市南沙区大岗镇广州东升农场有限公司基地，该土壤土质较粘，团粒结构好，容重为0.93 kg/L，饱和持水量为400 mL/kg，在每个塑料钵装5.0 kg；土壤B来自广州市天河区广东省农业科学院蔬菜研究所试验基地，该土壤有机质丰富，土质疏松，容重为0.84 kg/L，饱和持水量为533 mL/kg，在每个塑料钵装4.5 kg。两个供试土壤的主要养分含量和理化指标见表1。

表1 供试土壤的养分成分和理化指标Tab.1 Nutrient composition and physical and chemical indexes of tested soil

10月6日将3片真叶（苗龄22 d）的芥蓝穴盘苗分别种植到装了土壤A和土壤B的塑料盆中。种植后7 d 全部采取相同的栽培管理措施，每天上午以土壤饱和持水量的85%为灌溉上限进行灌溉。10月13日起每天上午两种土壤分别以土壤饱和持水量的35%、45%、55%、65%、75%和85%（CK）的土壤含水量为灌溉上限进行灌溉处理。在商品成熟期即芥蓝花薹高度与外叶尖端的高度齐平时采收取样，每处理取样调查8个单株。不同灌溉上限显著影响芥蓝商品成熟的生育期[6]，各处理平均生育期见表2。试验至翌年1月4日，土壤A35%处理生育期102 d 的芥蓝仍未抽薹，远远未达到商品成熟，中止试验，其指标不参与系统分析。

表2 不同土壤含水量对芥蓝生育期的影响 dTab.2 Effects of different soil moisture content on growth period of Chinese Kale

将商品成熟的芥蓝杀青烘干，分别测定各处理平均单株氮、磷、钾、钙、镁的养分吸收量，以及植株根、基叶、基茎、薹茎和薹叶的氮、磷、钾、钙、镁养分含量，基茎与薹茎以第9 叶位的腋芽为分界点。样品采用浓H2SO4−H2O2消煮，用凯氏定氮仪测定氮含量、紫外分光光度计测定磷含量；采用干灰化法−原子吸收光度计测定钾、钙、镁含量。

2 结果与分析

2.1 土壤水分对植株养分吸收量的影响

土壤水分促进了芥蓝养分吸收，如图1所示。虽然土壤水分亏缺时芥蓝生育期大幅延长[6]，对各养分的吸收量并未因时间延长而增加，仍表现出土壤水分亏缺减少各种养分吸收趋势，只有土壤B的土壤水分75%和85%处理随着土壤水分增加略有下降，应该与生育期较短和单株产量相对下降有关。各种养分的单株吸收量始终保持K＞N＞Ca＞Mg＞P 顺序排列，与关佩聪等的研究结果一致[9]。土壤水分对各种养分吸收的影响有差异，其中：土壤水分对钙吸收的促进作用最大，土壤A的45%和土壤B的35%两个水分亏缺处理的钙吸收量分别为117.9 mg 和93.4 mg，仅为对照216.1 mg 和153.0 mg 的54.5%和61.0%；土壤水分对磷吸收的促进作用也较大，两个水分亏缺处理的磷吸收量分别是12.8 mg 和24.9 mg，为对照22.7 mg 和36.6 mg 的56.1%和67.9%；两个水分亏缺处理的氮吸收量是358.3 mg 和321.2 mg，为对照465.5 mg 和389.4 mg 的79.5%和82.5%；两个水分亏缺处理钾吸收量是419.7 mg 和497.9 mg，为对照496.5 mg 和609.4 mg 的84.5%和81.7%；土壤水分对镁吸收的影响较小，两个水分亏缺处理的镁吸收量是39.7 mg 和34.2 mg，为对照46.2 mg 和39.4 mg 的85.9%和89.2%。由此可见，土壤水分对芥蓝养分吸收的促进作用以Ca＞P＞N≥K＞Mg的顺序排列。

图1 土壤含水量对芥蓝单株养分吸收的影响Fig.1 Effect of soil water content on total nutrient uptake per plant of Chinese Kale

2.2 土壤水分对植株各器官氮含量的影响

如图2所示，芥蓝植株的氮含量在根和基茎中较少，分别在0.91%～1.28%和0.91%～1.71%的范围内。基叶、薹叶和薹茎中的氮含量相对多一半左右，分别为1.83%～3.33%、2.19%～3.69%和2.26%～3.48%的范围内，薹叶和基叶的氮含量都随土壤水分增加时呈上升趋势，并保持薹叶高于基叶的趋势；土壤水分缺乏时薹茎的氮含量在各器官中为最高值，随土壤水分增加相对呈下降趋势，土壤水分较多时薹茎氮含量低于薹叶和基叶的水平；表明土壤水分增加有利于氮素从薹茎向薹叶中运移。

图2 土壤含水量对芥蓝植株各器官氮含量的影响Fig.2 Effect of soil water content on nitrogen content in different organs of Chinese Kale

2.3 土壤水分对植株各器官磷含量的影响

如图3所示，芥蓝各个器官的磷含量基本表现为随着土壤水分增加呈上升趋势。其中，土壤水分对促进薹叶磷含量增加的作用较大，特别是土壤B从水分亏缺处理的最低值0.14%一直跃升到土壤水分充足处理的最高值0.32%。在土壤A的植株磷含量相对较少时，薹茎的磷含量远远多于其它各个器官；在土壤B水分亏缺、磷含量总体降低的情况下，薹茎的磷含量也为各器官的最高值，可见植株在磷亏缺时所吸收的磷首先转移至薹茎满足其生长需求。而基叶和基茎的磷含量均处于相对较低水平。根的磷含量也随着土壤水分增加呈上升趁势，但水分亏缺处理的土壤A中根磷含量相对较高，可能水分亏缺也影响根吸收的磷向其他器官运移。

图3 土壤含水量对芥蓝植株各器官磷含量的影响Fig.3 Effect of soil water content on phosphorus content in different organs of Chinese Kale

2.4 土壤水分对植株各器官钾含量的影响

如图4所示，土壤水分对植株基茎钾的积累有较大的促进作用，土壤水分亏缺时基茎钾含量处于各器官的中等水平，分别为2.77%和2.91%，土壤水分充足时二种土壤均跃升到各器官之首，高达4.10%和5.56%；基茎作为植株水分和各种营养物质输导交换的器官，在水分增加后没有被稀释而减少，反而大幅增加，间接说明基茎在水分增加后物质输导功能活跃状态下，钾营养在物质输导中可能起着重要作用。其它四个器官的钾含量变化受土壤水分的影响相对较小，保持基叶＞薹茎＞薹叶＞根的顺序排列。

图4 土壤含水量对芥蓝植株各器官钾含量的影响Fig.4 Effect of soil water content on potassium content in different organs of Chinese Kale

2.5 土壤水分对植株各器官钙含量的影响

芥蓝植株不同器官的钙含量差异极大。如图5所示，植株基叶的钙含量最高，分别为1.68%～3.77%和1.62%～3.03%，大幅高于植株其他各器官的钙含量，并随着土壤水分增加呈上升趋势。薹叶钙含量与基叶比较减少一半以上，并在土壤水分中等含量时相对较高。根的钙含量在水分亏缺时相对较多，土壤水分增加时有相对下降趋势，说明土壤水分亏缺时不利于根吸收的钙向其他器官运移。基茎的钙含量较低。薹茎的钙含量最低，特别是土壤水分亏缺的处理仅有0.11%和0.02%，与基叶钙含量比较相差达百倍以上。

图5 土壤含水量对芥蓝植株各器官钙含量的影响Fig.5 Effect of soil water content on calcium content in different organs of Chinese Kale

2.6 土壤水分对植株各器官镁含量的影响

如图6所示，芥蓝植株中基叶的镁含量最高，分别在0.41%～0.55%和0.39%～0.53%的范围内，比其它器官的含量高一倍左右；薹叶的镁含量比薹茎、基茎和根的镁含量相对高一些；土壤水分增加有促进镁向基叶和薹叶中积累的趋势。薹茎的镁含量土壤水分缺乏时最低值，增加土壤水分时相对提高，表明土壤水分增加有促进镁向薹茎中转移和积累的趋势。恰好相反，根的镁含量在土壤水分缺乏时相对较高，土壤水分充足时下降到各个器官的最低值，可见土壤水分增加有利于根吸收的镁向其他器官中运移。

3 结论与讨论

土壤水分是养分吸收载体，对促进芥蓝养分吸收和运移起着重要作用。总体上芥蓝养分吸收总量随着土壤水分增加呈上升趋势，增加土壤水分能提高芥蓝植株养分吸收量，土壤水分对芥蓝养分吸收的促进作用以Ca＞P＞N≥K＞Mg 的顺序排列。芥蓝植株的养分吸收量始终保持K＞N＞Ca＞Mg＞P的顺序排列。

氮含量在芥蓝植株根和基茎中相对较小，薹叶、基叶和薹茎中相对高一倍左右。其中薹叶和基叶的氮含量都随着土壤水分增加呈上升趋势，并保持薹叶高于基叶的趋势；而薹茎氮含量在土壤水分亏缺时为最高值，随着土壤水分增加相对有减少的趋势。土壤水分增加促进薹茎的氮素向薹叶中运移。

土壤水分增加时芥蓝植株各个器官的磷含量基本上呈上升的趋势，其中对薹叶磷含量的上升趋势最明显；土壤磷较缺乏或土壤水分缺乏导致植株的磷吸收减少的情况下有转移至薹茎的趋势。

图6 土壤含水量对芥蓝植株各器官镁含量的影响Fig.6 Effect of soil water content on magnesium content in different organs of Chinese Kale

土壤水分对植株基茎钾的促进作用较大，水分亏缺时基茎钾含量处于各器官的中等水平，水分充足时其含量跃升到各器官之首；其它四个器官的钾含量变化相对较小，并保持基叶＞薹茎＞薹叶＞根的顺序排列。

芥蓝植株不同器官的钙含量差异极大，基叶的钙含量大幅高于其他器官，并随土壤水分增加呈上升的趋势；薹叶钙含量比基叶相对少一半左右；土壤水分亏缺时根的钙含量相对较高，随土壤水分增加呈相对下降趋势；基茎的钙含量较少；薹茎的钙含量最少，特别是土壤水分亏缺时分配到薹茎的钙极少。

芥蓝植株在基叶中的镁含量最高，比其他器官的镁含量大约高出一倍左右。薹叶的镁含量相对比薹茎、基茎和根的镁含量要高一些；土壤水分增加有促进根吸收的镁向其他器官转移，在基叶、薹叶和薹茎中积累趋势。

本试验选择珠江三角洲地区具有代表性的冲积土和菜园土为供试材料，二种土壤的养分含量、土壤质地有些差别，使芥蓝植株养分吸收和分配的一些差异，但不同土壤水分下植株养分吸收和分配均表现出相似的规律性。土壤在相同的施肥水平下管理，达到商品成熟期的单株干物质积累量未表现出显著差异[7]，在这种情况下分析芥蓝养分利用效率似乎意义不大。实际上，在不同灌溉上限的土壤水分条件下，芥蓝植株养分吸收量与干物质积累量有很大的差别：一方面，在土壤水分亏缺条件下芥蓝植株养分吸收受到很大影响，单株吸收和积累的各种养分均有下降，特别对Ga 和P 的吸收量下降幅度较大。在这种情况下，生长发育和同化速率虽然减缓，但通过延长生育期弥补同化物的积累的不足，使商品成熟期的单株干物质积累量保持相对稳定，与单株养分吸收量的下降完全不同。另一方面，不同土壤水分影响芥蓝植株各器官养分分配比例，也影响植株各器官的干物质的分配比例[7]。芥蓝植株各种养分在植株各器官中都有独特的分配规律，各器官的养分分配在不同土壤水分下表现出明显差异，养分在器官形态建成中发挥什么作用，各器官的养分积累和干物质积累之间有有哪些相互作用，值得深入研究。