不同施氮量对设施茄子产量、品质及养分积累的影响

王泽鹏,梁志国,刘胜尧,贾宋楠,范凤翠,张 哲,杜凤焕,秦 勇

(1.新疆农业大学园艺学院,乌鲁木齐 830052;2.河北省农林科学院农业信息与经济研究所,石家庄 050051)

0 引 言

【研究意义】茄子(SolanummelongenaL.)是茄科(Solanaceae)茄属(Solanum)作物[1]。茄子是一种多次采收的作物,生长周期较长,其生长需要大量的营养物质[2]。氮素是茄子生长所必须的营养元素[3]。目前,合理施肥量对蔬菜产量、品质等方面已有研究并取得了相应的成果,研究不同氮肥用量对日光温室茄子产量、品质以及养分积累的影响,对设施茄子精准施肥有重要意义。【前人研究进展】使用231 kg/hm2的施氮量在提高产量的同时,能够有效提升茄子品质[4]。杨玉珍等[5]研究表明,番茄施氮量由390 kg/hm2降低到300 kg/hm2,番茄红素、可溶性固形物提高了10.58%和14.77%。杨阳等[6]在黄瓜上研究表明,增施氮肥可以显著提高黄瓜产量,但随着施肥量的逐渐增加,产量呈逐渐下降的趋势,黄瓜果实可溶性糖、VC和可溶性固形物含量随氮肥用量的增加先升高后降低。Thompson等[7]研究表明,滴灌施肥条件下,增大施氮量降低了黄瓜品质及氮素利用效率。卢家柱等[8]是对盆栽茄子基施缓释肥,研究结果表明,氮肥使用量从231 kg/hm2增加到384 kg/hm2,茄子产量却降低了18.67%。【本研究切入点】有关不同施氮量对设施茄子产量、品质及养分积累的影响的研究文献较少,需研究不同施氮处理对茄子产量和品质的效应,分析茄子植株养分积累规律。【拟解决的关键问题】以设施茄子为研究对象,以滴灌节水灌溉为基础,在茄子苗期、结果期设置不同的施氮处理,测定不同施氮处理下茄子的产量、品质、干物质积累量以及养分积累量,为日光温室茄子的智能化施肥管理和精准生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试茄子品种为茄杂2号,砧木为托鲁巴姆(由河北省农林科学院蔬菜所提供),采用嫁接栽培。供试肥料为尿素(石家庄柏坡正元化肥公司生产,含N 46%)、磷酸一铵(河北萌帮水溶肥料有限公司生产,含P2O561%,含N 12%)、硫酸钾(国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司生产,含K2O 52%)。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

试验于2020年4～7月在河北省农林科学院农业信息与经济研究所大河试验站内进行,该试验站地处E 114°22′,N 38°07′,年均气温14.1℃。温室长度70 m,跨度7 m,后墙高2.5 m,后墙底宽4.5 m、顶宽2 m,采光面拱圆形,主采光面角度30～35°。试验地土壤质地为黏壤质石灰性褐土,土壤容重1.38 g/cm3,土壤有机质质量分数为18.3 g/kg,碱解氮质量分数为113 mg/kg,速效钾质量分数为134 mg/kg,速效磷质量分数为77 mg/kg,pH值为7.32。

采用滴灌施肥方式,以前期研究的茄子氮、磷、钾吸收分配规律为基础,其理想状态下优质高产茄子的氮、磷、钾需求量分别为苗期[氮0.05 g/(plant·d)、磷0.045 g/(plant·d)、钾0.1325 g/(plant·d)];结果期[氮0.097 g/(plant·d)、磷0.08 g/(plant·d)、钾0.2025 g/(plant·d)]。以氮肥为基准共设5个处理,F1处理不施肥作为对照,F2处理、F3处理、F4处理、F5处理的氮肥吸收率分别为40%、60%、80%、100%,分别在苗期、结果期滴灌施肥。茄子植株采用宽窄行栽培,宽行距为1 m,窄行距为0.5 m,每行长5.5 m,株距为60 cm,试验小区总面积为123.75 m2,各处理小区面积均为24.75 m2,每小区种植51株,各处理间的田间管理与当地一致。灌溉依据日光温室茄子节水灌溉指标[9-10],各施肥处理间灌水量相同。表1

1.2.2 测定指标

1.2.2.1 产 量

从初果期开始至末果期,每个处理对其进行累计采收测产。

1.2.2.2 品 质

在茄子盛果期,各处理选取3棵生长均匀的茄子植株,摘取成熟度一致且无病虫害的果实测定其可溶性糖含量、可溶性固形物含量、可溶性蛋白含量、VC含量以及硝酸盐含量。可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法;可溶性固形物含量采用手持折光测糖仪测定;可溶性蛋白质含量测定采用考马斯亮蓝G-250染色法;VC含量测定采用2,6-二氯酚靛酚法;硝酸盐含量采用紫外分光光度法测定[11]。

1.2.2.3 干物质量

苗期每隔7 d,开花坐果期-末果期每隔15 d进行破坏性取样,每次取3株生长健康、均匀一致的植株,将茎、叶、果各部分开,用精度为0.01的电子天平分别称量鲜重;称鲜重后将样品放入烘箱,保持105℃杀青30 min后调温至75℃烘为恒重,用电子天平测干重。

1.2.2.4 养分含量

在各生育期将每个处理茄子植株的茎、叶、果用清水冲洗干净,再用吸水纸将其表面水分吸干后放入烘箱,于105℃杀青30 min后调温至75℃烘为恒重后,再将各生育期干样各器官分开粉碎后过0.5mm筛后用H2SO4-H2O2溶液消煮,消煮液用于养分的测定。全氮含量用凯氏定氮仪测定;全磷含量用钒钼黄比色法测定;全钾含量用火焰分光光度计法测定[12]。

肥料利用率=(施肥处理作物养分积累量-不施肥处理作物养分积累量)/施肥量×100%。

1.3 数据处理

采用Microsoft Excel 2013进行数据处理,绘制图表,用SPSS25.0统计分析软件处理试验数据并进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同施氮处理对日光温室茄子产量的影响

研究表明,在不同施氮处理下,随着施氮量的增加茄子产量先升高后降低。各施氮处理的茄子产量均显著高于不施肥处理,F3处理茄子产量最高,为62 839 kg/hm2,比不施肥处理高36.05%,并且显著高于其他各施氮处理;F4处理和F5处理无显著性差异。施用氮肥有利于茄子产量的增加,并且适宜的施氮量有利于茄子品质的提升。图1

图1 不同施氮处理下设施茄子产量变化

茄子产量与施氮量的相关方程:Y= -0.064 8X2+ 61.336X+ 45 571,R2= 0.917(式中,X表示氮肥使用量(kg/hm2),Y表示茄子产量(kg/hm2))。茄子产量随施氮量的增加呈先增加后降低的抛物线趋势,在施氮量为473 kg/hm2时,茄子产量最高,为60 085 kg/hm2。图2

图2 不同施氮量与茄子产量间的相关关系

2.2 不同施氮处理对日光温室茄子品质的影响

2.2.1 不同施氮处理对茄子可溶性固形物含量的影响

研究表明,F3处理茄子可溶性固形物含量最高,显著高于其他处理,各施氮处理中可溶性固形物含量均高于不施肥处理。其中,F4处理和F5处理差异不显著,施氮量最高的F2处理与不施肥处理差异不显著。施氮量过高,则抑制了果实营养成分积累。表2

2.2.2 不同施氮处理对茄子可溶性糖含量影响

研究表明,各施氮处理中茄子可溶性糖含量均显著高于不施肥处理,F3处理的茄子果实可溶性糖含量最高,为52.59 mg/g,显著高于其他各处理。茄子果实可溶性糖含量依次为F3>F4>F5>F2>F1,F1处理的茄子果实可溶性糖含量最低,为41.29 mg/g。表2

2.2.3 不同施氮处理对茄子可溶性蛋白含量的影响

研究表明,随着施氮量的增加茄子果实可溶性蛋白的含量先增加后降低,可溶性蛋白的含量依次为F3>F4>F5>F2>F1。F3处理最高,为1.8 mg/g,与F4处理差异不显著。F1处理最低,为1.53 mg/g,与F2处理差异不显著,F3处理较F1处理增加了17.6%。表2

2.2.4 不同施氮处理对茄子硝酸盐含量的影响

研究表明,随着施氮量的增加,茄子果实中硝酸盐的含量呈逐渐升高趋势,F2处理最高,为718.13 mg/kg;F1处理最低,为489.94 mg/kg,其中F4处理与F5处理差异不显著。F2>F3>F4>F5>F1,其中F2处理较F1处理硝酸盐含量高出了46.6%,其余各施氮处理分别较不施肥处理F1的硝酸盐含量高出40.9%、34.4%、33.6%。表2

2.2.5 不同施氮处理对茄子VC含量的影响

研究表明,施氮处理较不施肥处理可以显著增加茄子果实中VC的含量,随着施氮量的增加VC的含量是先升高后降低,VC含量依次为F4>F3>F5>F2>F1。F4处理含量最高,为7.44 mg/100g,与F3处理差异不显著;F1处理含量最低,为5.34 mg/100g,VC最高含量与最低含量相比,增加了39.3%。表2

表2 不同施氮处理下设施茄子品质变化

2.3 不同施氮处理对日光温室茄子干物质积累特征的影响

研究表明,各施氮处理的茄子植株干物质积累量显著高于不施肥处理。整个生育期茄子植株干物质积累总量随着施氮量的增加,呈现先增加后减小的趋势。F3处理茄子干物质积累总量最多,为9 848.56 kg/hm2,显著高于其他施氮处理和不施肥处理;干物质积累量最少的是F1处理,为7 016.68 kg/hm2,显著低于其他各施氮处理;F4处理和F5处理无显著性差异。各施氮处理干物质积累量较不施肥处理的F1高出了20%～40.4%。茄子植株茎和叶的干物质积累量都随着施氮量的增加而增加,F2处理茄子植株茎的干物质积累量最大,为1 572.99 kg/hm2;叶的干物质积累量也是F2处理最大,为2 371.94 kg/hm2。茄子果实的干物质积累量随着施氮量的增加先增大后减小,其中F3处理果实干物质积累量最多,为5 941.41 kg/hm2。茄子各器官干物质积累量依次为果>叶>茎。表3

表3 茄子各器官干物质积累量

2.4 不同施氮处理对日光温室茄子养分吸收积累特征的影响

研究表明,各施氮处理茄子植株N、P、K的积累量均显著高于不施肥处理。N、P、K的积累量均以F3处理最高,分别是220.46、36.83和406.85 kg/hm2。各施氮处理茄子植株N、P、K的积累总量均随施氮量的增加而先增加后减小,茎、叶的养分积累量均随着施氮量的增加而增加,依次为F2>F3>F4>F5>F1;果实的N、P、K的积累量随着施氮量的增加先增加后减小,依次为F3>F4>F5>F2>F1。表4

3 讨 论

适量的氮肥用量可以提高植株的光合能力,有利于作物的生长[13]。磷素对植物体内糖类的运输和合成都有着重要作用[14]。钾素作为植物呼吸作用酶的激活剂,促进糖分的运输和积累[15]。试验结果表明,施氮处理能够显著提高茄子产量,较不施肥处理增产11.33%～36.05%。茄子产量对肥料的效应呈先升高后降低的抛物线变化趋势,与黄云英[16]研究结论一致。

可溶性糖、可溶性蛋白以及可溶性固形物的含量能够直观反映蔬菜的营养品质[17]。前人[18-19]研究指出,在适宜的施肥水平范围内可提高可溶性糖、可溶性蛋白以及可溶性固形物的含量。试验各施氮处理的可溶性糖、可溶性蛋白以及可溶性固形物的含量依次为F3>F4>F5>F2>F1,均随施氮量的增加呈先升高后降低的趋势。硝酸盐含量是衡量蔬菜安全标准的重要指标。黄立华[20]的研究结果表明,在适量的氮肥施入范围内,大白菜硝酸盐含量可达到最小。试验结果表明,茄子果实中硝酸盐的含量与施氮量呈正相关,随着施氮量的增加而增加,试验各施氮处理硝酸盐含量依次为F2>F3>F4>F5>F1。增施氮肥会导致蔬菜中硝酸盐含量的积累,减少氮肥的用量可有效降低硝酸盐的含量。燕飞等[21]研究表明,黄瓜果实VC含量随施氮量增加先升高后降低。试验研究表明,施氮可以显著增加茄子果实VC的含量,随着施氮量的增加其含量呈先升高后降低的趋势。

表4 不同施氮量下茄子各器官养分积累量变化

试验的施氮量影响着茄子各器官及全株干物质积累量,随着施氮量的增加营养器官(茎、叶)呈逐渐增加趋势,果实呈先增加后降低的趋势,适宜的施氮量有利于茄子干物质积累。研究结果表明,在施肥量为N 529.5 kg/hm2、P2O5224.1 kg/hm2、K2O 689.3 kg/hm2时茄子干物质积累量最大,至采收末期,茄子全株干物质积累总量为9 848.56 kg/hm2,显著高于不施肥处理,过高或过低的施肥量同样不利于茄子干物质积累。

施氮处理对茄子植株养分积累量有显著影响,各施氮处理的茄子植株氮素、磷素和钾素的积累量均显著高于不施肥处理。植株茎、叶氮素的积累量均随着氮肥施入量的增加而增大,依次为F2>F3>F4>F5>F1,磷素和钾素的积累量变化趋势与氮素一致,均是随着施氮量的增加而增大。果实中氮素、磷素和钾素的积累量均是随着施氮量的增加呈先增加后降低的趋势。氮肥利用率随着施氮量的增加逐渐降低。

4 结 论

各施氮处理的茄子产量随着施氮量的增加先增加后降低,F3处理(苗期氮108 kg/hm2、磷49.2 kg/hm2、钾169.9 kg/hm2,结果期氮421.5 kg/hm2、磷174.9 kg/hm2、钾519.4 kg/hm2)产量最高,比不施肥处理高36.05%。茄子果实中可溶性固形物、可溶性糖以及可溶性蛋白的含量均以F3处理最高。茄子植株氮素、磷素和钾素的积累量均随着施氮量的增加呈先增加后降低的趋势,均以F3处理最高。F3处理是日光温室茄子适宜的施肥量,不仅可以提高茄子产量,改善茄子果实的营养品质,还可以增加茄子植株的养分积累量。