苦瓜的干物質和養分累積與分配規律

張白鴿，曹 健，張長遠，宋 釗，張福鎖，陳新平

（1.中國農業大學資源與環境學院，北京 100094；2.廣東省農科院蔬菜研究所，廣東 廣州 510640）

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苦瓜的干物質和養分累積與分配規律

張白鴿1，2，曹 健2，張長遠2，宋 釗2，張福鎖1，陳新平1

（1.中國農業大學資源與環境學院，北京 100094；2.廣東省農科院蔬菜研究所，廣東 廣州 510640）

摘 要：理解作物的干物質和養分累積規律是實現作物高產高效的基礎。采用大田栽培試驗，研究了苦瓜干物質和N、P、K養分累積動態。結果表明，苦瓜結果前的干物質累積速率慢，累積量僅占整個生育期干物質累積量的4.0%，主要以生產葉片為主；結果期的干物質累積速率快，累積量占全生育期的96%，主要用于葉片和果實的生長；苦瓜養分累積總量表現為K＞N＞P，且不同生長時期、不同部位的養分累積特征不同?？傮w上N、P、K的吸收比例可以歸納為幼苗期至采收初期1.0∶0.1∶1.4，采收盛期至末期1.0∶0.2∶1.6；整個生育期內，平均生產每噸苦瓜所需N量為4.63 kg，P為0.72 kg，K為6.87 kg。

關鍵詞：苦瓜；干物質；營養；累積；分配

苦瓜（Momordica charantia L.）是葫蘆科苦瓜屬一年生攀緣草本植物，又稱涼瓜、錦荔枝，廣泛分布于熱帶、亞熱帶和溫帶地區［1］。苦瓜在我國已有數百年的栽培歷史，在長江以南的廣東、廣西、福建、臺灣、江西、海南、四川、湖南等省區栽培較為普遍。廣東以粵北韶關、粵西 湛江、粵東梅洲、珠三角惠州、江門等地分布較為集中［2-3］，是農民及農業種植企業的重要創收作物。

在以高強度的降雨和土壤分化為特征的熱帶亞熱帶環境影響下，菜田土壤養分極易淋溶，土壤保肥能力差［4-5］。為避免缺肥減產，菜農通常會大量地投入化肥［6］，引起嚴重的環境風險，制約了苦瓜產業的可持續發展。缺少對苦瓜的干物質生產和營養累積動態規律的研究和認識，是導致生產中施肥盲目性的主要原因，而目前關于苦瓜養分吸收的報道都是針對總量方面［7-9］。作物對養分的吸收具有階段性和連續性，且各生育階段對養分需求的數量和強度不同，要實現作物高產高效，必須實現作物需求和環境養分供應在時間空間和數量上的匹配［10］。因此，本研究系統分析了苦瓜在整個生育時期的干物質和養分的吸收和分配動態，為確定化肥總量和優化施肥時期提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在廣東省農科院蔬菜研究所實驗基地進行。試驗地土壤為磚紅壤黃色砂質土，地力均勻，0～30 cm土層的pH值為6.6，有機質含量11.1 g/kg、全氮含量0.56 g/kg、Olsen-P含量46.9 mg/kg、速效鉀含量111 mg/kg。

供試苦瓜為豐綠苦瓜，由廣東省農科院蔬菜研究所提供。供試氮肥為三元復合肥（15∶15∶15，芭田化肥股份有限公司生產）。

1.2 試驗方法

供試苦瓜采用育苗移栽的常規種植方式，種子用10%的雙氧水浸泡12 h消毒催芽后，用紗布包裹并置于溫度27℃、濕度70%的培養箱暗培養3 d，露白后播種，育苗期15 d。每667 m2定植500株，采用人字架種植方式，留主莖，去側枝，每小區6行，行長6 m，行距為1 m，小區面積36 m2，四周設保護行，4次重復。依據調研結果，化肥施用量為377 kg/hm2（N-P2O5-K2O∶15-15-15），其中基肥（30%）112 kg，追肥（70%）265 kg，追施分8次，施肥比例分別為4%、15%、15%、9%、9%、9%、9%、9%。果實采摘期為60 d，采收標準為瓜長20 cm（品種特性），起始和末尾以1周為采收頻率時定為初瓜期和末瓜期，中間以3 d為采收頻率的時期定為盛瓜期。

試驗期間，分別于定植后15 d（幼苗期）、35 d（花期）、50 d（初瓜期）、75 d（盛瓜期）、105 d（末瓜期）采樣調查，每次采3株。采樣時分別收集植株脫落的葉，植株分成葉片、莖蔓和果實3部分在烘箱中烘至恒重，稱重后粉碎進行進一步分析。將樣品用濃H2SO4-H2O2消煮［11］，用全自動流動分析儀（Proxima型，Alliance，France）測定N、P含量，用火焰分光光度計（M425，Sherwood，UK）測定K含量。

植株養分累積量為其干物質量乘以相應N、P、K含量；植株群體各生長時期養分凈累積量以單位面積植株該生長時期養分累積量與上一生長時期養分累積量差值表示；植株群體各生長時期養分累積速率以單位面積植株該生育階段的養分凈累積量與其經歷時間的比值表示［12］。

試驗數據用Microsoft Excel 2010和SAS19.0軟件進行統計分析，方差分析采用Fisher’s-test（LSD法）。

2 結果與分析

2.1 苦瓜不同生長期不同部位干物質累積量

從圖1可以看出，苦瓜隨著生育期的延伸，葉片、莖蔓、果實的干重不斷增大，但不同器官在不同生長時期增加幅度不同。其中，苦瓜葉片的生物量在生長前期迅速增加后期增勢趨緩，莖蔓的生物量在整個生育期間均在穩定增加，果實生物量先急劇增加后穩中有降；在幼苗期、花期、初瓜期、盛瓜期、末瓜期，葉片的干物質累積量分別占整個生育期的0.5%、4.1%、13.0%、48.3%、34.1%，莖蔓的干物質累積量分別占總生長量的0.8%、6.9%、20.1%、35.7%、35.6%，而果實初瓜期、盛瓜期、末瓜期的干物質累積量分別占果實總生物量的6.95%、68.9%、24.2%。說明葉片和莖蔓從幼苗期到初瓜期都在快速增長，于盛瓜期開始趨于穩定，采收結束時仍在生長，而果實生長則主要集中于采收盛期。

圖1 苦瓜不同生育時期不同部位干物質累積量

在同一生育時期內，苦瓜的不同器官貯存干物質的比例不同。從表1、表2可以看出，幼苗期和花期干物質累積量少，占總累積量的4.01%，主要以營養生長為主，其中葉片生物量占植株總生物量的74.3%，莖蔓干物質累積量占25.7%；進入采收期后，果實干物質累積量的比例逐漸增加，占總累積量的96.0%，包括初瓜期、盛瓜期和末瓜期。其中初瓜期仍舊是以營養器官為主（葉片和莖蔓），占整株累積量的86.0%，果實的干物質比例僅占13.7%；進入盛瓜期后，生殖生長和營養生長并進，果實和葉片生物量占整株總量的42.8%和41.5%，末瓜期葉片干物質穩定持續增加，占植株總干物質累積量的42.8%，而果實比重下降。在幼苗期、花期、結果初期、結果盛期和末期，苦瓜葉片的干重平均生長速率分別為1.3、8.2、33.1、33.8、28.1 kg/hm2·d，莖蔓的干重平均生長速率分別為0.4、2.9、10.2、14.4、17.1 kg/hm2·d，果實的干重平均增加速率分別為0、0、9.5、57.2、16.7 kg/hm2·d?？梢娍喙系臓I養生長和生殖生長長時間并存，在不同生長時期，碳水化合物在不同器官間的分配比例不同。

表1 苦瓜不同部位干物質占整株累積量比例（%）

表2 苦瓜不同時期干物質占全生育期總累積量比例（%）

2.2 苦瓜不同生育期內各部位N、P、K養分含量變化

從圖2可以看出，苦瓜不同生長器官的N、P、K含量在不同生長時期的變化趨勢不同。葉片的N、K含量接近，其中N含量在幼苗期最高，隨著生育期的延伸逐漸下降，即從幼苗期的41.8 g/kg下降至末瓜期的32.3 g/kg；K含量在苗期相對較低，定植后先升高后穩中有降，在花期達到最高為52.2 g/kg。莖蔓和果實都表現為K含量最高，其次為N 和P，其中莖蔓的K含量范圍介于苗期的61.8 g/kg和末瓜期的41.7 g/kg之間；果實的K含量為初瓜期的47.8 g/kg和末瓜期的43.9 g/kg之間。P在各個器官中的含量都比較穩定，以果實的含量最高，為5.3 g/kg，葉片和莖蔓的P含量均為4.4 g/kg。由此可見，苦瓜葉片的N含量最高，莖蔓的K含量最高。

圖2 苦瓜不同生育期不同部位N、P、K濃度變化動態

2.3 苦瓜不同部位N、P、K累積變化特征

由圖3可知，苦瓜的葉片和果實是累積N、P、K養分的主要部位。其中，葉片的N、K貯存量相近，P含量較少，N、P、K累積量的比例為1.0∶0.2∶1.2；果實以K含量為主，其次是N、P，N、P、K累積量的比例為1.0∶0.2∶1.6；莖蔓中K含量最高，其次是N、P，3者比例表現為1.0∶0.01∶2.2。由此可見，N主要貯存在苦瓜的葉片中，K在苦瓜的果實和葉片中均大量累積，P在莖蔓中含量最少，果實和葉片的P貯存量分別為莖蔓的2.6倍和2.2倍。

圖3 不同生育期各苦瓜生長部位N、P、K養分累積動態

2.4 苦瓜不同生育期內N、P、K養分累積變化趨勢

從圖4、表3可以看出，苦瓜在不同生長時期的N、P、K累積量變化趨勢大致相同，均隨著生育期的推進而逐漸上升，但不同營養元素在苦瓜不同生長時期的凈累積量有所差異。從播種到幼苗期，苦瓜體內N、P、K累積速率較緩慢，從幼苗期開始，三大營養元素均進入快速累積期，特別在花期以后各養分累積速率均最高；不同時期苦瓜氮、磷、鉀養分凈累積量占總累積量的比例不同，總體表現為前期少、后期多，主要累積時期都在盛瓜期，分別占總累積量的48.2%、51.5%和47.1%； N、P、K在各生長時期的吸收比例分別為幼苗期1.0∶0.1∶1.2，花期1.0∶0.1∶1.5，初瓜期1.0∶0.1∶1.4，盛瓜期1.0：0.2∶1.5，末瓜期1.0∶0.2∶1.6，而苦瓜全生育期N、P、K的吸收比例為1.0∶0.15∶1.49。

圖4 不同生育期苦瓜植株NPK養分累積變化動態

表3 苦瓜不同時期NPK累積量占總累積量比例（%）

將每公頃苦瓜植株體的NPK總累積量除以每公頃苦瓜產量即可算出每生產1噸苦瓜的苦瓜植株所帶走的養分量。結果表明，無論是累積量還是每噸苦瓜養分需求量均是K＞N＞P，平均生產每噸苦瓜所需要的N為4.63 kg，P為 0.72 kg，K為6.87 kg。

3 結論與討論

掌握作物的干物質和養分累積規律是實現作物生產高產高效、減少環境風險的基礎，有助于確定生產中資源投入的總量，實現總量控制，生產上可采取有針對性的措施在作物生長發育的關鍵生育階段進行調控，實時適量的提供生長發育需要的養分和水分等，實現資源的高效利用，減少浪費，從而提高作物產量和減少環境風險［13］。

苦瓜全生育周期歷時約100～200 d，抽蔓前生長緩慢，開花結果期占絕大部分，特別是在結果中后期，營養生長和生殖生長并進生長時期較長［14］。本研究結果也表明，苦瓜花前干物質累積量4.0%，花期以后干物質累積量96.0%。苗期至初瓜期，苦瓜主要以生產葉片為主，其干重占植株總干重的65.4%～76.6%；花后果實和葉片的干重同時增加，干重分別占植株總干重的40.0%和42.0%?？喙显谟酌缙凇⒒ㄆ?、初瓜期、盛瓜期和末瓜期，植株干物重增加速率分別為1.7、11.1、52.8、105.4 和62.0 kg/hm2·d，表明苦瓜在花期前干物質累積速率較為緩慢，開花后干物質累積量迅速增加，其變化動態與甘蔗［15］、玉米［16］、春小麥［17］等作物干物質累積量的增長趨勢相同，符合作物干物質累積的一般規律。

由于苦瓜植株生長量大，生長期長，連續開花、結瓜能力強，產量高，對養分的需求量較大［14］。在臺灣地區，苦瓜的推薦N、P、K施肥量分別為184、112、124 kg/hm2［18］，而澳大利亞的苦瓜施肥量分別為243、65、234 kg/hm2［1］。相比之下，我國苦瓜產量更高，養分投入量更大。本研究中，苦瓜在不同生長時期的N、P、K養分濃度變化不大，但是不同生長部位的N、P、K濃度范圍不同。葉片中氮鉀含量相近，磷含量較低；莖蔓和果實中以鉀含量為主，其次是氮和磷?？v觀整個生育期，苦瓜植株對養分的需求量和累積量都是K＞N＞P，平均生產每噸苦瓜所需要的N為4.63 kg，P為0.72 kg，K為6.87 kg，氮磷水平低于陳永興等［19］推薦的需求量（N 5.3 kg、P2O51.8 kg、K2O 6.7 kg），但該研究未報道具體的研究方法和變化動態，可能是由于品種類型和管理方式引起。而依據廣東省苦瓜測土配方施肥體系“3414”的推薦方法，在本試驗土壤肥力條件下，苦瓜的N、P、K推薦施肥量分別為300、213、372 kg/hm2［9］，與本研究結果相近。

苦瓜整個生長發育期間，吸收N、P、K養分的比例為1.0∶0.15∶1.49，各部位的N、P、K養分貯存特征不同，各生育期的N、P、K比例相差不大。而黃瓜的平均養分吸收比例為1.0∶0.19∶1.34［20-22］，其中苗期1.0∶0.6∶1.7，初瓜期1.0∶0.6∶1.3，盛瓜期1.0∶0.5∶1.3，末瓜期1.0∶0.3∶0.29。相比之下，苦瓜的養分吸收特點是吸磷量較少，需鉀量較多。

綜上所述可知，在苦瓜施肥管理中，前期應減少養分投入，避免損失；中后期應重視營養生長和生殖生長的矛盾，避免過量施肥，維持源庫平衡?？赏ㄟ^土壤-作物體系綜合管理措施來加強調控力度，促進苦瓜生物量和養分的累積，減少養分損失，最終實現增產增效。

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（責任編輯 鄒移光）

Accumulation and distribution characteristics of biomass and nutrient in bitter gourd（Momordica charantia L.）

ZHANG Bai-ge1，2，CAO Jian2，ZHANG Chang-yuan2，SONG Zhao2，ZHANG Fu-suo1，CHEN Xin-ping1
（1.College of Resources and Environmental Science，China Agricultural University，Beijing 100094，China；2.Vegetable Research Institute，Guangdong Academy of Agricultural Sciences，Guangzhou 510640，China）

Abstract：Elemental uptake and allocation patterns of crops create insight for nutrient management. On-field experiment was conducted to understand the accumulation and distribution characteristics of biomass and nutrient in bitter gourd. The results revealed that 4.0% of dry matter was accumulated in leaves before harvest and 96% of it was accumulated in leaves and fruits from harvest stage to the end. The total absorption of nutrient in bitter gourd was K＞N＞P. Different organs at various growth stages showed different accumulation trend. Generally ，the ratio of 1.0∶0.1∶1.4 from seedling stage to early harvest stage，and 1.0∶0.2∶1.6 from harvest peak to the end was optimal for bitter gourd. Throughout growth season， to obtain a ton of bitter gourd，the NPK requirement was 4.63 kg，0.72 kg and 6.87 kg，respectively.

Key words：bitter gourd；dry matter；nutrient；accumulation；distribution

中圖分類號：S642.1

文獻標識碼：A

文章編號：1004-874X（2016）02-0039-06

收稿日期：2015-11-28

基金項目：農業部公益性行業（農業）科研專項（201502103）

作者簡介：張白鴿（1983-），女，碩士，助理研究員，E-mail：plantgroup@126.com