不同施氮量對設施茄子產量、品質及養分積累的影響

王澤鵬,梁志國,劉勝堯,賈宋楠,范鳳翠,張 哲,杜鳳煥,秦 勇

(1.新疆農業大學園藝學院,烏魯木齊 830052;2.河北省農林科學院農業信息與經濟研究所,石家莊 050051)

0 引 言

【研究意義】茄子(SolanummelongenaL.)是茄科(Solanaceae)茄屬(Solanum)作物[1]。茄子是一種多次采收的作物,生長周期較長,其生長需要大量的營養物質[2]。氮素是茄子生長所必須的營養元素[3]。目前,合理施肥量對蔬菜產量、品質等方面已有研究并取得了相應的成果,研究不同氮肥用量對日光溫室茄子產量、品質以及養分積累的影響,對設施茄子精準施肥有重要意義。【前人研究進展】使用231 kg/hm2的施氮量在提高產量的同時,能夠有效提升茄子品質[4]。楊玉珍等[5]研究表明,番茄施氮量由390 kg/hm2降低到300 kg/hm2,番茄紅素、可溶性固形物提高了10.58%和14.77%。楊陽等[6]在黃瓜上研究表明,增施氮肥可以顯著提高黃瓜產量,但隨著施肥量的逐漸增加,產量呈逐漸下降的趨勢,黃瓜果實可溶性糖、VC和可溶性固形物含量隨氮肥用量的增加先升高后降低。Thompson等[7]研究表明,滴灌施肥條件下,增大施氮量降低了黃瓜品質及氮素利用效率。盧家柱等[8]是對盆栽茄子基施緩釋肥,研究結果表明,氮肥使用量從231 kg/hm2增加到384 kg/hm2,茄子產量卻降低了18.67%。【本研究切入點】有關不同施氮量對設施茄子產量、品質及養分積累的影響的研究文獻較少,需研究不同施氮處理對茄子產量和品質的效應,分析茄子植株養分積累規律。【擬解決的關鍵問題】以設施茄子為研究對象,以滴灌節水灌溉為基礎,在茄子苗期、結果期設置不同的施氮處理,測定不同施氮處理下茄子的產量、品質、干物質積累量以及養分積累量,為日光溫室茄子的智能化施肥管理和精準生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試茄子品種為茄雜2號,砧木為托魯巴姆(由河北省農林科學院蔬菜所提供),采用嫁接栽培。供試肥料為尿素(石家莊柏坡正元化肥公司生產,含N 46%)、磷酸一銨(河北萌幫水溶肥料有限公司生產,含P2O561%,含N 12%)、硫酸鉀(國投新疆羅布泊鉀鹽有限責任公司生產,含K2O 52%)。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

試驗于2020年4～7月在河北省農林科學院農業信息與經濟研究所大河試驗站內進行,該試驗站地處E 114°22′,N 38°07′,年均氣溫14.1℃。溫室長度70 m,跨度7 m,后墻高2.5 m,后墻底寬4.5 m、頂寬2 m,采光面拱圓形,主采光面角度30～35°。試驗地土壤質地為黏壤質石灰性褐土,土壤容重1.38 g/cm3,土壤有機質質量分數為18.3 g/kg,堿解氮質量分數為113 mg/kg,速效鉀質量分數為134 mg/kg,速效磷質量分數為77 mg/kg,pH值為7.32。

采用滴灌施肥方式,以前期研究的茄子氮、磷、鉀吸收分配規律為基礎,其理想狀態下優質高產茄子的氮、磷、鉀需求量分別為苗期[氮0.05 g/(plant·d)、磷0.045 g/(plant·d)、鉀0.1325 g/(plant·d)];結果期[氮0.097 g/(plant·d)、磷0.08 g/(plant·d)、鉀0.2025 g/(plant·d)]。以氮肥為基準共設5個處理,F1處理不施肥作為對照,F2處理、F3處理、F4處理、F5處理的氮肥吸收率分別為40%、60%、80%、100%,分別在苗期、結果期滴灌施肥。茄子植株采用寬窄行栽培,寬行距為1 m,窄行距為0.5 m,每行長5.5 m,株距為60 cm,試驗小區總面積為123.75 m2,各處理小區面積均為24.75 m2,每小區種植51株,各處理間的田間管理與當地一致。灌溉依據日光溫室茄子節水灌溉指標[9-10],各施肥處理間灌水量相同。表1

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 產 量

從初果期開始至末果期,每個處理對其進行累計采收測產。

1.2.2.2 品 質

在茄子盛果期,各處理選取3棵生長均勻的茄子植株,摘取成熟度一致且無病蟲害的果實測定其可溶性糖含量、可溶性固形物含量、可溶性蛋白含量、VC含量以及硝酸鹽含量。可溶性糖含量測定采用蒽酮比色法;可溶性固形物含量采用手持折光測糖儀測定;可溶性蛋白質含量測定采用考馬斯亮藍G-250染色法;VC含量測定采用2,6-二氯酚靛酚法;硝酸鹽含量采用紫外分光光度法測定[11]。

1.2.2.3 干物質量

苗期每隔7 d,開花坐果期-末果期每隔15 d進行破壞性取樣,每次取3株生長健康、均勻一致的植株,將莖、葉、果各部分開,用精度為0.01的電子天平分別稱量鮮重;稱鮮重后將樣品放入烘箱,保持105℃殺青30 min后調溫至75℃烘為恒重,用電子天平測干重。

1.2.2.4 養分含量

在各生育期將每個處理茄子植株的莖、葉、果用清水沖洗干凈,再用吸水紙將其表面水分吸干后放入烘箱,于105℃殺青30 min后調溫至75℃烘為恒重后,再將各生育期干樣各器官分開粉碎后過0.5mm篩后用H2SO4-H2O2溶液消煮,消煮液用于養分的測定。全氮含量用凱氏定氮儀測定;全磷含量用釩鉬黃比色法測定;全鉀含量用火焰分光光度計法測定[12]。

肥料利用率=(施肥處理作物養分積累量-不施肥處理作物養分積累量)/施肥量×100%。

1.3 數據處理

采用Microsoft Excel 2013進行數據處理,繪制圖表,用SPSS25.0統計分析軟件處理試驗數據并進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同施氮處理對日光溫室茄子產量的影響

研究表明,在不同施氮處理下,隨著施氮量的增加茄子產量先升高后降低。各施氮處理的茄子產量均顯著高于不施肥處理,F3處理茄子產量最高,為62 839 kg/hm2,比不施肥處理高36.05%,并且顯著高于其他各施氮處理;F4處理和F5處理無顯著性差異。施用氮肥有利于茄子產量的增加,并且適宜的施氮量有利于茄子品質的提升。圖1

圖1 不同施氮處理下設施茄子產量變化

茄子產量與施氮量的相關方程:Y= -0.064 8X2+ 61.336X+ 45 571,R2= 0.917(式中,X表示氮肥使用量(kg/hm2),Y表示茄子產量(kg/hm2))。茄子產量隨施氮量的增加呈先增加后降低的拋物線趨勢,在施氮量為473 kg/hm2時,茄子產量最高,為60 085 kg/hm2。圖2

圖2 不同施氮量與茄子產量間的相關關系

2.2 不同施氮處理對日光溫室茄子品質的影響

2.2.1 不同施氮處理對茄子可溶性固形物含量的影響

研究表明,F3處理茄子可溶性固形物含量最高,顯著高于其他處理,各施氮處理中可溶性固形物含量均高于不施肥處理。其中,F4處理和F5處理差異不顯著,施氮量最高的F2處理與不施肥處理差異不顯著。施氮量過高,則抑制了果實營養成分積累。表2

2.2.2 不同施氮處理對茄子可溶性糖含量影響

研究表明,各施氮處理中茄子可溶性糖含量均顯著高于不施肥處理,F3處理的茄子果實可溶性糖含量最高,為52.59 mg/g,顯著高于其他各處理。茄子果實可溶性糖含量依次為F3>F4>F5>F2>F1,F1處理的茄子果實可溶性糖含量最低,為41.29 mg/g。表2

2.2.3 不同施氮處理對茄子可溶性蛋白含量的影響

研究表明,隨著施氮量的增加茄子果實可溶性蛋白的含量先增加后降低,可溶性蛋白的含量依次為F3>F4>F5>F2>F1。F3處理最高,為1.8 mg/g,與F4處理差異不顯著。F1處理最低,為1.53 mg/g,與F2處理差異不顯著,F3處理較F1處理增加了17.6%。表2

2.2.4 不同施氮處理對茄子硝酸鹽含量的影響

研究表明,隨著施氮量的增加,茄子果實中硝酸鹽的含量呈逐漸升高趨勢,F2處理最高,為718.13 mg/kg;F1處理最低,為489.94 mg/kg,其中F4處理與F5處理差異不顯著。F2>F3>F4>F5>F1,其中F2處理較F1處理硝酸鹽含量高出了46.6%,其余各施氮處理分別較不施肥處理F1的硝酸鹽含量高出40.9%、34.4%、33.6%。表2

2.2.5 不同施氮處理對茄子VC含量的影響

研究表明,施氮處理較不施肥處理可以顯著增加茄子果實中VC的含量,隨著施氮量的增加VC的含量是先升高后降低,VC含量依次為F4>F3>F5>F2>F1。F4處理含量最高,為7.44 mg/100g,與F3處理差異不顯著;F1處理含量最低,為5.34 mg/100g,VC最高含量與最低含量相比,增加了39.3%。表2

表2 不同施氮處理下設施茄子品質變化

2.3 不同施氮處理對日光溫室茄子干物質積累特征的影響

研究表明,各施氮處理的茄子植株干物質積累量顯著高于不施肥處理。整個生育期茄子植株干物質積累總量隨著施氮量的增加,呈現先增加后減小的趨勢。F3處理茄子干物質積累總量最多,為9 848.56 kg/hm2,顯著高于其他施氮處理和不施肥處理;干物質積累量最少的是F1處理,為7 016.68 kg/hm2,顯著低于其他各施氮處理;F4處理和F5處理無顯著性差異。各施氮處理干物質積累量較不施肥處理的F1高出了20%～40.4%。茄子植株莖和葉的干物質積累量都隨著施氮量的增加而增加,F2處理茄子植株莖的干物質積累量最大,為1 572.99 kg/hm2;葉的干物質積累量也是F2處理最大,為2 371.94 kg/hm2。茄子果實的干物質積累量隨著施氮量的增加先增大后減小,其中F3處理果實干物質積累量最多,為5 941.41 kg/hm2。茄子各器官干物質積累量依次為果>葉>莖。表3

表3 茄子各器官干物質積累量

2.4 不同施氮處理對日光溫室茄子養分吸收積累特征的影響

研究表明,各施氮處理茄子植株N、P、K的積累量均顯著高于不施肥處理。N、P、K的積累量均以F3處理最高,分別是220.46、36.83和406.85 kg/hm2。各施氮處理茄子植株N、P、K的積累總量均隨施氮量的增加而先增加后減小,莖、葉的養分積累量均隨著施氮量的增加而增加,依次為F2>F3>F4>F5>F1;果實的N、P、K的積累量隨著施氮量的增加先增加后減小,依次為F3>F4>F5>F2>F1。表4

3 討 論

適量的氮肥用量可以提高植株的光合能力,有利于作物的生長[13]。磷素對植物體內糖類的運輸和合成都有著重要作用[14]。鉀素作為植物呼吸作用酶的激活劑,促進糖分的運輸和積累[15]。試驗結果表明,施氮處理能夠顯著提高茄子產量,較不施肥處理增產11.33%～36.05%。茄子產量對肥料的效應呈先升高后降低的拋物線變化趨勢,與黃云英[16]研究結論一致。

可溶性糖、可溶性蛋白以及可溶性固形物的含量能夠直觀反映蔬菜的營養品質[17]。前人[18-19]研究指出,在適宜的施肥水平范圍內可提高可溶性糖、可溶性蛋白以及可溶性固形物的含量。試驗各施氮處理的可溶性糖、可溶性蛋白以及可溶性固形物的含量依次為F3>F4>F5>F2>F1,均隨施氮量的增加呈先升高后降低的趨勢。硝酸鹽含量是衡量蔬菜安全標準的重要指標。黃立華[20]的研究結果表明,在適量的氮肥施入范圍內,大白菜硝酸鹽含量可達到最小。試驗結果表明,茄子果實中硝酸鹽的含量與施氮量呈正相關,隨著施氮量的增加而增加,試驗各施氮處理硝酸鹽含量依次為F2>F3>F4>F5>F1。增施氮肥會導致蔬菜中硝酸鹽含量的積累,減少氮肥的用量可有效降低硝酸鹽的含量。燕飛等[21]研究表明,黃瓜果實VC含量隨施氮量增加先升高后降低。試驗研究表明,施氮可以顯著增加茄子果實VC的含量,隨著施氮量的增加其含量呈先升高后降低的趨勢。

表4 不同施氮量下茄子各器官養分積累量變化

試驗的施氮量影響著茄子各器官及全株干物質積累量,隨著施氮量的增加營養器官(莖、葉)呈逐漸增加趨勢,果實呈先增加后降低的趨勢,適宜的施氮量有利于茄子干物質積累。研究結果表明,在施肥量為N 529.5 kg/hm2、P2O5224.1 kg/hm2、K2O 689.3 kg/hm2時茄子干物質積累量最大,至采收末期,茄子全株干物質積累總量為9 848.56 kg/hm2,顯著高于不施肥處理,過高或過低的施肥量同樣不利于茄子干物質積累。

施氮處理對茄子植株養分積累量有顯著影響,各施氮處理的茄子植株氮素、磷素和鉀素的積累量均顯著高于不施肥處理。植株莖、葉氮素的積累量均隨著氮肥施入量的增加而增大,依次為F2>F3>F4>F5>F1,磷素和鉀素的積累量變化趨勢與氮素一致,均是隨著施氮量的增加而增大。果實中氮素、磷素和鉀素的積累量均是隨著施氮量的增加呈先增加后降低的趨勢。氮肥利用率隨著施氮量的增加逐漸降低。

4 結 論

各施氮處理的茄子產量隨著施氮量的增加先增加后降低,F3處理(苗期氮108 kg/hm2、磷49.2 kg/hm2、鉀169.9 kg/hm2,結果期氮421.5 kg/hm2、磷174.9 kg/hm2、鉀519.4 kg/hm2)產量最高,比不施肥處理高36.05%。茄子果實中可溶性固形物、可溶性糖以及可溶性蛋白的含量均以F3處理最高。茄子植株氮素、磷素和鉀素的積累量均隨著施氮量的增加呈先增加后降低的趨勢,均以F3處理最高。F3處理是日光溫室茄子適宜的施肥量,不僅可以提高茄子產量,改善茄子果實的營養品質,還可以增加茄子植株的養分積累量。