• ISSN 1008-505X
  • CN 11-3996/S

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

施氮对设施栽培金针菜产量、品质和钾吸收利用的影响

张国伟 王晓婧 周玲玲 刘瑞显 杨长琴

引用本文:
Citation:

施氮对设施栽培金针菜产量、品质和钾吸收利用的影响

    作者简介: 张国伟E-mail:zgw_0721@163.com;
    通讯作者: 刘瑞显, E-mail:liuruixian2008@163.co63.com

Effects of nitrogen application rate on yield, quality, potassium uptake and utilization of daylily (Hemerocallis citrina Baroni) in protected cultivation

    Corresponding author: LIU Rui-xian, E-mail:liuruixian2008@163.co63.com ;
  • 摘要: 【目的】明确施氮对设施栽培金针菜产量、品质和钾吸收利用的影响,为设施栽培金针菜的养分管理提供理论依据。【方法】以金针菜‘大乌嘴’为试验材料,于2015—2017年在江苏省宿迁市丁嘴镇江苏省农业科学院金针菜试验基地进行了田间试验。设5个施氮量处理 (N 0、50、100、150和200 kg/hm2,以N0、N50、N100、N150、N200表示)。在返青期、抽薹期和现蕾期采样分析了金针菜产量、品质和钾的吸收利用。【结果】增施氮肥提高了金针菜不同生育阶段的钾吸收量,以抽薹到现蕾期钾吸收量增量最大。与N0相比,N50、N100、N150和N200处理下的钾吸收量分别增加21.0%、67.6%、86.0%和103.8%,处理间差异达到显著水平。施氮改变了不同生育时段的钾吸收比例,使返青到抽薹期的钾吸收比例降低,抽薹到现蕾期的钾吸收比例升高,其中N200处理下效果最显著。增施氮肥降低了现蕾期生育后期钾浓度的下降速率,其中,N0、N50、N100、N150和N200处理下表示钾浓度降低趋势的b值分别为0.0051、0.0048、0.0045、0.0044和0.0042。随施氮量增加,钾吸收的边际效应呈先升高后降低趋势,而钾的生产效率呈直线降低趋势。N100、N150处理的金针菜积累的干物质和钾量在花蕾中的分配比例较高,钾浓度和钾累积量动态特征参数比较协调,利于产量形成,且VC、氨基酸、可溶性糖、黄酮和多酚含量相对较高;N 200 kg/hm2处理导致金针菜产量增幅下降,氮素钾吸收边际效应和钾的生产效率降低,但秋水仙碱含量最高;低于N 100 kg/hm2时,干物质和钾的总吸收量及经济系数较低,不利于高产形成。【结论】供试条件下,施用氮肥N 100~150 kg/hm2可减缓金针菜生育期后期钾吸收的下降,提高钾吸收边际效应、钾的生产效率和金针菜的品质。
  • 图 1  施氮量与金针菜产量与边际产量的关系

    Figure 1.  Relationship between nitrogen application rate and yield and nitrogen marginal yield of daylily

    图 2  施氮量对金针菜植株钾浓度和钾累积量的影响 (2016—2017)

    Figure 2.  Effects of nitrogen application rate on potassium concentration of daylily plant

    图 3  施氮量对金针菜植株钾累积量的影响 (2016—2017)

    Figure 3.  Effects of N application rate on K accumulation amount of daylily plant

    图 4  钾吸收量与金针菜产量和钾生产效率的关系 (2016—2017)

    Figure 4.  Relationship of between daylily potassium accumulation and yield and prduction efficiency of potassium

    表 1  不同施氮量下金针菜产量性状

    Table 1.  Yield traits of daylily under different N application rates

    年份
    Year
    施氮量(kg/hm2)
    N rate
    花蕾长(mm)
    Bud length
    花蕾宽(mm)
    Bud width
    单数花蕾数
    Number of bud per plant
    花蕾重(g)
    Bud weight
    2015—2016 0101.4 d8.88 b25.3 d2.64 c
    50108.3 c9.22 a29.4 c3.15 b
    100112.1 b9.31 a 34.1 ab3.22 ab
    150114.2 a9.33 a35.2 a3.5 a
    200114.9 a9.34 a33.2 b3.47 a
    2016—2017 0102.3 d8.76 b26.3 c2.58 c
    50110.2 c9.31 a30.2 b3.12 b
    100113.1 b9.33 a33.8 a3.32 ab
    150115.1 a9.41 a34.5 a3.48 a
    200115.3 a9.39 a 32.8 ab3.39 ab
    注(Note):同列数值后不同字母表示同一年份不同施氮量间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different letters within the same column mean significant difference at 0.05 level among different N rates in the same year.
    下载: 导出CSV

    表 2  施氮量对金针菜品质性状的影响

    Table 2.  Effects of nitrogen application rate on quality traits of daylily

    年份
    Year
    施氮量
    N rate
    (kg/hm2)
    VC
    (μg/mg)
    游离氨基酸
    Free amino acid
    (μmol/mg,protein)
    可溶性糖
    Soluble sugar
    (mg/g,DW)
    Ca
    (µg/g,FW)
    多酚
    Polyphenol
    (mg/g,FW)
    黄酮
    Flavone
    (mg/g,FW)
    秋水仙碱
    Colchicine
    (mg/g,FW)
    2015—2016 05.60 b58.86 c430.73 c48.26 c4.01 a15.31 a0.41 c
    505.46 b56.99 c449.47 b50.69 b4.11 a14.91 a0.35 d
    1007.24 a62.85 b454.31 b54.18 a3.19 b13.28 b0.58 b
    1505.11 b65.88 c461.05 b46.43 d3.25 b13.60 b0.81 a
    2003.88 c69.56 a482.73 a42.96 e3.04 c10.76 c0.85 a
    2016—2017 05.21 c54.67 c417.82 d50.24 c4.05 a16.47 a0.46 c
    506.18 b56.78 c461.02 c53.01 b4.01 a15.24 b0.49 d
    1007.32 a62.12 b 467.33 bc55.22 a3.67 b13.99 c0.61 b
    1506.11 b66.27 c 474.34 ab50.37 c3.21 c13.83 c0.77 a
    2004.37 d68.93 a478.51 a46.82 d2.89 d11.82 d0.81 a
    注(Note):同列数值后不同字母表示同一年份不同施氮量间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different letters within the same column mean significant difference at 0.05 level among different N rates in the same year.
    下载: 导出CSV

    表 3  施氮量对金针菜钾累积和分配的影响 (2016—2017)

    Table 3.  K accumulation and distribution of daylily plant under different nitrogen application rates

    施氮量(kg/hm2)
    N rate
    总累积量 (kg/hm2)
    Total accumulation
    花蕾累积量 (kg/hm2)
    Accumulation in reproductive organ
    经济系数
    Economic coefficient
    生物量BiomassK生物量BiomassK生物量BiomassK
    02703.00 e26.35 e 936.86 d10.32 c34.66 b39.18 c
    502996.25 d34.05 d1198.80 c15.84 b40.01 a46.52 a
    1003601.88 c45.07 c1440.03 b19.06 a39.98 a42.30 b
    1503994.00 b49.35 b1527.71 a19.21 a38.25 a38.93 c
    2004210.05 a54.43 a1505.93 a19.23 a35.77 b35.33 d
    注(Note):同列数值后不同字母表示不同施氮量间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different letters within the same column mean significant difference at 0.05 level among different N rates.
    下载: 导出CSV

    表 4  不同施氮量下金针菜钾浓度拟合方程参数(2016—2017)

    Table 4.  Parameters of fitting equations for K concentration of daylily under different N application rates

    施氮量(kg/hm2)
    N rate
    abR2
    03.9380.00510.9764*
    503.9840.00480.9445*
    1003.9950.00450.9656*
    1504.0610.00440.9572*
    2004.1480.00420.9888**
    注(Note):a—钾浓度衰减方程初始值 Initial value of attenuation equation of potassium concentration;b—钾浓度衰减方程下降速率 Decreasing rate of attenuation equation of potassium concentration. n = 4,R0.052 = 0.9024,R0.012 = 0.9801. *—P < 0.05; **—P < 0.01.
    下载: 导出CSV

    表 5  施氮量对金针菜钾累积动态特征值的影响 (2016—2017)

    Table 5.  Effect of N application rate on eigenvalues of potassium accumulation models of daylily

    施氮量(kg/hm2)
    N rate
    Vmax
    [kg/(hm2·d)]
    tm
    (d)
    T
    (d)
    00.219976.194.39
    500.362566.669.29
    1000.440965.366.50
    1500.483263.265.43
    2000.560162.164.89
    注(Note):Vmax—最大累积速率 The maximal speed of K accumulation;tm—最大累积速率出现时间 Time reaches the maximal rate of the accumulation;T—快速累积持续时间 Duration of fleetly accumulation.
    下载: 导出CSV

    表 6  不同施氮量下金针菜不同生育阶段钾吸收量和吸收比例 (2016—2017)

    Table 6.  K uptake and uptake percentage of daylilyat at different growth stages under different N application rate

    施氮量(N kg/hm2)
    N rate
    返青期
    Re-greening stage
    返青—抽薹期
    Re-greening to bolting stage
    抽薹—现蕾期
    Bolting to budding stage
    (kg/hm2)(%)(kg/hm2)(%)(kg/hm2)(%)
    05.23 d20.0 a7.26 d27.8 d13.66 e52.2 d
    506.05 c19.2 a8.98 c28.4 c16.53 d52.4 d
    1006.85 b16.0 b12.95 b 30.3 a22.89 c53.6 c
    150 7.13 ab 15.4 bc13.83 a 29.8 b25.41 b54.8 b
    2007.28 a 14.8 c14.12 a 28.7 c27.84 a56.5 a
    注(Note):同列数值后不同字母表示不同施氮量间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different letters within the same column mean significant difference at 0.05 level among different N rates.
    下载: 导出CSV
  • [1] 丁新天, 朱静坚, 丁丽玲, 等. 大棚黄花菜生长特点及优质高效栽培技术研究[J]. 中国农学通报, 2004, 20(1): 83–85. doi: 10.3969/j.issn.1000-6850.2004.01.028
    Ding X T, Zhu J J, Ding L L, et al. Study of growth characteristics and high quality and efficient cultivation technology of greenhouse daylily[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2004, 20(1): 83–85. doi: 10.3969/j.issn.1000-6850.2004.01.028
    [2] 段金省, 李宗, 周忠文. 保护地栽培对黄花菜生长发育的影响[J]. 中国农业气象, 2008, 29(2): 184–187. doi: 10.3969/j.issn.1000-6362.2008.02.017
    Duan J S, Li Z Y, Zhou Z W. Influence of protected cultivation on growth and development of citron daylily (Hemerocallis citrina)[J]. Chinese Journal of Agrometeorology, 2008, 29(2): 184–187. doi: 10.3969/j.issn.1000-6362.2008.02.017
    [3] Dong H Z, Kong X Q, Li W J, et al. Effects of plant density and nitrogen and potassium fertilization on cotton yield and uptake of major nutrients in two fields with varying fertility[J]. Field Crops Research, 2010, 119(1): 106–113. doi: 10.1016/j.fcr.2010.06.019
    [4] Reid J B, Trolove S N, Tan Y, et al. Nitrogen or potassium preconditioning affects uptake of both nitrate and potassium in young wheat (Triticumaestivum)[J]. Annals of Applied Biology, 2016, 168(1): 66–80. doi: 10.1111/aab.12243
    [5] Hu W, Lü X, Yang J, et al. Effects of potassium deficiency on antioxidant metabolism related to leaf senescence in cotton (Gossypium hirsutum, L.)[J]. Field Crops Research, 2016, 191: 139–149. doi: 10.1016/j.fcr.2016.02.025
    [6] 汪顺义, 刘庆, 史衍玺, 等. 氮钾配施对甘薯光合产物积累及分配的影响[J]. 中国农业科学, 2017, 50(14): 2706–2716. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.14.007
    Wang S Y, Liu Q, Shi Y X, et al. Interactive effects of nitrogen and potassium on photosynthesis product distribution and accumulation of sweet potato[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2017, 50(14): 2706–2716. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.14.007
    [7] 何萍, 金继运. 氮钾营养对春玉米叶片衰老过程中激素变化与活性氧代谢的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 1999, 5(4): 289–296. doi: 10.3321/j.issn:1008-505X.1999.04.001
    He P, Jin J Y. Effect of N and K nutrition on changes of endogenous hormone and metabolism of active oxygen during leaf senescence in spring maize[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 1999, 5(4): 289–296. doi: 10.3321/j.issn:1008-505X.1999.04.001
    [8] Overman A R, Sanderson M A, Jones R M. Logistic response of bermudagrass and bunchgrass cultivars to applied nitrogen[J]. Agronomy Journal, 1993, 85: 541–545. doi: 10.2134/agronj1993.00021962008500030004x
    [9] 孙向丽, 张启翔. 一品红生物量及对水分、养分吸收利用的变化规律[J]. 中国农业科学, 2011, 44(6): 1191–1200. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2011.06.014
    Sun X L, Zhang Q X. Study on the biomass and regularity of absorption and utilization of water and nutrition in Euphorbia pulcherrima[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2011, 44(6): 1191–1200. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2011.06.014
    [10] 周玲玲, 张黎杰, 姜若勇. 设施和露地栽培对金针菜产量和品质的影响[J]. 上海农业学报, 2017, 33(3): 105–108.
    Zhou L L, Zhang L J, Jiang R Y. Effects of protected and open cultivations on yield and quality of daylily[J]. Acta Agriculturae Shanghai, 2017, 33(3): 105–108.
    [11] 张国伟, 杨长琴, 刘瑞显, 等. 施氮量对麦后直播棉钾素吸收利用的影响[J]. 应用生态学报, 2016, 27(10): 3228–3236.
    Zhang G W, Yang C Q, Liu R X, et al. Effects of nitrogen application rate on potassium uptake and utilization of direct-seeded cotton after wheat harvest[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2016, 27(10): 3228–3236.
    [12] 李合生, 孙群, 赵世杰, 等. 植物生理生化实验原理和技术[M]. 北京: 高等教育出版社, 2000. 66-218
    Li H S, Sun Q, Zhao S J, et al. The experiment principle and technique on plant physiology and biochemistry[M]. Beijing: Higher Education Press, 2000. 66-218.
    [13] 何书美, 刘敬兰. 茶叶中总黄酮含量测定方法的研究[J]. 分析化学, 2007, 35(9): 1365–1368. doi: 10.3321/j.issn:0253-3820.2007.09.028
    He S M, Liu J L. Study on the determination method of flavone content in tea[J]. Chinese Journal of Analytical Chemistry, 2007, 35(9): 1365–1368. doi: 10.3321/j.issn:0253-3820.2007.09.028
    [14] Liu H, Cao J, Jiang W. Evaluation and comparison of vitamin C, phenolic compounds, antioxidant properties and metal chelating activity of pulp and peel from selected peach cultivars[J]. LWT-Food Science and Technology, 2015, 63: 1042–1048. doi: 10.1016/j.lwt.2015.04.052
    [15] Al-Fayyad M, Alali F, Alkofahi A, et al. Determination of colchicine content in Colchicum hierosolymitanum and Colchicum tunicatum under cultivation[J]. Natural Product Letters, 2002, 16: 395–400. doi: 10.1080/10575630290033178
    [16] 邹芳刚, 郭文琦, 王友华, 等. 施氮量对长江流域滨海盐土棉花氮素吸收利用的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2015, 21(5): 1150–1158.
    Zou F G, Guo W Q, Wang Y H, et al. Effects of nitrogen application rate on the nitrogen uptake and utilization of cotton grown in coastal saline fields of Yangtze River Valley[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2015, 21(5): 1150–1158.
    [17] 赵晓玲. 庆阳金针菜优势产区区划及配套栽培技术研究[D]. 杨凌: 西北农林科技大学硕士学位论文, 2005.
    Zhao X L. Study on the advantageous regional planning and planting technology of common yellow daylily in Qingyang City[D]. Yangling: MS Thesis of Northwest Agriculture and Forestry University, 2005
    [18] 付开聪, 许明, 杨礼攀. 氮、磷、钾对嘉兰植株生长和秋水仙碱含量的影响[J]. 中国中药杂志, 2000, 25(3): 144–145. doi: 10.3321/j.issn:1001-5302.2000.03.005
    Fu K C, Xu M, Yang L P. Effects of nitrogen, phosphorus and potassium on plant growth and colchicine content in Jialan[J]. China Journal of Chinese Materia Medica, 2000, 25(3): 144–145. doi: 10.3321/j.issn:1001-5302.2000.03.005
    [19] 臧小云, 刘丽萍, 蔡庆生. 不同供氮水平对荞麦茎叶中黄酮含量的影响[J]. 南京农业大学学报, 2006, 29(3): 28–32. doi: 10.3969/j.issn.1671-7465.2006.03.006
    Zang X Y, Liu L P, Cai Q S. Effect of nitrogen supply on flavone and rutin accumulation in stems and leaves of common buckwheat (Fagopyrumes culentum Moench)[J]. Journal of Nanjing Agricultural University, 2006, 29(3): 28–32. doi: 10.3969/j.issn.1671-7465.2006.03.006
    [20] 卢丽兰, 杨新全, 王彩霞, 等. 不同硝铵比氮素供应对广藿香生长及药效成分的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2017, 23(5): 1314–1325.
    Lu L L, Yang X Q, Wang C X, et al. Effects of nitrogen supply with different NO3-/NH4+ ratios on growth and medicinal components of Pogostemon cablin[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2017, 23(5): 1314–1325.
    [21] 邹芳刚, 张国伟, 王友华, 等. 施氮量对滨海改良盐土棉花钾累积利用的影响[J]. 作物学报, 2015, (1): 80–88.
    Zou F G, Zhang G W, Wang Y H, et al. Effect of nitrogen application amounts on uptake and utilization of potassium in cotton grown in improved coastal saline land regions[J]. Acta Agronomica Sinica, 2015, (1): 80–88.
    [22] 井涛, 樊明寿, 周登博, 等. 滴灌施氮对高垄覆膜马铃薯产量、氮素吸收及土壤硝态氮累积的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2012, 18(3): 654–661.
    Jing T, Fan M S, Zhou D B, et al. Effects of nitrogen fertilization on potato tuber yield, N uptake and soil NO3--N accumulation under plastic mulching with drip irrigation[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2012, 18(3): 654–661.
    [23] 李伶俐, 房卫平, 谢德意, 等. 施氮量对杂交棉干物质积累、分配和氮磷钾吸收、分配与利用的影响[J]. 棉花学报, 2010, 22(4): 347–353. doi: 10.3969/j.issn.1002-7807.2010.04.009
    Li L L, Fang W P, Xie D Y, et al. Effects of nitrogen application rate on dry matter accumulation and N, P, K uptake and distribution in different organs and utilization of hybrid cotton under high-yield cultivated condition[J]. Cotton Science, 2010, 22(4): 347–353. doi: 10.3969/j.issn.1002-7807.2010.04.009
  • [1] 李伶俐房卫平马宗斌谢德意杜远仿张东林 . 施氮量对杂交棉氮、磷、钾吸收利用和产量及品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2010, 18(3): 663-667. doi: 10.11674/zwyf.2010.0321
    [2] 钱银飞张洪程李杰吴文革郭振华陈烨张强戴其根霍中洋许轲 . 施氮量对机插杂交粳稻徐优403产量品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2009, 17(3): 522-528. doi: 10.11674/zwyf.2009.0305
    [3] 李伶俐房卫平谢德意马宗斌杜远仿张东林 . 施氮量对杂交棉光合生理特性及产量、品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2010, 18(5): 1183-1189. doi: 10.11674/zwyf.2010.0519
    [4] 阿丽艳肉孜郭仁松杜强武辉张巨松 . 施氮量对枣棉间作棉花干物质积累,产量与品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2014, 22(3): 761-767. doi: 10.11674/zwyf.2014.0330
    [5] 林琪侯立白韩伟 . 不同肥力土壤下施氮量对小麦子粒产量和品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2004, 12(6): 561-567. doi: 10.11674/zwyf.2004.0601
    [6] 张定一党建友王姣爱裴雪霞杨武德苗果园 . 施氮量对不同品质类型小麦产量、品质和旗叶光合作用的调节效应. 植物营养与肥料学报, 2007, 15(4): 535-542. doi: 10.11674/zwyf.2007.0401
    [7] 牛聪聪耿国明于雷解群杰廖晶晶齐红岩 . 尿素配施木霉菌剂提高甜瓜产量、品质及土壤微生物功能多样性. 植物营养与肥料学报, 2019, 25(4): 620-629. doi: 10.11674/zwyf.18137
    [8] 谭金芳洪坚平赵会杰韩燕来王宜伦 . 不同施钾量对旱作冬小麦产量、品质和生理特性的影响 . 植物营养与肥料学报, 2008, 16(3): 456-462. doi: 10.11674/zwyf.2008.0308
    [9] 张平良郭天文刘晓伟李书田曾骏谭雪莲董博 . 密度和施氮量互作对全膜双垄沟播玉米产量、氮素和水分利用效率的影响. 植物营养与肥料学报, 2019, 25(4): 579-590. doi: 10.11674/zwyf.18128
    [10] 武际郭熙盛王允青汪建来杨晓虎 . 氮钾配施对弱筋小麦氮、钾养分吸收利用及产量和品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2007, 15(6): 1054-1061. doi: 10.11674/zwyf.2007.0611
    [11] 代新俊杨珍平陆梅李慧樊攀宋佳敏高志强 . 不同形态氮肥及其用量对强筋小麦氮素转运、产量和品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2019, 25(5): 710-720. doi: 10.11674/zwyf.18220
    [12] 李录久金继运陈防刘荣乐丁楠郭熙盛 . 钾、氮配施对生姜产量和品质及钾素利用的影响 . 植物营养与肥料学报, 2009, 17(3): 643-648. doi: 10.11674/zwyf.2009.0323
    [13] 闵炬施卫明 . 不同施氮量对太湖地区大棚蔬菜产量、氮肥利用率及品质的影响 . 植物营养与肥料学报, 2009, 17(1): 151-157. doi: 10.11674/zwyf.2009.0122
    [14] 杜少平马忠明薛亮 . 氮磷钾配施对砂田西瓜产量和品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2016, 24(2): 468-475. doi: 10.11674/zwyf.14320
    [15] 宋春凤徐坤 . 氮钾配施对芋头产量和品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2004, 12(2): 167-170. doi: 10.11674/zwyf.2004.0211
    [16] 赵锴李瑾徐宁徐坤 , . 氮磷钾配施对洋葱产量和品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2008, 16(3): 558-563. doi: 10.11674/zwyf.2008.0324
    [17] 徐凤娇赵广才田奇卓常旭虹杨玉双王德梅刘鑫 . 施氮量对不同品质类型小麦产量和加工品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2012, 20(2): 300-306. doi: 10.11674/zwyf.2012.11069
    [18] 吕鹏张吉旺刘伟杨今胜苏凯刘鹏董树亭李登海 , . 施氮量对超高产夏玉米产量及氮素吸收利用的影响. 植物营养与肥料学报, 2011, 19(4): 852-860. doi: 10.11674/zwyf.2011.0468
    [19] 马忠明杜少平薛亮 . 磷钾配施对旱砂田西瓜产量、品质及养分利用率的影响. 植物营养与肥料学报, 2014, 22(3): 687-695. doi: 10.11674/zwyf.2014.0321
    [20] 曹玉军赵宏伟王晓慧魏雯雯张磊王立春王永军 . 施钾对甜玉米产量、品质及蔗糖代谢的影响. 植物营养与肥料学报, 2011, 19(4): 881-887. doi: 10.11674/zwyf.2011.0401
  • 加载中
图(4)表(6)
计量
  • 文章访问数:  141
  • HTML全文浏览量:  74
  • PDF下载量:  17
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-05-30
  • 网络出版日期:  2019-05-29
  • 刊出日期:  2019-05-01

施氮对设施栽培金针菜产量、品质和钾吸收利用的影响

    作者简介:张国伟E-mail:zgw_0721@163.com
    通讯作者: 刘瑞显, liuruixian2008@163.co63.com
  • 1. 江苏省农业科学院经济作物研究所/农业部长江下游棉花与油菜重点实验室,江苏南京 210014
  • 2. 江苏省农业科学院宿迁农科所,江苏宿迁 223800

摘要: 目的明确施氮对设施栽培金针菜产量、品质和钾吸收利用的影响,为设施栽培金针菜的养分管理提供理论依据。方法以金针菜‘大乌嘴’为试验材料,于2015—2017年在江苏省宿迁市丁嘴镇江苏省农业科学院金针菜试验基地进行了田间试验。设5个施氮量处理 (N 0、50、100、150和200 kg/hm2,以N0、N50、N100、N150、N200表示)。在返青期、抽薹期和现蕾期采样分析了金针菜产量、品质和钾的吸收利用。结果增施氮肥提高了金针菜不同生育阶段的钾吸收量,以抽薹到现蕾期钾吸收量增量最大。与N0相比,N50、N100、N150和N200处理下的钾吸收量分别增加21.0%、67.6%、86.0%和103.8%,处理间差异达到显著水平。施氮改变了不同生育时段的钾吸收比例,使返青到抽薹期的钾吸收比例降低,抽薹到现蕾期的钾吸收比例升高,其中N200处理下效果最显著。增施氮肥降低了现蕾期生育后期钾浓度的下降速率,其中,N0、N50、N100、N150和N200处理下表示钾浓度降低趋势的b值分别为0.0051、0.0048、0.0045、0.0044和0.0042。随施氮量增加,钾吸收的边际效应呈先升高后降低趋势,而钾的生产效率呈直线降低趋势。N100、N150处理的金针菜积累的干物质和钾量在花蕾中的分配比例较高,钾浓度和钾累积量动态特征参数比较协调,利于产量形成,且VC、氨基酸、可溶性糖、黄酮和多酚含量相对较高;N 200 kg/hm2处理导致金针菜产量增幅下降,氮素钾吸收边际效应和钾的生产效率降低,但秋水仙碱含量最高;低于N 100 kg/hm2时,干物质和钾的总吸收量及经济系数较低,不利于高产形成。结论供试条件下,施用氮肥N 100~150 kg/hm2可减缓金针菜生育期后期钾吸收的下降,提高钾吸收边际效应、钾的生产效率和金针菜的品质。

English Abstract

  • 金针菜又名黄花菜,是百合科萱草属多年生草本宿根植物,其花蕾具有较高营养价值,可健脑、抗衰、降胆固醇,是一种受消费者喜爱的药食同源蔬菜。长期以来,露天栽培金针菜技术存在产量低、品质差和上市晚等缺点,而金针菜设施栽培技术具有产量高、品质优和上市早等优点,推广面积逐年增大,但金针菜的施肥技术研究仍缺少系统性。相关研究表明,采用合适的品种和肥料调控措施,可以进一步提高设施栽培金针菜的产量和品质[1-2]

    施氮是作物优质高产的重要调控措施,但是过量施入氮肥后,不仅降低氮素利用效率,还影响到钾的吸收和利用[3-4]。钾在植物体内以K+形态存在,具有较强的移动性,充足的钾供应可以提高植物叶片光合磷酸化效率,促进碳水化合物的合成和运输,钾营养不足则降低叶片中碳水化合物形成和养分向生殖器官的运输,用于生殖器官发育并形成碳水化合物的钾的减少是导致作物产量降低和品质变劣的主要因素之一[5],而氮和钾之间也存在互作效应,适量施氮可以促进钾的吸收,过量施氮则降低钾的肥料利用效率[6],此外,氮钾比例失调还可以影响植株体内激素平衡,降低自由基清除能力,进而降低产量[7]。由于钾的上述生理功能,作物对钾的吸收、积累和分配特点关系到作物的产量形成与施肥技术的确定。大量研究认为植物生物量或养分累积特征符合Logistic模型,栽培措施对其累积模型的基本形态影响较小,但对最大累积速率、最大累积速率出现时间和持续时间等特征值影响较大[8-9],因此可以通过分析模型的特征值来了解植物的养分吸收规律。

    与露地栽培相比,设施栽培特殊的温度、光强和湿度会引起养分吸收和利用的差异。周玲玲等[10]研究认为,与露地栽培相比,设施栽培提高了金针菜的产量与品质,但针对设施栽培金针菜钾吸收利用的研究尚未见报道。张国伟等[11]研究认为合理施氮量可以提高大田作物钾的利用效率和产量。而对施氮量如何影响设施栽培金针菜钾吸收利用和产量品质形成仍需进一步研究。

    本研究采用统计模型的方法研究施氮量对设施栽培金针菜钾吸收利用和产量品质形成的影响,以期为设施栽培金针菜的养分管理提供理论依据。

    • 试验于2015至2017年在江苏省宿迁市丁嘴镇 (118°56′E,33°86′N) 江苏省农业科学院金针菜试验基地进行。供试土壤为粘质土,2015—2016和2016—2017年试验地0—20 cm土层土壤pH值分别为6.5和6.7、有机质12.2和12.8 g/kg、全氮1.08和1.12 g/kg、NH4+-N 26.4和28.1 mg/kg、NO3-N 19.4和20.2 mg/kg、速效磷36.2和34.5 mg/kg、速效钾132.1和128 mg/kg。供试品种为江苏省特色品种‘大乌嘴’,2014年3月起垄移栽幼苗,覆盖反光地膜并铺设滴灌带,每穴2株,设置行距0.75 m,株距0.20 m,折合密度66700穴/hm2。所用单体拱形大棚长90 m、宽6.0 m、高2.5 m。设N 0、50、100、150和200 kg/hm2 5 个施氮量,氮肥在生育期中分两次施用,其中基肥与薹肥施用比例3∶2,全生育期P2O5和K2O用量分别均为120 kg/hm2 (磷钾肥施用量为该地区常规施用水平),全部作为基肥,所用肥料为尿素、磷酸二铵和硫酸钾。小区长9 m,宽6 m,重复3次,随机区组排列,采用膜下滴灌技术精确控制施肥量。其中棚膜于每年12月5日覆盖,次年5月1日去除棚膜进入露天栽培方式。其它管理按当地高产栽培要求进行。

    • 在盛蕾期时,每个处理选取大小一致的花蕾40个测定蕾长、蕾宽和单蕾重,之后低温保存测定花蕾品质性状,采用考马斯亮蓝法测定蛋白质含量[12],采用硫酸蒽酮比色法测定可溶性糖含量[12],福林酚比色法测定多酚含量[12],硝酸铝比色法测定总黄酮含量[13],磷钼杂多酸光度法测定VC含量[14],茚三酮比色法测定游离氨基酸含量[12],原子吸收分光光度法测定钙含量[12],液相色谱法测定秋水仙碱含量[15]。在开花末期统计单株花蕾数量,计算理论产量。

      分别于出苗 (3月1日) 后1、20、40、60、80、100、120和140 d在每小区取生长发育一致的1穴植株,3次重复,在 105℃杀青30 min后,80℃烘至恒量,称生物量。样品粉碎后用原子吸收分光光度法测定钾含量[12],再根据干物质量计算钾累积量。

    • 根据前人研究结果,植物钾累积量的增长过程可用Logistic曲线进行模拟,其基本模型为W = Wm/(1 + aebt)。式中,W为单株生物量,Wm为单株生物量理论最大值,t为生长天数,ab均为参数。分别对模型求1阶、2阶和3阶导数,可得相应生长曲线的最快生长时段的起始时间 (t1)、终止时间 (t2)、最大相对生长速率 (Vm) 及其出现时间 (tm),最终可以计算出快速累积期持续时间 (T)[16],其中:

    • 生物量经济系数 = 蕾生物量/总生物量

      钾经济系数 = 蕾的钾累积量/钾总累积量

      钾吸收比例 = 不同生育阶段钾吸收量/收获期钾累积量 × 100%

      钾生产效率 (kg/kg) = 产量/钾积累量

    • 采用Microsoft Excel软件处理数据和作图,用SPSS 11.0软件进行统计分析,用LSD法 (α = 0.05) 进行差异显著性检验。

    • 图1可见,随施氮量增加,金针菜产量呈先上升后降低趋势,且在N 150~200 kg/hm2时产量最高。金针菜产量的变化趋势可用二次曲线进行拟合,对拟合方程求导可得到金针菜产量的边际产量变化曲线,即每公顷增加1 kg氮量所增加的金针菜产量。当施N量为153.8 kg/hm2 (2015~2016) 和167.9 kg/hm2 (2016~2017) 时边际产量降低为零。

      图  1  施氮量与金针菜产量与边际产量的关系

      Figure 1.  Relationship between nitrogen application rate and yield and nitrogen marginal yield of daylily

    • 表1可知,施氮量显著影响花蕾性状,随施氮量增加,花蕾长、花蕾宽和花蕾重显著增加,在增加到一定程度时趋于稳定。单株花蕾数随施氮量增加呈先升高后降低趋势,且在N 100或150 kg/hm2时最大。

      年份
      Year
      施氮量(kg/hm2)
      N rate
      花蕾长(mm)
      Bud length
      花蕾宽(mm)
      Bud width
      单数花蕾数
      Number of bud per plant
      花蕾重(g)
      Bud weight
      2015—2016 0101.4 d8.88 b25.3 d2.64 c
      50108.3 c9.22 a29.4 c3.15 b
      100112.1 b9.31 a 34.1 ab3.22 ab
      150114.2 a9.33 a35.2 a3.5 a
      200114.9 a9.34 a33.2 b3.47 a
      2016—2017 0102.3 d8.76 b26.3 c2.58 c
      50110.2 c9.31 a30.2 b3.12 b
      100113.1 b9.33 a33.8 a3.32 ab
      150115.1 a9.41 a34.5 a3.48 a
      200115.3 a9.39 a 32.8 ab3.39 ab
      注(Note):同列数值后不同字母表示同一年份不同施氮量间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different letters within the same column mean significant difference at 0.05 level among different N rates in the same year.

      表 1  不同施氮量下金针菜产量性状

      Table 1.  Yield traits of daylily under different N application rates

    • 表2可知,施氮量显著影响金针菜品质,随施氮量增加,氨基酸和可溶性糖持续增加,秋水仙碱含量在升高到一定程度后趋于稳定,VC和钙含量呈先增加后降低趋势,且在N 100 kg/hm2时最高,而多酚和黄酮含量则呈降低趋势。

      年份
      Year
      施氮量
      N rate
      (kg/hm2)
      VC
      (μg/mg)
      游离氨基酸
      Free amino acid
      (μmol/mg,protein)
      可溶性糖
      Soluble sugar
      (mg/g,DW)
      Ca
      (µg/g,FW)
      多酚
      Polyphenol
      (mg/g,FW)
      黄酮
      Flavone
      (mg/g,FW)
      秋水仙碱
      Colchicine
      (mg/g,FW)
      2015—2016 05.60 b58.86 c430.73 c48.26 c4.01 a15.31 a0.41 c
      505.46 b56.99 c449.47 b50.69 b4.11 a14.91 a0.35 d
      1007.24 a62.85 b454.31 b54.18 a3.19 b13.28 b0.58 b
      1505.11 b65.88 c461.05 b46.43 d3.25 b13.60 b0.81 a
      2003.88 c69.56 a482.73 a42.96 e3.04 c10.76 c0.85 a
      2016—2017 05.21 c54.67 c417.82 d50.24 c4.05 a16.47 a0.46 c
      506.18 b56.78 c461.02 c53.01 b4.01 a15.24 b0.49 d
      1007.32 a62.12 b 467.33 bc55.22 a3.67 b13.99 c0.61 b
      1506.11 b66.27 c 474.34 ab50.37 c3.21 c13.83 c0.77 a
      2004.37 d68.93 a478.51 a46.82 d2.89 d11.82 d0.81 a
      注(Note):同列数值后不同字母表示同一年份不同施氮量间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different letters within the same column mean significant difference at 0.05 level among different N rates in the same year.

      表 2  施氮量对金针菜品质性状的影响

      Table 2.  Effects of nitrogen application rate on quality traits of daylily

    • 随施氮量增加,总生物量和总钾累积量持续增加,而花蕾的生物量和钾累积量则在升高到一定程度后趋于稳定,而生物量和钾的经济系数随施氮量增加呈先升高后降低趋势,且在N 50 kg/hm2时达到最高 (表3)。

      施氮量(kg/hm2)
      N rate
      总累积量 (kg/hm2)
      Total accumulation
      花蕾累积量 (kg/hm2)
      Accumulation in reproductive organ
      经济系数
      Economic coefficient
      生物量BiomassK生物量BiomassK生物量BiomassK
      02703.00 e26.35 e 936.86 d10.32 c34.66 b39.18 c
      502996.25 d34.05 d1198.80 c15.84 b40.01 a46.52 a
      1003601.88 c45.07 c1440.03 b19.06 a39.98 a42.30 b
      1503994.00 b49.35 b1527.71 a19.21 a38.25 a38.93 c
      2004210.05 a54.43 a1505.93 a19.23 a35.77 b35.33 d
      注(Note):同列数值后不同字母表示不同施氮量间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different letters within the same column mean significant difference at 0.05 level among different N rates.

      表 3  施氮量对金针菜钾累积和分配的影响 (2016—2017)

      Table 3.  K accumulation and distribution of daylily plant under different nitrogen application rates

    • 图2可见,随着施氮量增加,植株钾浓度逐渐升高。不同施氮量下金针菜的钾浓度均随生育进程呈现先升高后降低趋势,变化范围为1.8%~2.8%,对返青后80天后的钾浓度降低时段数据进行回归分析表明,钾浓度随时间的变化趋势可以用负指数函数方程 (y = aebx) 进行拟合。由表4可知,随施氮量增加,金针菜钾浓度衰减方程的a值 (初始值) 均持续升高,即钾浓度升高;b值 (下降速率) 呈现持续降低趋势。随着生育进程,金针菜钾累积量的变化符合Logistic生长曲线。数据拟合分析可得到钾累积动态模型的特征值 (表5),随施氮量增加,最大累积速率持续增加,而最大累积速率出现时间提前,快速累积持续时间缩短。

      图  2  施氮量对金针菜植株钾浓度和钾累积量的影响 (2016—2017)

      Figure 2.  Effects of nitrogen application rate on potassium concentration of daylily plant

      施氮量(kg/hm2)
      N rate
      abR2
      03.9380.00510.9764*
      503.9840.00480.9445*
      1003.9950.00450.9656*
      1504.0610.00440.9572*
      2004.1480.00420.9888**
      注(Note):a—钾浓度衰减方程初始值 Initial value of attenuation equation of potassium concentration;b—钾浓度衰减方程下降速率 Decreasing rate of attenuation equation of potassium concentration. n = 4,R0.052 = 0.9024,R0.012 = 0.9801. *—P < 0.05; **—P < 0.01.

      表 4  不同施氮量下金针菜钾浓度拟合方程参数(2016—2017)

      Table 4.  Parameters of fitting equations for K concentration of daylily under different N application rates

      施氮量(kg/hm2)
      N rate
      Vmax
      [kg/(hm2·d)]
      tm
      (d)
      T
      (d)
      00.219976.194.39
      500.362566.669.29
      1000.440965.366.50
      1500.483263.265.43
      2000.560162.164.89
      注(Note):Vmax—最大累积速率 The maximal speed of K accumulation;tm—最大累积速率出现时间 Time reaches the maximal rate of the accumulation;T—快速累积持续时间 Duration of fleetly accumulation.

      表 5  施氮量对金针菜钾累积动态特征值的影响 (2016—2017)

      Table 5.  Effect of N application rate on eigenvalues of potassium accumulation models of daylily

    • 随施氮量升高,抽薹—现蕾期的钾吸收量呈升高趋势,返青期和返青—抽薹期钾吸收量在升高到一定程度后趋于稳定。随施氮量增加,钾吸收比例变化规律在不同生育期间差异较大,返青期呈降低趋势,返青—抽薹期呈先升高后降低趋势,且在N 100 kg/hm2时最高,抽薹—现蕾期则呈持续升高趋势 (表6)。

      施氮量(N kg/hm2)
      N rate
      返青期
      Re-greening stage
      返青—抽薹期
      Re-greening to bolting stage
      抽薹—现蕾期
      Bolting to budding stage
      (kg/hm2)(%)(kg/hm2)(%)(kg/hm2)(%)
      05.23 d20.0 a7.26 d27.8 d13.66 e52.2 d
      506.05 c19.2 a8.98 c28.4 c16.53 d52.4 d
      1006.85 b16.0 b12.95 b 30.3 a22.89 c53.6 c
      150 7.13 ab 15.4 bc13.83 a 29.8 b25.41 b54.8 b
      2007.28 a 14.8 c14.12 a 28.7 c27.84 a56.5 a
      注(Note):同列数值后不同字母表示不同施氮量间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different letters within the same column mean significant difference at 0.05 level among different N rates.

      表 6  不同施氮量下金针菜不同生育阶段钾吸收量和吸收比例 (2016—2017)

      Table 6.  K uptake and uptake percentage of daylilyat at different growth stages under different N application rate

    • 随施氮量增加,金针菜钾吸收量变化规律可用Logistic方程拟合 (图3),通过对方程求导可以得出氮对钾吸收的边际效应 (每增施1 kg氮促进钾的吸收量)。可以看出,随着施氮量的增加,钾吸收的边际效应呈先升高后降低趋势,在施氮量为32.5 kg/hm2时达到最大。

      图  3  施氮量对金针菜植株钾累积量的影响 (2016—2017)

      Figure 3.  Effects of N application rate on K accumulation amount of daylily plant

    • 金针菜产量对钾吸收量的响应可用二次曲线拟合,最高产量时理论吸钾量为53.0 kg/hm2。对二次方程求导可得到钾的生产效率 (每吸收1 kg钾可生产的金针菜产量),随钾吸收量的升高,钾的生产效率呈线性降低(图4)。

      图  4  钾吸收量与金针菜产量和钾生产效率的关系 (2016—2017)

      Figure 4.  Relationship of between daylily potassium accumulation and yield and prduction efficiency of potassium

    • 合理施氮是调控作物生长发育和产量形成的重要措施之一,本研究中,随施氮量升高,金针菜产量和钾吸收的边际效应均呈先升高后降低趋势,基于产量最高和最大钾吸收边际效应的的施氮量分别在N 153~167 kg/hm2和32.5 kg/hm2,这表明在金针菜理论产量最高时,钾吸收的边际效应已经开始降低,这与张国伟等[11]在棉花上的研究一致。兼顾生产和环境因素效益,本研究认为该地区 (苏北徐淮地区) 适宜施氮量为100~150 kg/hm2,该水平显著低于赵晓玲等[17]在甘肃庆阳地区的推荐量为N 276 kg/hm2,其原因可能与庆阳地区采用露地栽培模式,且土壤贫瘠,保肥保水能力较差,肥料利用率较低有关。

      花蕾长和宽、花蕾重是金针菜主要的产量性状指标,VC、游离氨基酸、可溶性糖、钙和黄酮含量是金针菜的主要品质指标,而秋水仙碱是引起金针菜中毒的关键指标。本研究中随施氮量增加尽管花蕾长和宽及花蕾重呈增加趋势,但是单株花蕾数在施肥量高于150 kg/hm2时显著降低,导致产量降低。此外,随施氮量增加,VC和钙含量呈先增加后降低趋势,且在N 100 kg/hm2时最高,而秋水仙碱含量呈增加趋势,且在达到一定程度后趋于稳定,这与付开聪等[18]认为氮、磷和钾缺乏导致秋水仙碱含量降低的研究相符,多酚和黄酮含量随施氮量升高呈降低趋势,也与藏小云等[19]认为氮肥过多可以诱导荞麦叶片黄酮含量降低的研究相符,其原因可能与高氮诱导苯丙氨酸解氨酶活性显著降低阻碍黄酮合成有关[20]

      植株中养分向生殖器官的运输与产量和品质形成密切相关[11],本研究中,随施氮量增加总生物量和总钾累积量持续增加,但是生物量经济系数和钾经济系数呈先升高后降低趋势,表明适量施氮可以促进干物质和钾分布于花蕾,而过量施氮则导致干物质和钾分布于营养器官,这也与前人在棉花[21]和马铃薯[22]的研究一致。

      植物体内钾参与众多代谢过程,棉株中钾浓度的变化与碳水化合物的形成和养分向生殖器官的运输密切相关。本研究表明,随生育进程,金针菜抽薹后 (返青80 d后) 的钾浓度变化可用负指数函数方程拟合,随施氮量增加,钾浓度衰减方程的a值 (初始值) 均持续升高,即钾浓度升高,而b值 (下降速率) 呈现持续降低趋势,表明施氮降低了金针菜生育后期钾浓度的下降速率。进一步分析表明,随施氮量增加,钾累积量变化曲线的最大累积速率持续增加,而最大累积速率出现时间提前,快速累积持续时间缩短,这说明施氮改变了钾的累积特征,低氮处理下尽管钾的快速累积时间相对较长,但是最大累积速率较低,最大累积速率出现时间较迟,最终植株矮小,钾总累积量偏低,高氮处理下金针菜植株的最大累积速率出现时间较早,利于搭建丰产架子,尽管快速累积持续时间偏短,但是最大累积速率较大,最终抽薹和现蕾相对集中,钾的总累积量较高。植株钾的吸收随施氮量的动态变化可用Logistic曲线描述[23],对其求导可以得到氮对钾吸收的边际效应。本研究中,随施氮量增加,氮对钾吸收的边际效应呈先升高后降低趋势,而钾吸收的生产效率则呈直线降低趋势,这也说明高氮处理下金针菜植株钾的吸收效率和生产效率均较低。

      金针菜生育前期吸收的钾主要是促进营养器官生长,后期吸收的钾则对产量和品质形成至关重要。本研究中施氮量过低增加了抽薹期之前钾的吸收比例,降低了抽薹—现蕾期的钾吸收比例,导致后期钾供应不足,进而影响品质形成;过量施氮虽然增加了金针菜抽薹—现蕾期钾的吸收比例,使抽薹—现蕾期钾的浓度和吸收量显著增加,但是过高钾浓度反馈促进了氮的吸收,导致金针菜营养生长过旺,降低肥料利用效率。

    • 在施氮量N 100~150 kg/hm2范围内,干物质和钾素在花蕾中的分配比例较高,钾含量和累积量协调,利于高产形成。施氮量高于N 150 kg/hm2导致金针菜产量增幅下降,钾吸收的边际效应和钾的生产效率较低;施氮量低于N 100 kg/hm2降低干物质和钾累积量,不利于高产形成。综合考虑产量、品质和钾的吸收利用规律,推荐N 100~150 kg/hm2为苏北徐淮地区设施栽培金针菜最优施氮量。

参考文献 (23)

目录

    /

    返回文章
    返回