（植物营养学专业论文）黄瓜氮素营养诊断及调控对产量和品质的影响.pdf

独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得塑i 堡盔些盘堂或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：域寺君签字日期：土。1 年多月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塑皇垦盔些盘堂有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查 阅和借阅。本人授权塑皇垦盔些基鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：式新客 签字日期：全年f 月f e l 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 新躲静 签字日期：舢1 1 年多月r 日 电话： 邮编： iiiiiiii 摘要 植株全氮含量能够很好的反应氮素营养的丰缺，与作物产量也有高度的相关 性，是一个很好的诊断指标。但是植株全氮的化学分析方法不仅需要破坏植株， 而且测试工作量大，耗费时间长，指导施肥的时效滞后，经常造成氮肥的过度施 用。如何对植株对氮素的丰缺做出快速的诊断，以提高作物产量和品质是我国农 业发展面临的重要课题之一。 本研究于2 0 0 8 2 0 1 1 年在北京市农林科学院日光温室和国家精准农业示范基 地进行，以黄瓜为研究对象，采用温室随机区组设计，设置不同的氮素用量、不 同铵态氮和硝态氮配比，利用叶绿素仪s p a d 5 0 2 、反射仪r q f l e x 、负水头精确 灌溉系统，结合不同氮素含量营养液培养及室内分析的方法，探讨了日光温室条 件下，不同氮素用量及不同氮素形态配比对黄瓜生长发育、产量与品质的影响， 同时研究了叶绿素仪s p a d 测定植和反射仪测定植与植株全氮的相关性，以期为 温室黄瓜优质、高产、高效栽培提供理论与实践依据。本研究得到如下结论： 1 不同氮肥用量试验结果表明，黄瓜成叶叶片、新叶叶片全氮含量、叶绿素 含量与硝态氮和s p a d 测定植分别具有显著的相关性，s p a d 和反射仪能够动态 的监测黄瓜的生长状况。随着施肥量的增加，黄瓜体内的全氮含量、叶绿素含量 都在增加，黄瓜s p a d 读数在逐渐的增大，硝态氮的测定植也在逐渐的增加； n 6 0 0 k g h m 2 施肥水平下，黄瓜产量、瓜条商品率显著高于其它施肥处理水平， 黄瓜果实体内的v c 含量、可溶性蛋白质含量最高，而硝酸盐含量最低，品质较 好，产量较高。 2 不同硝态氮和铵态氮配比对黄瓜的生长发育影响不同。铵态氮与硝态氮配 施比例为( n 0 3 。n ：n h 4 + - n = 5 0 ：5 0 ) 时，黄瓜果实的硝酸盐含量最低，v e 含量、有机酸含量、可溶性蛋白含量最高，品质较好，产量较高。但不同氮素形 态施肥配比处理间植株中的s p a d 值差异不显著。相同处理的黄瓜不同叶位的 s p a d 差异显著，黄瓜花叶叶位的s p a d 值最大，其次是果叶叶位，最后是初花 叶位；不同的铵态氮、硝态氮配施，无论是初花、花叶还是果叶叶位的s p a d 都 随着肥料中硝态氮比例的增加而增大。相同处理植株的净光合速率、气孔导度、 胞间c 0 2 浓度、蒸腾速率指标，以花叶叶位最大，果叶叶位次之，初花叶位最 小。 3 在温室栽培条件下，营养液培养氮素不同浓度对黄瓜生长发育的影响试验 结果表明，氮素营养液浓度水平为n 2 时( 3 3 6m g l ) ，黄瓜产量达到最大，且果 实v e 、可溶性固形物及可溶性糖含量均显著高于其他处理，硝酸盐含量低于其 它处理。 关键词：黄瓜；s p a d ；硝态氮；品质；产量 t h ei n f l u e n c eo fn i t r o g e nn u t r i t i o nd i a g n o s i sa n dc o n t r o l so fc u c u m b e ro n y i e l da n dq u a l i t y a u t h o r ：w ux i n y a n m a j o r p l a n tn u t r i t i o n t u t o r z h a n gy i - g o n g f a n gz h e n g g u oj i a n - h u a a b s t r a c t n i t r o g e nf e r t i l i z e ra p p l i c a t i o nc a ni m p r o v et h ep l a n ty i e l d t o t a ln i t r o g e nc o n t e n t o fp l a n tv e g e t a b l e sh a sg o o dr e a c t i o nt ot h en i 廿o g e nn u t r i e n to fp l a n t , w h i c hh a sc l o s e c o r r e l a t i o nw i t hc r o py i e l d s p l a n tt o t a ln i t r o g e nc o n t e n ti sag o o dd i a g n o s i si n d e x h o w e v e r , c h e m i c a la n a l y s i sm e t h o d so fp l a n tt o t a ln i t r o g e nn o to n l yn e e dt od e s t r o y t h ep l a n t s ，b u ta l s on e e dal o n gt i m ea n dc o m p l e xp r o c e d u r et ot e s tp l a n ts a m p l e s ，s o t h i sm e t h o dc a nn o t g u i d enf e r t i l i z a t i o nt i m e l y t h e r e f o r ee x c e s s i v en i t r o g e n a p p l i c a t i o no c c u r sf r e q u e n t l yi na 班c u l t u r a lp r o d u c t i o n i no r d e rt oi n c r e a s ec r o p y i e l da n dq u a l i t y , q u i c kj u d g m e n to ft h ep l a n tn i t r o g e nn u t r i t i o ni sa ni m p o r t a n ti s s u e i nt h ec o n d i t i o no fs u n l i g h tg r e e nh o u s e ，e f f e c t so fd i f f e r e n tn a p p l i c a t i o na n d d i f f e r e n tp r o p o r t i o no fn 0 3 。- na n dn h 4 + - no l it h eg r o w t ho fc u c u m b e rw e r es t u d i e d t h r o u g hr a n d o mb l o c ke x p e r i m e n ta n ds o l u t i o nc u l t u r ee x p e r i m e n t t od e t e r m i n et h e n i t r a t ec o n t e n t so fn e wl e a v e sa n dm a t u r el e a v e so fc u c u m b e r , s p a d - 5 0 2a n dn i t r a t e m e t e rw e r eu s e du n d e rd i f f e r e n tg r o w t hs t a g e s 1 1 1 es t u d yr e s u l t ss h o w e da sf o l l o w s ： t o s t u d y t h ei n f l u e n c e so fd i f f e r e n t n i t r o g e n f e r t i l i z e ro n g r o w t ha n d d e v e l o p m e n to fg r e e n h o u s ec u c u m b e r , s i xn i t r o g e nt r e a t m e n t sw e r ed e s i g n e di nt h i s e x p e r i m e n t , i e ，n o ，n 15 0 ，n 3 0 0 ，n 6 0 0 ，n 9 0 0 ，a n dn 1 2 0 0 k g h m z 们1 cr e s u l t s s h o w e dt h a ts p a dr e a d i n g sa n dn i t r a t ec o n t e n ti np l a n th a dg o o dc o r r e l a t i o nw i m t o t a ln i t r o g e na n dc h l o r o p h y l lc o n t e n t s w i t l li n c r e a s eo fnf e r t i l i z e ra p p l i c a t i o n ，t h e c o n t e n t so fc h l o r o p h y l la n dn i t r o g e ni nc u c u m b e rp l a n t si n c r e a s e d w h e nt h en i t r o g e n a p p l i c a t i o nc a m et o6 0 0k g h m ，t h ep l a n t si nt h i s t r e a t m e n th a dh i g h e rf r u i t m a r k e t a b l er a t e sa n dy i e l d ，h i g h e rc o n t e n t so fv ca n ds o l u b l ep r o t e i ni nf r u i t s ，l o w e r n i t r a t ec o n t e n t , a n db e a e rf r u i tq u a l i t yt h a nt h a to fo t h e rf e r t i l i z e rl e v e l s d i f f e r e n tp r o p o r t i o no f n 0 3 。- na n dn i - h + - nf e r t i l i z e rh a dd i f f e r e n te f f e c t so nt h e p l a n tg r o w t h w h e nt h ep r o p o r t i o nw a s1 ：1 ，t h ef i - u i t sh a dh i g h e ry i e l d ，l o w e rn i t r a t e c o n t e n t s ，h i g h e rv cc o n t e n t 、o r g a n i ca c i d 、s o l u b l ep r o t e i na n db e r e rq u a l i t yt h a n t h a to fo t h e rt r e a t m e n t s h o w e v e r , d i f f e r e n tp r o p o r t i o no fn o t 。- na n dn h 4 十- n f e r t i l i z e rh a dn os i g n i f i c a n td i f f e r e n c e si nt h es p a dv a l u e so fp l a n t s i nt h e 韶a t l e t r e a t m e n t , d i f f e r e n tl e a fl o c a t i o ns h o w e ds i g n i f i c a n ts p a dd i f f e r e n c e s ，w h i c hs h o w e d f l o w e rl e a f f r u i tl e a r e a r l yf l o w e rl e a r w i t ht h ei n c r e a s eo fn i t r a t e - nl e v e l s p a d v a l u e so ft h ef l o w e r1 e a v e s f r u i tl e a v e sa n de a r l yf l o w e rl e a v e si n c r e a s e d i nt h es a m e t r e a t m e n t ，t h en e tp h o t o s y n t h e s i sr a t e ，c o n d ，c i ，t h et r a n s p i r a t i o nr a t eh a dt h es a m e c h a n g i n gr u l e s ，w h i c hw a sf l o w e rl e a f f r u i tl e a f e a r l yl e a v e s u n d e rt h ec o n d i t i o no ft h es u n l i g h tg r e e n h o u s e ，d i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o n so f n i t r o g e nn u t r i e n ts h o w e dd i f f e r e n td i f f e r e n c e so np l a n tg r o w t hi ns o l u t i o nc u l t u r e n 2 ( 3 3 6m g l ) t r e a t m e n ts h o w e dt h eh i g h e s ty i e l d ，t h eh i g h e s tv c ，s o l u b l es o l i d sa n d s o l u b l es u g a rc o n t e n t sa m o n ga l l t r e a t m e n t s ，n i t r a t ec o n t e n t sl o w e rt h a no fo t h e r t r e a t m e n t s k e yw o r d s ：c u c u m b e r ；s p a d ；n i t r a t e ；q u a l i t y ；y i e l d 英文缩写词：净光合速率( p n ) 、蒸腾速率f r o 、气孔导度( g o n d ) 、胞间二氧化碳浓度( c i ) 目录 1 弓l 言1 1 1 国内外营养诊断的方法1 1 1 1 植株外部形态诊断2 1 1 2 化学分析诊断2 1 1 3 植株无损测试诊断3 1 2 国内外氮素对蔬菜营养诊断与品质影响的研究现状3 1 2 1 不同氮素浓度对植物生长与品质的影响3 1 2 2 不同氮素形态对植物生长与品质的影响5 1 3 研究内容及路线5 1 3 1 研究内容5 1 3 2 技术路线6 2 材料与方法7 2 1 氮素不同用量对黄瓜生长与品质的影响7 2 1 1 试验地点7 2 1 2 试验材料7 2 1 3 试验设计7 2 1 4 测定项目及方法7 2 1 5 数据处理8 2 2 氮素不同形态配比施肥对黄瓜生长与品质的影响8 2 2 1 试验地点8 2 2 2 试验设计8 2 2 3 测定项目及方法8 2 2 4 数据处理9 2 3 不同氮素营养液浓度对黄瓜生长与品质的影响9 2 3 1 试验材料9 2 3 2 试验设计1 0 2 3 3 测定项目及方法。1 1 2 3 4 数据处理n 3 纬果与食柢也 3 1 氮素不同用量对黄瓜生长与品质的影响1 2 3 1 1 施肥对黄瓜叶片s p a d 测定植的影响1 2 3 1 2 黄瓜叶片叶绿素含量与s p a d 测定植的关系1 2 3 1 3 黄瓜不同生育期叶片全氮含量与s p a d 测定植的关系1 4 3 1 4 不同施肥处理对黄瓜叶片硝态氮的影响1 4 3 1 5 黄瓜叶片全氮与其硝态氮的相关性1 5 3 1 6 不同施肥处理下黄瓜光合参数的变化1 5 3 1 7 不同施肥处理对黄瓜产量的影响1 6 3 1 8 不同施肥处理对黄瓜果实品质和根系活力的影响1 8 3 1 9 小结2 l 3 2 氮素不同形态对黄瓜生长与品质的影响2 2 3 2 1 不同氮肥配施对不同黄瓜叶位叶片s p a d 值的影响。2 2 3 2 2 不同施肥处理对不同黄瓜叶位叶片硝态氮的影响2 2 3 2 3 黄瓜不同叶位叶片硝态氮、s p a d 与全氮的相关性2 3 3 2 4 不同氮肥配施对不同生育时期黄瓜叶片光合参数的影响2 4 3 2 5 不同施肥处理对黄瓜产量的影响2 6 3 2 6 不同施肥处理对品质的影响2 7 3 2 7 小结与讨论2 7 3 3 营养液不同氮素浓度对黄瓜生长与品质的影响2 8 3 3 1 营养液不同氮素浓度对温室黄瓜株高与叶面积的影响2 8 3 3 2 营养液不同氮素浓度对温室黄瓜叶片s p a d 的影响2 9 3 3 3 营养液不同氮素浓度对黄瓜干物质积累、产量影响一2 9 3 3 4 营养液不同氮素浓度对不同生育时期黄瓜果实品质指标的影响3 0 3 3 5 营养液不同氮素浓度对黄瓜根系活力的影响3 1 3 3 6 小结与讨论一3 1 4 结论。3 2 5 展望。3 3 参考文献3 4 在读期间发表的学术论文3 7 作者简历3 8 至定谢3 9 氮是植物生长发育不可缺少的营养元素，也是植物体内重要有机化合物的组分。氮素是蛋白 质、核酸、叶绿体、酶和某些维生素的重要组成成份。一般植物的含氮量约占作物体干重的 0 3 , - - 0 5 。同时，碳素代谢是作物最基本的代谢过程，而控制植株体内碳、氮营养水平的主要 方法是调节氮肥的供应【l 】。氮是植物生长发育不可缺少的营养元素，氮素主要以n 0 3 - n 和n h 4 + - n 形态被植物吸收，并参与植物体内各种代谢过程【2 l 。不同氮形态对不同植物品种生长影响有明显 差异【3 5 1 ，所以研究不同氮形态下植物的适应性机制和养分利用过程能够更好地发挥植物潜在的生 理生态功能，并且能科学指导植物培育生产实践。 我国是蔬菜消费大国，目前全国人均蔬菜占有量己达到3 1 1 1 k g 年，远远超过世界平均水平 的1 0 5 k g 匀z n 。因此，蔬菜是人们日常生活中必不可少的植物性食物。对维持人体正常生理功能 和增进健康具有不可替代的营养价值。蔬菜是一种极易富集硝酸盐的作物。研究表明，人体摄入 的硝酸盐有7 0 8 0 来自蔬菜【7 捌。王波【9 1 对各大城市的调查结果均表明，我国居民消费量较大 的几种主要蔬菜( 尤其是叶菜、根菜) 的硝酸盐含量己大大超过4 3 2 m g k g ，对人类健康构成潜在威 胁而施氮肥是使植物硝酸盐含量明显增加的主要原因。 氮素是影响蔬菜生长发育和产量的主要养分之一，在施氮时，一般难以掌握田间土壤的氮素 养分丰缺和作物生长季节内的氮素状况变化，致使多年来，在保护地蔬菜的栽培施肥过多和偏施 氮肥的现象比较严重。研究表明，作物生长及产量形成与作物的氮素吸收和氮浓度关系密切【l 仉j 。 因此，作物氮素营养调控及氮肥效率的提高，最终取决于对作物氮素营养水平的精确诊断 营养诊断是通过植株分析、土壤分析及其他生理生化指标的测定，以及植株的外观形态观察 等途径对植物营养状况进行客观的判断，从而指导科学施肥、改进管理措施的一项技术。通过营 养诊断技术判断植物需肥状况是进行科学施肥的基础，在此前提下才可以对症下药，做到平衡合 理施肥。可见营养诊断是植物生产管理中的一项重要技术。 植物组织氮素的化学分析是诊断作物氮素营养水平最经典的方法，不仅需要破坏植株，而且 测试工作量大，耗费时间长，指导施肥的时效滞后。随着人们生活水平的提高，人们对蔬菜安全 性的要求越来越高。氮肥的精确施用就显得尤为重要，还可以降低因为大量施用氮肥而引发的环 境风险。因此，生产上迫切需要快速、无损的氮素营养检测与诊断技术。能够快速的对农民能提 出施肥方案，并进一步丰富植物营养理论，促进有机废弃物的合理利用，保护环境，推动农业生 产的可持续发展。 1 1 国内外营养诊断的方法 国内外在氮素营养诊断发展过程中，经历了传统经典的植株养分测试、叶色比对、硝酸盐快 速诊断和无损测试技术的发展过程。 河北农业大学硕士学位( 毕业) 论文 1 1 1 植株外部形态诊断 1 1 1 1 植株形态诊断 植株氮素营养诊断是确定氮素营养状况的重要依据，是开展变量施肥的基础。当作物缺乏某 种元素时，一般都在形态上表现出某些特有的症状，形态诊断就是根据作物的外观特定症状判断 作物氮素丰缺状况。当作物吸收的氮素处于正常、不足或过多时都会引起作物外部形态如叶的形 状、叶片大小和叶片颜色等方面的变化。在植株仅缺乏一种营养元素的状况下植株外部形态的诊 断方法有效，但是当植株同时缺乏两种或两种以上营养元素或出现非营养因素( 药害、生理病害等) 而引起症状时容易造成症状的混淆，即使有经验的人也可能出现误判和误诊。 1 1 1 2 植株叶色诊断 我国劳动人民在长期的生产实践中积累了大量的观看作物长相进行田间管理的经验。为了方 便田间的快速诊断，陶勤南【l2 j 等根据空间均匀颜色和色差公式研制了水稻标准叶色卡，用叶色卡 判定氮素营养水平的高低，当水稻的叶色超出标准叶色级时，说明氮素过剩：如果叶色正好处在标 准叶色级水平，则表明氮素营养适宜，不必追施氮肥：若叶色低于标准叶色级，则表示水稻氮素营 养不足。通常叶色级每低o 1 级，可追施尿素3 7 5 7 。5k g 压妣2 ，水稻生长前期可采用上限，后期 应取下限。比色卡法具有操作简单、快速、直观等优点。 1 1 2 化学分析诊断 化学分析诊断是通过测定植株体内的氮素含量水平，通过与正常或异常植株标本进行直接比 较而做出丰缺判断【l 引。植物化学分析诊断法是判断植株营养丰缺状况最可靠的方法之一，通过对 植株体内的养分进行诊断，了解植株的生长和营养状况，并以此作为田间施肥决策管理的依据。 目前，英、法、德、美等国已成功地应用植株营养诊断技术来指导农业生产【1 4 】，我国在这方面也 做了大量的研究、示范和推广。根据氮素在植株体内存在形态的不同，分为植株全氮、硝酸盐和 氨基态氮诊断，土壤诊断也是化学诊断的重要组成部分。 硝酸盐快速诊断是以简易方法测定植物某一组织鲜样中硝态氮含量来反映植物的养分状况， 属于半定量性质分析。此方法常用于田间现场诊断，通过与正常植株比较来对测试结果进行大致 的判断。植物组织中硝态氮含量的变化要远远大于全氮，植株硝态氮含量能灵敏地反映作物对氮 的需求状况，以硝态氮代替全氮作为氮营养诊断指标来估计植株氮营养状况和进行追肥推荐是植 株诊断技术的发展f l5 。目前德国生产的便携式硝酸盐反射仪，在植株营养诊断中得到快速的推广 应用。李志宏【1 6 j 在冬小麦茎基部、夏玉米叶脉、春玉米叶脉用反射仪法研究植株组织中的硝酸盐 含量，其结果与流动分析法和色谱分析方法有很好的相关性。 通过测定土壤的有效养分，可以判断土壤环境是否能够满足作物根系生长活动的需要，土壤 分析结果可以单独或与植株分析结果结合判断植株养分的丰缺。我国在开展测土配方施肥的过程 中，一直坚持采用土壤测试为主，植株营养诊断为辅的技术路线，利用土壤氮素测试结果开展氮 肥推荐是比较成熟的方法，但由于土壤测试受土壤采样点位置、时间、数量、深度等因素的影 响和操作的繁杂，日益受到具有智能化和信息化快速测试产品的挑战。 2 1 1 3 1s p a d 计快速诊断 为了便于田间生长作物氮素营养状况的快速诊断，日本研发生产了手持式s p a d 5 0 2 型叶绿 素计。用s p a d 值估计叶片单位重量含氮量，在田间通过测试植物的叶片绿度估测作物氮营养的 状况，并已经在棉花、水稻、小麦、玉米和大麦等多种作物上得到应用和推广l l 卜憎j 。但由于s p a d 读数受光辐射照度的影响较大，且该方法必须接触测定和需要测定多株植物以其平均值作为测定 结果，有工作量较大的缺点。 1 1 3 2 遥感技术的应用 近年来，遥感技术在精确农业管理( 尤其是氮肥) 方面发挥了非常大的作用。各种胁迫如缺氮、 干旱等都会使植株叶片的光反射特性发生改变，通过检测冠层光学反射特性可以了解作物的营 养。影响叶片对光吸收和光反射的主要是叶绿素、蛋白质、水分和含碳化合物，其中影响最大的 是叶绿素含量，利用遥感技术通过监测作物冠层的光反射和光吸收来监测作物的氮素营养状况。 1 1 3 3 手持式主动遥感仪g r e e n s c c k 美国n t c c hi n d u s t r i e s 公司开发的g r e e ns e e k e r 利用光学原理监测作物长势以推算作物体内营 养状况。l u k i n a 2 0 等提出的氮肥优化算法( nf e r t i l i z a t i o no p t i m i z a t i o na l g o r i t h mn f o a ) ，主要的核 心就是根据田间作物的归一化植被指数n d v i ( n o r m a l i z e dd i f f e r e n c ev e g e t a b l ei n d e x ) 预测潜在产 量和当时作物对氮的吸收，以此原理开发的光传感实时变量施肥机，可以满足大田变量施肥的要 求。通过光传感器实时获取小麦冠层反射光谱的面状信息，并相应计算出单位面积潜在产量、施 氮量，按照不同的施肥量再由变量施肥机直接在田间实施作业。 1 2 国内外氮素对蔬菜营养诊断与品质影响的研究现状 营养障碍是指由于营养供应( 土壤、基质) 的不足或不平衡以及植物对养分的吸收运输受阻 而造成的生长发育障碍。相比露地栽培，蔬菜设施栽培更容易发生营养障碍，这和栽培设施的环 境调控能力、栽培蔬菜本身的特性以及施肥情况有关。 2 0 世纪初，有两位科学家在植物营养氮素理论方面作出了重大的贡献【2 l 】，一位是我国著名 生理学家罗宗落，它采用水培技术比较详细的研究了铵态氮与硝态氮两种氮源与植物生长的关 系，探讨了营养液p h 值、浓度、阴阳离子、通气状况对两种氮源的影响。另一位是前苏联的普 良尼斯尼科夫，他比较系统的探讨了铵态氮与硝态氮吸收的吸收与影响因素，特别指出了作物种 类、不同生育期等与铵态氮、硝态氮的关系。 1 2 1 不同氮素浓度对植物生长与品质的影响 1 2 1 1 不同氮素浓度对植物生长的影响 吴良欢等口2 1 从叶绿体密度，叶绿体光合能力及二氧化碳供应情况三方面分析了净光合速率随 含氮量增加而提高的原因：第一氮增加叶绿体数目，提高单位体积叶片叶绿体表面积和体积，尤 以表面积增加较快，以致光合场所增多，且叶绿体与外界能量、物质的交换界面也扩大；第二氮 改变叶绿体基粒结构，基粒直径扩大、基粒类囊体变厚、垛叠数增多，致使基粒圆柱体表面积及 3 河北农业大学硕士学位( 毕业) 论文 体积剧增，而类囊体膜上光合色素即叶绿素和类胡萝卜素含量也增加， 从而使叶绿体的光合能 力提高；第三氮提高叶片气孔导度，而气孔导度反映二氧化碳供应速度。气孔导度增加，二氧化 碳供应充足，光合机构充分运转，使叶绿体光合潜能得以充分发挥，净光合速率提高。 增施氮肥，能改善光合酶代谢，提高叶片羧化酶的含量和活性，改善蛋白复合体p s i ，p s i i 的光合电子传递能力，减少光合底物c 0 2 扩散过程中的阻力【2 3 】。范燕萍采用水培的方法研究了氮 素营养胁迫对匙叶天南星生长及光合特性的影响，发现在氮素胁迫条件下，叶片叶绿素荧光参数 发生了与光合速率下降相一致的变化：p si i 光能转换效率( f v f m ) 降低，抑制了q p ，同时降低 了o p si i ；随氮素水平的提高，这些指标也相应的有所提高【2 4 】。同样l u c 等的研究表明氮亏缺 会引起p si i 电子传递的量子产量、开放的p si i 反应中心激发能捕捉效率和光化学淬灭的降低及 非光化学淬灭的上升睇川。 1 2 1 2 不同氮素浓度对植物品质的影响 在氮肥用量方面，有的研究者认为n 0 3 - n 含量随氮肥用量的增加和土壤供氮水平的提高而上 升【2 6 】，有的则认为当施肥量达到一定程度后，蔬菜体内硝酸盐累积量渐趋平稳【27 1 ，这与蔬菜种类 也有一定关系，叶菜类蔬菜中菠菜最为明显，在施用无机氮肥的各个处理中，无论是中量还是高 量的施肥处理，菠菜中硝酸盐的高峰期均在追肥后1 0 d 出现，而茄果类蔬菜果实中硝酸盐的含量 不受氮肥品种和施用量的影响。张乃明瞄9 1 的研究显示，在施n 量不超过1 5 0 k g h m 2 条件下，甘 蓝与芹菜中硝酸盐累积量随氮肥用量增加而增加。周艺酬3 0 】对菠菜、小白菜等6 种蔬菜进行了施 肥试验，都发现n 素化肥的施用量与蔬菜体内硝酸盐含量呈显著或极显著正相关。任祖澍”1 等报 道，空心菜中硝酸盐累积可因n 素用量提高而呈明显规律性增加，故偏施和滥用n 肥，是造成 蔬菜品质恶化的重要原因。 蔬菜作物营养液的氮素浓度大部分在1 0 0 2 5 0 m g l ，在其适宜范围内，增加氮素浓度有助于 高产。有研究表明，施用氮肥，生菜、西红柿、黄瓜、四季豆和甘蓝均可获得显著的增产效果1 3 2 j ， 也有研究表明，在一定施氮量范围内，蔬菜产量随氮量增加而增加，当氮肥用量增加到一定程度 时，产量基本不变，不再随施氮量的增加而增加0 4 。蔬菜易于富集硝酸盐，人体摄入的硝酸盐 有7 5 来自蔬菜，施氮肥是使硝酸盐含量明显增加的主要原因【3 5 1 。 许如意等( 3 6 1 对甜瓜的研究发现，不同氮素浓度显著影响了甜瓜各部位的干物质分配，果实成 熟期，8 m m o f l 氮素处理下甜瓜果实干重占全株的百分比最大。刘艳菊【37 】的研究表明收获期菠菜 生物量、叶片和根的干重及含氮量，在1 0 0 m g k g 施氮浓度时获得最大生长量和最低硝态氮含量。 s p a d 值与菠菜叶片的含氮量、硝态氮含量显著相关，表明利用便携式叶绿素计测定菠菜叶片叶 绿素的s p a d ( s o i l - p l a n ta n a l y s i sd e v e l o p m e n t ，土壤一植物分析模式) 值对菠菜叶片的含氮量、菠 菜硝态氮含量具有潜在的预测作用。熊亚梅【3 8 】的研究表明随着施氮量的增加，甘蓝的n 0 3 。- n 含 量明显增加，而v c 和可溶性糖含量则逐渐下降；随着施氮量的增加，甘蓝产量呈现先升高后降 低趋势，并于施氮水平为1 8 5 1 4 k g h m 2 时最高；随着施氮量的增加，残留在土壤中的n 0 3 。- n 含 量持续增加。为达到优质高产并同时保持土壤的可持续利用和提高氮肥利用率，建议生产实践中 甘蓝的较佳氮肥施用量约为1 8 5 1 4k g h m 2 纯氮。 4 1 2 2 1 不同氮素形态对植物生长的影响 大多数植物都可以吸收硝态氮、铵态氮以及它们的混合物，但哪种氮源更有利于植物生长， 既与植物的种类有关，也与植物的生长环境有关，是植物在长期的进化过程中，植物本身与特定 氮素环境相适应的结果。伍松鹏【3 9 】等人的研究表明，黄瓜幼苗叶片的净光合速率、叶绿素含量、 总生物量随硝态氮比例的增加而增加；胞间二氧化碳浓度、气孔导度、蒸腾速率则随着硝态氮比 例的增加而降低。异速生长分析表明，当硝态氮和铵态氮比例为7 5 ：2 5 和2 5 ：7 5 时，c 分配偏 向于根系，而其他处理c 分配则偏向地上部分。s m i t h 4 0 l 等研究报道，施用硝态氮( n o f - n ) 对植 物光合碳同化的促进作用大于铵态氮( a z - n ) ，且n 0 3 。- n 有利于植物积累蔗糖，而n h 4 + - n 促进 植物叶片累积淀粉川；t a l 等【4 2 】研究发现，在等氮量的情况下，降低n 0 3 - n 与n i - h + n 的比例， 能增加胡椒对n 的吸收，但显著降低了k 和c a 的吸收。研究表明7 5 ：2 5 ( ) 的n 0 3 - n m h 4 + - n 配 比培养黄瓜含k 、c a 、m g 等矿物质最高。h u a n g 等【4 3 】试验表明，小麦在硝态氮条件下比铵态氮 条件下m 9 2 + 吸收显著增加。而铵、硝态氮素混合营养对离子吸收有利，与硝态氮营养相比，铵、 硝态氮素混合营养促进春小麦幼苗对p 的吸收( 3 8 6 9 ) ，而对k 十的吸收影响很小【4 4 1 。f e r m 等【4 5 1 试验表明，铵、硝态氮素混合营养促进小麦积累更多的p 、k 、c u 和b ，营养液中适宜的铵态氮 浓度增加这些离子在茎中的积累。 1 2 2 2 不同氮素形态对植物品质的影响 氮形态对植物品质影响的研究主要集中在对蔬菜品质的影响。蔬菜是易于累积硝酸盐的植 物，蔬菜中过量的硝酸盐对食用它的人和动物有一定的危害。蔬菜是人体摄入vc 的一个主要来 源。杨月英的研究表明不同形态的氮素对蔬菜v c 含量的影响不同，与硝态氮相比，铵态氮会明 显降低蔬菜v c 含量 4 6 1 。而茄果类蔬菜表现有所不同，基质盆栽黄瓜果实中v c 含量随着n h 4 + - n 和c o ( n h 2 h - n 比例的增加而增加【47 1 。葛体达【4 8 】等人对番茄幼苗的研究表明：与n 0 3 - n 处理相 比，n i - h + - n 处理均显著提高了叶片可溶性糖、叶片和根系游离氨基酸含量以及各器官氮素含量， 降低了叶片淀粉含量、各器官氮素积累量。在小白菜上的研究发现，硝态氮、铵态氮的比例为7 5 ：2 5 处理可以使叶片、叶柄和根系硝酸盐含量比硝态氮铵态氮的比例为1 0 0 ：0 处理分别降低了2 2 、 1 5 和2 2 。增铵导致小白菜体内硝酸盐含量降低的主要原因是由于增铵降低了营养液中硝态氮 浓度，从而减少小白菜对硝态氮的吸收 4 9 1 。 1 3 研究内容及路线 1 3 1 研究内容 1 3 1 1 不同氮肥用量以及氮素胁迫对黄瓜生长和品质的影响。 1 3 1 2 不同氮素形态配比施肥对黄瓜生长发育的影响；不同生长时期s p a d 、硝酸盐含量、光合 能力等指标的动态变化。 1 3 1 3 日光温室营养液培养条件下，不同浓度氮营养对黄瓜生长及品质的影响。 5 一 一 河北农业人学硕士学位( 毕业) 论文 1 3 2 技术路线 6 氮素不同用量 氮素不同形态 对品对营对营对品 质的影养生养生质的 响长的影长的影影响 响响 li lii s p a d 法测不同时期叶反射仪法测不同时光合仪法测不同时 绿素动态变化期硝酸盐动态变化期光合动态变化 lil 蔬菜硝酸盐含量、s p a d 、光合与不同施氮处理间的相关性分析 上 t 实施氮素调控，准确、及时的为农民提供施肥信息 图l 技术路线图 f i g 1t e c h n o l o g yr o u t em a p 黄瓜氮素营养诊断及调控对产量和品质的影响 2 材料与方法 2 1 氮素不同用量对黄瓜生长与品质的影响 2 1 1 试验地点 试验于2 0 1 0 年2 月7 月在国家农业信息化工程技术研究中心精准农业试验基地进行。国家 精准农业示范基地位于北京市昌平区小汤山镇东北部，占地1 6 7 h m 2 地处北纬4 0 。1 0 ，东经1 1 6 。2 67 。昌平为大陆性季风气候，属温带与中温带、半干旱与半湿润的过渡地带。春季干旱多风， 夏季炎热多雨有冰雹，秋季比较凉爽，冬季干旱寒冷少雪。四季分明，昼夜温差大，无霜期短。 温室类型为半地下半拱形覆膜日光温室，透光率为7 0 。土壤类型为草甸褐土表层风干土， 容重约1 3g - c m 一3 ，土壤有机质1 2 4 6m g k g - 1 、全氮0 2 4g 埏- l 、碱解氮1 0 7 7 8m g k g 1 、速效磷 2 9 5 m g k g - 、速效钾2 5 3m g k g 。 2 1 2 试验材料 供试蔬菜为黄瓜( c u c u m i ss a t i v u sl i n n ) 也称胡瓜、青瓜，属葫芦科植物广泛分布于中国各 地，并且为主要的温室产品之一，供试品种为京研迷你2 号，供式黄瓜种子由京研益农公司提供。 2 1 3 试验设计 试验设6 个氮素处理，0k g l m l 2 为c k 、1 5 0k g h n l 2 为m f l 、3 0 0k g h m 2 为m f 2 、6 0 0k g h r a 2 为m f 3 、9 0 0k g l a m 2 为m f 4 、1 2 0 0k g h m 2 为m f 5 ：每处理重复3 次，随机排列，每个小区面积 为5 2 m 2 ，共1 8 个小区。供试氮肥为硫酸铵( n2 l ) ，磷肥为过磷酸钙( p 2 0 51 7 ) ，钾肥 为硫酸钾( k 2 05 0 ) ，磷钾肥在播种前作为底肥施入。试验氮肥施用方法：l 3 作为基肥施入， 2 3 作为追肥冲施。 2 1 4 测定项目及方法 s p a ) 的测定：取样时分为下部叶片( 成叶) 和上部叶片( 新叶) ，在同一张叶片上选择五 个点，使用s p a d 5 0 2 型叶绿素计进行测定，取平均值，该叶片准备用做全氮含量的测定；反射 仪( p q f l e x ) 测定同s p a d 的测定，分别记录测定植。 叶绿素( c h l ) 和类胡萝卜素( c a r ) 含量测定：取黄瓜叶片，用9 5 乙醇与8 0 丙酮按1 ：l 混合提 取1 6 h ，在波长分别为6 6 3 n m 、6 4 5 n m 、4 4 0 r i m 下比色测量，按照下列公式进行计算： 叶 绿素 a ( m g gf w ) = ( 1 2 7 o d 6 6 3 2 6 9 * o d 6 4 5 * v i ( 1 0 0 0 * w ) ：叶绿素 b ( m g g f w ) = ( 2 2 9 o d 6 4 5 - 4 6 8 o d 6 6 3 ) v ( 1 0 0 g w ) ；叶绿素总含量( m g g f w ) = ( 2 0 2 1 o d 6 4 5 + 8 0 2 *