营养液定量管理对水培菠菜生长、养分吸收和利用效率的影响

来源：核心期刊咨询网时间：2022-01-13 11:1712

摘要：摘要：在2个不同生长季，采用营养液定量栽培管理方法，研究限制供应营养液对菠菜产量和养分利用的影响。在相同硝酸盐浓度处理下，设定EC(对照，整个生育期始终保持设定N浓度为4.5 mmol/L)、WAN(从试验开始提供所有养分)和AWAN(每隔3 d供应营养液总量的1/7)等3个处理，

　　摘要：在2个不同生长季，采用营养液定量栽培管理方法，研究限制供应营养液对菠菜产量和养分利用的影响。在相同硝酸盐浓度处理下，设定EC(对照，整个生育期始终保持设定N浓度为4.5 mmol/L)、WAN(从试验开始提供所有养分)和AWAN(每隔3 d供应营养液总量的1/7)等3个处理，对水培菠菜在2个生长季的生长、养分吸收和利用效率等进行研究。结果显示，不同季节EC处理下叶长、叶宽、地上部鲜质量等均明显大于其他处理，其中地上部鲜质量在4月达到了32.1 g/株，显著高于商品规格。2个生长季各处理下，硝态氮和各离子吸收效率整体表现为EC>AWAN>WAN，且相同定量管理法各营养元素离子吸收效率4月大于11月。但是，2个生长季EC和WAN处理显著提高了氮元素利用效率。说明在不更换营养液和节约肥料的情况下，营养液定量管理(WAN处理)更适合菠菜长季节水培生长。

　　关键词：营养液定量管理;硝酸盐;养分利用率;水培菠菜;产量

　　菠菜(Spinacia oleracea L.)是藜科菠菜属一年生草本植物，富含维生素、矿物质、纤维素等，是我国最重要的叶菜类蔬菜之一。随着人们生活水平的不断提高，消费者对健康、安全的高品质蔬菜产品需求越来越大。在过去的几十年中，水培蔬菜由于其品质优良、无污染等优点，在设施栽培中得到了广泛的应用。然而，在传统的无土栽培中，种植者通常是通过提供大量的营养液和较高浓度的养分来保持蔬菜的快速生长，但是在施肥或灌溉下过度使用养分可能导致环境污染，如淋洗或反硝化而使地下水养分富集[1-3]。另一方面，过量施用营养液也会降低养分利用效率，破坏蔬菜营养生长与生殖生长之间的平衡[4]。因此，许多研究通过农艺管理方法来提高养分利用效率，例如通过控制营养液的施用时期、用量和来源[5-7]等。此外，菠菜、生菜等绿叶蔬菜比其他蔬菜更容易积累硝酸盐，这也给消费者带来了潜在的健康问题。因此，植物养分的充分利用是蔬菜高产优质栽培的关键。

　　氮是植物吸收的主要养分之一，在植物代谢和生长中起着核心作用[8]，而NO-3-N是无土栽培中最常见和最容易促进生物量增加的氮源[9]。研究表明，有许多因素影响硝酸盐的吸收和积累能力，如遗传因素、环境和栽培方法[10-12]等。因此，合理的氮素管理是提高氮素利用率、减少植物硝酸盐积累的关键。一些研究表明，改变氮的供应形态(硝态氮/铵态氮)[13-14]，或在收获前几天降低营养液中的氮浓度或中断氮供应[15-17]能降低植物硝酸盐含量。此外，一些研究在几种水培蔬菜栽培中采用营养液定量管理(QNM)方法[18-20]，即在不降低产量的前提下，通过有限的营养供应来种植植物，被认为是在短时期内栽培叶菜类蔬菜较为有效的方法。因此，应用QNM法可以提高叶菜类蔬菜养分利用效率，降低植株体内积累的硝酸盐含量，减少养分的排放和减轻对环境的负面影响。

　　大多数学者研究了田间作物的养分利用效率，但提高养分的吸收和利用效率对水培植物也同样重要[21-23]。事实上，增加氮肥浓度可以增加氮的吸收，这种增加对叶绿素浓度、光合速率、叶片生长、叶片总数量和干物质积累都有积极的影响[24]。然而，增加施氮量会降低总氮利用效率并导致氮素过量摄入[25]。因此，植物高效吸收和利用养分可以大大提高肥料效率，降低投入成本，防止养分流失到环境中[6]，这与QNM方法是一致的。

　　之前Takei等曾報道过在不影响菠菜生长的情况下限制硝酸盐的供应可以生产商品规格的菠菜[26]，本试验通过不同QNM方法和不同生长季对水培菠菜进行研究，从而找出不同季节适合水培菠菜的最佳营养液管理方法，以最大效率地利用营养液和解决肥料浪费问题，为实际生产提供理论支持。

　　1 材料与方法

　　1.1 试验材料

　　菠菜(Okame，Takii Seed Co.，日本京都)种子播种在128穴穴盘中，基质比例为5 ∶4 ∶1(蛭石 ∶泥炭藓 ∶稻壳)，每穴1粒种子。种子萌发第1张真叶长出后，以1/2倍基本营养液施肥至第5张真叶展开，基本营养液组成为5.250 mmol/L NO3-、0.750 mmol/L NH4+、3.350 mmol/L K、1.125 mmol/L P、1.875 mmol/L Ca和1.125 mmol/L Mg。3周后，将长势一致的幼苗移栽到4 cm×4 cm×10 cm的塑料网钵中，用1倍浓度的营养液施肥3 d后定植在60 cm×60 cm×5 cm水培容器中，并放置在泡沫塑料盖板上，深液流技术(DFT)系统供液，营养液循环总量为20 L。每处理14株，重复3次，株距12.5 cm。

　　1.2 试验处理

　　试验设置3个处理，春季(4月)和秋季(11月)处理一致，分别为：EC(对照，整个生长期始终保持N浓度4.5 mmol/L)，采用人工调节营养液电导率，每隔3 d恢复1次，每隔6 d完全更换1次营养液;全量营养处理(WAN)，在开始时添加所有必需的营养素;累积全量营养素处理(AWAN)，每隔3 d补充1/7的矿质营养素。WAN和AWAN处理硝酸盐供应总量为399 mg/株，根据之前的研究结果计算得出，生物量在21 d的产量达到最大值25 g[26]。营养液配方：4.500 mmol/L NO-3-N、2.250 mmol/L K、2.250 mmol/L Ca、1.125 mmol/L Mg、1.125 mmol/L P、1.125 mmol/L Na。

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