全 文 ：第 17卷第 2期 干 旱 地 区 农 业 研 究 Vo l. 17 No. 2
1999年 6月 Agricultural Research in the Arid Areas Jun. 1999
氮钾锰硼的供应水平对莴笋植株
累积矿质元素的影响
田霄鸿 , 王朝辉 , 李生秀
(西北农业大学资源与环境科学系 ,陕西杨凌　 712100)
摘　要: 应用水培试验研究了营养液中氮、钾、锰和硼 4种元素的供应水平对莴笋体内
某些矿质元素含量和累积量的影响。结果表明: ( 1)供试条件下氮和硼是莴笋生长发育的主要
限制因子 ,二者的供应水平对莴笋体内多种元素的含量和累积量有显著影响 ;缺硼时锌在植
株内富集 ,含量远高于对照 ; ( 2)植株内钾的含量和累积量随钾的供应水平的增加而成倍增
加 ,但钾的供应水平对锌、铜、铁、锰、钙等矿质元素的累积量影响不大 ,锰的供应水平仅对锰
和铜在莴笋体内累积量有显著影响 ; ( 3)莴笋体内矿质元素的含量是累积量与生长量二者共
同作用的结果 ,必须综合考虑含量与累积量这两个因素才能判断它们之间存在何种相互作
用。
关键词: 水培试验法 ;莴笋 ;养分含量 ;养分累积量
中图分类号: S636. 206　　文献标识码: A　　文章编号: 1000-7601( 1999) 02-0053-06
无土栽培作为一种新型集约化高效栽培技术 ,目前在蔬菜作物栽培中正日益受到重
视。因为这种人工创造的生长环境 ,可人为调节植物对矿物质营养等的需要 ,可以获得产
量高、品质好的收获物。无土栽培不论以何种材料作为生长基质 ,均以营养液的形式给作
物提供养分。而营养液提供给作物根系的养分数量、形态和养分间的浓度比例等条件与土
壤介质存在着很大差别〔1〕。 营养液是一种平衡溶液〔 2〕 ,其缓冲性能比土壤差 ,但养分的有
效程度高 ,通过通气等措施能使养分浓度更为均匀一致。迄今无土栽培方面研究的重点多
集中在栽培介质的选择、设施的改进等具体技术以及对营养液配方的完善上 ,而对栽培过
程中某种养分的用量对作物吸收其它养分影响的研究 ,则报道甚少〔 3〕。此外 ,植物从生长
介质中吸收一种养分会影响对另一种或多种养分的吸收 ,一方面 ,可能会促进对另一种元
素的吸收运转和利用 (协同作用 ) ,另一方面 ,也可能会抑制对另一种元素的吸收运转和利
用 (拮抗作用 )。以营养液为生长介质时 ,这一问题变得更为突出。营养元素间的相互作用
十分复杂 ,不过其存在均以特定的作物种类和一定的养分浓度比范围为前提。目前对以土
壤为栽培介质的大田作物和果树探讨养分间的关系较多〔 2〕 ,而对栽培过程中某种养分的
用量对作物吸收其它养分影响的研究 ,则报道甚少〔 4〕。我们采用无土栽培中最基本的形式
—水培法作为研究手段 ,确定当营养液中 4种矿质元素的用量分别改变时 ,对莴笋体内一
收稿日期: 1998-10-24
基金项目:陕西省农业发展办公室和杨凌科学基金资助项目 ( 95J- 42)
些元素含量和累积量的影响 ,亦对水培条件下一些养分间的相互关系进行初步评价。
1　材料与方法
1. 1　供试材料
选用莴笋为试材 ,品种为“八斤棒”型。
1. 2　水培系统
水培瓶选用容积约为 500 m L的广口罐头瓶 ,瓶壁外围包裹 3～ 4层黑白纸 ,以防止
光线透入瓶内营养液而影响根系生长。瓶盖选用较厚硬纸板制作而成 (裁得比瓶口稍大后
打孔 ,在熔化的石蜡中浸煮数分钟后取出放凉即成 ) ,通气装置为吸耳球和长玻璃管。
1. 3　育苗
于 1996年 11月中旬 ,在本校农作一站农化组玻璃房外育苗床上 ,采用条播法播种。
育苗期间加强温度和水分管理。1997年 3月 13日将长有 4片叶～ 5片叶的幼苗从育苗床
上取出 ,用自来水冲洗干净后再用蒸馏水浸约 1小时后选长势比较一致的壮苗置入水培
瓶中 ,每瓶 3株。
1. 4　试验方案
以大泽营养液 [5 ]为基本营养液。 大量元素由 NaNO3 12, KH2 PO4 1, K2 SO4 2, MgSO4
· 7H2O 2, CaCl2 4 mmo l /L 5种化合物提供 ,微量元素的配方为: H3 BO3 2. 86, Mn SO4·
H2O 1. 54, ZnSO4· 7H2O 0. 22, CuSO4· 5H2O 0. 08, H2MoO4 0. 02 , EDTA— Fe 2. 8
mg /L。 设置完全营养液 (作为对照 )、 N /3、 2N /3、 NO-3 + NH+4 (用 NH4NO3充当氮源 )、
K /3、 2K /3、 2K、 - M n、 Mn /3、 - B、 B /3,共 11个处理 ,重复 4次 ,各处理中供试元素的用
量都是相对于完全营养液中的用量而言。 每瓶盛装营养液 450 mL。
1. 5　试验管理
水培试验于 1997-03-13～ 04-15在温室内进行 ,期间未更换营养液。每天用吸耳球通
过长玻璃管向瓶内鼓气 15～ 20次。 根据营养液消耗情况及时向水培瓶内补充适量水分。
1. 6　测定方法
采用干灰化法处理莴笋样品 (地上部与根系的混合样 )后 ,用 1%硝酸浸提灰分元素。
采用日立 180～ 80型原子吸收分光光度计进行莴笋灰分浸提液、营养液原液和水培后营
养液中的钾、钠、钙、镁、铜、锌、铁和锰 8种矿质元素浓度的测定。
2　结果与讨论
2. 1　氮供应水平对莴笋植株中几种矿质元素含量和累积量的影响
供试条件下 ,营养液中氮素的供应水平对莴笋幼苗生长的影响极大 ,成为莴笋生长发
育的制约因素 ,而且对莴笋植株中矿质元素含量和累积量亦有显著影响 (表 1)。
从表 1可以看出 ,营养液中供氮水平较低时 ( N /3处理 ) ,莴笋植株内钾和锰的含量显
著高于供氮水平较高的 2N /3和 N两个处理 ,但莴笋植株的生长量却显著低于后两个处
理。因此 ,钾和锰两种元素在植株中的累积量并未随着供氮量的增加而减少 ,而是随着植
株生长量的增加而增加 ,显然莴笋植株生长量的增加幅度大于体内元素累积的速度 ,故表
现为元素含量的“稀释效应” ,或者说莴笋植株内钾和锰的含量是生长作用和元素的累积
54 干旱地区农业研究 第 17卷
作用共同作用的结果。
钙、镁和钠 3种元素的含量和累积量与供氮水平之间的关系表现较为一致 ,大体上随
供氮量的增加而增加 ,且 N处理极显著高于 2N /3和 N /3处理。大泽营养液中钠由
NaNO3提供 ,含量和累积量完全受供氮水平制约 ,供氮水平高 ,吸收的钠也多。
氮的供应水平对锌和铁含量未表现出明显影响 ,然而 N处理下锌和铁累积量显著或
极显著高于 2N /3和 N /3处理 ,这与 Miller等人的报道〔6〕一致。
表 1　氮供应水平对莴笋植株中几种矿质元素含量和累积量的影响
处　理 含量 ( mg /g干重 )
K Mg Ca Na
含量 (μg /g干重 )
Zn Cu Mn Fe
生物学产量
干重 ( g /3株 )
N /3 31. 8 a 2. 53 B 3. 60 B 0. 83 C 33. 0 a 15. 3 a 65. 0 A 518 a 2. 58 bc
2N /3 26. 0 b 2. 75 B 3. 45 B 1. 84 B 36. 1 a 13. 9 a 55. 9 B 415 a 3. 42 b
N 23. 0 b 3. 53 A 4. 55 A 3. 33 A 34. 5 a 10. 8 a 55. 8 B 488 a 4. 74 a
NO
-
3 + N H
+
4 22. 6 b 3. 65 A 4. 05 AB 0. 76 C 39. 4 a 14. 0 a 41. 4 C 461 a 2. 25 c
mg /3株 累积量 μg /3株 鲜重 ( g /3株 )
N /3 82. 0 B 6. 53 B 9. 29 B 2. 14 C 85. 1 b 39. 5 ab 167. 7 B 1336 B 24. 7 c
2N /3 88. 9 B 9. 41 B 11. 80 B 6. 29 B 123. 5 b 47. 5 a 191. 2 B 1419 B 34. 7 b
N 109. 0 A 16. 73 A 21. 57 A 15. 78 A 163. 5 a 51. 2 a 264. 5 A 2313 A 48. 4 a
NO
-
3 + N H
+
4 50. 9 C 8. 21 B 9. 11 B 1. 71 C 88. 7 b 31. 5 b 93. 2 C 1037 B 19. 0 c
　　注:经方差分析后用 PLSD法进行多重比较 [7] ,大小写英语字母分别表示 1%和 5%的差异显著性水准 ,以下
各表同。
氮的供应水平对铜累积量影响不显著 ,然而铜含量有随氮供应量的增加而下降的趋
势。 Kumar等人试验 ,作物中铜含量降低是氮和铜之间的拮抗作用所致〔8〕。
与对照 ( N处理 )相比 , NO-3 + NH+4 处理除 Na与 Mn含量分别下降 77. 2%和 25. 8%
外 ,其它 6种矿质元素的含量与 N处理接近 ,但由于 NO-3 + NH+4 处理的莴笋产量 (干重 )
仅为对照的 47. 5% ,所以 K、 Mg、 Ca、Na、 Zn、 Cu、 Mn、 Fe 8种矿质元素的累积量均显著下
降 (表 1)。
2. 2　钾供应水平对莴笋植株中几种矿质元素含量和累积量的影响
莴笋属喜钾的蔬菜作物 ,故本试验特设置了 2 K处理 ,结果表明 (表 2) ,随着营养液
中供钾量的递增 ,植株中含钾量和累积量均呈现上升趋势 ,表现为 2K> K> 2K /3> K /3,
且相互间差异达极显著水准。4处理间供钾量的比例依次为 6∶ 3∶ 2∶ 1,而钾含量和累积
量的比例分别为 5. 07∶ 3. 15∶ 2. 04∶ 1与 4. 65∶ 2. 80∶ 2. 08∶ 1,可见在 K /3至 K处理
范围内 ,钾含量和累积量随供钾量增加而几乎成倍递增 ,正体现了莴笋的喜钾特性〔9〕。 本
试验中 4个供钾水平之间的生物学产量无显著性差异 ,低钾水平 ( K /3)时也未表现出缺
钾症状 ,吸钾量与供钾量的上述关系并不是由于钾对生长的影响而造成的。
镁、钙、钠、锰、锌、铜的含量和累积量在供钾量较低时 ( K /3、 2K /3、 K处理 ) ,随施钾量
递增基本上无变化 ,但当供钾量增至 2K时 ,除钾外其它 7种元素的含量和累积量均比 K
处理有所下降 ,其中镁、钠、铁含量降低 29. 7% 、 45. 0%和 20. 6% ,累积量降低 27. 8%、
42. 8%和 18. 8%。 说明在供钾量较低的范围内 ,钾与其它阳离子之间并未表现出拮抗作
55第 2期 田霄鸿等: 氮钾锰硼的供应水平对莴笋植株累积矿质元素的影响
用 ,而较高时 ,钾对镁、钠和铁 3种元素的吸收表现突出的拮抗作用。
其次 ,钠作为一种有益元素 ,并不能完全代替钾的生理作用 ,可能只有供钾量极低时 ,
钠对钾的替代作用才显得重要 ,供钾量很高时 (如 2 K处理 ) ,喜钾的莴笋更倾向于选择吸
收和累积钾 ,对钠的吸收和累积则表现出极强的抑制。
表 2　钾供应水平对莴笋植株中矿质元素含量和累积量的影响
处　理 含量 ( mg /g干重 )
K Mg Ca Na
含量 (μg /g干重 )
Zn Cu Mn Fe
生物学产量
干重 ( g /3株 )
K /3 7. 3 D 3. 15 A 3. 63 a 3. 33 A 30. 8 a 13. 8 a 49. 3 a 345 B 5. 29 a
2K /3 14. 9 C 3. 48 A 4. 03 a 3. 53 A 33. 0 a 13. 1 a 52. 3 a 386 B 5. 52 a
K 23. 0 B 3. 53 A 4. 55 a 3. 33 A 34. 5 a 10. 8 a 55. 8 a 488 A 4. 74 a
2K 37. 0 A 2. 48 B 3. 83 a 1. 83 B 29. 3 a 8. 0 a 49. 9 a 386 B 4. 88 a
mg /3株 累积量 μg /3株 鲜重 ( g /3株 )
K /3 38. 6 D 16. 67 a 19. 20 a 17. 62 A 162. 9 a 73. 0 a 260. 8 a 1825 a 48. 7 a
2N /3 82. 2 C 19. 21 a 22. 25 a 19. 49 A 182. 2 a 72. 3 a 288. 7 a 2130 a 53. 7 a
K 109. 0 B 16. 73 a 21. 57 a 15. 78 A 163. 5 a 51. 2 a 264. 5 a 2313 a 48. 4 a
2K 180. 6 A 12. 10 b 18. 69 a 8. 93 B 143. 0 a 39. 0 a 243. 5 a 1884 a 52. 8 a
2. 3　锰供应水平对莴笋植株中几种矿质元素含量和累积量的影响 (表 3)
莴笋植株中锰含量与累积量在不供锰时最低 ,当供锰浓度分别为 0. 17和 0. 50 mg /L
时 ,含量依次增加 0. 67倍和 2. 58倍 ,累积量则依次增加 0. 94倍和 3. 04倍。 供锰量最大
时 ( M n处理 ) ,镁、钙含量和累积量都明显高于 Mn /3和 - M n处理 ,表明 Mn供应适量有
助于镁、钙的吸收。 铜含量和累积量都是 Mn /3处理达最高 ,铁含量为 Mn处理最高 ,
Mn /3处理最低。出现上述现象的原因很复杂 ,锰与铁、锰与铜之间存在拮抗作用。
表 3　锰供应水平对莴笋植株中矿质元素含量和累积量的影响
处　理 含量 ( mg /g干重 )
K Mg Ca Na
含量 (μg /g干重 )
Zn Cu Mn Fe
生物学产量
干重 ( g /3株 )
- Mn 21. 5 a 3. 10 b 3. 75 B 2. 88 a 31. 9 a 13. 2 B 15. 6 C 460 ab 4. 08 a
Mn /3 20. 8 a 3. 00 b 3. 58 B 2. 80 a 39. 4 a 25. 2 A 26. 0 B 438 b 4. 91 a
Mn 23. 0 a 3. 53 a 4. 55 A 3. 33 a 34. 5 a 10. 8 B 55. 8 A 488 a 4. 74 a
mg /3株 累积量 μg /3株 鲜重 ( g /3株 )
- Mn 87. 7 a 12. 65 a 15. 30 a 11. 75 a 130. 2 a 53. 9 b 63. 6 C 1877 a 41. 7 a
Mn /3 102. 1 a 14. 73 a 17. 58 a 13. 75 a 193. 5 a 123. 7 a 127. 7 B 2150 a 50. 0 a
Mn 109. 0 a 16. 73 a 21. 57 a 15. 78 a 163. 5 a 51. 2 b 264. 5 A 2313 a 48. 4 a
2. 4　硼供应水平对莴笋植株中几种矿质元素含量和累积量的影响 (表 4)
缺硼对莴笋生长量有显著影响 ,对矿质元素含量也有很大影响 ,钾、锌、铜、锰、铁 5
种元素含量比 B处理分别高出 45. 7% 、 90. 7%、 289% 、 17. 0%和 21. 9% ,而镁、钙、钠 3种
元素的含量则有所降低。
不供应硼时 ,莴笋幼苗的植株矮小 ,生长发育严重受阻 ,生长点坏死 ,侧根较少 ,根系
上出现小球状突起 ,生物产量显著低于 B /3和 B处理。缺硼处理下部分元素含量很高是
56 干旱地区农业研究 第 17卷
由于生物量小而形成富集现象造成的。供硼少时可能主要抑制根系对钙的吸收 ,而导致生
长发育受阻。 水培条件下钙与硼的关系值得进一步深入探讨。
表 4　硼供应水平对莴笋植株中矿质元素含量和累积量的影响
处　理 含量 ( mg /g干重 )
K Mg Ca Na
含量 (μg /g干重 )
Zn Cu Mn Fe
生物学产量
干重 ( g /3株 )
- B 33. 5 A 3. 03 a 3. 95 b 2. 68 a 65. 8 A 42. 0 a 65. 3 a 595 a 3. 08 B
B /3 22. 2 B 3. 26 a 3. 71 b 2. 98 a 40. 5 B 36. 3 a 54. 6 b 488 b 4. 89 A
B 23. 0 B 3. 53 a 4. 55 a 3. 33 a 34. 5 B 10. 8 b 55. 8 b 488 b 4. 74 A
mg /3株 累积量 μg /3株 鲜重 ( g /3株 )
- B 103. 2 a 9. 33 B 12. 17 b 8. 25 B 202. 7 a 129. 4 a 201. 1 a 1833 a 27. 6 B
B /3 108. 6 a 15. 94 A 18. 14 a 14. 57 A 198. 0 a 177. 5 a 267. 0 a 2386 a 50. 0 A
B 109. 0 a 16. 73 A 21. 57 a 15. 78 A 163. 5 b 51. 2 a 264. 5 a 2313 a 48. 4 A
2. 5　营养液中元素供应水平对培养前后营养液中元素含量减少的影响
营养液中矿质元素减少量可以极好地反映作物在水培期间对它们的吸收情况 ,下面
对氮、钾、镁、钠、锰 5种矿质元素减少量进行分析 (表 5)。
水培后生物量显著低于对照的 3个处理 ( - B、 N /3、 NO-3 + NH+4 ) ,培养期间吸收的
硝态氮量显著低于对照 ,其中供氮量最低的 N /3处理 ,氮素吸收率仅为 74. 19% ,说明供
氮量太低也使得吸收率降低。 - B与 NO-3 + NH+4 处理 ,硝态氮的吸收率分别为 74. 19%
与 71. 76% ; 2N /3处理 ,硝态氮吸收率为 91. 97%。除此之外 ,其余 7个处理下硝态氮的吸
收率均大于 95%。 试验结束时几乎所有处理的莴笋幼苗都已处于缺氮状态。
表 5　莴笋水培后营养液中矿质元素减少量
处　理　 NO-3 -N
( mg /瓶 )
　 K
( mg /瓶 )
　 Mg
( mg /瓶 )
　 Na
( mg /瓶 )
　 Mn
(μg /瓶 )
对照 73. 81 89. 54 10. 56 9. 15 175. 0
K /3 75. 67 21. 03* * 11. 17 9. 38 222. 5
2K /3 77. 34 53. 99* * 11. 44 9. 38 225. 5
2K 75. 33 192. 43* * 9. 43 9. 30 211. 5
- Mn 74. 89 89. 95 9. 88 8. 98 31. 5* *
Mn /3 76. 75 88. 52 9. 59 8. 97 58. 0* *
- B 59. 39* * 77. 23* * 8. 72* 8. 65* * 192. 5
B /3 75. 33 88. 52 10. 08 9. 17 177. 0
N /3 18. 70* * 79. 92* * 8. 36* 4. 74* * 154. 0
2N /3 46. 36* * 87. 49 8. 63* 7. 24* * 181. 0
NO-3 + NH
+
4 27. 12
* * 48. 60* * 7. 90* * 3. 05* * 58. 0* *
　　注: * 与* * 分别表示与对照相比较达 5%和 1%的差异显著水平 , t0. 05( 6)= 0. 45, t0. 01 ( 6)= 3. 71。
水培结束后 ,除 K /3、 2K /3、 2K、 - B、N /3、NO-3 + NH+4 6个处理外 ,其余处理的营养
液中钾的减少量都相同 ,可见莴笋在供试条件下对钾的吸收基本不受其它元素供应量的
影响 ,仅与供钾量密切相关。
- B、 N /3、 2N /3处理下 ,莴笋对镁的吸收量比对照显著下降 ,看来减少氮素的供应和
停止供硼会显著影响莴笋对镁的吸收。莴笋对钠的吸收有所降低 ,但钠吸收量在供钠量一
定时非常稳定 ,不受其它养分供应量的影响。莴笋对锰吸收量基本不受钾、硼、氮供应水平
57第 2期 田霄鸿等: 氮钾锰硼的供应水平对莴笋植株累积矿质元素的影响
的影响 ,仅在- M n、 Mn /3处理下 ,锰减少量低于对照 ,差异达极显著水准 ,其它处理与对
照差异不显著。
参　考　文　献
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Effect of the supply level of nitrogen and potassium etc on
mineral elements accumulation in lettuce seedlings
TIAN Xiao-hong, WANG Zhao-hui , LI Sheng-xiu
(Department of Resources and Environmental Sciences of Northwestern
Agricultural Univ ersity , Yangling , Shaanx i 712100, China)
Abstract : In order to investig ate the inf luence of the supplying rates o f ni t ro gen,
potassium , boron , manganese and bo ron in the nutrient so lution on contents and accu-
mulation amounts of several mineral elements in let tuce plants, the solution culture w as
conducted. The resul ts show ed: ( 1) Under the experimental condi tions, nit rog en and
bo ron w ere main inhibi ting factors on g row th and development of lettuce plants, when
bo ron w as deficient , zinc w as g rea tly accumula ted in plants and i ts content w as much
more than tha t o f the t reatment in which bo ron w as supplied; ( 2) The content and accu-
mulation o f po tassium in let tuce plants increased wi th the supplying lev el of po tassium
increasing , but the supplying level o f potassium had li t tle influence on accumulation
amounts of zinc, copper, manganese, calcium etc, the manganese supplying rate has sig-
ni ficant inf luence on the accumulation amounts of manganese and copper in the lettuce
plants; ( 3) The content of mineral elements in the let tuce plants depended on bo th accu-
mulation amount and g row th amount , in o rder to evaluate which relations lies in among
mineral elements, the content and accumula toin amount must be considered in the mean-
time.
　　 Key words: solution culture method; let tuce; content of nut rient; accumulation
amount o f nut rient
58 干旱地区农业研究 第 17卷