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Absorption and distribution of nitrogen, phosphorus and potassium in Chrysanthemum morifolium

杭白菊氮磷钾吸收、积累及分配规律研究



全 文 :杭白菊氮磷钾吸收、积累及分配规律研究
祝丽香,王建华,孙印石,马红兵
(山东农业大学 农学院,山东 泰安 271018)
[摘要] 目的:研究杭白菊干物质累积及氮、磷、钾吸收规律。方法:通过田间试验和采样分析研究杭白菊不同生长期植
株的生长量及对氮、磷、钾的吸收量。结果表明,移栽后60~150d植株干物质积累量占总积累量的704%。移栽后60d内
植株干物质主要分配在叶中,60~150d茎中干物质分配比率高于叶,150~210d花干物质分配比率最大,其次为根。移栽后
45d内植株对氮磷钾吸收积累量较少。45~150d氮磷钾吸收积累量占整个生育期的7186%,6381%,6294%,150~210d
植株对氮素的吸收量增长缓慢,磷素、钾素的吸收积累量迅速上升。在不同生育期内,氮磷钾在不同器官的分配比率不同,移
栽后150d内氮磷钾主要分布在茎叶中,150d后逐渐向花和根部转移,转运效率氮>磷>钾。结论:整个生育期内杭白菊对
钾的积累量最大,氮次之,磷最小。吸收比例NP2O5K2O为1∶088∶158。相关分析表明植株干物质积累与氮磷钾积累呈显
著正相关,每形成1g干物质,需要同化 5198mgN,4330mgP2O5,7139mgK2O。
[关键词] 杭白菊;干物质;氮;磷;钾
[收稿日期] 20090324
[基金项目] 国家“十一五”科技支撑计划项目(2006BAD10B07)
[通信作者] 王建华,教授,博士,从事药用植物栽培和开发利用
方面研究,Tel:(0538)8242226,Email:jhwangjh@163com
  杭白菊 ChrysanthemummorifoliumRamat是我
国传统食药两用的经济植物,在市场上占有重要地
位。近年来对杭白菊的研究主要集中在化学成分分
析、保健食品开发、施肥措施对其产量、品质影响等
方面[14],有关杭白菊干物质积累与养分吸收特性研
究较少。Kocamaz[6]研究硫对杭白菊的影响认为硫
能够改善杭白菊的品质,Macz[5]研究盆栽条件下,
氮和硫对菊花产量和采后生理的影响,李丽伟[6]对
菊花地上部分干物质积累与有效积温之间的关系进
行了研究,结果表明在菊花生长发育过程中有效积
温增加能够促进菊花干物质积累。养分的吸收、同
化与转运直接影响着植株的生长和发育,从而影响
产量。了解养分吸收动态变化规律,有助于采取有
效措施调控杭白菊生长发育提高产量。因此,本试
验在大田条件下研究杭白菊对氮磷钾营养元素的吸
收、累积、转运规律,并对杭白菊干物质生产与营养
元素积累的关系进行探讨,旨在揭示杭白菊对营养
的需求规律,为药用菊花的规范化种植(GAP)科学
施肥提供理论依据。
1 材料与方法
11 材料
试验设在山东省泰安市角屿镇纸房村,土壤为
棕壤,各处理土壤有机质2491mg·kg-1,碱解氮
106mg·kg-1,速效磷 136mg·kg-1,速效钾 102
mg·kg-1。
种苗从浙江桐乡购买为杭白菊的主要栽培品种
小洋菊,实验采用大田栽培,小区面积20m2,重复3
次。按照行距65cm,株距35cm进行移栽。移栽
前,施用复合肥(NP2O5K2O为15∶15∶15)120kg·
hm2,栽后浇水保持土壤湿润,株高30cm进行摘心,
摘心2~3次,每次摘心后施复合肥50kg·hm2。
12 测定项目
121 干物质积累 从4月12号开始,每隔30d
取样1次,每小区选取代表性植株5株,分根、茎、
叶、花4部分,105℃烘箱中杀青30min,80℃烘干
至恒重后测定干物重,粉碎后过40目筛待用。
122 植株氮磷钾测定 准确称取样品 02000
g,经 H2SO4H2O2消煮后,用凯氏定氮仪测定全氮,
钒钼黄吸光光度法测定全磷,火焰光度计法测定
全钾[7]。
2 结果与分析
21 杭白菊干物质积累动态
杭白菊整个生长发育过程中,植株干物质积累
量随着生育进程推进逐渐增加。幼苗期(移栽后60
d内)植株生长缓慢,干物质积累量较少,占全生育
期干物质积累量的89%。移栽60d后,植株进入
生长旺盛期(移栽后60~150d),各部位生长发育
均加快,干物质积累量迅速增加,占全生育期干物质
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量的7041%。孕蕾期(移栽 150d后)和开花期
(移栽后180~210d)植株干物质积累量增长缓慢,
茎叶干物质积累量增加很少,花和根部干物质积累
量增加迅速。杭白菊不同时期干物质积累能力不
同,生长旺盛期积累能力最强,幼苗期最弱,孕蕾开
花期介于两者之间(图1)。
图1 杭白菊各器官干物质积累动态
  杭白菊不同发育时期各器官干物质分配比率不
同(表1)。幼苗期,以茎叶生长为主,干物质积累量
叶 >茎 >根,叶的干物质分配比率为 3350% ~
4951%。移栽60~150d植株生长旺盛,根和茎中
干物质分配比率逐渐增加,叶中干物质分配比率逐
渐减少,移栽150d,茎中干物质分配比率达到最高,
在此期间干物质积累量茎>叶>根。移栽150d后
植株出现花蕾进入生殖生长,茎中干物质分配比率
开始下降。根和花中干物质分配比率开始上升,到
收获期达到最高值。由于不同发育时期植株生长中
心不同,各器官的干物质分配比例变化较大,幼苗期
植株干物质主要分配在叶中,植株旺盛生长期茎中
干物质分配比率高于叶,生育后期花干物质分配比
率最大,其次为根。
表1 杭白菊发育过程中干物质积累状况
移栽后
天数
干物质积累量/g
根 茎 叶 花蕾
总干重
/g/株
阶段积累量
/%
干物质分配比例/%
根 茎 叶 花
30 0.660 0.652 0.661 1.970 0.810 33.50 33.01 33.50
60 2.680 8.270 10.74 21.69 8.090 12.36 38.13 49.51
90 14.08 39.44 39.05 92.57 28.87 15.21 42.61 42.18
120 20.67 65.92 45.81 132.4 16.22 15.61 49.79 34.60
150 29.62 95.53 58.96 10.89 195.0 25.51 15.18 49.98 30.23 5.580
180 39.56 96.33 60.12 14.98 211.0 6.504 18.74 45.66 28.49 7.103
210 53.60 95.21 58.3 38.42 245.5 14.06 21.83 38.78 23.75 15.65
22 不同生育期植株各器官氮磷钾积累与分配
221 杭白菊对氮磷钾的吸收规律 整个生长发育
期内,幼苗期对氮磷钾的吸收量较少,生长旺盛期对
氮磷钾吸收量逐渐增加,这与干物质的积累动态一
致。杭白菊对氮磷钾不同养分的吸收趋势不同,杭白
菊对氮素的吸收在移栽后150d内逐渐升高,后期对
氮素的吸收量增加缓慢,对磷素的吸收出现2个快速
增长期,分别为移栽后60~150d和180~210d,钾在
整个生育期内积累量呈现逐步升高的趋势(图2)。
图2 杭白菊对氮磷钾的吸收动态
  杭白菊全生育期内对氮磷钾不同养分吸收量顺
序为钾>氮>磷,NP2O5K2O为1∶088∶158。氮
磷钾积累量在不同生育阶段存在差异。幼苗期植株
对氮磷钾吸收积累量仅占全生育期的 1614%,
1339%,1019%,吸收比例为1∶105∶163。移栽
60~150d植株生长发育迅速,是养分吸收量最多的
时期,氮磷钾吸收积累量占整个生育期的7186%,
6381%,6294%,其中60~90d氮磷钾的阶段积
累量最大,120~150d是杭白菊花芽分化时期,也是
对氮磷钾最敏感时期,氮磷钾吸收比例为1∶076∶
127,养分缺乏会影响花蕾的形成和花的产量,生产
中应保证在90~150d具有充分的养分供应。移栽
150~210d为孕蕾开花期,植株对氮素的吸收量增
长缓慢,磷素、钾素的吸收积累量迅速上升,氮磷钾
吸收比例1∶184∶344。
222 杭白菊不同器官氮磷钾的分配规律 不同
生育阶段杭白菊各器官氮磷钾积累量与分配比率不
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同。移栽后120d内,氮素主要分布在叶片中,分配
比率 4633% ~5292%,茎次之,根最少。随发育
时间推移,叶片中氮素分配率逐渐降低,茎中氮素分
配比率在移栽后60d达到最高,随后呈下降趋势。
根中氮素分配比率先下降后上升,开花期达到最高
值,花部氮素始终呈现增加趋势。氮素是叶绿素重
要组成成分,叶片进行光合作用必需有充足的氮素
来满足需求,因此在移栽后120d内营养生长期主
要集中分配在叶片,生育后期,叶片开始衰老,生长
中心向花和根部转移(表2)。
表2 不同时期杭白菊植株各器官氮磷钾养分分配规律
养分
移栽后天数
/d
根 茎 叶 花
累积量
/mg/株
质量分数
/%
累积量
/mg/株
质量分数
/%
累积量
/mg/株
质量分数
/%
累积量
/mg/株
质量分数
/%
N 30 4.221 27.71 3.901 25.57 7.132 46.73
60 19.32 9.340 81.05 39.22 106.3 51.45
90 95.74 14.42 216.9 32.66 351.6 52.92
120 132.3 19.00 329.7 30.31 352.7 50.68
150 234.0 19.90 382.1 24.36 442.2 46.00 113.3 9.601
180 300.7 19.21 337.2 32.61 432.9 34.59 121.3 13.61
210 359.1 28.41 285.6 22.62 303.12 24.01 315.0 24.94
P2O5 30 5.410 33.90 5.201 32.54 5.35 33.69
60 11.52 9.280 68.64 55.27 76.25 35.45
90 70.41 12.10 169.6 40.55 268.6 47.56
120 78.24 19.67 361.3 30.94 326.7 49.41
150 171.8 21.77 208.1 19.37 306.6 38.55 157.9 18.05
180 233.4 18.01 192.7 24.34 252.5 31.91 203.7 25.75
210 321.6 27.32 190.4 16.18 204.1 17.33 461.0 39.17
K2O 30 7.061 27.08 8.131 31.16 10.89 41.76
60 20.10 10.92 58.72 31.90 105.3 57.18
90 94.34 11.13 307.6 39.11 421.7 40.77
120 132.3 18.96 369.3 24.57 462.7 56.47
150 189.6 13.76 458.5 26.36 542.4 48.81 152.5 11.07
180 292.7 18.17 481.7 29.9 559.1 39.93 193.2 12.02
210 396.6 21.38 438.0 23.61 548.2 29.55 472.6 25.47
  磷素是DNA,RNA的主要组成成分,并参与多
种酶的组成。磷素首先向生长中心运输,根和茎中
磷素分配比率与氮素相同,叶片中磷素分配比率出
现先上升后下降的单峰曲线,最大值在移栽后90~
120d。移栽150d后,花芽开始分化,植株生长中心
从营养生长转移为生殖生长,花部的磷积累量逐渐
增加。
钾素是植株体内含量最丰富的阳离子,作为糖、
蛋白质等物质运输的促进剂,随生长中心变化,向新
生部位转移[8]。根中钾分配比率高峰在移栽后0~
30d和120~150d,茎中钾分配比率在移栽后60~
90d最高,叶中钾分配比率在30~60d最高,120~
150d最低,这与叶片的生长与衰老过程有关。
植株不同部位养分积累量是植株吸收与转移利
用养分的平衡,养分在不同发育时期和不同器官进
行重新分配[9]。从表2可以看出,从移栽后150d
孕蕾期开始植株生长中心从营养生长转变为生殖生
长,茎、叶中氮磷钾出现负增长开始向花和根部转
移,表明植株体内养分积累速率与不同部位生理活
性及营养元素的转移性有密切关系。养分转运量可
用生长期间茎叶氮磷钾累积量最高值和收获时茎叶
中养分吸收量之差来表示,而运转效率是转运量占
茎叶氮磷钾累积量最高值的百分比。氮素转运效率
为3185%、磷为4267%、钾为525%,以磷素转移
效率最高,钾素转运效率最低,这与钾素在生育后期
仍保持较高的吸收积累量一致。营养生长期,氮磷
钾集中分布在茎和叶,在生殖生长期,氮磷钾集中
分布在花和根部。
223 干物质积累与氮磷钾的关系 植株干物质
累积与养分累积有密切的关系,养分累积是干物质
累积的基础。杭白菊生育期内不断从土壤中吸收氮
磷钾等营养物质,满足其生理生化代谢对营养物质
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的需求,因此根据杭白菊干物质积累与氮磷钾营养
需求的关系,确定氮磷钾配比施肥,指导杭白菊合理
施肥。植株氮、磷、钾积累量与干物质积累量呈显著
正相关关系,相关系数分别为 09781,09601,
09896,根据相关方程可以得出杭白菊生长过程
中,每形成1g干物质,需要同化5198mgN,4330
mgP2O5,7139mgK2O。在杭白菊生产中,按照株
行距35cm×65cm计算,全生育期杭白菊植株需从
土壤中吸收氮 5683kg·hm-2、磷 5270kg·
hm-2、钾8349kg·hm-2,可生产干菊花17289kg
(图3)。
图3 杭白菊胡干物质积累总量与N,P,K
积累总量的关系
3 讨论
31 干物质积累
杭白菊生育期内,干物质积累量随生育进程逐
步增加,与鱼腥草的研究结果一致[10]。杭白菊幼苗
期各部位干物质增长缓慢,生长旺盛期逐渐增加,移
栽后150d花芽分化期茎叶干物质积累量达到最
大,孕蕾和开花期花部干物质积累速度加快。杭白
菊和鱼腥草为多年生宿根植物,以根部分化的根蘖
芽作繁殖器官进行繁殖,因此根部在整个生育期内
干物质积累量一直在增长,生育后期地上部开始衰
老,根部进行根蘖芽的分化仍保持一定的吸收能力
成为新的生长中心,干物质积累加快为越冬做准备。
32 不同生育期内杭白菊氮磷钾的积累量和分配
养分的吸收、同化与转运直接影响着杭白菊的
生长和发育。幼苗期对氮磷钾吸收量较少,限制植
株干物质的积累。生长旺盛期对氮磷钾营养成分吸
收积累量最高,分别占整个生育期的 7186%,
6381%,6294%。养分积累是干物质积累的基础,
相关分析表明,干物质积累与氮磷钾积累量存在极
显著正相关,可见,在一定范围内氮磷钾中任一种元
素均有利于干物质的积累。因此要及时追肥满足杭
白菊对养分的需求。幼苗期氮磷钾主要分配在叶片
和茎秆中,随生长中心由营养生长转移为生殖生长,
氮磷钾向花分配比率逐渐增加,茎和叶中营养物质
向花和根部转移,磷的转移效率最高,钾最低。这说
明生育前期植株养分积累量有助于生育后期花和根
的生长。生育期内,杭白菊对氮磷钾的吸收积累量
大小顺序为钾 >氮 >磷,与郭巧生的研究结果一
致[11],但本研究的氮磷钾吸收比例为1∶088∶158,
其中磷的吸收比例高于郭巧生的研究结果,可能是
杭白菊的品种不同造成的差异。杭白菊对不同养分
吸收、分配与植株生长中心的转移一致,生育前期氮
吸收量多并主要分布在叶片中,一方面可促进同化
器官建成,另一方面有利于干物质的积累,生育后期
杭白菊根部氮磷钾的吸收量增加可能与根蘖芽的形
成有关,同时磷钾能够增强植株抗寒性。
根据植物营养理论,植物体内每种营养元素具
有其不可替代性,每一元素功能的发挥还受养分最
小因子律的影响,植物的生理活动需要营养元素累
积平衡[8]。由于杭白菊对氮磷钾吸收分配有其独
特的规律,生产中杭白菊的施肥就应该适应这一规
律,应多施钾肥和氮肥,适当补充磷肥。移栽60d
内植株对养分吸收量小,可适当少施肥,减少养分流
失,在移栽后60~150d是杭白菊对氮磷钾吸收的
主要时期,而且花芽分化期也在这一时期,花芽分化
数量直接影响花的产量,注意及时追肥满足植株对
养分的吸收。磷素在120~150d花芽分化期吸收
量最大,缺磷会影响花芽分化和产量,由于植株对磷
素吸收有滞后性,杭白菊生产中磷肥要提早施用,花
芽分化期采取叶面喷施速效磷肥的方式及时补充磷
素,保证植株对磷的需求。
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Absorptionanddistributionofnitrogen,phosphorusandpotassium
inChrysanthemummorifolium
ZHULixiang,WANGJianhua,SUNYinshi,MAHongbing
(ColegeofAgronomy,ShandongAgriculturalUniversity,Taian271018,China)
[Abstract] Objective:TostudyChrysanthemummorifoliumdrymateraccumulationandabsorptioncharacteristicsofnitrogen,
phosphorusandpotassiumatdiferentgrowthstages.Method:Throughthefieldexperimentandthesamplinganalysis,theabsorbing
capacityofnitrogen,phosphorusandpotassiumaswelasthegrowthofplantatdiferentgrowthstagesinCh.morifoliumwereana
lyzed.Result:Thedrymateraccumulationreached70.4% ofthetotalaccumulationwithin60150daysaftertransplantation.Dry
matermainlydistributedinleafwithin60daysaftertransplantation,thedistributionratiointhestemwashigherthanthatinleafwithin
60150daysaftertransplantation,thehighestdistributionratiowastheflower,andthesecondwastherootwithin150210daysafter
transplantation.TheaccumulativecapacityofN,PandKbyCh.morifoliumwaslowerwithin45daysaftertransplantation,whichonly
accountedfor16.14%,13.39% and10.19% oftotalabsorptivecapacity,respectively.Butitincreasedrapidlywithin45150days
aftertransplantation,whichaccountedfor71.86%,63.81% and62.94% respectively.Thenitrogenaccumulationwasslower,while
theaccumulationofphosphorusandpotassiumwasincreasedrapidly,within150210daysaftertransplantation.Thedistributionratio
ofnitrogen,phosphorusandpotassiumwasdiferentwithindiferentorgansindiferentgrowthstages.Thedistributionratioofnitrogen,
phosphorusandpotassiumwasmainlydistributedinstemandleaf,within150daysaftertransplantation,thentransferingtotheflower
androot,thetransferingeficiencywasN>P>K.Conclusion:theabsorptioncapacityofKwasthehighest,folowedbyNandP.
TheN:P2O5:K2Oratiowas1:0.88:1.58.Corelationanalysisshowedthatdrymateraccumulationandnitrogen,phosphorusandpo
tassiumaccumulationcorelatedpositively.Forproducing1gdrymater,Ch.morifoliumneededtoabsorb5.1981mgN,4.3295mg
P2O5and7.1385mgK2Ofromsoilandfertilizer.
[Keywords] Chrysanthemummorifolium;drymater;nitrogen;phosphorus;potassium
[责任编辑 吕冬梅]
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