全 文 :菊花对氮、磷、钾、钙和镁营养吸收与分配规律的研究
刘大会1,2,3,郭兰萍2,朱端卫1,刘伟1,金航3
(1.华中农业大学 资源与环境学院,湖北 武汉 430070;
2.中国中医科学院 中药研究所,北京 100700;
3.云南省农业科学院 药用植物研究所,云南 昆明 650231)
[摘要] 目的:研究菊花植株干物质积累规律,及其对氮、磷、钾、钙和镁营养吸收与分配规律,以期为制定菊花科学施肥
的栽培措施提供依据。方法:在菊花不同生育期进行取样,分别测定植株不同器官的干物质量,及其氮、磷、钾、钙和镁的含量。
结果:菊花生育期内植株干物质积累量随着氮、磷、钾、钙和镁营养吸收与累积而线性增加。不同生育期,植株对各营养吸收
与分配不同。营养生长期各营养元素主要集中在植株的叶中,随着植株由营养生长转向生殖生长,各营养将逐渐向蕾、花及
根部分配与转移。其中,花芽分化期既是菊花植株干物质积累量最大的时期,也是其氮、磷、钾营养的最大效率期。生产上,每
生产100kg菊花药材需要吸收带走413kg氮,037kg磷,503kg钾,303kg钙,081kg镁,各营养间吸收比例为NPKCaMg
1∶009∶122∶073∶020。结论:花芽分化期是菊花植株生长发育最关键的时期,生产上要注意这一生育期植株矿质营养和水分
的供应,以促进植株花芽分化和干物质累积。在施肥时,磷、钾肥要提早施用,而氮肥宜分次施用,并需适当补充钙、镁肥。
[关键词] 菊花;干物质积累;矿质营养;吸收;分配
[收稿日期] 20090316
[基金项目] 湖北省重点科技攻关项目(2001AA304A);国家科技
支撑计划项目(2006BAI09B03)
[通信作者] 朱端卫,Tel:(027)87287184,Email:zhudw@mail.
hzau.edu.cn
植株的营养吸收特性是制定作物科学施肥管理
措施的主要依据,也是作物高产优质栽培的基础。
关于作物对矿质营养的吸收与分配规律研究,在粮
食和园艺作物上研究较多[12],但在中药材上仅有白
首乌、鱼腥草、麦冬等几种药用植物上有报道[38]。
菊花是菊科多年生草本植物菊 Chrysanthemum
morifoliumRamat.的干燥头状花序,为我国传统中药
材和保健茶饮,在我国有着悠久的栽培历史。长期
以来,由于栽培技术仍不完善,菊花栽培生产上多采
用传统经验进行。在施肥时,氮肥施用过多,磷、钾
肥施用较少,而微肥几乎没有施用,造成施肥比例失
调,导致菊花药材产量和质量难以提高。迄今,关于
菊花对矿质营养吸收与分配特性等方面的研究尚未
见报道。本试验对菊花植株的干物质积累规律及其
对矿质营养氮、磷、钾、钙和镁的吸收与分配特性进
行了探讨,旨在为制定菊花科学施肥的栽培措施提
供理论依据。
1 材料与方法
供试菊花种苗引自湖北省麻城市福田河镇药用
菊花种植基地,为当地常用品种。同时在此基地取
供试土壤,其基本理化性状为pH529,有机质136
g·kg-1,全氮11g·kg-1,碱解氮750mg·kg-1,
速效磷222mg·kg-1,速效钾820mg·kg-1,缓
效钾5852mg·kg-1,有效钙5547mg·kg-1,有效
镁770mg·kg-1。
试验于2003年在华中农业大学微量元素研究
中心盆栽试验场进行,试验场设有移动玻璃钢顶棚,
可防雨水淋洗。盆栽试验采用塑料桶,每盆装土10
kg,共20盆。每盆定植2棵菊花扦插苗,菊花定植
时间为 2003年 4月 20日。分别在苗期(4月 15
日)、第一、二、三次摘心期(5月9日、6月2日、7月
11日)、花芽分化期(9月 22日)、蕾期(10月 27
日)和开花收获期(12月4日)分别各取5株菊花植
物样,用蒸馏水洗净后,按植株叶、茎、根、根芽、蕾和
花等各器官分开进行制样。各样品在105℃下进行
杀青15min,于70℃下烘至全干,并称取干重。烘
干后样品用小型植物粉碎机分别粉碎,过40目筛,
取样测定。
分别称取02g植物样,采用 H2SO4H2O2进行
消化,取消煮液采用凯氏定氮法测氮,钼锑抗比色法
测磷,火焰光度法测钾。称取 01g植物样,用 1
mol· L-1盐酸浸提过滤,并适当稀释后采用等离子
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发射光谱法(ICP)测定植物样的钙和镁。
2 结果与分析
2.1 菊花植株干物质积累规律 菊花植株干物质
积累量测定结果表明(表1),在营养生长期时(苗期
和摘心期),植株各器官及全株的干物质量与积累
量均较小;进入生殖生长期后(花芽分化期、蕾期和
开花收获期),植株各器官及全株的干物质量开始
迅速积累,并较营养生长期成倍增加。不同生育期
相比,菊花植株在由营养生长向生殖生长过渡的花
芽分化期生长量最大,其植株干物质阶段积累率也
最高,占全生育期的3789%;其次为蕾期和开花收
获期,植株干物质阶段积累率分别为 2782%,
2589%;前期营养生长期的生长量较小,苗期和摘
心期植株干物质阶段积累率总合只有840%。
表1 菊花不同生育期植株干物质积累与分配规律
生育期
叶
积累g
/株
分配
/%
茎
积累g
/株
分配
/%
根
积累g
/株
分配
/%
蕾
积累g
/株
分配
/%
花
积累g
/株
分配
/%
根芽
积累g
/株
分配
/%
全株g
/株
阶段积累率
/%
苗期 030 5357 015 2679 011 1964 - - - - - - 056 017
第1次摘心期 111 5415 043 2098 051 2488 - - - - - - 205 045
第2次摘心期 398 5735 181 2608 115 1657 - - - - - - 694 148
第3次摘心期 1338 4811 799 2873 644 2316 - - - - - - 2781 630
花芽分化期 7505 4897 5687 3710 2135 1393 - - - - - - 15327 3789
蕾期 10662 4345 9848 4014 2546 1038 1481 604 - - - - 24537 2782
开花收获期 10732 324110224 3088 4431 1338 - - 6561 981 1164 352 33111 2589
在生育中、前期,菊花以长叶、茎为主,且两器官
的干物质量积累量在蕾期达到高峰,进入开花期后
两者基本停止生长;而根部的干物质积累量在生育
期内一直增加。菊花生育前期叶器官占全株干物质
总量的比重在50%以上,进入生殖生长期后,其占
全株干物质总量的比重逐步降低;而茎器官占全株
干物质量总的比重是逐步增加,进入开花收获期后
又有所降低。菊花根部占全株干物质总量的比重在
全生育期内变化不大。另外,进入生殖生长后,菊花
的蕾、花和根芽等繁殖器官的生长量是逐渐增大的。
全生育期中,菊花各器官干物质积累量占全株干物
质总量比例的为叶>茎>花>根>蕾>根芽。
2.2 菊花不同生育期植株氮、磷、钾、钙和镁营养含
量变化 菊花植株不同生育期及不同器官中各营养
元素的含量变化很大(表2)。在全生育期中,菊花
不同器官中以钾(K)元素含量最高,为 034% ~
582%;其次为氮(N),035% ~385%;钙(Ca)元
素居中,020% ~116%;而磷(P)和镁(Mg)元素
的含量为最低,分别只有 003% ~041%,005%
~027%。不同器官之间相比,各元素在生育前期
以叶中含量最高,在生育后期以蕾和花中含量最高。
不同生育期相比,各器官中氮、磷、钾元素的含量是
随着生育期的进行呈逐步降低的趋势,而钙、镁元素
含量在各生育期变化不大。
表2 菊花不同生育期植株氮、磷、钾、钙和
镁营养含量的动态变化 %(干重)
生育期 器官
矿质营养含量
N P K Ca Mg
苗期 叶 306 041 383 071 016
茎 150 020 307 026 010
根 160 025 324 023 010
第1次摘心期 叶 385 028 582 081 018
茎 229 017 451 034 010
根 193 017 290 029 009
第2次摘心期 叶 374 017 477 084 017
茎 150 008 293 027 006
根 191 011 230 026 011
第3次摘心期 叶 285 024 499 084 015
茎 117 011 258 026 005
根 182 018 191 029 011
花芽分化期 叶 150 018 243 075 017
茎 054 009 080 020 005
根 120 020 059 038 020
蕾期 叶 093 009 155 060 014
茎 048 005 059 021 005
根 101 014 052 029 016
蕾 216 036 302 072 027
开花收获期 叶 086 006 120 116 025
茎 035 003 034 026 008
根 099 010 040 032 014
花 145 014 213 052 019
根芽 067 013 119 026 008
2.3 菊花对氮、磷、钾、钙和镁营养的吸收积累
规律 菊花不同生育期对氮、磷、钾、钙和镁营养
的吸收量不同(图1)。在第2次摘心期前,对氮、
01
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钾、钙和镁营养吸收积累量较少,第2次摘心期后大
幅上升,其中花芽分化期上升幅度最大,但在蕾期上
升幅度有一定降低,开花收获期又会大幅上升。而
对磷元素在前期营养生长期吸收积累量较少,进入
花芽分化期后(营养生长转化为生殖生长),其吸收
积累量将大幅上升;但进入生殖生长期后(蕾期和
开花收获期)对磷元素吸收量不多,所以积累总量
变化不大。
图1 菊花植株对氮、磷、钾、钙和镁营养的
吸收积累动态
从图1还可知,菊花全生育期对各营养元素吸
收积累量的大小顺序为钾 >氮 >钙 >镁 >磷,分别
为334919,274865,201928,53747,24790mg
/株,其氮、磷、钾、钙和镁营养的总吸收积累量比例
约为1∶009∶122∶073∶020。在生产上,菊花每
667m2大约定植3000株种苗(株行距为35cm×65
cm),在中等肥力条件下可生产菊花药材约为 200
kg,则其植株全生育期需从土壤中吸收带走氮(N)
825kg,磷(P)074kg,钾(K)1005kg,钙(Ca)
606kg,镁(Mg)161kg。即每生产100kg菊花药
材,需要413kgN,037kgP,503kgK,303kg
Ca,081kgMg。
2.4 菊花对氮、磷、钾、钙和镁营养的分配规律 菊
花不同器官及其不同生长发育阶段,对各营养元素
的需求种类与需求量差异很大。不同器官间相比
(表3),菊花的叶和茎器官对氮、磷和钾营养的阶段
吸收量在花芽分化期达到高峰,进入蕾期和开花收
获期后,植株中氮、磷和钾营养将逐步向蕾、花、根与
根芽等繁殖器官转移;所以,在生育后期时植株叶和
茎对氮、磷、钾3元素的吸收量将大幅下降,并出现
阶段负吸收量。植株叶和茎器官对钙、镁营养有2
个吸收高峰,第1次出现在花芽分化期,第2次吸收
高峰期在花期。植株根器官对各元素吸收量也有2
个吸收高峰,其中第1个吸收高峰出现在花芽分化
期;进入蕾期后,根部对各营养元素吸收量大幅下
降,甚至出现负值,而在花期其对各元素出现第2次
高峰。在营养生长期(包括花芽分化期),叶片为植
株对各营养元素的最大吸收积累器官;而在生殖生
长期,蕾和花是植株对各营养元素的最大吸收积累
器官,其次为根和根芽。
表3 菊花不同器官对氮、磷、钾、钙和镁营养的
分配规律 mg/株
生育期 器官
矿质营养阶段吸收量
N P K Ca Mg
苗期 叶 918 122 1150 214 049
茎 225 030 460 039 015
根 176 028 356 026 011
第1次摘心期 叶 3356 185 5305 687 154
茎 760 042 1480 106 026
根 808 060 1122 122 033
第2次摘心期 叶 10612 364 12530 2425 489
茎 1730 077 3360 347 072
根 1212 043 1168 146 077
第3次摘心期 叶 23280 2507 47771 7970 1260
茎 6598 757 15309 1614 261
根 9555 1029 9668 1554 593
花芽分化期 叶 74409 10038115596 4499210945
茎 21397 4187 24981 9056 2314
根 13869 3032 214 6240 3542
蕾期 叶 -13418 -3443 -17577 8024 1487
茎 16561 -564 12196 9410 2529
根 095 -627 728 -645 -316
蕾 31990 5263 44797 10601 4023
开花收获期 叶 -6861 -3101 -36170 6010911996
茎 -11486 -1462 -23142 5500 2400
根 18152 681 4688 6719 2205
花 95120 9291139874 3423212719
根芽 7799 1513 13852 3043 886
不同生育期相比(图2),植株对氮营养的阶段
吸收量在花芽分化期最高,占全生育期氮营养吸收
总量的3990%;其次为开花收获期,占全生育期
2573%;其他生育期对氮元素吸收比率较低。植株
对磷、钾营养的阶段吸收量也是在花芽分化期最高,
分别占全生育期吸收总量的 6961%,4204%,其
次为第3次摘心期,其吸收比率分别为 1732%,
2172%,其他生育期对磷、钾营养的吸收比率较低。
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而植株对钙、镁营养的阶段吸收量在开花收获期最
高,分别占全生育期吸收总量的4903%,4872%;
其次为花芽分化期,其吸收比率分别为 2986%,
3126%;其他生育期对钙、镁营养的吸收比率较低。
上述数据表明,花芽分化期为菊花植株氮、磷、钾营
养的最大效率期,而开花收获期为植株钙、镁营养的
最大效率期。另外,菊花植株对磷、钾营养的需求量
在生育前期需求量较大,而植株对氮、钙和镁营养的
需求量在生育后期需求量较大。
图2 菊花不同生育期对氮、磷、钾、钙和
镁营养的分配规律
2.5 菊花植株养分积累量与干物质积累的关系
在菊花整个生育期间,植株干物质积累总量和植株
氮、磷、钾、钙和镁营养吸收积累总量成正相关(图
3),其相关系数分别为09875,09695,09789,
09797,09425,均达显著水平。从菊花植株营养
元素与干物质积累的拟合直线斜率还可以看出,钾
营养积累直线斜率最大,其次为氮,磷和镁营养较
低,这说明矿质营养中钾的干物质生产效率最高,其
次为氮,钙营养居中,磷和镁营养的干物质生产效率
最低。
3 结论与讨论
菊花在营养生长期植株个体较小,其各器官干
物质增长较缓慢 ;进入生殖生长期后植株各器官的
干物质积累量均大幅增加,其中以营养生长向生殖
生长过渡的花芽分化期,植株干物质阶段积累量最
高。菊花植株不同器官中,以叶和茎干物质量占总
量的比例最大,而其花作为植株经济学有效部位,只
占全株干物质总量的20%。因此,在生产上要注意
图3 菊花植株养分积累总量与干物质积累总量的关系
养护好菊花的茎和叶,并注意花芽分化期这一由营
养生长向生殖生长过渡期的矿质营养和水分的供
应,从而为植株后期生殖生长提供足够的干物质积
累,并为提高其经济学产量打下基础。
氮、磷、钾、钙和镁是菊花生育期内植株营养需
求量最大的5种营养元素,其对菊花干物质生产和
经济学产量形成起着重要的作用。菊花全生育期对
各营养元素吸收积累量的大小顺序为钾>氮>钙>
镁>磷。在生产上,每生产100kg菊花药材需要吸
收413kgN,037kgP,503kgK,303kgCa,
081kgMg,各养分间的N,P,K,Ca,Mg总吸收积累
量比例为1∶009∶122∶073∶020。而且,各营养
元素在菊花植株不同器官中的含量和分配,随着生
育时期的不同而变化很大。营养生长期,植株氮、磷
元素主要分布在叶中,其次为根;钾元素主要在叶
中,其次为茎。生殖生长期,植株氮、磷元素主要分
布在蕾和花中,其次为根;钾元素也主要分布在蕾和
花中,其次为叶和根芽。而生育期内,植株钙、镁营
养主要分布在叶中,其次为蕾和花。
菊花整个生育期中,花芽分化期既是其植株干
物质积累量最大的时期,也是植株氮、磷、钾营养的
最大效率期。该时期植株干物质阶段积累率约占全
生育期的38%,对氮、磷、钾营养的阶段吸收量分别
约占全生育期吸收总量的40%,70%,42%。因此,
花芽分化期为菊花生长发育最关键的时期,在生产
上要注意这一生育期植株矿质养分的充足供应,并
结合灌水和中耕除草等农艺栽培措施,以促进植株
的花芽分化和干物质累积。菊花植株对磷、钾营养
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的需求量在生育前期需求量较大,现蕾后植株对磷、
钾营养吸收量将大幅减小,加之植物对磷肥吸收利
用有滞后性,因此生产上磷、钾肥要提早施用。同
时,在花芽分化期可结合根外施肥的方式来喷施磷
酸二氢钾,以满足这一时期植株对磷、钾营养的大量
需求,促进植株花芽分化。菊花植株对氮营养的吸
收量与吸收比率除花芽分化期外,在摘心期、蕾期和
开花收获期也较大。因此,生产上氮肥除应早施和
在花芽分化期重施外,还应分多次施用,以满足植株
不同生育阶段的需求。菊花生育期内对钙、镁营养
的需求也较大,特别是后期生殖生长期,植株对钙、
镁元素的吸收和积累量更高。所以,在生产上要注
意通过施用石灰调节土壤酸碱和根外施肥的方式,
适当补充植株钙、镁营养。另外,菊花为多年生宿根
植物,其以根部分化的潜伏芽(简称根芽)作繁殖器
官,进行无性的世代更替。因此,生产上菊花留种地
在药材采收结束后要在结合施用厩肥的基础上适当
追施氮、磷、钾肥,以利植株根部有足够的养料过冬。
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Characteristicsofaccumulationanddistributionofnitrogen,phosphorus,
potassium,calciumandmagnesiuminChrysanthemummorifolium
LIUDahui1,2,3,GUOLanping2,ZHUDuanwei1,LIUWei1,JINHang3
(1.ColegeofResourcesandEnvironment,HuazhongAgriculturalUniversity,Wuhan430070,China;
2.InstituteofChineseMaterialMedica,ChinaAcademyofChineseMaterialScience,Beijing10070,China;
3.InstituteofMedicinalPlants,YunnanAcademyofAgriculturalSciences,Kunming650231,China)
[Abstract] Objective:CharacteristicsofdrymateraccumulationandN,P,K,CaandMgaccumulationanddistributionof
Chrysanthemummorifoliumwerestudiedtoprovideascientificfertilizerapplicationforthestandardizedcultivation.Method:Thesam
plingwerecariedoutonthediferentgrowingtimeofC.morifolium,andtheamountofdrymaterandthecontentofN,P,K,Caand
Mgweremensuratedofalpartsoftheplant,respectively.Result:Thedrymateraccumulationwaslinealyincreasedwiththeassimi
lationandaccumulationofN,P,K,Ca,andMgnutrition.Indiferentgrowingtime,theaccumulationanddistributionofmineralnu
tritionwerediferentintheplantofC.morifolium.Themineralnutritionwasmostlydistributedintheleafofplantinthevegetativepe
riod.Whenthegrowthcentralchangedfromvegetativegrowthtoreproductivegrowth,themineralnutritionwouldbetransferedanddis
tributedintobud,flowerandrootshoot.AndthetimeofflowerdiferentiationofC.morifoliumwastheperiodofmaximalaccumulation
ofdrymaterandthemaximumeficiencyofN,PandKnutrition.Inproduction,theplantneedassimilate413kgN,037kgP,
503kgK,303kgCaand081kgMgwhenitproduce100kgdryflower.Andtheabsorptanceofthemwas1∶009∶122∶073∶
020.Conclusion:ThetimeofflowerdiferentiationisthemostcrucialperiodinthegrowingtimeofC.morifolium.Anditmustpay
atentiontothesupplyofmineralnutritionandmoistureofplanttopromoteflowerformationanddrymateraccumulationinthisperiod.
Itwasstronglyrecommendedinproductionthatthephosphorusandpotassiumfertilizersmustbeearlyfertilize,thenitrogenousfertilizer
shouldbeapplyintimes,anditalsoneedsupplythecalciummagnesiumfertilizers.
[Keywords] Chrysanthemummorifolium;drymateraccumulation;mineralnutrition;accumulation;distribution
[责任编辑 吕冬梅]
31
第34卷第19期
2009年10月
Vol.34,Issue 19
October,2009