第一章　設施蔬菜營養特征及營養診斷

第一節　蔬菜生長與營養元素

蔬菜生長需要的營養元素被吸收進入體內后，還需要經過一系列的轉化和運輸過程才能被作物利用。但并不是每種營養元素對蔬菜都是必需的，一般可分為必需營養元素、有益營養元素、有害營養元素等。

一、蔬菜必需營養元素

蔬菜體內的各種元素含量差異很大，蔬菜對營養元素的吸收，一方面受蔬菜的基因所決定，另一方面受環境條件所制約。蔬菜體內現有的幾十種元素，只有一部分是其必需的。

1.蔬菜必需營養元素的種類

到目前為止，已經確定為蔬菜生長發育所必需的營養元素有16種，即碳（C）、氫（H）、氧（O）、氮（N）、磷（P）、鉀（K）、鈣（Ca）、鎂（Mg）、硫（S）、鐵（Fe）、錳（Mn）、鋅（Zn）、銅（Cu）、鉬（Mo）、硼（B）、氯（Cl）。這16種蔬菜必需元素都是用培養試驗的方法確定下來的。

通常根據蔬菜對16種必需營養元素的需要量不同，可以分為大量營養元素、中量營養元素和微量營養元素。大量營養元素主要有碳、氫、氧、氮、磷、鉀6種；中量營養元素主要有鈣、鎂、硫3種；微量營養元素有鐵、硼、錳、銅、鋅、鉬、氯7種。

氮、磷、鉀是蔬菜需要量和收獲時帶走較多的營養元素，而它們通過殘茬和根的形式歸還給土壤的數量卻不多，常常表現為土壤中有效含量較少，需要通過施肥加以調節，以供蔬菜吸收利用，因此，氮、磷、鉀被稱為“肥料三要素”。

2.蔬菜必需營養元素的主要生理功能

各種必需營養元素在蔬菜體內有著各自獨特的作用，不同的蔬菜必需營養元素在作物體內具有獨特的生理作用（表1-1）。

二、蔬菜有益營養元素

某些元素并非是所有蔬菜都必需的，但能促進某些蔬菜的生長發育，這些元素被稱為蔬菜有益營養元素。常見的主要有鈉、硅、鈷、硒、釩、鎳、鈦、稀土元素等。

1.鈉

艾倫（Allen，1995）研究固氮藍藻時發現柱狀魚腥藻是需鈉的作物；布勞內爾（Brownell，1975）用藜科作物作試驗，證明鈉是該作物生長的必需營養元素，作物缺鈉后出現黃化病。此外，許多實驗證明，莧科、磯松科等鹽生作物及甜菜、蕪菁、芹菜、大麥、棉花、亞麻、胡蘿卜、番茄等作物缺鉀時，如果土壤有鈉存在，則這些作物的生長發育仍可正常進行。

鈉在作物生命活動中的作用，目前還不十分清楚。鹽生作物中鈉可調節滲透勢，降低細胞水勢，促進細胞吸水，因此高鹽條件下促進細胞伸長，使作物葉片面積、厚度、儲水量和肉質性都有所增加，出現多汁性。某些作物（如糖用甜菜、蘿卜、蕪菁等）供鉀不足時，鈉可有限度替代鉀的功能。

2.硅

硅在土壤中含量最多，通常以二氧化硅（SiO₂）形式存在，而作物能夠吸收的硅形態是單硅酸［Si（OH）₄］。硅在木賊科、禾本科作物中含量很高，特別是水稻。

硅多集中在表皮細胞內，使細胞壁硅質化，增強作物各種組織的機械強度和穩固性，提高作物（如水稻）對病蟲害的抵抗力和抗倒伏的能力。硅有助于葉片直立，使植株保持良好的受光姿態，間接增強群體的光合作用。硅可以減少作物的蒸騰，提高作物對水的利用率。硅有助于水稻等作物抵抗鹽害、鐵毒、錳毒的能力。硅對水稻的生殖器官的形成有促進作用，如對水稻穗數、小穗數和籽粒重都是有益的。

3.鈷

許多作物都需要鈷，作物一般含鈷0.05～0.5毫克/千克，豆科作物含量較高，禾本科作物含量較低。鈷是維生素B₁₂的成分，在豆科作物共生固氮中起重要作用。鈷是黃素激酶、葡萄糖磷酸變位酶、焦磷酸酶、酸性磷酸酶、異檸檬酸脫氫酶、草酰乙酸脫羧酶、肽酶、精氨酸酶等酶的活化劑，可以調節這些酶催化的代謝反應。

4.硒

大多數情況下土壤含硒量很低，平均為0.2毫克/千克。硒在土壤中以Se⁶⁺、Se⁴⁺、Se⁰、Se^2-等存在，形成硒鹽、亞硒酸鹽、元素硒、硒化物及有機態硒。硒與人體和動物的健康密切有關。硒可以增強作物體的抗氧化作用，提高谷胱甘肽過氧化物酶活性，從而消除氧自由基。低濃度硒可促進百合科、十字花科、豆科、禾本科作物種子萌發和幼苗生長。

5.釩

釩是動物的必需元素，釩對高等作物是否必需，至今尚無確切證據，但對刪列藻的生長是必需的。適量的釩可以促進番茄、甘藍、玉米、水稻等作物的生長，并增加產量和改進品質。釩能促進大麥、松樹種子的萌芽，促進其生長發育。釩對生物固氮有利，提高光合效率，促進葉綠素的合成，促進鐵的吸收和利用。釩可提高某些酶的活性，以及種子發芽。

6.鎳

作物干物質正常含鎳0.1～5毫克/千克。鎳在作物體內可移動，作物種子和果實中含量較高。鎳是脲酶的金屬輔基，是脲酶的結構和催化功能所必需的。在作物的氮代謝中起重要作用，能催化尿素降解；有利于種子發芽和幼苗生長。

7.鈦

作物體內普遍含有鈦元素，不同作物含量也不同。玉米含量一般在20毫克/千克左右，豆科作物一般在25毫克/千克以上。鈦主要與光合作用和豆科作物固氮有關。鈦能促進作物對某些養分的吸收和運轉，促進作物體內多種酶的活性，提高作物葉片中葉綠素的含量，提高作物產量，并能明顯改善作物品質。

8.稀土元素

稀土元素是元素周期表中原子序數為57～71的鑭系元素——鑭（La）、鈰（Ce）、鐠（Pr）、釹（Nd）、钷（Pm）、釤（Sm）、銪（Eu）、釓（Gd）、鋱（Tb）、鏑（Dy）、鈥（Ho）、鉺（Er）、銩（Tm）、鐿（Yb）、镥（Lu），以及與鑭系的15個元素密切相關的元素——釔（Y）和鈧（Sc）共17種元素的統稱。作物中稀土元素的含量一般在25～570毫克/千克。

低濃度稀土元素可促進種子萌發和幼苗生長，如用稀土元素拌種小麥，種子發芽率可提高8%～19%。稀土元素對作物扦插生根有特殊作用，同時還可提高作物葉綠素含量和光合速率。稀土元素可促進大豆根系生長，增加結瘤數，提高根瘤的固氮活性，增加結莢數和粒莢數。稀土元素已廣泛應用與農作物、蔬菜、林業、花卉、畜牧和養殖等方面。

三、蔬菜有害營養元素

1.必需營養元素過量施用

必需營養元素施用過量會對蔬菜產生有害作用。常見癥狀有葉片黃白化、褐斑；莖葉畸形、扭曲；根彎曲、變粗或尖端死亡；出現獅尾、雞爪等畸形根。其中微量元素與大量元素不同，由于最適需要量與中毒水平比較接近，過量會導致作物中毒，甚至引起人畜的某些疾病發生。如硼過剩，葉緣大多成黃或褐色鑲邊；飼料作物含鉬>10毫克/千克，長期飼喂可引起家畜鉬毒癥。由于元素之間會互相抗衡，有些元素的缺素癥是因某一元素的過剩吸收產生的，如磷過多，常以缺鐵、鋅、鎂等失綠癥表現；酸性土壤錳過多可引起缺鉬。

2.蔬菜有害營養元素

有些元素存在于蔬菜體內，在極低濃度下未能表現出已知的生理功能，卻產生了毒害作用，稱之為有害營養元素，如鋁、砷、氟、錫、鉻、鎳、汞、鉛等。

（1）鋁中毒　作物根系生長減少，根尖和側根變粗變褐，葉片暗綠，莖稈發紫。常伴隨作物組織中高量鐵、錳和低濃度鈣、鎂。

（2）砷中毒　水稻中度中毒時莖葉扭曲，無效分蘗增多，嚴重時植株地上部發黃，根系發黑、稀疏。甘薯受害葉片出現褐色斑點，葉脈基部和莖部呈褐色，逐漸發黑死亡。蘋果則樹皮和木質部變色，葉片產生斑點。

（3）氟中毒　在大田生產中，很少出現氟毒害。但在氟氫酸工業污染區，植物暴露在只有幾個微克/千克氟氫酸的環境下，幾個月后就會出現中毒癥狀。輕微中毒葉緣和葉脈失綠，嚴重時葉緣壞死。葡萄和果樹比其他植物更敏感。

（4）鎘中毒　水稻下部葉片和葉鞘變為黃褐色；大豆葉片黃化，葉脈呈棕褐色。鎘污染食物危及人類健康，長期食用含鎘米（含鎘水、含鎘水產品）易患骨痛病。