《Horticulturae》：Growth Dynamics and Nutrient Uptake Modeling in Cut Sunflower for Precision Nutrition
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摘要：关于切花向日葵（Helianthus annuus L.）营养管理的具体信息较为匮乏，尤其是考虑到其生物量动态与籽粒型品种不同，切花型品种优先促进花序发育和茎秆支撑。本研究旨在确定品种‘Vincent’s Choice’地上部生物量中干物质（DM）积累以
摘要：关于切花向日葵（Helianthus annuus L.）营养管理的具体信息较为匮乏，尤其是考虑到其生物量动态与籽粒型品种不同，切花型品种优先促进花序发育和茎秆支撑。本研究旨在确定品种‘Vincent’s Choice’地上部生物量中干物质（DM）积累以及大量元素和微量元素吸收动态。采用随机区组设计进行田间试验，在出苗后8至49天（DAE；R5阶段——商业采收期）之间进行了7次破坏性取样。数据拟合至三系数高斯模型，以确定拐点（IP），该拐点表示最大日吸收速率。全株干物质最大积累量估计为53.89 g plant?1，自36 DAE起，茎秆超越叶片成为主要的结构性库。收获时全株养分积累顺序为：K > N > Ca > Mg > S > P > Mn > Zn > B > Cu。钾（2.36 g plant?1）和氮（1.10 g plant?1）是需求量最大的养分，其拐点同步出现在32至34 DAE之间。在最终阶段观察到养分从营养组织向花盘再转移。总之，养分需求的关键窗口期出现在22至43 DAE之间。对干物质及十种养分（N、P、K、Ca、Mg、S、B、Cu、Mn、Zn）积累动态及其拐点进行建模，为精准施肥方案提供了技术基础，使养分供应能够与实际作物需求同步。
论文解读：切花向日葵干物质积累与养分吸收动态的建模研究
一、研究背景与问题
全球切花市场对观赏品质、生产周期及采后寿命有着严格的要求，观赏向日葵（Helianthus annuus L.）因其观赏特性而需求旺盛。采前营养管理对切花向日葵的茎秆机械强度、花序品质及采后寿命具有决定性影响。然而，当前花卉产业的施肥管理仍多依赖传统经验，盲目施肥不仅造成经济浪费，还引发土壤退化与盐渍化等环境问题。精准农业理念及FAO 2025年指南强调，基于作物实际吸收时间的养分利用效率是生产系统可持续性的核心。然而，现有向日葵营养研究主要集中于籽粒或油用品种，其生物量分配以籽粒灌浆为主要库，与切花向日葵以茎秆支撑和花序品质为优先的源库动态截然不同。巴西国内相关研究亦局限于农业基因型，针对现代观赏基因型的养分吸收动态信息极为匮乏。因此，本研究旨在确定切花向日葵品种‘Vincent’s Choice’地上部干物质积累及大量与微量元素吸收动态，验证观赏基因型因快速生产周期和独特源库动态而使其养分需求峰值异于籽粒品种的假设，为精准施肥提供生理学基础。
二、研究内容与主要结论
研究人员在巴西马托格罗索州杜拉多斯市（Dourados, Mato Grosso do Sul）田间条件下，于2023年9月26日至11月20日开展试验。供试品种为巴西主栽切花向日葵‘Vincent’s Choice’，种植密度为32株 m?2。采用随机完全区组设计，四次重复。在出苗后8、15、22、29、36、43和49天（DAE）进行七次破坏性取样，末次取样处于R5阶段（商业采收期）。全株干物质最大积累量估计为53.89 g plant?1，拐点（IP）为36.84 DAE。自36 DAE起，茎秆取代叶片成为主要结构性库。收获时养分积累顺序为K > N > Ca > Mg > S > P > Mn > Zn > B > Cu。钾（2.36 g plant?1）与氮（1.10 g plant?1）需求最大，其全株拐点同步出现于32.85和33.95 DAE。养分关键需求窗口期为22至43 DAE。研究表明，切花向日葵因无籽粒灌浆阶段，代谢库主要集中于茎秆巩固与花序形成，其最大日吸收速率出现时间显著早于籽粒型向日葵（后者全株拐点在53–62 DAE），验证了研究假设。
三、关键技术方法
本研究采用的主要技术方法包括：田间随机区组破坏性取样试验设计，于七个时间点（8至49 DAE）采集植株样本，并按器官（茎、叶、叶柄、花盘）进行生物量分配；全株及各器官干物质与养分积累数据拟合三参数高斯模型（Gaussian model），并与三参数逻辑斯蒂模型（logistic model）比较，依据赤池信息准则（AIC）和均方根误差（RMSE）选择最优模型；通过模型参数计算拐点（IP），即日积累速率由增转降的DAE值；养分含量测定采用硫酸消化-凯氏定氮法（Kjeldahl）测定全氮，硝酸-高氯酸消化后以电感耦合等离子体等方法测定磷、钾、钙、镁、硫及微量元素铜、锰、硼、锌；使用SigmaPlot v.10.0软件进行非线性回归与参数估计。
四、研究结果
干物质积累动态：全株干物质积累呈S形曲线，最大积累量53.89 g plant?1。营养生长早期叶片为主要库（29 DAE时占51.75%），36 DAE时茎秆占比反超（46.87%），花盘自29 DAE开始积累，至49 DAE增至5.587 g plant?1。各器官拐点：叶片32.10 DAE、叶柄35.17 DAE、茎37.81 DAE、花盘41.94 DAE。
氮、磷、钾积累动态：全株氮积累超过1.0 g plant?1，拐点32.85 DAE，后期花盘氮占比增加。磷最大积累约0.12 g plant?1，叶片长期保持最高占比，43 DAE后向花盘转移，全株拐点35.03 DAE。钾为需求量最大养分（2.36 g plant?1），营养期叶片占比最高，生殖期茎秆成为主要库（拐点34.59 DAE），收获时茎秆钾占比最高。
钙、镁、硫积累动态：钙最大积累0.73 g plant?1，收获时分配为叶片51.71%、茎27.96%、花盘12.35%、叶柄7.98%，叶片拐点最早（30.94 DAE）。镁积累持续至47.84 DAE（0.30 g plant?1），36 DAE后茎秆占比稳定而叶片下降。硫积累约0.16 g plant?1，茎与叶拐点分别为34.19和31.67 DAE，43 DAE后茎秆积累速率略降。
微量元素积累动态：硼全株积累至1.90 mg plant?1，收获时茎（38.33%）与叶（35.12%）占比最高。铜最大积累于43 DAE（0.94 mg plant?1），随后下降6.2%，收获时叶片占64.36%。锰积累持续至48.18 DAE（2.45 mg plant?1），花盘在36至49 DAE间由0.023增至0.279 mg plant?1，收获时叶片占53.09%。锌全株积累2.35 mg plant?1，营养期叶片为主库，收获时茎秆占比反超至56.31%。
五、讨论与结论
讨论部分指出，切花向日葵因采收早于生理成熟，全株干物质最大积累估计值出现在商业采收点之后。钾因主要分配至商业化采收的茎秆，随产品移出农田，需在施肥管理中重点补充。氮与钾拐点的时间同步性（32–34 DAE）提示可联合追肥，且追肥应在最大需求窗口之前（30 DAE前）进行。钙因韧皮部移动性低，需依赖木质部蒸腾流持续供应至采收。镁对茎秆非叶光合作用至关重要。硼与茎秆木质化相关，锰与锌在花盘后期大量分配，均需维持至生育后期的持续供应。研究局限性包括单一品种、单点单季、仅地上部估算等。
研究结论：钾是切花向日葵‘Vincent’s Choice’吸收量最大的养分，自36 DAE起优先分配至茎秆，茎秆成为生殖期主要钾库。氮与钾的最大日吸收速率（拐点）同步出现于32至34 DAE，追肥应在该关键窗口之前（30 DAE前）进行。收获时全株养分积累顺序为K > N > Ca > Mg > S > P > Mn > Zn > B > Cu。所建立的吸收动态及各养分拐点为制定精准施肥方案提供了技术参数，使养分供应与作物实际生态生理需求同步。
