葉面噴施鎂肥對缺鎂番茄養(yǎng)分吸收和分配的影響

王輝民，靳小勇，劉穎超，陳竹君,2，曹京陽，周建斌,2

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院， 陜西 楊凌 712100；2. 西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)業(yè)部西北植物營養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 陜西 楊凌 712100；3.楊凌區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心， 陜西 楊凌 712100)

葉面噴施鎂肥對缺鎂番茄養(yǎng)分吸收和分配的影響

王輝民1，靳小勇1，劉穎超1，陳竹君1,2，曹京陽3，周建斌1,2

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院， 陜西 楊凌 712100；2. 西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)業(yè)部西北植物營養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 陜西 楊凌 712100；3.楊凌區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心， 陜西 楊凌 712100)

針對近年來北方日光溫室中栽培番茄缺鎂普遍發(fā)生和日益嚴(yán)重的問題，研究了葉面噴施MgSO4、Mg(NO3)2及不同施用量對秋冬茬缺鎂番茄K、Ca、Mg吸收和分配的影響，以期為番茄缺鎂的矯正提供科學(xué)依據(jù)。結(jié)果表明：(1) 隨番茄生育進(jìn)程各處理番茄葉片Mg和K含量呈下降趨勢，Ca含量先下降后基本穩(wěn)定，其中，Mg和Ca以第1穗果膨大期到第2穗果膨大期下降幅度最大，降幅分別為17.8%和39.1%。(2) 噴施Mg肥顯著提高葉片中Mg的濃度及攜出量，噴施含鎂0.4%的MgSO4·7H2O溶液葉片鎂含量及攜出量較對照分別提高了1.55和1.78倍，而對根、莖和果實(shí)中Mg的濃度及攜出量無明顯影響；從產(chǎn)量上看，噴施含鎂0.2%和0.4% MgSO4·7H2O及0.2% Mg(NO3)2·6H2O溶液與不噴施相比產(chǎn)量分別提高了8.0%、8.9%和5.3%，但差異不顯著。(3) 土壤交換性K/Mg均大于適宜值，K、Mg養(yǎng)分比例嚴(yán)重失調(diào)，而石灰性土壤養(yǎng)分失調(diào)后葉面補(bǔ)施Mg肥，Mg從葉片向其他部位的轉(zhuǎn)運(yùn)有限，必須降低鉀肥施用量，使養(yǎng)分平衡供應(yīng)。

番茄；鎂肥；葉面施肥；養(yǎng)分分配；日光溫室

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地位于陜西省楊凌農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)示范區(qū)大寨鎮(zhèn)設(shè)施栽培基地。海拔520 m，年均氣溫13℃，年均降水量620 mm(主要集中在7—9月)，年均蒸發(fā)量1 400 mm，屬半濕潤易旱區(qū)；土壤類型為土墊旱耕人為土。田間試驗(yàn)于2014年8月—2014年12月在DD175號(hào)日光溫室進(jìn)行，該溫室長57 m，寬7 m。種植作物為秋延茬番茄，品種為“鐵觀音”，定植時(shí)間為2014年8月10日，完全收獲時(shí)間為2014年12月10日。番茄種植時(shí)基肥僅施用拉多美復(fù)合肥30 kg(N∶P2O5∶K2O為20∶10∶8)，折合N、P2O5、K2O用量分別為150、75、60 kg·hm-2；追肥施用尿素(N含量為46.7%)和圣誕樹復(fù)合肥(N∶P2O5∶K2O為16∶8∶34)，折合N、P2O5、K2O用量分別為285、120、330 kg·hm-2，分3次追施，各小區(qū)基肥和追肥量相同。種植期間地面全覆蓋聚乙烯薄膜，灌溉和追肥采用滴灌及文丘里施肥器的水肥一體化系統(tǒng)，每次灌水定額用水表控制，土壤水分在75%～100%田間持水量范圍內(nèi)。本季種植前土壤基本理化性質(zhì)見表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)葉面噴施MgSO4·7H2O、Mg(NO3)2·6H2O 2種鎂肥和0.2%、0.4% 2個(gè)鎂濃度梯度，以及不施鎂肥(噴水)對照，共5個(gè)處理，分別用SMg1、SMg2、NMg1、NMg2及CK表示。各處理重復(fù)3次，共15個(gè)小區(qū)，采用完全隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積為3 m×7 m。每小區(qū)栽植4行，每行20株，采用寬窄行栽培，行距分別為90 cm和60 cm，株距為33 cm，每小區(qū)共計(jì)80株。試驗(yàn)方案見表2。

1.3 樣品采集及測定

番茄第1、2、3穗果膨大期和第1穗果成熟期各噴施鎂肥5 d后，采各小區(qū)番茄完全展開的新生葉片樣品，成熟期時(shí)選擇同穗成熟果采集果實(shí)樣品；番茄完全收獲時(shí)每小區(qū)采集4株具有代表性植株樣品，分為根、莖、葉三部分；同時(shí)采集0～20 cm土壤樣品。植物樣品采集后立即帶回實(shí)驗(yàn)室，流水快速?zèng)_洗后，105℃殺青30 min，然后75℃下烘干，粉碎保存。此外，番茄開始成熟后分小區(qū)連續(xù)計(jì)產(chǎn)，獲得小區(qū)產(chǎn)量。

表1 供試土壤基本性質(zhì)(0～20 cm)

表2 田間試驗(yàn)方案

植物樣品干灰化后，火焰光度計(jì)測定全鉀，原子吸收分光光度計(jì)測定全鈣、鎂含量。土壤交換性K+、Ca2+、Mg2+采用1 mol·L-1pH 8.2的醋酸鈉反復(fù)交換至膠體上無Ca2+離子，交換溶液定容后分別用火焰光度計(jì)測定K+，原子吸收分光光度法測定Ca2+、Mg2+[8]。由于石灰性土壤交換性陽離子主要為K+、Ca2+、Mg2+，分別以K+/(Ca2++Mg2++K+)、Ca2+/(Ca2++Mg2++K+)和Mg2+/(Ca2++Mg2++K+)厘摩爾百分比代表交換性K+、Ca2+、Mg2+離子飽和度(分別用CPSK+、CPSCa2+和CPSMg2+表示)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2007制表做圖，SAS V8進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生育期不同處理番茄葉片養(yǎng)分含量

2.1.1 葉片鎂含量 由圖1可以看出，隨番茄生育進(jìn)程番茄葉片鎂含量呈下降趨勢，第1穗果膨大期到第1穗果成熟期SMg1、SMg2、NMg1、NMg2及CK的降幅分別為35.1%、21.8%、11.1%、22.1%和17.4%。第1穗果膨大期到第2穗果膨大期番茄葉片鎂含量明顯下降，其中CK下降幅度最大，降幅為33.4%。有研究表明，隨番茄生長根對鎂的吸收能力下降[9]，也有研究者發(fā)現(xiàn)[10]，番茄根、莖、葉中鎂的含量隨生育期進(jìn)程而降低，而果實(shí)中鎂含量明顯增加，葉片吸收的鎂向果實(shí)發(fā)生了轉(zhuǎn)運(yùn)。因此，番茄鎂缺乏多發(fā)生在果實(shí)開始膨大之后，且結(jié)果量越大缺鎂越嚴(yán)重，這與本研究結(jié)果基本一致。

方差分析表明，噴施不同鎂肥及濃度處理各生育期番茄葉片中鎂含量均顯著高于未噴施鎂處理(圖1)，但用濃度不同鎂肥處理間葉片中鎂含量差異不顯著，噴施0.4%濃度鎂肥葉片鎂含量最高。說明噴施鎂肥對提高番茄葉片鎂含量有顯著效果。

圖1 不同生育期番茄葉片鎂含量

2.1.2 葉片鈣、鉀含量 圖2顯示，隨生育進(jìn)程各處理番茄葉片中全鈣含量均表現(xiàn)出先大幅下降后基本穩(wěn)定的趨勢，其中第1穗果膨大期到第2穗果膨大期番茄葉片鈣含量明顯下降，降幅39.1%，但不同噴鎂處理對葉片鈣含量沒有顯著影響。番茄葉片中全鉀隨生育進(jìn)程均呈直線下降趨勢，降幅為38.9%。不同鎂肥處理葉片鉀含量沒有顯著差異。說明葉面噴施鎂肥對番茄葉片中鈣、鉀的含量沒有顯著影響。

圖2 不同生育期番茄葉片鈣、鉀含量

2.2 葉面施鎂對番茄干物質(zhì)量、養(yǎng)分吸收及產(chǎn)量的影響

2.2.1 番茄干物質(zhì)和養(yǎng)分吸收量 表3可以看出，不同處理番茄根、葉和總的干物質(zhì)量存在差異，莖和果實(shí)干物質(zhì)量無顯著差異，其中，SMg1處理根干重顯著高于對照，較對照提高了1.3倍，葉片干重顯著高于NMg2，干物質(zhì)總量則顯著高于對照和NMg2處理，其它處理間差異不顯著。NMg2處理葉片干重和干物質(zhì)總量降低可能與葉面噴施NO3-濃度偏高、造成葉面毒害有關(guān)，試驗(yàn)中也觀察到葉面灼傷現(xiàn)象。不同處理番茄各部位養(yǎng)分含量顯示，噴施Mg肥僅提高了葉片中Mg的含量，其中SMg2處理葉片鎂含量較對照提高1.55倍，而根、莖和果實(shí)中Mg的含量并無差異，說明石灰性土壤養(yǎng)分失調(diào)引起的缺Mg癥在葉面噴施Mg肥后Mg從葉片向其它部位的轉(zhuǎn)運(yùn)是有限的。不同Mg肥對葉片Ca含量有影響，硝酸鎂有助于葉片Ca含量提高。不同處理番茄養(yǎng)分?jǐn)y出量差異主要在葉片攜出量上，總生物量也有差異，葉面噴施Mg肥顯著提高了番茄葉片Mg及總Mg攜出量，其中以SMg2處理總鎂攜出量最高，較CK提高了1.5倍。

2.2.2 噴施鎂肥對番茄產(chǎn)量的影響 不同Mg肥及濃度噴施對番茄產(chǎn)量影響表明(圖3)，除NMg2處理因葉面灼傷減產(chǎn)外，SMg1、SMg2和NMg1處理的番茄產(chǎn)量與CK相比均有所提高，產(chǎn)量分別提高了8.0%、8.9%和5.3%，但差異不顯著。有研究認(rèn)為鎂主要影響番茄的后期產(chǎn)量[11]，而本試驗(yàn)由于9月份連續(xù)陰天降雨，農(nóng)戶僅保留了三穗果實(shí)，這可能在一定程度上影響了Mg肥后效及增產(chǎn)效果評估。

2.3 土壤交換性陽離子含量及比例

如前所述，石灰性土壤上溫室栽培番茄缺鎂癥不是因?yàn)橥寥梨V素絕對量的缺乏，而是土壤陽離子比例失調(diào)引起的相對缺乏，因此在番茄收獲后分析了土壤交換性陽離子含量和比例(表4)。結(jié)果表明，土壤交換性鎂含量均高于土壤缺鎂臨界值(0.5 cmol·kg-1)，交換性鎂離子飽和度亦大于10%，說明土壤中有效鎂并不缺乏。有研究認(rèn)為，當(dāng)K/Mg>0.5時(shí)[12-13]，鉀會(huì)明顯抑制鎂的吸收，供試土壤中K/Mg比例均大于1，番茄出現(xiàn)典型缺鎂癥狀，因此，土壤K/Mg比例的嚴(yán)重失調(diào)影響番茄鎂吸收轉(zhuǎn)運(yùn)及其在不同組織中的分配，也影響葉面噴施鎂肥的效果。

圖3 不同處理番茄產(chǎn)量

3 討 論

植物對Mg2+的吸收不僅取決于土壤中有效鎂的含量，還受其它因素影響，其中陽離子比例失調(diào)產(chǎn)生的拮抗作用是影響土壤鎂素生物有效性的重要因素。主要表現(xiàn)為K+、Ca2+對Mg2+吸收的拮抗作用[14-16]，其中以K+對Mg2+拮抗最為突出。本研究供試溫室土壤交換性陽離子分析結(jié)果表明：K/Mg比例嚴(yán)重失調(diào)，番茄出現(xiàn)典型缺鎂癥，缺鎂破壞了作物韌皮部從葉片向根尖和莖尖轉(zhuǎn)移光合產(chǎn)物的輸導(dǎo)組織，造成葉片中有機(jī)物的積累，從而影響了光合產(chǎn)物向根系的運(yùn)輸[17-19]。也有研究發(fā)現(xiàn)，缺鎂會(huì)加深根和莖中輸導(dǎo)組織的木質(zhì)化程度[20]，引起根吸收能力減弱，進(jìn)一步影響對其它養(yǎng)分元素的吸收。本研究結(jié)果也表明，番茄在第2穗果膨大期開始出現(xiàn)缺鎂癥狀，葉片中鉀、鈣的含量也呈降低趨勢。養(yǎng)分失調(diào)產(chǎn)生的陽離子競爭作用引起鎂的間接缺乏，進(jìn)而引起植物生理代謝失調(diào)是一個(gè)復(fù)雜的過程，缺乏癥的矯正也較為困難。Morton[21]和Trolove[22]在新西蘭的研究發(fā)現(xiàn)，由于土壤中K和Ca含量過高，養(yǎng)分失調(diào)誘導(dǎo)柑橘和葡萄缺鎂，土壤追施和葉片噴施鎂肥都很難使葉片鎂含量得到提高，兩種施肥方法效果甚微，最后通過樹干注射鎂肥才有效緩解了缺鎂癥狀。本研究中，葉面噴施鎂肥雖然提高了葉片Mg含量，但根和莖中Mg的含量并未提高，對葉片缺鎂癥的改善效果也不明顯。Karley和White[23]研究指出，葉片中的鎂有3/4是以與蛋白質(zhì)結(jié)合的形式存在，1/5參與構(gòu)成葉綠素，其余的存在于液泡中。由于陽離子失調(diào)產(chǎn)生的拮抗作用影響鎂的吸收及轉(zhuǎn)運(yùn)，雖然本試驗(yàn)葉面噴施鎂肥后葉片中鎂含量有所提高，但可能主要提高了葉片中蛋白質(zhì)結(jié)合形態(tài)及液泡中的鎂含量，而參與構(gòu)成葉綠素的鎂含量提高甚微，有關(guān)這方面的機(jī)理研究尚需進(jìn)一步深入。

表3 不同處理番茄干物質(zhì)與養(yǎng)分吸收量

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母代表不同處理差異達(dá)顯著水平(P>0.05)。

Note: Data with different lowercase letters in the same column means significantly different(P>0.05).

表4 收獲后土壤交換性陽離子含量及比例(0～20 cm)

目前，溫室高集約栽培氮、磷肥過量施用引起人們的關(guān)注，但鉀肥過量施用造成的陽離子平衡失調(diào)，進(jìn)而影響作物對其它養(yǎng)分吸收及產(chǎn)量的降低并未引起足夠重視，特別是鉀、鈣、鎂豐富的北方石灰性土壤地區(qū)。最近幾年市場上大多商品沖施肥為高鉀型肥料，使溫室栽培番茄等作物鉀肥的過量施用有嚴(yán)重化趨勢。2015年楊凌58座溫室土壤速效鉀含量測定結(jié)果顯示，平均含量高達(dá)734.9 mg·kg-1，最高達(dá)1 423.2 mg·kg-1。因此，由于鉀肥過量施用引起的土壤膠體上陽離子比例失調(diào)，進(jìn)而影響其它養(yǎng)分離子吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)等所造成的作物生理紊亂現(xiàn)象值得關(guān)注和重視。

4 結(jié) 論

(1) 秋冬茬番茄隨生育進(jìn)程葉片Mg含量呈下降趨勢，Ca含量先大幅下降后基本穩(wěn)定。Mg和Ca均以第1穗果膨大期到第2穗果膨大期下降幅度最大，補(bǔ)施鎂肥需要在第1穗果膨大期之前進(jìn)行。噴施Mg肥對番茄不同生育期葉片Ca和K的含量沒有顯著影響。

(2) 噴施Mg肥顯著提高了葉片中Mg的濃度、葉片Mg攜出量及植株總Mg攜出量，對根、莖和果實(shí)中Mg濃度無明顯影響。從產(chǎn)量上看，噴施含Mg 0.2%和0.4% MgSO4·7H2O及0.2% Mg(NO3)2·6H2O溶液與不施鎂相比番茄產(chǎn)量分別提高了8.0%、8.9%和5.3%，但差異未達(dá)顯著水平。

(3) 石灰性土壤鉀、鎂養(yǎng)分比例失調(diào)后葉面噴施Mg肥，Mg從葉片向其它部位的轉(zhuǎn)運(yùn)有限，必須降低鉀肥施用量，控制養(yǎng)分比例協(xié)調(diào)供應(yīng)。土壤交換性陽離子失調(diào)對番茄Mg吸收轉(zhuǎn)運(yùn)的影響尚需進(jìn)一步研究。

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Influenceoffoliarsprayingmagnesiumonuptakeanddistributionofnutrientsinmagnesiumdeficienttomatoegrownundergreenhouse

WANG Hui-min1, JIN Xiao-yong1, LIU Ying-chao1, CHEN Zhu-jun1,2, CAO Jing-yang3, ZHOU Jian-bin1,2

(1.CollegeofNaturalResourcesandEnvironment,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China; 2.KeyLaboratoryofPlantNutritionandAgri-EnvironmentinNorthwestChina,MinistryofAgriculture,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China; 3.YanglingAgriculturalTechnologyExtensionStation,Yangling,Shaanxi712100,China)

Magnesium is an essential nutrient and a constituent of chlorophyll. The deficiency of Mg is common in tomato grown in calcareous soil under solar greenhouse in North China in recent years. It largely affects the fruit yield and quality. Five treatments comprising of different concentration and magnesium fertilizer sources were applied to autumn-winter season tomato by foliage spray. The results showed that: (1) the contents of magnesium and potassium in tomato leaves decreased with time while the calcium content decreased in first and then became stable. The decreasing trend of magnesium and calcium were highest during the period from the first cluster fruit expanding stage to the second cluster fruit expanding stage, the decrease was 17.8% and 39.1%, respectively. (2) Spraying magnesium fertilizer increased the magnesium concentration and nutrient uptake in tomato leaves, but there was no significant difference among the treatments in magnesium concentration and nutrient uptake in roots, stem and fruits (P>0.05). Mg applied at 0.4% (MgSO4·7H2O) improved magnesium concentration (1.55 times) and nutrient uptake (1.78 times) in tomato leaves compared with the CK. The improvement in tomato yield at both Mg concentrations (0.2 and 0.4%) of MgSO4·7H2O and 0.2% of Mg(NO3)2·6H2O was 8.0, 8.9 and 5.3% respectively compared with that of CK. However, the difference was not significant among treatments (P>0.05). (3) The soil exchangeable K/Mg ratio exceeded 0.5, which indicated a serious nutrient imbalance in soil. Even under magnesium spray, the transportation of magnesium from leaves to other organs of tomato was limited. Therefore, some measures should be taken to reduce potassium fertilizer rate and maintain the nutrients balanced in soil.

tomato; magnesium fertilizer; foliar fertilization; nutrient distribution; greenhouse

1000-7601(2017)03-0226-06doi:10.7606/j.issn.1000-7601.2017.03.35

2016-04-27

：2017-03-09

：陜西省農(nóng)業(yè)攻關(guān)項(xiàng)目(2014K01-14-03)；國家“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目課題(2012BAD15B04)；大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目；中英農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中養(yǎng)分資源可持續(xù)利用合作項(xiàng)目資助

王輝民(1989—，男，甘肅白銀人，碩士研究生，研究方向?yàn)樵O(shè)施栽培養(yǎng)分調(diào)控技術(shù)。 E-mail：592125134@qq.com。

陳竹君，E-mail：zjchen@nwsuaf.edu.cn。

S641.2； S143.7+2

： A