施氮對加工番茄生長、養(yǎng)分吸收及不同器官養(yǎng)分分配的影響

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(塔里木大學植物科學學院, 阿拉爾 新疆 843300)

新疆太陽輻射量大、干旱少雨、光熱資源充足、晝夜溫差大，非常適于加工番茄(LycopersiconesculentumMill)種植。加工番茄喜光、喜溫，是在新疆非常具有種植優(yōu)勢，有很高的推廣前景和經濟價值。近年來，新疆加工番茄產業(yè)快速發(fā)展，種植面積不斷地增加，已成為新疆重要的經濟作物，目前新疆不僅是我國最大的生產基地，而且是世界第二大生產區(qū)[1]。2013年新疆的加工番茄種植面積達5. 67×104hm2，產量579. 43×104t[2]，已形成區(qū)域化布局、產業(yè)化生產的局面[3]。

土壤養(yǎng)分是影響植物生長發(fā)育的重要因素，氮素作為大量元素，番茄需求量大，對番茄的正常生長發(fā)育和產量品質至關重要。目前，加工番茄種植過程中,生產者對氮肥的施用仍以經驗估算為主[4]，土壤中氮素對作物產量貢獻率可達48. 6%～79. 4%,但利用率卻極低，一般只有28%～41%之間，不僅如此，氮肥不合理施用會導致生態(tài)環(huán)境污染等問題[5]。隨著社會的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，人們對環(huán)境保護及“綠色”生產的意識越來越強，科學、最佳、高效利用氮肥與加工番茄優(yōu)質生產已然成為具有研究意義的主要問題之一。為此，施氮處理下加工番茄生長、養(yǎng)分吸收及不同器官養(yǎng)分分配的研究，可為提高氮肥利用率，對探索加工番茄的最佳氮肥施用量及施用時期，為新疆加工番茄可持續(xù)發(fā)展提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2017年3～9月在塔里木大學園藝試驗站內進行。供試加工番茄品種為亞心87-5。試驗采用直徑33 cm，高30 cm的塑料盆，氮肥為尿素(含N 46%)、磷肥為重過磷酸鈣(含P2O546%)、鉀肥為硫酸鉀鎂(含K2O 24%)，供試土壤取自多年未施肥和管理的荒地耕層。PH7. 98，總鹽含量為0. 147 5 g/kg，有機質為18. 81 g/kg，堿解氮為43. 4 mg/kg，速效磷為8. 67 mg/kg，速效鉀為81 mg/kg。

1.2 試驗設計

本試驗為盆栽試驗，每盆裝入過3 mm孔徑篩的10 kg風干土(含水量5. 6%)，氮肥設計6個處理, 分別為N0(不施氮)、N1(0. 5 g/盆)、N2(1 g/盆)、N3(2 g/盆)、N4(3 g/盆)、N5(4 g/盆),磷肥、鉀肥每盆施用量分別相同，基肥施入67%，33%在花期施入，施肥設計詳見表1。每處理種植9盆，每盆移栽選長勢一致的5～6株幼苗，成活后留3株壯苗，分別在加工番茄苗期、花期和坐果期三個生育期采集土樣、植株樣及測定相關指標。

表1 試驗各處理施肥水平

1.3 樣品采集與測定方法

分別在苗期(定植20 d后)、花期(定植45 d后)和坐果期(定植65 d后)三個生育期進行樣品采集。每個處理所有重復分別測定番茄株高(根基到生長點)、分枝數和葉片SPAD值。苗期、花期(以每盆50%開花為準)和坐果期(以每盆50%坐果為準)采取新鮮植株，帶回實驗室后立即自來水洗干凈再用蒸餾水沖洗，然后用紗布吸干水分后進行根、莖、葉和葉柄器官的分離，于105 ℃下殺青30 min,80 ℃烘干至恒重,分別測其干物質量,然后經粉碎磨細及過篩后用于測定全氮、磷、鉀。新鮮植株樣采完以后每盆取三個點混合土樣經晾干、磨碎、過篩后用于測定速效氮、磷、鉀。

植物全氮采用H2SO4-H2O2消煮-堿解擴散法測定；植物全磷采用H2SO4-H2O2消煮-釩鉬黃比色法測定；植物全鉀采用H2SO4-H2O2消煮-火焰光度法測定。土壤堿解氮采用1 mol/L NaOH堿解擴散法；土壤速效磷采用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法；土壤速效鉀采用中性NH4OAC浸提-火焰光度法測定。

1.4 數據分析

試驗數據采用EXCEL和DPS數據處理軟件進行試驗數據統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

表2 施氮對加工番茄株高的變化趨勢 (cm)

注：表中同列數據后小寫英文字母不同者表示差異顯著(P<0. 05)。

2.1 施氮對加工番茄株高的影響

株高是植物的形態(tài)指標，在植物特定的生長期，可以直觀反映出植物的長勢和營養(yǎng)吸收狀況。施氮對加工番茄株高有顯著的影響，由表2可知，不同處理下株高在三個生育時期都表現出了類似的趨勢，所有施氮處理均比不施氮處理的株高要高。在苗期，N0與其它處理出現顯著差異，處理N5對株高提高最明顯，比N0提高了20.4 %；在花期，N1、N2和N3處理與N0出現顯著差異，N4和N5處理與N0沒出現顯著水平,處理N3對株高提高最突出，株高為50. 75 cm，比N0提高了21. 44%；在坐果期，N4處理與N0差異顯著且株高最高為60.36 cm，比N0提高了17. 23%，其它處理與N0沒有出現顯著差異。

在一定范圍內，適宜的施氮可以促進加工番茄生長，各施氮處理對株高的提高均高于不施氮處理，株高提高了3. 59%～20. 4%。這跟王美琪等人[6]研究結果一樣，一定的施氮范圍內，株高隨適量的氮肥增施而逐漸提高，當超過一定施氮量后，株高不再提高或者很慢，造成肥料利用率降低。

圖1 不同施氮對加工番茄分枝數的變化

2.2 施氮對加工番茄分枝數的影響

分枝是加工番茄旺盛生長及產量形成的指標之一。從圖1可以看出，各施氮處理在苗期的分枝數比N0均有明顯增多，隨施氮水平的提高，分枝數呈先上升后下降趨勢，N4處理與N0差異達到顯著水平且分枝數最多，為5. 33支/株，比N0提高了20. 05%，其它處理與N0沒有出現顯著差異。在花期N5處理與N0出現顯著差異水平，此處理下的分枝數比N0提高了17%，為6. 9支/株，其它處理與N0沒出現顯著差異。在坐果期與N0相比，N4處理下出現顯著差異水平，N4處理下分枝數最多，為7. 89支/株，比N0提高了24. 65%，其它處理與N0沒出現顯著差異。

適宜的氮肥可以顯著促進加工番茄分枝，N4(3 g/盆)處理對分枝數影響最顯著，尤其是苗期和坐果期表現明顯。氮素具有調節(jié)加工番茄分枝數的能力，而過低或者過度施氮則會產生相反的結果。趙繼獻等人[7]研究結果表明，在適宜的范圍內，施氮肥是群體獲得較多一次性分枝數的重要途徑。傀溟等人[8]在油菜上也發(fā)現，在一定密度條件下,適宜增施氮肥可以提高分枝、增加群體產量。

圖2 不同施氮對加工番茄葉綠素的變化

2.3 施氮對加工番茄葉綠素的影響

葉綠素是植物進行光合作用的主要物質之一，加工番茄葉綠素與施氮水平有很強的相關性，施氮影響加工番茄葉綠素含量相對值(SPAD值)。由圖2可知，在苗期、花期和坐果期，葉片SPAD值均隨施氮量的增加而提高，之后又開始下降。苗期各施氮處理、花期N2、N3、N4和N5處理、坐果期N4處理與N0呈現顯著差異水平，其它處理與N0沒出現顯著差異，各生育期N4(3 g/盆)處理下SPAD值最高，在三個生育時期分別達37. 49、44. 85、30. 39，總體平均來計算，施氮處理分別比N0提高了18. 83%、49. 5%、29. 65%。韓小平等人[9]也發(fā)現普通番茄葉綠素含量和氮肥用量有顯著的相關關系。

2.4 施氮對加工番茄地上部分生物量及氮積累量的影響

生物量和氮積累量是反映植物養(yǎng)分吸收狀況的重要指標。表3可知，各施氮處理在苗期的生物量和氮積累量均比N0處理下高，均與N0差異顯著。不同氮肥處理下苗期氮積累量大小順序為N3> N4≈N2≈N5> N1 >N0。其中在N3處理下生物量和氮積累量最高，分別為80. 33 g/盆和31. 73 g/盆，比不施氮分別提高了70. 92%、159. 44%。不同處理下花期氮積累量大小順序為：N3≈N4>N5≈N2>N1>N0，各施肥處理均與不施肥處理呈現顯著差異。其中在N4和N3處理下，生物量和氮積累量分別最高，分別為246. 67 g/盆和68. 07 g/盆，比不施氮提高了66. 82%、211. 2% 。

表3 不同施氮對加工番茄不同生育期地上部分生物量及氮積累量的變化(g/盆)

注：地上部分氮積累量=(莖干物質量*莖含氮量)+(葉干物質量*葉含氮量)+(葉柄干物質量*葉柄含氮量)

各處理在坐果期的生物量和氮積累量變化趨勢與苗期和花期的趨勢相似，差異顯著。在N3處理下生物量積累量最高、在N4處理下氮積累量最高，分別為264. 09 g/盆和49. 40 g/盆，比不施氮處理分別提高了21. 58%和61. 02%，各處理在坐果期的氮積累量大小順序依次為：N4>N3≈N5≧N2≧N1≈N0。

在加工番茄整個生育期適宜的范圍內，地上部分生物量和氮積累量隨施氮量的增加而增加，分別在N3(2 g/盆)和N4(3 g/盆)處理下達到最大值。當超過一定施氮量后，不利于作物生物量和氮積累量的提高[10]。

2.5 施氮對加工番茄植株不同器官氮素分配的影響

加工番茄植株對氮素的吸收和分配的變化見圖3。施氮水平會影響植株對氮素的吸收和分配，但不影響總的吸收趨勢[11]。在苗期，氮素主要分配在葉中，隨著施氮水平的提高，各施氮處理下葉片中氮吸收量先上升后下降，顯著高于N0。各施氮處理與N0呈現顯著差異水平，并在N3處理下，葉的氮素吸收量最高達23.18 g/盆，比不施氮處理提高了194. 54%。在花期，隨著施氮水平的提高，各器官中氮素吸收量先升高后降低，在各器官氮素含量依次為：葉>莖>根>葉柄，除了N1處理之外，其它施氮處理都與N0呈現顯著差異水平，并在N3處理下，各器官氮素分配量最高，分別為：葉40. 75、莖25. 80、根8. 90、葉柄1. 52 g/盆，比N0處理分別提高了215. 16%、207. 14%、24. 48%、176. 36%。

在坐果期，隨著施氮水平的提高植株氮素吸收量與苗期和花期趨勢相同。在N4處理與N0呈現顯著差異水平，并氮素吸收量最高為92.79 g/盆，比N0提高了71. 9%，其它處理下差異不顯著。該生長時期氮素在根中積累較多，其次在葉和莖中，在葉柄氮素含量很少。N4處理下各器官氮素分配量最高，分別為：根43. 71、葉30. 5、莖17. 6、葉柄0. 98 g/盆，比N0處理分別提高了20. 31%、220. 72%、127. 98%、133. 33%。

圖3 不同施氮對加工番茄氮素吸收和分配的變化

隨著生育期的推進，番茄植株需氮量逐漸提高，在一定的范圍內，植株氮素吸收量隨施氮量增加而增加。齊紅巖等人[12]研究表明，不同施氮水平條件下,隨著施氮量的增多,番茄葉片中含氮量升高。楊玉珍等人[4]研究表明，在適量施氮范圍內，單位施氮量獲得的氮素吸收量較大，產量增加量較大。

2.6 施氮對加工番茄植株不同器官磷素分配的影響

由圖4可知，各施氮處理下磷素的吸收量都顯著高于N0處理，隨著施氮水平的提高，植株磷素總吸收量先升高后下降趨勢。在苗期各施氮處理、花期N2、N3、N4、N5處理、坐果期N3和N4處理與N0呈現顯著差異水平，N3處理在苗期和花期、N4處理坐果期吸磷量分別最多，分別為4. 67、18. 22、36. 2 g/盆，比不施氮提高了270. 63%、102. 67%、44. 57%。

從磷的分配看，苗期磷主要分配到葉中，N3處理下葉中的磷素最高為2. 89 g/盆，比不施氮提高了373. 77%；花期磷主要分配到莖中，N3處理下莖中磷最多，為9. 53 g/盆，比不施氮提高了166. 2%；坐果期磷素主要分配在莖中, N4處理下莖中磷素最多，為17. 6 g/盆，比不施氮提高了130. 67%。隨著生育期的推進，番茄需磷量逐漸提高，在適宜的范圍內，增施氮肥有利于磷素的吸收并提高利用率[11]。

圖4 不同施氮對加工番茄磷素吸收和分配的變化

2.7 施氮對加工番茄植株不同器官鉀素分配的影響

圖5可知，加工番茄對鉀的需求量很大，最高達275. 94 g/盆,各施氮處理的鉀素吸收量高于不施氮處理；在苗期各施氮處理、花期N2、N3、N4、N5處理、坐果期N3和N4處理與N0呈現顯著差異水平；N1、N2、N3、N4、N5各施氮處理比N0處理鉀素吸收量分別增加10. 6%～57. 1%、20. 66%～75. 69%、61. 14%～125. 64%、53. 87%～99. 68%、26. 1%～82. 42%。因此，施氮可以顯著提高加工番茄對鉀素的吸收。總體來看，N3處理下植株對鉀素吸收最高，三個生育期比N0分別提高了101. 84%、125. 64%、61. 14%。

從鉀在各器官的分配看來，鉀素主要分配在莖中，但坐果期根中的鉀素含量也有所提高。隨著施氮水平的提高，莖中的鉀素含量先上升后降低。同時，莖中的鉀素吸收量遠高于葉和葉柄。N3處理下，莖中的鉀素吸收量分別為34. 27、165. 58、153. 78 g/盆，比N0處理提高了90. 7%、140. 67%、186. 48%。鉀與氮、磷的分配相比，鉀在莖中的比例較高，在適宜的范圍內，增施氮肥可以促進鉀素的吸收和莖中分配比例的增加，而氮肥過量會使鉀素吸收量和莖中的分配比例減少。

圖5 不同施氮對加工番茄鉀素吸收和分配的變化

3 結論與討論

在一定范圍內，適宜施氮可以促進加工番茄生長，提高磷、鉀的吸收。在一定的施氮范圍內，適量氮肥增施可提高作物株高和生物量，超量施用后，效果不能凸顯，反而會降低肥料利用率[4，6，10]。隨著生育期的推進，作物氮、磷、鉀需求量逐漸提高，增施氮肥不但有利于植株氮素積累[12]，提高植株體內葉綠素含量[9]，而且有利于磷素的吸收并提高其利用率，過量反而[11]。施氮肥是群體獲得較多一次性分枝數的重要途徑[7]，氮素具有調節(jié)加工番茄分枝數的能力[8]，而過低或者過度施氮則會產生相反的結果。

本試驗發(fā)現，適宜施用氮肥可以提高加工番茄株高、分枝數和葉綠素含量(SPAD值)。 N3(2 g/盆)和N4(3 g/盆)處理時，對以上指標的提高效果最顯著，此時加工番茄的長勢、營養(yǎng)吸收狀況較好，分枝數調節(jié)能力較強，氮素的供應狀況、光合作用效果最好。

適宜的增施氮肥可以提高加工番茄生物量和氮積累量，而過量不利。施氮對加工番茄地上部分生物量和氮積累量的影響很明顯，分別N3(2 g/盆)和N4(3 g/盆)處理時，比不施氮處理提高了3. 24%～70. 92%、1. 27%～211. 2%，此時可以更好的反映加工番茄養(yǎng)分吸收狀況。合理施用氮肥不僅可以促進加工番茄植株對氮、磷、鉀的吸收，還可以調節(jié)氮、磷、鉀在主要器官中的分配比例，從而可以提高養(yǎng)分利用率。N3(2 g/盆)和N4(3 g/盆)處理時，對氮、磷、鉀吸收和氮、磷、鉀主要器官中分配比例的調節(jié)作用最顯著，此兩個處理下分別比不施氮處理多吸收氮11. 04%～165. 17%、多吸收磷13. 38%～270. 64%、多吸收鉀10. 6%～125. 64%。

合理施用氮肥是獲得高產、穩(wěn)產的關鍵，同時也是促進加工番茄養(yǎng)分積累和調節(jié)氮、磷、鉀在不同器官中分配的積極手段，在減少化肥施用、提高肥料利用率的要求下，有效利用氮肥、有效提高單位肥料的生產效率，是今后加工番茄生產中面臨的重要課題。