增施CO2對(duì)設(shè)施土壤栽培番茄的生長、產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收特性的影響

王立革，郭 珺，韓 雄，王勁松，董二偉，武愛蓮，焦曉燕

(山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與資源研究所，山西 太原 030006)

現(xiàn)代煤化工過程產(chǎn)生的CO2直接排放到大氣中，不僅會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)，而且還會(huì)造成空氣污染[1]。CO2作為植物光合作用的底物，參與90%～95%的植物干物質(zhì)量的形成[2]。由于設(shè)施環(huán)境長期處于封閉或半封閉狀態(tài)，導(dǎo)致蔬菜生長后期出現(xiàn)CO2虧缺現(xiàn)象[3]，影響蔬菜產(chǎn)量[4-5]。因此，將煤化工產(chǎn)生的CO2應(yīng)用于設(shè)施蔬菜生產(chǎn)[6]對(duì)于減少CO2排放和蔬菜安全生產(chǎn)都具有重要的意義。

前期的研究主要是從蔬菜的葉片結(jié)構(gòu)[7]、光合速率[8]、產(chǎn)量[3]以及品質(zhì)[9]對(duì)增施CO2的響應(yīng)。袁會(huì)敏等[10]研究了在鹽脅迫下增施CO2黃瓜幼苗對(duì)養(yǎng)分吸收的影響。增施CO2對(duì)番茄養(yǎng)分吸收影響的研究雖有報(bào)道，但采用的是水培和沙培的室內(nèi)培養(yǎng)方法[11-12]，并且研究周期較短，均在30 d以內(nèi)，對(duì)于指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)有一定的局限性，而且不同生長介質(zhì)也會(huì)影響作物根系生長[13-14]，進(jìn)而影響其對(duì)養(yǎng)分的吸收。增施CO2條件下，蔬菜對(duì)養(yǎng)分的吸收直接關(guān)系到設(shè)施栽培的施肥管理。

我國目前設(shè)施蔬菜生產(chǎn)仍以土壤栽培為主[15]，為此本試驗(yàn)在傳統(tǒng)土壤栽培模式下，采用CO2自動(dòng)釋放系統(tǒng)，研究了增施CO2對(duì)越冬茬土壤栽培番茄物候期、產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收量的影響，以期為設(shè)施蔬菜實(shí)際生產(chǎn)中增施CO2條件下的科學(xué)施肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

定植前撒施腐熟雞糞27 t/hm2和牛糞56 t/hm2，雞糞養(yǎng)分含量為：有機(jī)質(zhì) 25.5%、全N 25.31 g/kg、全P 4.82 g/kg、全K 9.58 g/kg，牛糞養(yǎng)分含量為：有機(jī)質(zhì)24.8%、全N 14.58 g/kg、全P 3.82 g/kg、全K 10.69 g/kg，同時(shí)條施氮肥(N)120 kg/hm2、磷肥(P2O5)120 kg/hm2、鉀肥(K2O)120 kg/hm2，旋耕后起梯形高壟[16]，全生育期采用水肥一體化灌溉追肥，灌溉量2 700 t/hm2，追施氮肥(N)159 kg/hm2、磷肥(P2O5)82.5 kg/hm2、鉀肥(K2O)247.5 kg/hm2。

試驗(yàn)共設(shè)2個(gè)處理，增施CO2和CK(自然環(huán)境)，為保證試驗(yàn)環(huán)境的一致性，在溫室內(nèi)南北搭建塑料膜隔斷，將溫室分為東和西兩部分，東部為增施CO2處理區(qū)，西部為CK處理區(qū)，在每處理區(qū)分別設(shè)置東西長12.4 m、南北寬11.5 m的3個(gè)小區(qū)作為重復(fù)，進(jìn)行植株調(diào)查和樣品采集。

2016年1月28日開始(定植62 d)，晴天時(shí)每天11:30～15:30開啟溫室頂風(fēng)口溫室內(nèi)通風(fēng)換氣，其余時(shí)間風(fēng)口完全關(guān)閉；自2016年4月7日起(定植132 d)，溫室頂風(fēng)口處于晝夜開啟狀態(tài)。增施CO2處理區(qū)每天9:00～12:00、15:00～16:00光合較強(qiáng)時(shí)自動(dòng)釋放CO2氣體，CO2濃度設(shè)置為700～800 μmol/mol，自然環(huán)境為對(duì)照處理(CK)。分別在CO2增施區(qū)和CK區(qū)番茄冠層上部，每間隔15 m懸掛CO2氣體傳感器，每間隔15 min采集并記錄1次數(shù)據(jù)；在增施CO2區(qū)距地面2.2 m處，等距離安裝8個(gè)CO2自動(dòng)釋放裝置；在設(shè)定時(shí)段自動(dòng)釋放純度≥99%的CO2氣體，保證空氣中CO2濃度不低于700 μmol/mol，在此期間增施CO2區(qū)和CK區(qū)的澆水、施肥、放風(fēng)等農(nóng)事操作和管理水平一致。

1.2 樣品調(diào)查、采集及測(cè)定方法

從定植45 d開始，每天觀察并記錄固定的20株植株第一穗的花期、座果、果實(shí)膨大等物候期變化特征，每個(gè)物候期均以50%的植株為準(zhǔn)，即50%的植株第一穗開花后，該時(shí)期記作花期時(shí)間；每間隔15 d調(diào)查不同處理區(qū)番茄的株高、葉片數(shù)等形態(tài)指標(biāo)，定植后110 d因番茄生長點(diǎn)超出溫室內(nèi)鋼絲層(固定秧蔓作用)，且第一層果未成熟不能落秧，因此對(duì)番茄植株進(jìn)行摘心封頂；進(jìn)入采收期后，每處理區(qū)(3次重復(fù))單獨(dú)記產(chǎn)，最后換算為公頃產(chǎn)量。

定植45、90、135、180 d采集植株樣品(地上部)，將莖葉和果實(shí)分開，帶回室內(nèi)沖洗干凈后105℃殺青30 min，在65℃恒溫下烘干至恒重，計(jì)算生物量，粉碎后用于氮磷鉀養(yǎng)分的測(cè)定。植株N含量用濃H2SO4消煮，全自動(dòng)凱氏定氮儀測(cè)定；用1∶3濃HClO4和濃HNO3消煮，釩鉬黃法紫外分光光度計(jì)測(cè)定全P含量，火焰光度計(jì)測(cè)定全K[17]。根據(jù)養(yǎng)分含量及生物量計(jì)算養(yǎng)分累積吸收量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2010制作圖表，用Minitab 15進(jìn)行t檢驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 空氣溫度及CO2濃度變化

從番茄的花期(定植后50 d)、采收期(定植后120 d)和生長后期(定植后160 d)溫室內(nèi)空氣溫度及CO2濃度變化特征(圖1)可以看出，開花期(定植后50 d)，增施CO2區(qū)的空氣溫度與CK區(qū)相當(dāng)，采收期(定植后120 d)和生長后期(定植后160 d)，增施CO2區(qū)的空氣溫度均低于CK區(qū)。從圖中可以看出，花期的最高溫出現(xiàn)在14：00左右，采收期(定植后120 d)最高溫出現(xiàn)在16：00左右。主要是因?yàn)榍捌谕饨鐨鉁剌^低，頂風(fēng)口長期處于關(guān)閉狀態(tài)，從定植后62 d開始，晴天時(shí)每天11：30～15：30開啟溫室頂風(fēng)口，所以花期最高溫的時(shí)間點(diǎn)比采收期前移；隨著外界溫度逐步升高，定植后132 d溫室頂風(fēng)口處于晝夜開啟狀態(tài)，而此時(shí)的最高溫出現(xiàn)在14：00左右，但整體溫度均高于花期和采收期。

從CO2變化趨勢(shì)圖中可以看出，在花期(定植后50 d)和采收期(定植后120 d)，無論是增施CO2區(qū)還是CK區(qū)，從7：00開始至10：00期間，溫室CO2濃度均高于700 μmol/mol；從10：00至12：00期間，增施CO2區(qū)室內(nèi)的CO2濃度均高于700 μmol/mol，而對(duì)照區(qū)室內(nèi)的CO2濃度已降至700 μmol/mol以下。生長后期，雖然在設(shè)定時(shí)間內(nèi)(9：00至12：00；15：00至16：00)補(bǔ)充CO2氣體，但由于頂風(fēng)口長期處于開啟狀態(tài)，增施CO2區(qū)室內(nèi)的CO2濃度在600 μmol/mol上下波動(dòng)，均低于設(shè)定的范圍值，但仍比CK區(qū)高。

2.2 生長發(fā)育和產(chǎn)量

2.2.1 生長發(fā)育

與CK區(qū)比較，增施CO2促進(jìn)了番茄的生長發(fā)育，第一穗的花期、座果期、果實(shí)膨大期、果實(shí)轉(zhuǎn)色和采收期分別提前了4、4、6、15和22 d。而且增施CO2也縮短了各物候期，其中從座果期進(jìn)入果實(shí)膨大期，CK區(qū)為6 d，增施CO2區(qū)為4 d，相對(duì)提前了2 d；從果實(shí)膨大期進(jìn)入轉(zhuǎn)色期，CK區(qū)為44 d，增施CO2區(qū)為35 d，相對(duì)提前了9 d；從果實(shí)轉(zhuǎn)色期進(jìn)入采收期，CK區(qū)為21 d，增施CO2區(qū)為14 d，相對(duì)提前了7 d。

圖1 不同時(shí)期不同處理區(qū)空氣溫度以及CO2濃度變化趨勢(shì)

與對(duì)照區(qū)相比，增施CO2對(duì)設(shè)施番茄的株高和葉片數(shù)影響不大，但增加了花層和果層數(shù)量(表1)，定植后60～90 d，增施CO2區(qū)番茄的花層和果層數(shù)量均顯著高于CK區(qū)(P<0.05)；定植后105～135 d，增施CO2對(duì)番茄花層和果層沒有明顯影響(P>0.05)，這可能與定植后110 d采取了摘心封頂有關(guān)。

表1 增施CO2對(duì)番茄生長發(fā)育的影響

注:數(shù)值后不同字母表示同一指標(biāo)不同處理間0.05水平差異顯著。

2.2.2 產(chǎn)量

增施CO2對(duì)設(shè)施番茄產(chǎn)量的影響見圖2。從圖中可以看出，增施CO2處理于定植后112 d開始采收，而CK區(qū)為134 d，整個(gè)生育期番茄累計(jì)產(chǎn)量始終高于CK區(qū)；由于增施CO2縮短了座果期到采收期的時(shí)間，故每時(shí)段增施CO2均提高了番茄產(chǎn)量；從整個(gè)生育期番茄的累計(jì)產(chǎn)量來看，增施CO2處理區(qū)為86 142.9 kg/hm2，是CK區(qū)62 491.1 kg/hm2的1.4倍，增產(chǎn)效果明顯，產(chǎn)量提高了37.8%。

圖2 增施CO2對(duì)番茄產(chǎn)量的影響

2.2.3 干物質(zhì)累積量

增施CO2不同程度的增加了設(shè)施番茄干物質(zhì)累積量(表2)，在定植后45、90、135和180 d，增施CO2區(qū)番茄莖葉干物質(zhì)量相比CK區(qū)分別提高了3.3%、0.6%、5.7%、0.9%，統(tǒng)計(jì)分析顯示，差異均未達(dá)到顯著水平(P>0.05)；定植后90、135、180 d，增施CO2區(qū)番茄果實(shí)干物質(zhì)相比CK區(qū)分別提高了37.8%、87.2%、53.0%，統(tǒng)計(jì)分析顯示，除了在定植后90 d差異不顯著外，其它時(shí)期差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05)；就總干物質(zhì)量而言，定植后45、90、135和180 d，增施CO2區(qū)番茄總干物質(zhì)量相比CK區(qū)分別提高了3.3%、10.2%、24.3%、24.2%，統(tǒng)計(jì)分析顯示，除了在定植后180 d差異顯著外(P<0.05)，其它時(shí)期差異均未達(dá)到顯著水平(P>0.05)。

整個(gè)生育期，增施CO2區(qū)番茄總干物質(zhì)累積量為14 140.1 kg/hm2，其中果實(shí)干物質(zhì)累積量為8 270.0 kg/hm2，占總干物質(zhì)量的58.5%；CK區(qū)番茄總干物質(zhì)累積量為11 224.4 kg/hm2、果實(shí)干物質(zhì)累積量為5 406.1 kg/hm2，占總干物質(zhì)量的48.2%。

表2 增施CO2對(duì)番茄干物質(zhì)累積量的影響 (kg/hm2)

注： 數(shù)值后不同字母表示同一植株部位不同處理間0.05水平差異顯著。

2.3 增施CO2對(duì)番茄養(yǎng)分含量及累積吸收量的影響

2.3.1 養(yǎng)分含量

增施CO2對(duì)不同生育期番茄植株不同部位的養(yǎng)分含量有一定的影響(表3)。就莖葉中氮含量而言，定植后45 d，增施CO2明顯降低了番茄莖葉中氮的含量(P<0.05)，而在定植后90、135、180 d，增施CO2區(qū)番茄莖葉中氮含量均高于CK區(qū)，但統(tǒng)計(jì)分析顯示，差異均未達(dá)顯著水平(P>0.05)；就果實(shí)中的氮含量而言，在定植后90、135 d，增施CO2區(qū)番茄果實(shí)中氮含量均高于CK區(qū)，而定植后180 d低于CK區(qū)，統(tǒng)計(jì)分析顯示，差異均未達(dá)到顯著水平(P>0.05)；說明增施CO2明顯降低了番茄前期莖葉中氮的含量，對(duì)中后期無論是莖葉還是果實(shí)中氮含量無明顯影響。

從增施CO2對(duì)番茄植株磷含量的結(jié)果可以看出，在定植后45、90、135和180 d，除了在定植后90 d，其它時(shí)期增施CO2區(qū)番茄莖葉中磷含量均高于CK區(qū)，統(tǒng)計(jì)分析顯示，只有在定植后45 d和180 d差異顯著(P<0.05)；定植后90、135和180 d，增施CO2區(qū)番茄果實(shí)中磷含量均高于CK區(qū)，統(tǒng)計(jì)分析顯示，差異均未達(dá)到顯著水平(P>0.05)。說明增施CO2可明顯增加番茄前期和后期莖葉中磷的含量。

增施CO2對(duì)番茄植株鉀含量有不同程度的影響，定植后45 d，增施CO2明顯降低了番茄莖葉中鉀含量(P<0.05)，隨著生育期延長，增施CO2區(qū)番茄莖葉中鉀含量呈現(xiàn)出有增有減的變化趨勢(shì)，定植后180 d，增施CO2明顯增加了番茄莖葉中鉀含量(P<0.05)；整個(gè)生育期，增施CO2對(duì)番茄果實(shí)中鉀含量無明顯影響(P<0.05)。

2.3.2 養(yǎng)分吸收量

氮隨著番茄生育期的延長，氮素累積吸收量不斷增加(表4)，從移栽定植到定植后45 d，增施CO2區(qū)番茄莖葉累積吸氮量為19.5 kg/hm2，相比CK區(qū)17.2 kg/hm2增加了13.1%，統(tǒng)計(jì)分析顯示，差異極顯著(P<0.01)。

表3 增施CO2對(duì)番茄植株養(yǎng)分含量的影響

注：數(shù)值后不同字母表示同一植株部位不同處理間0.05水平差異顯著。

表4 增施CO2對(duì)番茄不同生育期氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量的影響 (kg/hm2)

注：表中數(shù)值后不同小寫、大寫字母分別表示同一養(yǎng)分不同處理間0.05和0.01水平差異顯著。

定植后45～90 d，番茄逐步進(jìn)入座果和果實(shí)膨大期(第一層果)，植株吸氮量迅速增大，其中，增施CO2區(qū)番茄莖葉吸氮量為88.9 kg/hm2，極顯著高于CK區(qū)50.9 kg/hm2(P<0.01)；果實(shí)累積吸氮量為24.0 kg/hm2，高于CK區(qū)16.2 kg/hm2，但統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果差異不顯著(P>0.05)；莖葉和果實(shí)總吸氮量為113.0 kg/hm2，是CK區(qū)67.0 kg/hm2的1.7倍，差異顯著(P<0.05)。

定植后135 d，增施CO2區(qū)番茄莖葉吸氮量為165.1 kg/hm2，顯著高于CK區(qū)135.1 kg/hm2(P<0.05)；果實(shí)吸氮量為39.2 kg/hm2，極顯著高于CK區(qū)的17.5 kg/hm2(P<0.01)；莖葉和果實(shí)總吸氮量為204.3 kg/hm2，是CK區(qū)152.6 kg/hm2的1.3倍。

從定植后90 d到收獲(定植后180 d)，氮素在植株體內(nèi)的分配均表現(xiàn)出莖葉>果實(shí)。整個(gè)生育期，增施CO2區(qū)番茄莖葉和果實(shí)總吸氮量為515.4 kg/hm2，比CK區(qū)的361.7 kg/hm2增加了42.5%，差異顯著(P<0.05)；其中，莖葉和果實(shí)吸氮量分別為325.5和158.7 kg/hm2，相比CK區(qū)的250.6和111.1 kg/hm2分別增加了30.0%和42.8%。

磷從表4中植株對(duì)磷的吸收量分析結(jié)果可以看出，開花前期(移栽定植到定植后45 d)，番茄主要以營養(yǎng)生長為主，無論是增施CO2區(qū)還是CK區(qū)，番茄對(duì)磷吸收量均較小。

從開花座果到采收期(定植后90～135 d)，植株對(duì)磷的吸收量明顯增大。定植后90 d，增施CO2區(qū)的番茄莖葉和果實(shí)吸磷量分別為19.4和5.8 kg/hm2，均高于CK區(qū)的17.0和3.6 kg/hm2，但差異不顯著(P>0.05)；莖葉和果實(shí)總吸磷量表現(xiàn)出，增施CO2區(qū)為25.2 kg/hm2，顯著高于CK區(qū)的20.6 kg/hm2(P<0.05)。

定植后135 d，增施CO2區(qū)番茄莖葉吸磷量為40.6 kg/hm2，顯著高于CK區(qū)37.2 kg/hm2；果實(shí)吸磷量9.1 kg/hm2，極顯著高于CK區(qū)的3.7 kg/hm2；莖葉和果實(shí)總吸磷量相比CK區(qū)提高了21.6%，差異極顯著(P<0.01)。

定植后180 d，增施CO2區(qū)番茄莖葉和果實(shí)總吸磷量為145.2 kg/hm2，是CK區(qū)90.1 kg/hm2的1.6倍，相對(duì)提高了61.1%，差異極顯著(P<0.01)；其中，莖葉、果實(shí)吸磷量分別(108.5、36.8 kg/hm2)是CK區(qū)(70.9、19.2 kg/hm2)的1.5和1.9倍。

鉀鉀對(duì)番茄的品質(zhì)有一定的影響，從表4可看出，定植后45 d，植株對(duì)鉀的吸收量介于氮和磷之間，其中，增施CO2區(qū)番茄吸鉀量為16.1 kg/hm2，極顯著低于CK區(qū)的21.8 kg/hm2(P<0.01)。

進(jìn)入開花座果期(定植后90 d)，植株對(duì)鉀的吸收量迅速增大，其中，增施CO2區(qū)番茄莖葉、果實(shí)吸鉀量分別為83.7、18.5 kg/hm2，均高于CK區(qū)的64.5、9.2 kg/hm2，但差異不顯著(P>0.05)；莖葉和果實(shí)總吸鉀量102.2 kg/hm2，比CK區(qū)的73.6 kg/hm2提高了38.9%，差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)。

定植后135 d，無論是莖葉、果實(shí)以及總吸鉀量，增施CO2區(qū)與CK區(qū)無明顯差別。定植后180 d，增施CO2區(qū)番茄莖葉和果實(shí)總吸鉀量為327.2 kg/hm2，是CK區(qū)217.3 kg/hm2的1.5倍，相對(duì)增加了50.6%，差異顯著(P<0.05)；其中，莖葉累積吸鉀量為179.3 kg/hm2，相比CK區(qū)的123.9 kg/hm2提高了55.4%，差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)；果實(shí)累積吸鉀量193.4 kg/hm2，極顯著高于CK區(qū)的93.5 kg/hm2，相對(duì)提高了105.5%。

3 討論

3.1 空氣溫度及CO2濃度變化

對(duì)不同處理區(qū)的空氣溫度和CO2濃度變化監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，番茄從定植到開花座果期(第一層)，10：00之前，CK區(qū)CO2最低濃度在700 μmol/mol左右波動(dòng)，與設(shè)定的最低CO2濃度相當(dāng)，說明在此期間，沒有釋放CO2的必要，此結(jié)果與楊延杰[18]等的研究結(jié)果一致，這可能與土壤釋放CO2氣體[19]以及施用的有機(jī)肥中有機(jī)碳礦化[15]有關(guān)。隨著時(shí)間的推移，作物光合作用增強(qiáng)，在10：00之后，CK區(qū)CO2濃度迅速下降，而增施CO2區(qū)的自動(dòng)釋放裝置啟動(dòng)，隨時(shí)補(bǔ)充氣體，保證處理區(qū)CO2濃度維持在700～800 μmol/mol，從而說明該時(shí)間段是釋放CO2的最佳時(shí)期。

隨著作物生育期的延長以及外界氣溫的逐步回升，尤其是到了番茄生長后期，溫室風(fēng)口長期處于開啟狀態(tài)，所以無論是增施CO2區(qū)還是CK區(qū)，溫室內(nèi)CO2濃度均處于較低水平，但增施區(qū)的CO2濃度始終高于CK區(qū)。

3.2 生長發(fā)育

物候期是制定農(nóng)業(yè)技術(shù)措施時(shí)的重要參考依據(jù)，也是植物響應(yīng)氣候變化的敏感指標(biāo)之一[20]，本研究結(jié)果表明，增施CO2促進(jìn)了番茄的生長，其中花期(第一穗)、座果期(第一層)、果實(shí)膨大期、轉(zhuǎn)色和采收期均有所提前；但對(duì)番茄葉片數(shù)無明顯影響，此結(jié)果與王紅玉等[5]研究結(jié)果一致。在本試驗(yàn)環(huán)境條件下，增施CO2對(duì)番茄的株高無影響，與魏珉等[21]和李寧等[22]研究結(jié)果不一致，但與鄒春蕾等[8]的結(jié)果一致，這可能與栽培條件、番茄品種和CO2濃度有關(guān)。

定植后45～90 d，番茄處于開花座果前期，主要是以營養(yǎng)生長為主，增施CO2區(qū)雖然明顯增加了番茄的花層和果層數(shù)量，但干物質(zhì)累積量與CK區(qū)相比并沒有顯著增加。從定植后90 d開始，果實(shí)逐步進(jìn)入膨大期，增施CO2區(qū)番茄總干物質(zhì)累積量相比CK區(qū)增幅10.2%～26.0%，而果實(shí)干物質(zhì)累積量增加幅度在37.8%～87.2%；定植后135 d增加的幅度最高。這主要是因?yàn)樵诙ㄖ埠?10 d時(shí)，采取了摘心封頂?shù)霓r(nóng)事操作，而且增施CO2區(qū)番茄的果層和花層數(shù)量又顯著高于CK區(qū)，當(dāng)摘心封頂后，植株主要以膨果生長為主，所以果實(shí)干物質(zhì)累積量所占的比例較大。

增施CO2明顯增加了番茄的花層和果層數(shù)量，而且也提前了各物候期，所以相比CK區(qū)而言，采收期提前了22 d，從采收到拉秧，增施CO2區(qū)的番茄產(chǎn)量相比CK區(qū)提高了37.8%。

3.3 養(yǎng)分含量及累積吸收量

本研究結(jié)果表明，增施CO2顯著降低了番茄開花前(定植后45 d)莖葉中氮的含量，與前人研究結(jié)果一致[4]，但和于成艷等[11]研究不同。該時(shí)期增施CO2并未明顯增加番茄干物質(zhì)累積量，因此對(duì)于增施CO2對(duì)養(yǎng)分含量稀釋作用[12,23]的解釋與本試驗(yàn)結(jié)果不符，從而說明在設(shè)施土壤栽培條件下，增施CO2氣體，番茄植株(開花前期)明顯增加了對(duì)氮的吸收。隨著生育期的延長，增施CO2對(duì)番茄植株(包括莖葉和果實(shí))中氮含量仍無明顯影響，而且番茄干物質(zhì)累積量也無明顯增加，但明顯增加了不同生育期番茄莖葉和果實(shí)氮的累積量，這可能與增施CO2與養(yǎng)分的交互作用有關(guān)[5]，此原因還需做進(jìn)一步的分析。

在本試驗(yàn)條件下，增施CO2區(qū)番茄整個(gè)生育期對(duì)磷的累積吸收量相比CK區(qū)提高了61.1%。從不同生育期植株體內(nèi)磷含量的分析結(jié)果可以看出，增施CO2明顯增加了生長前期(定植后45 d)和后期(定植后180 d)番茄植株莖葉中磷的含量，而對(duì)于生長中期(定植后90～135 d)無明顯影響，但增施CO2明顯增加了番茄生長中期(定植后60～135 d)的花層和果層數(shù)量。由以上研究結(jié)果推斷，增施CO2促進(jìn)了番茄由營養(yǎng)生長向生殖生長的轉(zhuǎn)變，增加了植株體內(nèi)磷的含量，促進(jìn)其花芽分化，導(dǎo)致該時(shí)期植株對(duì)磷的吸收量顯著增加。也有研究表明，增施CO2可促進(jìn)作物根系生長，改變根系結(jié)構(gòu)[12,24]，增強(qiáng)根系從土壤中獲取水肥的能力，同時(shí)增加根系分泌物[7]，對(duì)難溶性磷起到了活化作用，從而增加了對(duì)磷的吸收[12]。由于在本試驗(yàn)條件下，并未研究增施CO2對(duì)番茄根系以及根系分泌物的影響，因此，在土壤栽培條件下，增施CO2促進(jìn)番茄對(duì)磷的吸收有待做進(jìn)一步研究。

鉀在蔬菜生長中對(duì)其產(chǎn)量的影響較大，本研究結(jié)果表明，生長前期(定植后45 d)，增施CO2區(qū)番茄莖葉中鉀含量顯著低于CK區(qū)，與于承艷等[11]和袁會(huì)敏等[25]研究結(jié)果一致。其原因可能是由于生長前期增施CO2區(qū)番茄莖葉的生物量高于CK區(qū)，對(duì)鉀的含量起到了稀釋作用。隨著生育期的延長，在定植后90 d，增施CO2區(qū)無論是莖葉還是果實(shí)中鉀的吸收量均高于CK區(qū)，說明了增施CO2促進(jìn)了該時(shí)期番茄植株對(duì)鉀的吸收。在定植后135 d的時(shí)候，增施CO2區(qū)無論是莖葉還是果實(shí)中鉀的吸收量與CK區(qū)相當(dāng)，這可能與110 d摘心封頂?shù)霓r(nóng)事操作有關(guān)。收獲拉秧時(shí)(定植后180 d)，增施CO2區(qū)番茄植株對(duì)鉀的總吸收量相比CK區(qū)增加了55.4%。其原因分析有兩點(diǎn)，第一、在收獲拉秧時(shí)發(fā)現(xiàn)，增施CO2區(qū)番茄植株葉片保持綠色，而CK區(qū)番茄植株葉片已枯萎發(fā)黃，雖然增施CO2區(qū)番茄莖葉的生物量僅高出CK區(qū)0.9%，但從植株養(yǎng)分含量的分析結(jié)果可知，收獲拉秧時(shí)(定植后180 d)，CK區(qū)番茄植株葉片中鉀含量為6.0 g/kg，而增施CO2區(qū)為18.3 g/kg，極顯著高于CK區(qū)，也就是說本試驗(yàn)在收獲拉秧時(shí)CK區(qū)番茄莖葉枯萎發(fā)黃已導(dǎo)致葉片內(nèi)鉀素的回流。所以在收獲拉秧時(shí)增施CO2區(qū)番茄莖葉中鉀的累積吸收量相比CK區(qū)增加了55.4%。第二、增施CO2區(qū)果實(shí)中鉀含量高于CK區(qū)39.8%，番茄產(chǎn)量提高了37.8%，生物量提高了53.0%，果實(shí)鉀累積吸收量相比CK區(qū)提高了105.5%，所以增施CO2區(qū)番茄果實(shí)對(duì)鉀的累積吸收量所占比例較大。也有研究表明[26]，當(dāng)CO2濃度達(dá)到1 000 μmol/mol時(shí)，增施鉀肥可促進(jìn)黃瓜干物質(zhì)量和對(duì)鉀的吸收。因此，增施CO2和供鉀水平對(duì)番茄生長的交互作用還需深入的研究與探討。

4 結(jié)論

設(shè)施番茄越冬茬土壤栽培，從移栽定植到定植后100 d期間，每天10：00之前設(shè)施內(nèi)CO2濃度在700 μmol/mol左右，無需對(duì)棚室內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)充CO2氣體。

增施CO2可使番茄各物候期明顯提前，花層和果層數(shù)量明顯增加。

增施CO2條件下，整個(gè)生育期番茄對(duì)氮吸收量明顯增加，實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)重視氮肥的投入；開花座果期，番茄對(duì)磷、鉀的吸收量顯著增加，其中磷的吸收量達(dá)到極顯著水平，實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)重視磷、鉀的投入，尤其是磷的投入。