不同營養(yǎng)液濃度對(duì)溫室番茄生長(zhǎng)發(fā)育中N元素分布影響特征

楊青松 馬萬征 鄒長(zhǎng)明 馬萬敏 王金光 萬夢(mèng) 徐彥涵

摘 要：番茄作為最為普遍的果菜之一，在我國深受人民喜愛，廣為種植。通過對(duì)種植溫室大棚番茄的研究，將更有利于番茄的種植增產(chǎn)、培育優(yōu)良品種和完善研究科學(xué)種植番茄的方法。本實(shí)驗(yàn)研究在不同營養(yǎng)液長(zhǎng)期澆灌培養(yǎng)下番茄植株生長(zhǎng)發(fā)育過程中的各不同時(shí)期的各部位N元素分布影響特征;將番茄種植在裝有珍珠巖的培養(yǎng)盆中，采用營養(yǎng)添加法，設(shè)置霍格蘭營養(yǎng)液配方并長(zhǎng)期澆灌番茄植株。5個(gè)處理組分別為T1：1：20;T2：1：50;T3：1：100;T4：1：150;T5：1：200通過每7d采取各處理組實(shí)驗(yàn)樣株，觀察生長(zhǎng)狀況，實(shí)驗(yàn)檢測(cè)分析各組處理組采樣番茄植株根莖葉;在T1、T2、T3、T4（T1：1：20;T2：1：50;T3：1：100;T4：1：150;T5：1：200）5種不同營養(yǎng)液濃度長(zhǎng)期澆灌培養(yǎng)下，從各組番茄植株根、莖、葉、果N元素含量分析特征可得出，T4組設(shè)置的營養(yǎng)液濃度最有利于番茄植株各生理器官組織生長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：生長(zhǎng)發(fā)育;氮;番茄;影響;分布特征;營養(yǎng)液

中圖分類號(hào)：S-3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190730006

引言

番茄（Tomato），茄科，番茄屬，一年生或多年生草本，植株株高可達(dá)1.5～2m，果實(shí)營養(yǎng)豐富，富含番茄紅素，VC，可溶性固形物等營養(yǎng)物質(zhì)，具特殊風(fēng)味。無土栽培營養(yǎng)液是指根據(jù)植物生長(zhǎng)對(duì)養(yǎng)分的需求將肥料按一定的數(shù)量和適宜的比例溶解于水中配制而成的水溶液，植物在適宜的營養(yǎng)液濃度下能夠正常生長(zhǎng)發(fā)育，如果營養(yǎng)液的濃度過高，相反會(huì)造成營養(yǎng)浪費(fèi)導(dǎo)致植物發(fā)生一些生理性障礙嚴(yán)重影響其產(chǎn)量和品質(zhì)[1]。番茄幼苗時(shí)缺氮，植株會(huì)生長(zhǎng)緩慢，莖葉分化少，植株矮小，營養(yǎng)生長(zhǎng)受到抑制;開花結(jié)果時(shí)如果缺少氮素供應(yīng)[2]，會(huì)影響番茄根系的發(fā)育，造成落花落果，下部功能葉片黃化脫落，造成番茄結(jié)果期短，果實(shí)畸形，產(chǎn)量降低。土壤中氮素供應(yīng)過量也會(huì)對(duì)番茄的生長(zhǎng)發(fā)育造成影響，易造成苗期徒長(zhǎng)，開花結(jié)果期的莖葉徒長(zhǎng)，同時(shí)造成果實(shí)營養(yǎng)不良，易出現(xiàn)空洞果[3]，在此之前邢英英在溫室番茄滴灌施肥水肥耦合效應(yīng)研究中探究了實(shí)現(xiàn)溫室蔬菜高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效及制定最優(yōu)灌溉施肥制度的方法[4]。 邢英英，張富倉，張燕等人研究了膜下滴灌不同水肥調(diào)控措施對(duì)日光溫室番茄生長(zhǎng)、產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收利用的影響[5]。通過本實(shí)驗(yàn)探究，將更有利于番茄的種植增產(chǎn)、培育優(yōu)良品種。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)、儀器及試劑

實(shí)驗(yàn)是在安徽科技學(xué)院農(nóng)場(chǎng)的Venlo型智能玻璃溫室進(jìn)行的，使用不同濃度的霍格蘭營養(yǎng)液配方長(zhǎng)期澆灌以盆裝珍珠巖為固定載體的番茄植株，通過測(cè)定番茄根莖葉N含量，來分析番茄植株生長(zhǎng)發(fā)育過程中的各個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期的各個(gè)器官的N素分布狀況。

實(shí)驗(yàn)材料：花盆、長(zhǎng)繩、育苗槽、珍珠巖、蒸餾水塑料桶、水桶。

實(shí)驗(yàn)儀器：分光光度計(jì)、電熱鼓風(fēng)干燥箱、萬分之一天平、消化爐、消煮管以及實(shí)驗(yàn)室常用玻璃儀器等。

實(shí)驗(yàn)試劑：硫酸（H2SO4）、雙氧水（H2O2）、霍格蘭營養(yǎng)配方試劑等。

1.2 霍格蘭營養(yǎng)液配方

本實(shí)驗(yàn)是以霍格蘭營養(yǎng)液配方作為種植番茄植株生長(zhǎng)發(fā)育的所需營養(yǎng)，以此配方作為原始營養(yǎng)濃度，以T1：1：20;T2：1：50;T3：1：100;T4：1：150;T5：1：200稀釋的營養(yǎng)液做5組番茄長(zhǎng)期澆灌處理。

1.3 實(shí)驗(yàn)處理

本實(shí)驗(yàn)是以盆裝珍珠巖作為番茄植株的固定載體的無土培育方法，用珍珠巖覆蓋番茄種子，育種于育苗槽中，育苗初期，每天澆灌T4營養(yǎng)液2次（早晚各1次），定植期，從所育幼苗中選取生長(zhǎng)狀況相似的150株幼苗分別定植移栽到T1、T2、T3、T4、T5 5個(gè)組，每組30株，并將5組種植的番茄植株用對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)置的營養(yǎng)液濃度每天定時(shí)定量澆灌培養(yǎng)。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

定植移栽后，分別用實(shí)驗(yàn)設(shè)置好的各組營養(yǎng)濃度澆灌培養(yǎng)黃瓜植株10d后開始進(jìn)行各組采樣，此后每7d進(jìn)行1次采樣處理。分別稱取每組采樣植株根、莖、葉的鮮重然后放入電熱鼓風(fēng)干燥箱中105℃殺青15min，再調(diào)節(jié)溫度到85℃烘干至恒重，用萬分之一天平稱量各干重。

測(cè)N（%）：稱磨細(xì)烘干的番茄烘干磨碎后的根、莖、葉各0.1000～0.2000g，置于100mL的消煮管中[6]。采用H2SO4-H2O2消煮法，將獲取的消煮液過濾，然后將過濾液存儲(chǔ)于瓶中，定容至100mL，用分光光度計(jì)測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 番茄植株根的N元素含量分布特征規(guī)律

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖1中可以看出，從5月13日第1次采樣到第3次采樣5月24日期間，5組番茄植株根部的N素含量在逐步升高，這說明這一時(shí)期番茄植株對(duì)N素的需求開始增加，番茄植株生長(zhǎng)活動(dòng)旺盛正處在植株的開花期，第3次采樣后，植株根系N素開始略有回落開始平穩(wěn)化，植株開始果實(shí)的發(fā)育，直到果期后期植株根系N素含量穩(wěn)定下來。根作為植物體在土壤等載體中的固定支撐的器官組織，并從所固定的載體中吸收生長(zhǎng)發(fā)育所需要的礦物元素、無機(jī)鹽、水等養(yǎng)分[7]，它的N素百分比含量可以反映出植株的生長(zhǎng)發(fā)育狀態(tài)。

在5組濃度不同的營養(yǎng)液中可以看出番茄植株根系N（%）值呈現(xiàn)：T4>T3>T2>T5>T1?？傮wT4組的根系N（%）含量最大，說明T4濃度最適合番茄根系吸收N素。T1組的濃度根系N素含量最小，說明營養(yǎng)液濃度不夠從而限制了植物的生長(zhǎng)和根系吸收作用。T5的營養(yǎng)液濃度最高但T2>T5>T1表明T5營養(yǎng)液的濃度過高導(dǎo)致植物的吸收效果開始下降，但吸收情況較T1組的營養(yǎng)液濃度不足仍好一些。

2.2 番茄植株根的生長(zhǎng)狀況及其干重質(zhì)量特征

在圖2可以得到前14～21d根系的干重質(zhì)量基本不變，這是由于作物育完苗，移植到營養(yǎng)液中，根系進(jìn)入新的環(huán)境中，對(duì)環(huán)境的抗逆作用和適應(yīng)作用導(dǎo)致根前期的生長(zhǎng)緩慢，在第4次采樣（5月31日）后植株的根系干重開始進(jìn)行明顯的變化增加，隨著時(shí)間的推移，根系的干重越來越大。結(jié)合圖1，后期植物根系的N（%）雖然有所回落，但植物的根系的生長(zhǎng)仍繼續(xù)進(jìn)行，根系干重并不會(huì)減少。

同時(shí)實(shí)驗(yàn)為無土栽培植株絕大部分營養(yǎng)物質(zhì)來自于營養(yǎng)液中，所以各組濃度的不同，根的生長(zhǎng)狀況也明顯不同，對(duì)根有著明顯直接的關(guān)系，由圖中可以得出盡管植株根系重量都在不斷上升，但增加的量有著明顯的差距，T4組的根系干重增長(zhǎng)速度和質(zhì)量相比較另外4組更加迅速。結(jié)合圖1，表明在T4組濃度下，根系可以充分吸收營養(yǎng)液，獲取氮素，加快根系生長(zhǎng)，根系的生長(zhǎng)加快反饋著對(duì)營養(yǎng)液的吸收和對(duì)氮素的獲取，T4濃度時(shí)5組中適合番茄生長(zhǎng)發(fā)育的濃度，該濃度植株根系干重最大。5組濃度中T5>T4>T3>T2>T1，但根系的干重T4>T5>T1，這表明在高濃度的營養(yǎng)液中，根的生長(zhǎng)受到抑制。T1的濃度太低從而使得T1組的番茄植株不能獲得充分的養(yǎng)分，植株生長(zhǎng)發(fā)育受到影響，該組植株的根系干重最小。

2.3 番茄植株莖的N元素含量分布特征規(guī)律

根據(jù)圖3可知番茄植株幼苗定植后第1次采樣后一段階段內(nèi)，這段時(shí)期番茄植株生長(zhǎng)發(fā)育旺盛，所需營養(yǎng)較多，根系吸收活力旺盛，莖部輸導(dǎo)和貯藏備用供給植物體利用養(yǎng)分也多，番茄植株莖的N（%）值呈線性增長(zhǎng)趨勢(shì)，直到第3次采樣期達(dá)到莖N（%）值達(dá)到最大值，此時(shí)期為花期。番茄植株花開時(shí)期是莖部N（%）最大時(shí)期，而后從番茄植株花期到盛果期階段莖部的N（%）值呈逐漸下降的趨勢(shì)，此時(shí)期果實(shí)成長(zhǎng)，莖部?jī)?chǔ)藏的有機(jī)養(yǎng)料以及營養(yǎng)成分都供給植物體此階段時(shí)期莖部N（%）值會(huì)下降。

各組番茄植株莖部N素含量關(guān)系：T4>T3>T2>T5>T1。由圖可知T4組植株莖部N素含量最高，番茄的莖輸導(dǎo)和貯藏備用供給給植物體的養(yǎng)分最多，T4組的濃度是5組濃度中植株生長(zhǎng)的最適濃度，T2>T5>T1，T5的營養(yǎng)液濃度最大，但其莖葉的N素水平卻小于T2組，說明T5的濃度過高，對(duì)植物體吸收營養(yǎng)液起著抑制的作用，但T5>T1表明T5組營養(yǎng)液濃度雖高但吸收效果仍較T1的濃度不足，生長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)還是較好。T1的濃度最小，番茄植株莖的N素水平最低，由此可以得出番茄植株吸收營養(yǎng)物質(zhì)是從配制霍格蘭營養(yǎng)液中獲取。

總體來說番茄植株莖中的N素在一定范圍內(nèi)和營養(yǎng)液的濃度成正比，但濃度過高反而會(huì)有著抑制的效果。

2.4 番茄植株葉的N元素含量分布特征規(guī)律

觀察圖4可以看出番茄植株的葉中N素在5月13日第1次采樣到5月24日第3次采樣期間含量明顯上升，植株葉片在這一時(shí)期生長(zhǎng)旺盛，N素主要存在葉片蛋白質(zhì)和葉綠素中，其中N素營養(yǎng)主要是由植物根系吸收N素營養(yǎng)通過莖部木質(zhì)部運(yùn)輸供給葉片生長(zhǎng)發(fā)育所需要的N素營養(yǎng)[8]。5月24日第3次采樣即開花期后，番茄植株中的N元素流向果實(shí)發(fā)育中，葉片中的N含量也開始下降，一直到7月5日趨于穩(wěn)定。

分析各組數(shù)據(jù)五組濃度葉片N含量為T4>T3>T2>T5>T1，在T4的濃度下，植株根系能夠可以充分獲取養(yǎng)分，并通過莖的運(yùn)輸使葉片中N（%）最高，葉片的發(fā)育良好，光合作用更加充分。而T5的濃度是5組中最高的，但植物葉N（%）T2>T5表明過高的營養(yǎng)液濃度對(duì)番茄植株根系的吸收活力有著抑制的作用，導(dǎo)致運(yùn)輸?shù)饺~片中的N的量偏低，T1的濃度是5組中最低的，同時(shí)其葉的N（%）也是最低的，說明植株根系從營養(yǎng)液中獲取養(yǎng)分。營養(yǎng)液濃度偏低其葉片N素水平也就偏低。T2的濃度大于T1，T2組番茄植株能夠從營養(yǎng)液中獲取的養(yǎng)分就多所以T2組的葉片N（%）也就高于T1。在5組濃度里濃度在一定范圍內(nèi)，葉片的N（%）和營養(yǎng)液的濃度呈現(xiàn)正相關(guān)。

2.5 番茄植株葉中葉綠素變化規(guī)律特征

在圖5，從第1次采樣（5月13日）到第7次采樣（6月21日）期間植物的葉綠素含量穩(wěn)步上升，植株葉片在這一時(shí)期生長(zhǎng)旺盛，根系從營養(yǎng)液中獲取N素，在莖中運(yùn)輸貯存到葉片，葉片N素主要存在葉片蛋白質(zhì)和葉綠素中所以，植物的葉綠素含量穩(wěn)步上升，光合作用增強(qiáng)。隨后到最后一次采樣（7月5日）番茄植株葉片內(nèi)的葉綠素的N（%）開始稍許下降，光合作用減弱。

比較各組數(shù)據(jù)得出在5組濃度下葉綠素含量：T4>T3>T2>T5>T1，番茄植株在T4的濃度下，根系能夠充分從營養(yǎng)液中獲取N素，在莖中運(yùn)輸?shù)饺~片，從而促進(jìn)葉的生長(zhǎng)使得葉綠素含量在5組中達(dá)到最高，番茄植株的光合作用最強(qiáng)，產(chǎn)量最高。T5的濃度最高，但是葉中的葉綠素含量反沒有T2組的含量高，表明由于營養(yǎng)液濃度過高抑制了根的活性，從營養(yǎng)液中獲得N素減少，進(jìn)入葉綠素的N下降從而減弱了植株的光合作用，對(duì)果實(shí)的發(fā)育有著不利影響。T1的濃度最小，T1的葉綠素含量最少，說明番茄植株獲得營養(yǎng)的直接途徑是從營養(yǎng)液中獲取的。

3 討論

N元素作為植物的必須元素，本次實(shí)驗(yàn)使用不同濃度的霍格蘭營養(yǎng)液對(duì)溫室番茄進(jìn)行無土栽培，在通過對(duì)番茄植株根莖葉部位的N（%）的測(cè)定，來反映番茄生長(zhǎng)發(fā)育過程中N元素分布特征。

3.1 不同營養(yǎng)液濃度對(duì)番茄根生長(zhǎng)發(fā)育中的N元素含量分布特征規(guī)律? 在本次實(shí)驗(yàn)中根系直接從營養(yǎng)液中獲取養(yǎng)分，根系的活性直接影響到番茄吸收養(yǎng)分的快慢從而影響植株生長(zhǎng)發(fā)育速度。植株的生長(zhǎng)是一個(gè)累積的過程，根系在植株生長(zhǎng)過程中也在不斷生長(zhǎng)發(fā)育，其活性也在不斷增長(zhǎng)中[9]，在5個(gè)不同的營養(yǎng)液濃度組中，T5的濃度由于過高，抑制了根的活性，根部吸收的N（%）并不是太高，T1的濃度最低，根的活性雖高，由于營養(yǎng)液濃度偏低，根系吸收養(yǎng)分效率和獲取養(yǎng)分量不足，使得該組番茄植株根系的N（%）最低。這表明根系從營養(yǎng)液中吸收營養(yǎng)物質(zhì)的效率和營養(yǎng)液的濃度有關(guān)。合適的濃度根能快速的生長(zhǎng)。超出一定濃度范圍，根系的活性不僅不會(huì)升高反而會(huì)如同T5組一樣，根的活性被抑制。

3.2 不同營養(yǎng)液濃度對(duì)番茄莖生長(zhǎng)發(fā)育中的N元素含量分布特征規(guī)律? 莖作為植物運(yùn)輸和貯藏的場(chǎng)所，本身不能夠直接從營養(yǎng)液中獲取養(yǎng)分，而是通過根對(duì)營養(yǎng)液的吸收，獲取養(yǎng)分再進(jìn)入植物莖干。所以莖的N素水平，取決于植物根系的獲取養(yǎng)分和N的速率。根系吸收營養(yǎng)液養(yǎng)分的速度越快，相對(duì)應(yīng)的番茄莖稈內(nèi)的N（%）就越高，根系吸收營養(yǎng)液養(yǎng)分的速度越慢，番茄莖稈內(nèi)的N（%）就低。本次實(shí)驗(yàn)中雖然T5的營養(yǎng)液濃度最高，但根系的活性并不高，吸收養(yǎng)分的速率不快，導(dǎo)致莖稈獲得養(yǎng)分不充足，N（%）并不高。T4組的營養(yǎng)液濃度沒有T5組的高，T4組的莖稈N（%）卻高于另外4組，表明在這5組中T4組的濃度最適合根系生長(zhǎng)發(fā)育，根系的活性能夠充分利用而不降低。使得該組植株莖稈發(fā)育良好N（%）最高。T1組營養(yǎng)液濃度在5組中最低，T1組植株的根系活性雖然沒被抑制，但由于營養(yǎng)液濃度偏低，根系不能充分獲取足夠的養(yǎng)分，使該組番茄植株莖稈發(fā)育不良N（%）含量低。

3.3 不同營養(yǎng)液濃度對(duì)番茄葉生長(zhǎng)發(fā)育中的N元素含量分布特征規(guī)律?? 光合作用是植物合成有機(jī)物的重要途徑，而葉綠素含量的大小是反映作物光合能力的重要指標(biāo)之一[10]。本次實(shí)驗(yàn)通過對(duì)葉片N含量的測(cè)定和葉綠素含量的測(cè)定來探究不同營養(yǎng)液濃度對(duì)番茄植株葉生長(zhǎng)發(fā)育過程中的N元素含量分布特征規(guī)律。

對(duì)圖6的分析，葉綠素通過時(shí)間的增長(zhǎng)進(jìn)行累積所以葉綠素的含量總體趨勢(shì)是增加的。由于果實(shí)的形成，植物葉部的N素運(yùn)輸?shù)焦麑?shí)中，會(huì)有一段下降的時(shí)間段。5組營養(yǎng)液中5組中T5濃度最高，植株的葉的N（%）較同時(shí)期的T4、T3組偏低，而T4濃度大于T3，T4組番茄植株葉N（%）也大于T3，而T1濃度最小，植株的葉的N（%）和葉綠素含量都是最低的。表明過高的營養(yǎng)液濃度會(huì)對(duì)根有著限制作用，根的活性低，在高濃度的營養(yǎng)液中，養(yǎng)分獲取的就慢，不利于葉綠素和葉的生長(zhǎng)。營養(yǎng)液的濃度適宜，同時(shí)根的活性高，養(yǎng)分的獲取速度才快。營養(yǎng)液濃度過低，根部不能獲取足夠多的養(yǎng)分，導(dǎo)致植物整體的生長(zhǎng)狀況偏差，葉部的N（%）偏低，葉綠素含量偏低。

4 結(jié)論

通過探究不同營養(yǎng)液濃度對(duì)溫室番茄生長(zhǎng)發(fā)育中的N元素分布特征的影響，研究表明，在T1、T2、T3、T4、T5（T1：1：20;T2：1：50;T3：1：100;T4：1：150;T5：1：200）5種不同營養(yǎng)液濃度進(jìn)行澆灌，結(jié)果發(fā)現(xiàn)T4組的濃度最適合番茄植株的生長(zhǎng)，達(dá)到的經(jīng)濟(jì)效益最高。

參考文獻(xiàn)

[1] 曹玉鑫.不同營養(yǎng)液處理對(duì)番茄產(chǎn)量、品質(zhì)及其采后生理的影響[D].西北農(nóng)林科技大學(xué)，2016.

[2] 馬萬征，趙鳳，馬萬敏，等.不同濃度鉻對(duì)黃瓜氮磷鉀吸收分配的影響[J]. 應(yīng)用化工， 2015，44（1）：46-48.

[3] 于世欣.不同地區(qū)土壤養(yǎng)分含量與番茄葉片養(yǎng)分含量、產(chǎn)量的關(guān)系[D].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2015.

[4] 邢英英，張富倉，張燕，等.滴灌施肥水肥耦合對(duì)溫室番茄產(chǎn)量、品質(zhì)和水氮利用的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，48（4）：713-726.

[5] 邢英英，張富倉，張燕，等. 膜下滴灌水肥耦合促進(jìn)番茄養(yǎng)分吸收及生長(zhǎng)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2014，30（21）：70-80.

[6] 鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].第3版.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000：265-267.

[7] 李揚(yáng)漢.植物學(xué)[M].第3版.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2006：83-228.

[8] 杜婭丹.無土栽培番茄對(duì)不同氮肥形態(tài)和濃度的響應(yīng)[D].西北農(nóng)林科技大學(xué)，2016.

[9] 任旭琴. 辣椒耐冷性鑒定與冷適應(yīng)生理機(jī)制研究[D]. 揚(yáng)州大學(xué)， 2009.

[10] 劉永康，李明軍，李景原，等 .小麥旗葉直立轉(zhuǎn)披動(dòng)態(tài)過程對(duì)其高光效的影響[J]. 科學(xué)通報(bào)，2009，54（15）：2205-2211.