施氮对加工番茄生长、养分吸收及不同器官养分分配的影响

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(塔里木大学植物科学学院, 阿拉尔 新疆 843300)

新疆太阳辐射量大、干旱少雨、光热资源充足、昼夜温差大，非常适于加工番茄(LycopersiconesculentumMill)种植。加工番茄喜光、喜温，是在新疆非常具有种植优势，有很高的推广前景和经济价值。近年来，新疆加工番茄产业快速发展，种植面积不断地增加，已成为新疆重要的经济作物，目前新疆不仅是我国最大的生产基地，而且是世界第二大生产区[1]。2013年新疆的加工番茄种植面积达5. 67×104hm2，产量579. 43×104t[2]，已形成区域化布局、产业化生产的局面[3]。

土壤养分是影响植物生长发育的重要因素，氮素作为大量元素，番茄需求量大，对番茄的正常生长发育和产量品质至关重要。目前，加工番茄种植过程中,生产者对氮肥的施用仍以经验估算为主[4]，土壤中氮素对作物产量贡献率可达48. 6%～79. 4%,但利用率却极低，一般只有28%～41%之间，不仅如此，氮肥不合理施用会导致生态环境污染等问题[5]。随着社会的快速发展和人们生活水平的不断提高，人们对环境保护及“绿色”生产的意识越来越强，科学、最佳、高效利用氮肥与加工番茄优质生产已然成为具有研究意义的主要问题之一。为此，施氮处理下加工番茄生长、养分吸收及不同器官养分分配的研究，可为提高氮肥利用率，对探索加工番茄的最佳氮肥施用量及施用时期，为新疆加工番茄可持续发展提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2017年3～9月在塔里木大学园艺试验站内进行。供试加工番茄品种为亚心87-5。试验采用直径33 cm，高30 cm的塑料盆，氮肥为尿素(含N 46%)、磷肥为重过磷酸钙(含P2O546%)、钾肥为硫酸钾镁(含K2O 24%)，供试土壤取自多年未施肥和管理的荒地耕层。PH7. 98，总盐含量为0. 147 5 g/kg，有机质为18. 81 g/kg，碱解氮为43. 4 mg/kg，速效磷为8. 67 mg/kg，速效钾为81 mg/kg。

1.2 试验设计

本试验为盆栽试验，每盆装入过3 mm孔径筛的10 kg风干土(含水量5. 6%)，氮肥设计6个处理, 分别为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、钾肥每盆施用量分别相同，基肥施入67%，33%在花期施入，施肥设计详见表1。每处理种植9盆，每盆移栽选长势一致的5～6株幼苗，成活后留3株壮苗，分别在加工番茄苗期、花期和坐果期三个生育期采集土样、植株样及测定相关指标。

表1 试验各处理施肥水平

1.3 样品采集与测定方法

分别在苗期(定植20 d后)、花期(定植45 d后)和坐果期(定植65 d后)三个生育期进行样品采集。每个处理所有重复分别测定番茄株高(根基到生长点)、分枝数和叶片SPAD值。苗期、花期(以每盆50%开花为准)和坐果期(以每盆50%坐果为准)采取新鲜植株，带回实验室后立即自来水洗干净再用蒸馏水冲洗，然后用纱布吸干水分后进行根、茎、叶和叶柄器官的分离，于105 ℃下杀青30 min,80 ℃烘干至恒重,分别测其干物质量,然后经粉碎磨细及过筛后用于测定全氮、磷、钾。新鲜植株样采完以后每盆取三个点混合土样经晾干、磨碎、过筛后用于测定速效氮、磷、钾。

植物全氮采用H2SO4-H2O2消煮-碱解扩散法测定；植物全磷采用H2SO4-H2O2消煮-钒钼黄比色法测定；植物全钾采用H2SO4-H2O2消煮-火焰光度法测定。土壤碱解氮采用1 mol/L NaOH碱解扩散法；土壤速效磷采用NaHCO3浸提-钼锑抗比色法；土壤速效钾采用中性NH4OAC浸提-火焰光度法测定。

1.4 数据分析

试验数据采用EXCEL和DPS数据处理软件进行试验数据统计分析。

2 结果与分析

表2 施氮对加工番茄株高的变化趋势 (cm)

注：表中同列数据后小写英文字母不同者表示差异显著(P<0. 05)。

2.1 施氮对加工番茄株高的影响

株高是植物的形态指标，在植物特定的生长期，可以直观反映出植物的长势和营养吸收状况。施氮对加工番茄株高有显著的影响，由表2可知，不同处理下株高在三个生育时期都表现出了类似的趋势，所有施氮处理均比不施氮处理的株高要高。在苗期，N0与其它处理出现显著差异，处理N5对株高提高最明显，比N0提高了20.4 %；在花期，N1、N2和N3处理与N0出现显著差异，N4和N5处理与N0没出现显著水平,处理N3对株高提高最突出，株高为50. 75 cm，比N0提高了21. 44%；在坐果期，N4处理与N0差异显著且株高最高为60.36 cm，比N0提高了17. 23%，其它处理与N0没有出现显著差异。

在一定范围内，适宜的施氮可以促进加工番茄生长，各施氮处理对株高的提高均高于不施氮处理，株高提高了3. 59%～20. 4%。这跟王美琪等人[6]研究结果一样，一定的施氮范围内，株高随适量的氮肥增施而逐渐提高，当超过一定施氮量后，株高不再提高或者很慢，造成肥料利用率降低。

图1 不同施氮对加工番茄分枝数的变化

2.2 施氮对加工番茄分枝数的影响

分枝是加工番茄旺盛生长及产量形成的指标之一。从图1可以看出，各施氮处理在苗期的分枝数比N0均有明显增多，随施氮水平的提高，分枝数呈先上升后下降趋势，N4处理与N0差异达到显著水平且分枝数最多，为5. 33支/株，比N0提高了20. 05%，其它处理与N0没有出现显著差异。在花期N5处理与N0出现显著差异水平，此处理下的分枝数比N0提高了17%，为6. 9支/株，其它处理与N0没出现显著差异。在坐果期与N0相比，N4处理下出现显著差异水平，N4处理下分枝数最多，为7. 89支/株，比N0提高了24. 65%，其它处理与N0没出现显著差异。

适宜的氮肥可以显著促进加工番茄分枝，N4(3 g/盆)处理对分枝数影响最显著，尤其是苗期和坐果期表现明显。氮素具有调节加工番茄分枝数的能力，而过低或者过度施氮则会产生相反的结果。赵继献等人[7]研究结果表明，在适宜的范围内，施氮肥是群体获得较多一次性分枝数的重要途径。傀溟等人[8]在油菜上也发现，在一定密度条件下,适宜增施氮肥可以提高分枝、增加群体产量。

图2 不同施氮对加工番茄叶绿素的变化

2.3 施氮对加工番茄叶绿素的影响

叶绿素是植物进行光合作用的主要物质之一，加工番茄叶绿素与施氮水平有很强的相关性，施氮影响加工番茄叶绿素含量相对值(SPAD值)。由图2可知，在苗期、花期和坐果期，叶片SPAD值均随施氮量的增加而提高，之后又开始下降。苗期各施氮处理、花期N2、N3、N4和N5处理、坐果期N4处理与N0呈现显著差异水平，其它处理与N0没出现显著差异，各生育期N4(3 g/盆)处理下SPAD值最高，在三个生育时期分别达37. 49、44. 85、30. 39，总体平均来计算，施氮处理分别比N0提高了18. 83%、49. 5%、29. 65%。韩小平等人[9]也发现普通番茄叶绿素含量和氮肥用量有显著的相关关系。

2.4 施氮对加工番茄地上部分生物量及氮积累量的影响

生物量和氮积累量是反映植物养分吸收状况的重要指标。表3可知，各施氮处理在苗期的生物量和氮积累量均比N0处理下高，均与N0差异显著。不同氮肥处理下苗期氮积累量大小顺序为N3> N4≈N2≈N5> N1 >N0。其中在N3处理下生物量和氮积累量最高，分别为80. 33 g/盆和31. 73 g/盆，比不施氮分别提高了70. 92%、159. 44%。不同处理下花期氮积累量大小顺序为：N3≈N4>N5≈N2>N1>N0，各施肥处理均与不施肥处理呈现显著差异。其中在N4和N3处理下，生物量和氮积累量分别最高，分别为246. 67 g/盆和68. 07 g/盆，比不施氮提高了66. 82%、211. 2% 。

表3 不同施氮对加工番茄不同生育期地上部分生物量及氮积累量的变化(g/盆)

注：地上部分氮积累量=(茎干物质量*茎含氮量)+(叶干物质量*叶含氮量)+(叶柄干物质量*叶柄含氮量)

各处理在坐果期的生物量和氮积累量变化趋势与苗期和花期的趋势相似，差异显著。在N3处理下生物量积累量最高、在N4处理下氮积累量最高，分别为264. 09 g/盆和49. 40 g/盆，比不施氮处理分别提高了21. 58%和61. 02%，各处理在坐果期的氮积累量大小顺序依次为：N4>N3≈N5≧N2≧N1≈N0。

在加工番茄整个生育期适宜的范围内，地上部分生物量和氮积累量随施氮量的增加而增加，分别在N3(2 g/盆)和N4(3 g/盆)处理下达到最大值。当超过一定施氮量后，不利于作物生物量和氮积累量的提高[10]。

2.5 施氮对加工番茄植株不同器官氮素分配的影响

加工番茄植株对氮素的吸收和分配的变化见图3。施氮水平会影响植株对氮素的吸收和分配，但不影响总的吸收趋势[11]。在苗期，氮素主要分配在叶中，随着施氮水平的提高，各施氮处理下叶片中氮吸收量先上升后下降，显著高于N0。各施氮处理与N0呈现显著差异水平，并在N3处理下，叶的氮素吸收量最高达23.18 g/盆，比不施氮处理提高了194. 54%。在花期，随着施氮水平的提高，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为：叶>茎>根>叶柄，除了N1处理之外，其它施氮处理都与N0呈现显著差异水平，并在N3处理下，各器官氮素分配量最高，分别为：叶40. 75、茎25. 80、根8. 90、叶柄1. 52 g/盆，比N0处理分别提高了215. 16%、207. 14%、24. 48%、176. 36%。

在坐果期，随着施氮水平的提高植株氮素吸收量与苗期和花期趋势相同。在N4处理与N0呈现显著差异水平，并氮素吸收量最高为92.79 g/盆，比N0提高了71. 9%，其它处理下差异不显著。该生长时期氮素在根中积累较多，其次在叶和茎中，在叶柄氮素含量很少。N4处理下各器官氮素分配量最高，分别为：根43. 71、叶30. 5、茎17. 6、叶柄0. 98 g/盆，比N0处理分别提高了20. 31%、220. 72%、127. 98%、133. 33%。

图3 不同施氮对加工番茄氮素吸收和分配的变化

随着生育期的推进，番茄植株需氮量逐渐提高，在一定的范围内，植株氮素吸收量随施氮量增加而增加。齐红岩等人[12]研究表明，不同施氮水平条件下,随着施氮量的增多,番茄叶片中含氮量升高。杨玉珍等人[4]研究表明，在适量施氮范围内，单位施氮量获得的氮素吸收量较大，产量增加量较大。

2.6 施氮对加工番茄植株不同器官磷素分配的影响

由图4可知，各施氮处理下磷素的吸收量都显著高于N0处理，随着施氮水平的提高，植株磷素总吸收量先升高后下降趋势。在苗期各施氮处理、花期N2、N3、N4、N5处理、坐果期N3和N4处理与N0呈现显著差异水平，N3处理在苗期和花期、N4处理坐果期吸磷量分别最多，分别为4. 67、18. 22、36. 2 g/盆，比不施氮提高了270. 63%、102. 67%、44. 57%。

从磷的分配看，苗期磷主要分配到叶中，N3处理下叶中的磷素最高为2. 89 g/盆，比不施氮提高了373. 77%；花期磷主要分配到茎中，N3处理下茎中磷最多，为9. 53 g/盆，比不施氮提高了166. 2%；坐果期磷素主要分配在茎中, N4处理下茎中磷素最多，为17. 6 g/盆，比不施氮提高了130. 67%。随着生育期的推进，番茄需磷量逐渐提高，在适宜的范围内，增施氮肥有利于磷素的吸收并提高利用率[11]。

图4 不同施氮对加工番茄磷素吸收和分配的变化

2.7 施氮对加工番茄植株不同器官钾素分配的影响

图5可知，加工番茄对钾的需求量很大，最高达275. 94 g/盆,各施氮处理的钾素吸收量高于不施氮处理；在苗期各施氮处理、花期N2、N3、N4、N5处理、坐果期N3和N4处理与N0呈现显著差异水平；N1、N2、N3、N4、N5各施氮处理比N0处理钾素吸收量分别增加10. 6%～57. 1%、20. 66%～75. 69%、61. 14%～125. 64%、53. 87%～99. 68%、26. 1%～82. 42%。因此，施氮可以显著提高加工番茄对钾素的吸收。总体来看，N3处理下植株对钾素吸收最高，三个生育期比N0分别提高了101. 84%、125. 64%、61. 14%。

从钾在各器官的分配看来，钾素主要分配在茎中，但坐果期根中的钾素含量也有所提高。随着施氮水平的提高，茎中的钾素含量先上升后降低。同时，茎中的钾素吸收量远高于叶和叶柄。N3处理下，茎中的钾素吸收量分别为34. 27、165. 58、153. 78 g/盆，比N0处理提高了90. 7%、140. 67%、186. 48%。钾与氮、磷的分配相比，钾在茎中的比例较高，在适宜的范围内，增施氮肥可以促进钾素的吸收和茎中分配比例的增加，而氮肥过量会使钾素吸收量和茎中的分配比例减少。

图5 不同施氮对加工番茄钾素吸收和分配的变化

3 结论与讨论

在一定范围内，适宜施氮可以促进加工番茄生长，提高磷、钾的吸收。在一定的施氮范围内，适量氮肥增施可提高作物株高和生物量，超量施用后，效果不能凸显，反而会降低肥料利用率[4，6，10]。随着生育期的推进，作物氮、磷、钾需求量逐渐提高，增施氮肥不但有利于植株氮素积累[12]，提高植株体内叶绿素含量[9]，而且有利于磷素的吸收并提高其利用率，过量反而[11]。施氮肥是群体获得较多一次性分枝数的重要途径[7]，氮素具有调节加工番茄分枝数的能力[8]，而过低或者过度施氮则会产生相反的结果。

本试验发现，适宜施用氮肥可以提高加工番茄株高、分枝数和叶绿素含量(SPAD值)。 N3(2 g/盆)和N4(3 g/盆)处理时，对以上指标的提高效果最显著，此时加工番茄的长势、营养吸收状况较好，分枝数调节能力较强，氮素的供应状况、光合作用效果最好。

适宜的增施氮肥可以提高加工番茄生物量和氮积累量，而过量不利。施氮对加工番茄地上部分生物量和氮积累量的影响很明显，分别N3(2 g/盆)和N4(3 g/盆)处理时，比不施氮处理提高了3. 24%～70. 92%、1. 27%～211. 2%，此时可以更好的反映加工番茄养分吸收状况。合理施用氮肥不仅可以促进加工番茄植株对氮、磷、钾的吸收，还可以调节氮、磷、钾在主要器官中的分配比例，从而可以提高养分利用率。N3(2 g/盆)和N4(3 g/盆)处理时，对氮、磷、钾吸收和氮、磷、钾主要器官中分配比例的调节作用最显著，此两个处理下分别比不施氮处理多吸收氮11. 04%～165. 17%、多吸收磷13. 38%～270. 64%、多吸收钾10. 6%～125. 64%。

合理施用氮肥是获得高产、稳产的关键，同时也是促进加工番茄养分积累和调节氮、磷、钾在不同器官中分配的积极手段，在减少化肥施用、提高肥料利用率的要求下，有效利用氮肥、有效提高单位肥料的生产效率，是今后加工番茄生产中面临的重要课题。