不同施肥方案对室内种植番茄生长发育及果实品质的影响

文点点，王宁，章雨珠，童芳，端金慧，王源秀，杨璐

(安徽师范大学 生命科学学院，安徽 芜湖 241000)

番茄(Solanumlycopersicum)属茄科，为一年或多年生草本植物，其果实营养丰富，具特殊风味[1-3]。每100 g新鲜番茄中含有蛋白质0.7～0.9 g、碳水化合物2～4 g、胡萝卜素0.3～0.5 mg、硫胺素0.3～0.4 mg、核黄素0.01～0.02 mg，以及烟酸、抗坏血酸、柠檬酸、苹果酸、番茄素等[4-6]。因其具有低热量和种植效益可观的优势，在中国乃至全世界广泛栽培，且种植面积仍在继续扩大[7-10]。近年来，工业化生产的番茄因过分追求质量和经济效益而盲目施肥，导致土壤质量下降、影响植株对营养元素的吸收、番茄产量和品质降低[11-14]。在人工控制温度、湿度的培养室内种植番茄，可以通过对温度、湿度、光照条件等进行控制而创造出适合番茄生长发育的小环境气候，是进行番茄生产的一种特殊的栽培模式[15-16]。人工控制的栽培室具有密闭性好、空间有限的特点，因此室内栽培番茄比露地栽培所需要的营养条件更高，在施肥时不规范或施肥比例不合适，常导致番茄表现出缺素症状，或因缺素而发病[17-20]。因此，探究出番茄最佳施肥方案，不仅可以减轻肥料对土壤的污染，而且对于提高番茄品质、降低栽培室或温室种植番茄的成本具有重要意义。本实验以野生型番茄为研究对象，旨在探究不同施肥方案对番茄生长发育及果实品质的影响，以期为番茄科学合理施肥提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

本实验所用的番茄品种为Micro Tom。栽培方式为盆栽，加入底肥，每个营养钵(7.5 cm×7.5 cm)中播撒一颗清水萌芽后的种子。生长条件为标准的温室条件(光照16 h、黑暗8 h；白天25 ℃、夜晚18 ℃；湿度80%；光照强度250 μmol·m-2·s-1)。试验土为购自爱美园艺的进口丹麦氏泥炭土(泥炭藓，pH值5.5～6.0，颗粒0～10 mm)；实验所用磷肥购于河北中保绿农作物科技有限公司 (配方为KH2PO499%、P2O552%、K2O 34%)；实验所用小颗粒购于河南省双惠农业科技发展有限公司(配方为N 15.18%、P2O515.36%、K2O 15.26%)；实验所用PNS营养液为自行配置。

1.2 实验方法

2022年3月7日种植番茄，3月21日开始施肥。对番茄进行8种处理。空白对照组，根部浇灌清水(CK)；处理1，叶面喷施营养液(T1)；处理2，叶面喷施磷肥(T2)；处理3，根部施小颗粒肥料(T3)；处理4，叶面喷施营养液+叶面喷施磷肥(T4)；处理5，叶面喷施营养液+根部施小颗粒肥料(T5)；处理6，叶面喷施磷肥+根部施小颗粒肥料(T6)；处理7，叶面喷施营养液+叶面喷施磷肥+根部施小颗粒肥料(T7)。每种培养方式至少培养6株番茄苗。营养液装在500 mL喷壶中，3 d喷施一次，每株番茄苗用喷壶加压均匀喷洒在叶面上(约2.296 mL)；磷肥装在400 mL喷壶中，6 d喷施一次，每株番茄苗用喷壶加压均匀喷洒在叶面上(约1.708 mL)；小颗粒20 d根部施一次，一次施5粒，见表1。

表1 番茄的不同施肥方案Table 1 Different fertilization schemes for tomato

1.3 项目测定

1.3.1 番茄植株生长指标测定

每个处理组随机选取6株番茄苗，在定植后40 d、80 d分别用直尺测量每株番茄植株的株高、茎粗、第二侧枝长度、第二侧枝主叶长度、第二侧枝主叶宽度。统计不同施肥方案下番茄植株连续5 d的开花数。在定植后41 d、44 d分别从每种处理方案中随机选取3株番茄植株，取新鲜组织，擦净组织表面污物，剪碎、混匀。称取0.1 g，共3份，分别置于试管中。每个试管中加入5 mL 95%乙醇。放暗处浸泡24 h，之后测定叶绿素含量[21]。

1.3.2 番茄果实产量和品质指标测定

在果实破色当天(0 d.p.a)分别用游标卡尺测量果实横径、统计种子数量；在番茄衰老期统计单株产量；采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量(采用南京建成生物工程研究所研制的植物可溶性糖检测试剂盒)；采用紫外分光光度计法测定维生素C含量[22]。

1.4 数据分析

试 验 数 据 采 用 Microsoft Excel 2016进行统计、整理、分析及作图，并采用IBM SPSS Statistics 19统计软件进行处理间的显著性检验，采用单因素方差分析，差异显著性分析(P<0.05)采用Duncan法。

2 结果与分析

2.1 不同施肥方案下番茄营养生长的差异比较

2.1.1 不同施肥方案对番茄植株生长的直观影响

由图1可知，在定植后43 d，对不同处理方案的番茄苗进行拍照，结果显示，T3、T5、T6组植株长势明显优于其他组，具体表现为株高较高、茎秆枝叶茂盛，叶片呈现深绿色。T7处理组植株长势次之，株高矮于前3组。值得注意的是，CK、T1、T2、T4的植株株高较其他组明显矮小，茎秆上枝叶稀疏。

图1 番茄植株生长直观图Fig.1 Visual picture of tomato plant growth

由图1 中最大叶面正面和最大叶面背面可知，T6、T7最大叶片明显优于其他组，具体表现为叶片宽大且呈深绿色，T3、T4、T5处理组最大叶片次之，小于前3组。值得注意的是，CK、T1、T2的最大叶片明显小于其他组，叶片泛黄。

由图1 中根部可知，T5、T7根部的生长情况明显优于其他组，具体表现为根部分枝较多，根长较长，CK、TI次之，根部分枝少于前3组。值得注意的是，T2、T3、T4、T6的根长明显比其他组短。

综上可知，不同的施肥方案对番茄植株生长的影响有较大差异，其中T3、T5、T6、T7组枝叶较茂盛，即施用了小颗粒肥料的实验组生长情况较好。

2.1.2 不同施肥方案下番茄长势的统计比较

由图2中可知，番茄定植后40 d，除T1外，T2、T3、T4、T5、T6、T7较CK组的株高增加幅度分别为30.93%、135.74%、51.05%、158.26%、129.13%、52.85%，其中T5株高最大，略大于T3、T6组但无显著差异，显著大于其他处理组与对照组。T1株高最小，与CK无显著差异。株高大小关系为T5>T3>T6>T7>T4>T2>CK>T1；

同组柱上无相同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)，图3、5～7同。图2 不同施肥方案下番茄植株株高比较Fig.2 Comparison of tomato plant height under different fertilization schemes

定植后80 d，除T1外，T2、T3、T4、T5、T6、T7较CK组的株高增加比率分别为9.75%、55.13%、16.45%、52.42%、45.41%、10.23%，其中T3株高最大，略大于T5、T6但无显著差异，显著大于其他处理组与对照组。T1株高最小，与CK、T2、T4、T7无显著差异。株高大小关系为T3>T5>T6>T4>T7>T2>CK>T1。综上，从番茄株高的生长情况来看，T3、T5和T6三组生长情况较好。

由图3中可知，番茄定植后40 d，所有处理组的茎粗均大于对照组(CK)。其中T5茎粗最大，略大于T3但无显著差异，显著高于其他处理组与对照组。CK茎粗最小，与T1、T2、T4、T7无显著差异。茎粗大小关系为T5>T3>T6>T1>T7=T2>T4>CK；定植后80 d，番茄茎粗较定植后40 d均增大，T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7较CK组的茎粗增加比率分别为0.85%、3.80%、52.32%、9.70%、46.84%、23.63%、19.41%。其中T3茎粗最大，与T5无显著差异，但显著高于其他处理组与对照组。T1茎粗最小，与CK、T2、T4无显著差异。茎粗大小关系为T3>T5>T6>T7>T4>T2>T1>CK。综上，从番茄茎粗的生长情况来看，T3、T5和T6三组的生长情况较好。

图3 不同施肥方案下番茄植株茎粗比较Fig.3 Comparison of stem diameter of tomato plants under different fertilization schemes

由表2可知，定植后40 d，除T2外，T1、T3、T4、T5、T6、T7较CK组的第二侧枝长度增加比率分别为14.94%、40.23%、2.87%、54.60%、38.79%、75.86%，其中T7的第二侧枝长度最大，略大于T5但无显著差异，显著大于其他处理组与对照组。T3、T6次之，且T3、T5、T6之间无显著差异。T2的第二侧枝长度最小，与CK、T1、T4无显著差异。第二侧枝长度大小依次为T7、T5、T3、T6、T1、T4、CK、T2；定植后80 d，除T1与T2外，T3、T4、T5、T6、T7较CK组的第二侧枝长度增加比率分别为186.73%、32.91%、149.49%、139.03%、92.86%，其中T3的第二侧枝长度最大，显著大于其他处理组与对照组，T2的第二侧枝长度最小，与CK、T1无显著差异。第二侧枝长度大小依次为T3、T5、T6、T7、T4、CK、T1、T2。总的来说，第二侧枝长度T3、T5、T6处理组生长情况较好。

定植后40 d，与CK相比，所有处理组的第二侧枝主叶长度均大于对照组，其中T5最大，略大于T3、T7但无显著差异，显著大于其他处理组与对照组。T2最小，与CK、T1、T4无显著差异。第二侧枝主叶长度大小依次为T5、T7、T3、T6、T4、T1、T2、CK；定植后80 d，除T2外，T1、T3、T4、T5、T6、T7较CK组的第二侧枝主叶长度增加比率分别为5.52%、242.33%、61.96%、226.38%、196.93%、159.51%。其中T3最大，略大于T5但无显著差异，显著大于其他处理组和对照组。T2最小，与CK、T1无显著差异。第二侧枝主叶长度大小依次为T3、T5、T6、T7、T4、T1、CK、T2。总的来说，第二侧枝主叶长度T3、T5处理组生长情况较好。

定植后40 d，除T4外，T1、T2、T3、T5、T6、T7较CK组的第二侧枝主叶宽度增加比率分别为17.59%、25.00%、59.26%、50.93%、13.89%、85.19%，其中T7最大，略大于T3但无显著差异，显著大于其他处理组和对照组，T4最小，与CK、T1、T2、T6无显著差异。第二侧枝主叶宽度大小依次为T7、T3、T5、T2、T1、T6、CK、T4；定植后80 d，除T2外，T1、T3、T4、T5、T6、T7较CK组的第二侧枝主叶宽度增加比率分别为1.59%、258.73%、50.79%、176.19%、187.30%、130.16%。其中T3最大，显著大于其他处理组和对照组，T2最小，与CK、T1无显著差异。第二侧枝主叶宽度大小依次为T3、T6、T5、T7、T4、T1、CK、T2。总的来说，第二侧枝主叶宽度T3、T5处理组生长情况良好。

综上，从番茄第二侧枝的生长情况来看，T3、T6处理组的生长情况较好。由此可知，在本次实验条件下，从番茄株高、茎粗与第二侧枝三方面来看，T3、T5、T6三组施肥方案的番茄植株营养生长情况较好，说明小颗粒肥料能对番茄的营养生长起到明显的促进作用。

2.1.3 不同施肥方案下番茄叶片叶绿素含量差异

从表3可知，定植后41 d，除T1、T4外，其他处理的叶绿素a含量的均值均比对照组低。其中T4最高，略高于T2、CK、T1但无显著差异，显著高于其他处理组。T6、T7最低，与T2、T3、T5无显著差异；除T2外，其他处理的叶绿素b含量的均值均高于对照组，其中T7最高，与T3、T5、T6无显著差异，但显著高于其他处理组和对照组，T2最低，与T1、CK无显著差异；除T2外，其他处理的叶绿素总含量的均值都比对照组高，其中T7最高，与T3、T5、T6无显著差异，但显著高于其他处理组和对照组，T2最低，与T1、CK无显著差异。定植后44 d，除T1、T2外，其他处理的叶绿素a含量的均值都比对照组高，其中T4最高，略高于CK、T2、T3、T5、T6、T7但无显著差异，显著高于T1；除T1外，其他处理的叶绿素b含量的均值都比对照组高，T3最高，与T7无显著差异，但显著高于其他处理组和对照组，T1最低，与CK、T2无显著差异；除T1外，其他处理的叶绿素总含量的均值都比对照组高，其中T3最高，略高于T5、T6、T7但无显著差异，但显著高于其他处理组和对照组。T1最低，与CK、T2无显著差异。说明T3、T7处理能明显促进番茄幼苗叶绿素的合成。

2.2 不同施肥方案对番茄生殖生长的影响

2.2.1 不同施肥方案对番茄植株开花的影响

由图4可知，在连续的5 d时间内，CK、T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7平均每日新增的开花数均值为0、0、0.4、4.8、0.4、6.0、4.4、4.0。T5平均每日新增的开花朵数最多；T1平均每日新增的开花数最少，和CK一样为0。表明采用不同处理方案对番茄植株开花的影响不同，T5处理能对番茄植株开花起到明显的促进作用。

图4 不同施肥方案下番茄植株5 d累计开花数Fig.4 Accumulated flowering number of tomato plants in 5 days under different fertilization schemes

2.2.2 不同施肥方案对番茄果实结果数的影响

待番茄进入衰老期即坐果数不再增加时，对每组结果数排序前六的植株进行统计，由图5可知，CK、T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7组每株果实数均值分别为1.50、1.33、0.33、18.17、2.83、16.17、14.67、15.83，其中T3平均每株果实数最多，略大于T5、T7但无显著差异，显著高于其他处理组和对照组，T2最少，与CK、T1、T4无显著差异，结果数大小关系为T3>T5>T7>T6>T4>CK>T1>T2。说明T3处理能明显促进番茄结果。

图5 不同施肥方案下番茄植株结果数Fig.5 The number of tomato plant fruits under different fertilization schemes

2.2.3 不同施肥方案对番茄果实大小及种子数的影响

由不同施肥方案下番茄衰老期的整体图可知，CK、T1、T2、T4的生长情况远不如T3、T5、T6、T7。故下面只比较T3、T5、T6、T7处理组的果实大小及种子数。在整个成熟期，对每组破色果实横径和种子数量进行统计分析。从表4可知，T3、T5、T6较T7组的番茄横径增加比率分别为4.67%、10.16%、1.93%，其中T5番茄横径最大，且显著大于其他处理组，T7番茄横径最小，与T3、T6无显著差异。横径大小关系为T5>T3>T6>T7；破色果实中，T3、T5、T7较T6组的种子数量增加比率分别为6.56%、44.26%、32.70%，其中T5最多，但与其他处理组无显著差异，T6最少，番茄种子数量大小关系为T5>T7>T3>T6。说明T5处理对番茄果实大小及种子数均有明显的促进作用。

表4 不同施肥方案对破色期番茄果实大小及种子数的影响Table 4 Effects of different fertilization schemes on the size of tomato fruits and number of seeds during the color breaking period

2.2.4 不同施肥方案对番茄果实品质的影响

从图6中可知，破色当天(0 d.p.a.)时，T3、T6、T7较T5组的可溶性糖含量增加比率分别为23.76%、8.89%、22.64%；T3的可溶性糖含量最高，略高于T6、T7但无显著差异，显著高于T5，T5的可溶性糖含量最低，与T6无显著差异，各处理组间的可溶性糖含量T3>T7>T6>T5；破色7 d(7 d.p.a.)时，T3、T5、T7较T6组的可溶性糖含量增加比率分别为27.25%、14.91%、33.05%，T7的可溶性糖含量最高，略高于T3、T5但无显著差异，显著高于T6，T6的可溶性糖含量最低，与T5无显著差异，各处理组间的可溶性糖含量T7>T3>T5>T6。

图6 不同施肥方案下番茄可溶性糖含量比较Fig.6 Comparison of soluble sugar content in tomato under different fertilization schemes

由此可见，无论在0 d.p.a.还是7 d.p.a.，T3与T7的可溶性糖含量均高于T5与T6组。即外施小颗粒并辅助单独施加营养液或磷肥，果实可溶性糖含量低于单独施加小颗粒或同时施加营养液、磷肥及小颗粒组。

从图7中可知，0 d.p.a.时，T3、T5、T6较T7组的维生素C含量增加比率分别为8.01%、34.27%、21.50%；其中T5最高，T7最低，T3、T5、T6、T7处理组的维生素C含量无显著差异，维生素C含量T5>T6>T3>T7；7 d.p.a时，T3、T5、T6较T7组的维生素C含量增加比率分别为8.94%、19.07%、50.60%，T6维生素C含量最高，略高于T3、T5但无显著差异，显著高于T7，T7最低，与T3、T5无显著差异。番茄维生素C含量T6>T5>T3>T7。由此可见，无论在0 d.p.a.还是7 d.p.a.，T5与T6的维生素C含量均高于T3与T7组。即单独施加小颗粒或同时施加营养液、磷肥及小颗粒组，果实可溶性糖含量低于外施小颗粒并辅助单独施加营养液或磷肥组。

图7 不同施肥方案下番茄维生素C含量比较Fig.7 Comparison of vitamin C content in tomato under different fertilization schemes

2.2.5 不同施肥方案下番茄衰老期的整体直观图

由图8可知，CK、T1、T2、T4的植株矮小，叶片稀疏、发紫，结果数少，T3、T5、T6、T7植株高大，茎部粗壮，叶片茂密。说明CK、T1、T2、T4衰老期的生长状况远不如T3、T5、T6、T7。

图8 不同施肥方案下番茄衰老期的整体直观图Fig.8 Overall visual diagram of tomato aging period under different fertilization schemes

3 讨论与结论

研究发现，氮磷钾配合施用能促进番茄生长发育[23-25]。本实验所用小颗粒肥料富含氮磷钾，结果表明，施用小颗粒肥料对番茄植株生长发育、叶绿素含量、开花数、产量的促进作用大于只施磷肥，主要表现为番茄植株更加高壮、茎秆更粗、叶绿素含量更高、开花数和产量多，说明氮磷钾配合施用得到的番茄产量高于单施磷处理，这与袁亭亭等[26]的研究结果相同。张钰等[27]、任瑞珍等[28]、林多等[29]研究结果表明，营养液浓度适当增加有利于作物的生长发育，而过低浓度则会抑制作物生理生长。本次实验所用营养液虽然包含氮磷钾肥，但实验结果表示，只施营养液的番茄植株产量和叶绿素含量均比对照组低，说明营养液对番茄生长发育没有起到明显的促进作用，原因可能是由于营养液的含量过低，营养供应不足，导致幼苗生长发育相对较慢。实验结果表明，小颗粒与营养液或磷肥配施，比只施小颗粒、施营养液+磷肥+小颗粒的维生素C含量高，由于营养液和磷肥都包含P，说明适量增施磷肥，可以提高番茄果实的维生素C 含量，但磷肥用量过高时，维生素C含量反而下降，这与前人的研究结果一致[30-31]。只施小颗粒(T3)、施营养液+磷肥+小颗粒(T7)番茄果实的可溶性糖含量比施营养液+小颗粒(T5)、施磷肥+小颗粒(T6)的高，这与前人的研究结果有差异[30-31]。原因可能是由于T3、T7磷肥施用量分别过低和过高，而T5、T6磷肥施用量适宜，使得T5、T6植株的叶片宽大，叶片过多，相互遮阴，叶片光合面积减小，有机物积累减少，导致可溶性糖含量减少。

综上所述，在野生型番茄的生长过程中，合理施肥，采用最佳施肥方案，有利于番茄植株的生长，使其在果实产量和品质方面均有所提升。实验表明，采用不同的施肥方案，会对番茄的营养生长、叶绿素含量、开花数、产量、果实大小及种子数、可溶性糖含量、维生素 C 含量造成不同影响。只施小颗粒、施营养液+小颗粒、施磷肥+小颗粒、施营养液+磷肥+小颗粒均能明显促进番茄的生长和增产提质。其中只施小颗粒的施肥方案，不仅能明显促进番茄的营养生长和生殖生长，起到显著增产作用，而且比其他处理组所花的成本更低，可以节约生产成本，同时降低了肥料对土壤的污染，减轻对环境的危害。建议在与本实验条件类似的情况下采用只施小颗粒的施肥方案对番茄进行种植。