无土栽培番茄果实氮养分变化动态

任晓平，张喜春，谷建田，孙玉娇，刘艳梅
（北京农学院植物科学技术学院，北京102206）

0 引言
番茄对多种营养元素均较敏感，极易出现营养失调症状。根据番茄植株生长的表现，可以判断何种营养元素过量或缺乏，如果及时进行调节，便能保证番茄的产量和品质。前人已对番茄营养失调症状表现进行了诸多方面的研究，尤其氮养分失调的研究颇多，并已得出氮素营养失调的具体症状表现。氮素缺乏会引起植株瘦弱，叶色淡绿或呈黄色，叶小而薄，叶脉由黄绿色变为深紫色，茎杆变硬，富有纤维，并呈深紫色，花蕾变为黄色，易脱落，果小而少。氮素过多也不利于番茄的生长发育，硝态氮过多，引起番茄幼叶在傍晚时出现卷曲，铵态氮过多，小叶中肋隆起，使小叶呈反船底形，有时茎出现褐色小斑点。同时在氮素过多时，常影响钾、磷、硼、钙的吸收，在氮多钾少土壤干燥的情况下极易发生绿背果，并在成熟时果腔内也同样不转红，仍然保持绿色[1]。因此，开展番茄果实氮养分变化动态研究，对于认知番茄氮养分变化规律、提高番茄产量具有重要的意义。
为了更好的掌握氮素的用量，此试验采用无土栽培。目前广泛应用的无土栽培方式均不采用天然土壤，使用或不使用基质，而用营养液灌溉植物的根系，或用其他施肥方式来种植作物[2]。近年来，无土栽培在中国保护地蔬菜栽培中逐渐发展起来，在克服土传病虫害和连作障碍、减少农药用量、生产无公害蔬菜、节约用水等方面，均较土壤栽培有无可比拟的优越性[3]。番茄无土栽培比传统的土壤栽培法产量高、质量好、耐贮藏、营养丰富，而且节约肥水、减少病害，占用土地少，降低劳动强度等[4]。主要原因是其对根际环境的要求不像其他果菜类那样严格，易于栽培，况且
无土栽培更易提高品质，在人们的消费意识转向多品种、高品质、安全卫生和周年供应的需求下，无土栽培番茄，更有利于实现这些目标[5]。其方法是将番茄苗扦插或直接播种在种植床上，在床下放置盛营养液的槽罐，目的是让根部通过多孔床底伸入到营养液中吸收营养，满足番茄生长发育过程中对养分的需求[4]。此试验应用几种不同的基质配比，研究不同基质种类和不同生育时期番茄果实中氮养分变化动态,为今后设施无土栽培中新型基质的选择利用和蔬菜高产栽培提供理论和实践依据。

1 材料与方法
1.1 试验材料
供试番茄材料取自北京朝来农艺园有限责任公司自动化温室中，番茄品种为日本品种‘巍巍’，无限生长型。
1.2 试验方法
1.2.1 无土栽培基质配方和营养液供液方式番茄无土栽培不同基质配比(体积比)如下。
CK—岩棉；
A—草炭:蛭石=1:2；
B—草炭:珍珠岩=1:2；
C—草炭:蛭石:珍珠岩=1:1:1；
D—蛭石:珍珠岩=2:1；
E—砂子:珍珠岩:草炭=1:1:1；
F—草炭:蛭石:珍珠岩=1:2:1。
CK、A、B、C、D、E 和F 均种植30 株，CK、A、B、C、E 各处理均加入1.8 kg 石灰（为降低含有草炭基质的pH）。
无土栽培番茄营养液供液采用荷兰进口无土栽培设备，供液方式：每个小时供液1 次，每次供液25 mL。营养液组成包括：大量元素（包括N、P、K、Ca、Mg 和S），微量元素（包括Co、Cu、Mn 和Zn），铁盐。
定植后（秋季）供液方式：每天8:00~18:00，每小时供液一次，每次25 mL；初果期（冬季）供液方式：每天8:00~16:00，每小时供液一次，每次60 mL；盛果期（春季和夏季）供液方式：每天8:0~18:00，每45 min 供液一次，每次90 mL。营养液调控软件采用PBACO 4.2。
1.2.2 番茄样品制备方法
番茄果实样品的取材时期是从2009 年9 月1 日开始，每隔60 天取一次样。取样时期设置为：1：60天；2：120天；3：180天；4：240天，5：300天。
果样洗涤：自来水→蒸馏水→去离子水（喷药叶样、果样先用0.1 N HCL洗）；对洗涤过的叶样、果样杀酶烘干：85℃杀酶20 min，65℃烘干24 h；样品粉碎：用不锈钢粉碎机粉碎，混匀后，装入密闭样品盒，编号。
1.2.3 N待测液的制备
采用H2SO4- H2O2消煮法，取果实烘干样品0.25 g，分别放入50 mL 凯氏瓶中,加入4 mL H2SO4 进行炭化处理2 h 或更长时间（最好过夜）。消化液中加入2 mL H2O2，盖上小漏斗，在电炉上加热。0.5 h 后停止加热，降温后再加1 mL H2O2继续加热，以后酌情加0.5 mL H2O2（冷却后）至消化液无色透明。消化液冷却后冲入100 mL容量瓶定容。称取1 g 果实干样；用50 mL 1 N HCl处理24 h；振荡约2 h；过滤；取1 mL浸提液加入1 mL 5% NaCl，用1 NH4Cl定容至50 mL，测定N的含量。
1.2.4 N元素含量的测定及数据分析
用FLA-2400 型流动仪对番茄各取材时期植株果实的待测液中N元素含量进行精确测定。全氮测定时的应用的化学试剂包括：脱气水（C），3.5 M NaOH（R1），0.1 mol NaOH，0.1 mol NaCl，0.1 mol KH2PO4，N显色液R2（0.02 g甲酚红、0.04 g溴百里酚蓝、0.08 g溴甲酚紫溶于3 mL 0.1 MNaOH，用0.1 M NaCl 稀释到100 mL配制成A液；取A液20 mL、0.1 M KH2PO4 20 mL，用脱气水稀释到1000 mL，既为N显色液），1000 ppm N标准液（90℃烘干的NH4Cl 3.8188 g，用3.6% H2SO4 溶解并定容到1000 mL，适用于0.25 g 样，4 mL消化处理），N系列标准液（分别吸取1000 ppm N标准液3，6，9，12，15 mL用3.6% H2SO4 定容到100 mL，得到30，60，90，120，150 ppm N系列标准液）。
全氮测定仪器流路连接方法采用常规的方法。用FLA-2400型流动仪测定N的含量。将测得的试验数据用DPS 数据处理系统3.01 专业版软件进行数据处理，采用‘Duncan 新复极差法’进行数据分析，并进行方差分析和差异显著性比较。
2 结果与分析
2.1 不同基质处理对番茄果实中N含量的影响
从图1可见，时期3、4时不同配方基质处理的番茄果实中吸收的N元素量相差不多，不同配方基质处理下的番茄吸收的N元素量在时期5 差异较大。处理A在各时期N元素的吸收量变化很小，处理E 在各时期不同基质处理N元素吸收量的变化很大。

从表1 可以看出，处理F 在果实中N元素的吸收量最高为37.2224 mg/g，处理E 的N 元素含量最低为31.8254 mg/g，这7 种处理番茄果实中N元素的含量大小顺序为：F>A>C>CK>B>D>E，其中A、C在5%和1%水平上无显著性差异。从7 种配方基质来看，处理A、C、F与处理D、E在5%显著水平和1%显著水平上均存在极显著差异，其中D、E 无显著性差异，处理D的N元素含量仅次于处理E 为32.4602 mg/g，其吸收N 元素的含量也很低。
2.2 不同发育时期番茄果实中N含量变化动态
从图2 可以看出，各处理在不同时期果实中N元素的吸收曲线走向基本一致，呈“S”曲线，且除处理CK在时期1 时出现最高值，其余各处理均在时期4 时出现最高值；处理E、F 在时期1 时出现最低值，处理CK、B、D、E、F 均在时期5 出现最低值，其中处理D、E在时期5下降幅度最大。
从表2 可知，在果实中N元素吸收量的最高值出现在时期4，最低值出现在时期5，时期2 仅次于时期5也很低，时期1 和4 时的N含量在1%显著水平上无显著性差异。

3 讨论与结论
混合基质（尤其是草炭）中含有丰富的营养成分，是供给植株养分的重要来源。此试验各基质配方处理中以处理C（草炭、蛭石、珍珠岩的体积比为1:1:1）为最好，该基质配方使N元素在叶片、果实中不同生长时期的吸收效果最为显著。这与草炭代换性和缓冲能力强、理化性状较好、有机质含量丰富、利于植物根系对养分的吸收和利用有关，此试验提供数据说明，草炭是比较理想的无土栽培基质。就氮的形态而言，氮主要有硝态氮和铵态氮两类，在无土栽培过程中，由于水分、温度、气体的影响，增强了硝化作用，致使栽培全期中NO3-N 的量均高于NH4-N，这对植株是有利的[6]。此试验主要测的是NO3-N。植物在水分养分供应充足的情况下，按需选择吸收，那么植物体的各养分含量就反映了其营养需求。从此试验的结果可以看出，番茄体内N的含量有随生育期的延长而降低的趋势，这是N营养的显著特征，因此要维持基质中N含量的一定水平，必须通过定时定量的追肥补充。此试验结果显示，无土栽培番茄在生长发育过程中，叶片中N含量都高于果实，这与番茄采取留三穗果就打顶摘心的栽培方式有关[7]。植物体内氮主要存在于蛋白质和叶绿素中。一般在营养生长阶段，氮大部分集中在茎、叶等幼嫩的器官中，生殖生长期以后，叶片中氮逐步向果实转移。番茄采取留三穗果打顶，到完成采收拉秧时植株仍较绿，尚未到达自然衰老阶段，因此，叶片氮含量到拉秧期仍较高[7]。氮素是番茄生长发育必需而极其重要的营养元素之一，氮对番茄生长发育及产量的影响很大。适度的氮能够促进番茄根系的发育，改善番茄根系的营养状况，增加番茄干物质积累。但过多的氮影响其他离子的吸收，使能增强植株抗病的因素减弱[8]。从此试验结果也可以看出，不同时期不同基质处理的番茄叶片、果实中的氮含量均较高。随着氮素施用量的增加，番茄的生长发育状况明显改善，表现在根茎叶生长量增加，叶绿素含量提高，光合作用增强，随之干物质量、经济产量大幅度提高，但当氮素超过一定水平时，施氮反而阻碍了番茄的生长发育，并降低产量[9]。可见番茄的生育及产量对氮的反应是敏感的，其产量受施氮水平的影响。因此，研究不同基质配比无土栽培中氮元素在番茄果实中不同生长时期的动态变化是十分必要的。