施氮量對番茄果實鮮質(zhì)量積累的影響

王燕武 劉子凡 廖道龍 陳雨梅 蔣強 楊謹瑛

摘? ? 要：為探討施氮量對番茄果實鮮質(zhì)量積累的影響，以千禧番茄為試驗材料，設(shè)置施氮量為0（N0）、225（N1）、450（N2）、675 kg·hm-2（N3）4個處理，通過測定不同生長時期番茄果實的鮮質(zhì)量，模擬出施氮量與番茄果實鮮質(zhì)量的logistic方程。結(jié)果表明：（1）4個處理的果實鮮質(zhì)量積累值擬合logistic方程的R 2均接近1，果實鮮質(zhì)量積累值表現(xiàn)為“漸增-快增-緩增”的趨向，58.32%的果實鮮質(zhì)量是在快增期積累;N2處理的漸增期、快增期和緩增期的果實鮮物質(zhì)積累量與最大鮮物質(zhì)積累量分別為133.24、364.00、126.93和630.50 g·株-1，均顯著大于N0、N1和N3處理。（2）果實鮮質(zhì)量累積速度的增長動態(tài)曲線為“倒拋物線”，其中N2處理在漸增期、快增期、緩增期、全生育期果實鮮質(zhì)量積累平均速度及其積累最大速度分別為2.01、11.97、3.35、13.65和4.63 g·d-1·株-1，均顯著大于N0、N1和N3處理。（3）果實鮮質(zhì)量快速積累開始時間、快速積累結(jié)束時間、快速積累高峰期出現(xiàn)時間及其有效積累期呈現(xiàn)隨施氮量的增加而增加的趨勢。綜上，為了獲得高產(chǎn)，建議施氮量為450 kg·hm-2。

關(guān)鍵詞：番茄;施氮量;鮮質(zhì)量積累;logistic方程

中圖分類號：S641.2 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2021）11-085-04

Effect of different nitrogen application rate on the fresh weight accumulation of tomato

WANG Yanwu1， LIU Zifan1， LIAO Daolong2， CHENG Yumei1， JIANG Qiang3， YANG Jinying3

（1. College of Tropical Crops， Hainan University， Haikou 570228， Hainan， China; 2. Institute of Vegetables， Hainan Academy of Agricultural Sciences， Haikou 571100， Hainan， China; 3. Baise Modern Agricultural Technology Research and Promotion Center， Baise 533612， Guangxi， China）

Abstract： In order to reveal the effect of different nitrogen application rates on the fresh weight of tomato fruit， tomato variety of Qianxi was used as the experimental material， four nitrogen application treatments with 0（N0）， 225（N1）， 450（N2） and 675 kg·hm-2（N3） were set up in the field experiments. The results showed that： the fresh weight accumulations of tomato fruit accord with logistic curve and show the change rule of slow-quick-slow. During the quick increasing period， 58.32% fresh weight are absorbed. The accumulation amount and the maximum accumulation amount of fresh weight of N2 treatment were significantly higher than that of the other three treatments. （2）The dynamic curve of fruit fresh weight accumulation rate is “inverse parabola”. Fruit fresh weight accumulation rate and the maximum rate in increasing gradually period， rapid increasing period， slow increasing period and the duration of growth are 2.01， 11.97，3.35， 13.65 and 4.63 g·d-1·plant-1， significantly higher than that of the other three treatments.（3） With the increase of N dosage， start time， end time， peak time and effective accumulation period of rapid accumulation were gradually increased. In conclusion， it is recommended to apply 450 kg of pure nitrogen per hectare for obtaining higher yield.

Key words： Tomato; Nitrogen application rate; Fresh weight accumulation; Logistic

櫻桃番茄（Lycopersicon esculentum Mill.）是番茄中的特殊類型[1]，既是水果又是蔬菜。櫻桃番茄因果型較小，色澤鮮亮，味清甜，口感好，維生素含量高，含有番茄紅素、谷甘肽等抗癌物質(zhì)，備受消費者的青睞[2]。氮素是作物生長發(fā)育和提高產(chǎn)量最重要的影響因素[3]，施氮對產(chǎn)量的貢獻率在40%～50%[4]。番茄是果菜類蔬菜中最喜肥的作物之一，生產(chǎn)中菜農(nóng)往往通過盲目地增大氮肥的施用量來獲得較高產(chǎn)量，但是過量施用氮肥不但不能增產(chǎn)[5]，還會引起肥料利用率下降，且對環(huán)境造成威脅[6]，所以氮肥減施勢在必行;但是當?shù)毓?yīng)不能滿足植物生長所需時，會影響葉綠素的形成和植株氮代謝酶活性降低，制約著光合產(chǎn)物的積累和運輸[7]。

目前，國內(nèi)外對番茄氮素運籌的研究較多，但大多集中在產(chǎn)量與品質(zhì)[8-9]、氮素利用率[10-11]、生長發(fā)育[12-13] 、干物質(zhì)積累[14]等方面，施氮量對番茄果實鮮質(zhì)量的動態(tài)變化的研究卻鮮有報道。作物器官正常的生長發(fā)育均呈“S”形生長曲線[15]，采用作物模擬技術(shù)可構(gòu)建出施氮量與番茄果實鮮質(zhì)量的形成模型，獲得番茄果實鮮質(zhì)量積累及其與氮肥施用量的關(guān)系。筆者通過設(shè)置施氮量梯度，在番茄不同生長階段對其果實鮮質(zhì)量進行測定，分析番茄果實鮮質(zhì)量積累動態(tài)，獲得最佳施氮量，為生產(chǎn)中合理優(yōu)化施氮提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

試驗地點設(shè)在海南文昌椰子研究所種植試驗基地，試驗地基本理化性質(zhì)：pH 4.9;有機質(zhì)含量（w，后同）6.98 g·kg-1，堿解氮含量68.82 mg·kg-1，速效磷含量49.78 mg·kg-1，速效鉀含量106.43 mg·kg-1。供試番茄品種為千禧，該品種屬無限生長型櫻桃番茄雜交種，果實短橢圓形，種苗由海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所提供，2019年10月18日播種育苗。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)4個施N水平，分別為0 kg·hm-2（N0）、225 kg·hm-2（N1）、450 kg·hm-2（N2）和675 kg·hm-2（N3），隨機區(qū)組設(shè)計，3個區(qū)組，小區(qū)面積44 m2，小區(qū)間設(shè)保護行。單壟種植，株行距為0.4 m×1.0 m，每小區(qū)種植110株，總共種植1320株。

為了保證番茄田間測量需肥及施肥的準確性，各小區(qū)全部不施有機肥。施肥分基肥和2次追肥，第1次追肥植株5～10 cm時，第2次追肥開花結(jié)果時，具體用量見表1。按照尿素（氮46%）、過磷酸鈣（以P2O5計，16%）和氯化鉀（以K2O計，60%）配施。2019年11月25日定植，2020年2月29日收獲。

1.3 測定項目和方法

1.3.1 番茄果實鮮質(zhì)量的測定 從植株掛果開始，共采樣5次，分別為定植后35、42、51、86、101 d。第1次、第2次每個小區(qū)隨機選取4株，第3至第5次每小區(qū)隨機選取3株，迅速將所選植株的所有果實摘下，用濕毛巾抹凈后用百分之一的天平稱量，折算成單株果實鮮質(zhì)量（折算方法：果實鮮質(zhì)量/所測株數(shù)）。

1.3.2 logistic方程的模擬 參照吳雨珊等[16]方法，選用logistic曲線方程Y=k/[1+exp（a-bt）]對番茄果實鮮質(zhì)量積累進行模擬。式中Y為果實鮮質(zhì)量積累值（g·株-1）;k為果實鮮質(zhì)量積累的最大理論值（g·株-1）;t為移栽后生長的時間（d）;a和b為待定系數(shù)。

將模擬得到的logistic方程對時間t求一階導(dǎo)數(shù)，可以得到logistic方程的速度函數(shù)，即

[V（t）=kbe（a-bt）[1+e（a-bt）]2]

此方程可用來描述番茄鮮質(zhì)量累積速度變化。對速度函數(shù)方程求一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)，可得果實鮮質(zhì)量積累最大速度Vm=k×b/4，果實鮮質(zhì)量積累最大速率出現(xiàn)的時間Tm=a/b，果實鮮質(zhì)量快增期開始時間t1=（a-1.317）/b，果實鮮質(zhì)量快增期結(jié)束時間t2=（a+1.317）/b，果實鮮質(zhì)量有效積累期t3=（a+4.495）/b。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)的整理和圖表繪制采用Excel 2016完成，曲線模擬和統(tǒng)計分析均采用DPS 7.05多重比較采用鄧肯氏新復(fù)極差法。

2 結(jié)果與分析

2.1 番茄果實鮮質(zhì)量積累值隨生理發(fā)育的動態(tài)變化與logistic擬合方程

4種不同施氮量條件下番茄果實鮮質(zhì)量的增長動態(tài)見圖1。從圖1 中可以看出，N2處理有利于番茄果實鮮質(zhì)量的積累，其值最大;N1處理次之，N0和N3處理果實的鮮質(zhì)量積累曲線比較接近;積累值較小。

不同施氮量對番茄果實鮮質(zhì)量積累值隨生長發(fā)育動態(tài)變化的logistic擬合方程見表2。從表2可知，各處理擬合方程的R2值均接近1，說明方程擬合度佳，能較好地描述果實鮮質(zhì)量積累動態(tài)。據(jù)logistic 曲線的2個拐點t1、t2可將果實鮮物質(zhì)量積累劃分為3個階段，即漸增期（0～t1）、快增期（t1～t2）和緩增期（t2～）。

通過模擬方程計算出不同施氮量處理不同生長時期果實鮮質(zhì)量積累值，見表3。從表3可知，快增期積累了58.32%的鮮質(zhì)量，是番茄果實生長最旺盛的時期，也是形成產(chǎn)量的關(guān)鍵時期。漸增期和緩增期分別積累了21.34%和20.34%的鮮質(zhì)量。另外，從表3可知，果實鮮質(zhì)量積累值呈現(xiàn)隨施氮量的增加先增后降的趨勢，N2處理無論是漸增期、快增期還是緩增期均顯著大于N0、N1和N3處理，鮮質(zhì)量最大積累值也呈現(xiàn)相同的趨勢。

2.2 logistics方程參數(shù)

將擬合參數(shù)k、a、b的值及相應(yīng)的時間 t代入，可以得到鮮質(zhì)量積累速度增長動態(tài)曲線，見圖2。從圖2可知，不同氮水平下番茄鮮質(zhì)量積累速度隨生長發(fā)育的動態(tài)變化均呈“倒拋物線”形，且其累積速度隨施氮量增加表現(xiàn)為先增后降的趨勢。

將上述模擬的Logistic方程分為漸增期（0～t1）、快增期（t1～t2）和緩增期（t2～）3個時期（表4），分別計算3個時期的平均速度Vmean、果實鮮質(zhì)量積累最大速度Vm和全生育期平均速度Vmean，見表4。從表3可知，N2處理3個時期的果實鮮質(zhì)量積累速度、Vm和全生育期Vmean均顯著大于N0、N1和N3處理。

對S曲線方程求導(dǎo)可獲得不同生長時期的時間，見表5。從表5可知，t1、t2、Tm和t3均呈現(xiàn)隨著施氮量的增加不斷增加的趨勢，N2處理的t1、t2、t3、Tm與N0、N1無顯著差異;N3處理的t1、t2、Tm顯著大于N0和N1處理，與N2處理無顯著差異，t3顯著大于N0、N1和N2，而N0、N1和N2三者之間差異不顯著。說明增施氮肥可推遲緩增期、快增期、積累高峰期出現(xiàn)的時間，同時延長果實鮮質(zhì)量有效積累期。

3 討論與結(jié)論

氮素與作物的光合作用、物質(zhì)代謝、能量代謝等密切相關(guān)，是作物生長和產(chǎn)量形成的主要驅(qū)動力。氮肥施用不當會造成番茄營養(yǎng)生長與生殖生長平衡失調(diào)[17]，同化物的積累與分配決定著作物產(chǎn)量，合理施氮可以協(xié)調(diào)各器官源、庫、流平衡，利于同化產(chǎn)物的積累。本研究結(jié)果表明，番茄果實鮮質(zhì)量積累過程符合漸增-快增-緩增的“S”曲線，這與大多數(shù)研究結(jié)果一致[18-21]。

筆者研究發(fā)現(xiàn)，N2處理鮮質(zhì)量快速積累期的結(jié)束時間相對較晚、快增期的平均積累速度大、有效積累期也長，故果實產(chǎn)量高。而1 hm2施氮量增加至675 kg時，果實快增期開始時間比N2處理更晚，這可能與施氮量過大、營養(yǎng)生長過旺不利于優(yōu)質(zhì)群體結(jié)構(gòu)的形成有關(guān)，影響積累速度的提高，所以，N3處理雖然快增期結(jié)束時間更晚，但由于鮮質(zhì)量積累速度低于N2處理，故產(chǎn)量比N2處理低;相反，不施或減施氮時，果實鮮質(zhì)量積累的快增期開始時間提前，番茄營養(yǎng)體生長相對不足，且營養(yǎng)物質(zhì)優(yōu)先供應(yīng)根的生長，源庫關(guān)系不協(xié)調(diào)，繼而導(dǎo)致果實產(chǎn)量偏低。本研究表明，快增期果實鮮質(zhì)量積累值占鮮質(zhì)量總積累值的58.32%，所以提高該時期果實鮮質(zhì)量積累是增加產(chǎn)量的關(guān)鍵。在實際栽培中，可通過施足基肥以保證番茄植株營養(yǎng)體生長，第一次追肥安排在番茄果實快增期來臨之前，第二次追肥安排在果實快增期結(jié)束之前，保證充足養(yǎng)分以延長快增期和有效積累期及其提高積累平均速度。

通過番茄鮮質(zhì)量，即產(chǎn)量積累的擬合logistic曲線發(fā)現(xiàn)，1 hm2施純氮450 kg時，番茄果實產(chǎn)量最大，氮素施用過高或過低，均會導(dǎo)致產(chǎn)量下降。

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