不同氮素形態及配比對番茄幼苗生長和生理特性的影響

蔡東升 楊文潔 段伊佩 嚴露露 閔筱筱 李蒙

摘要：以“土豪”番茄為試驗材料，以礱糠灰∶草炭∶蛭石=6∶3∶1為栽培基質，共設置6個不同的硝銨比處理，分別為10∶0（T1）、8∶2（T2）、6∶4（T3）、4∶6（T4）、2∶8（T5）、0∶10（T6），以不施肥作為對照組（CK），通過測量番茄幼苗的生長與生理指標，以期篩選出促進番茄幼苗生長的氮素形態及配比。結果表明，T2處理時番茄幼苗株高為15.05 cm、莖粗為6.08 mm、根長為25.93 cm、壯苗指數為0.121，均為最大值，與對照組相比差異顯著。番茄幼苗葉片凈光合速率在T1處理時達到最大值，而后逐漸減小，蒸騰速率、氣孔導度、胞間CO₂濃度與葉綠素含量變化規律基本一致，隨硝銨比的降低呈先升后降的趨勢。番茄葉片中可溶性糖、可溶性蛋白含量隨硝銨比的降低呈現出先升高后下降的趨勢，在T2處理時最大，可溶性糖含量為1.148%，可溶性蛋白含量為9.542 mg/g。硝態氮比例高易使番茄葉片的硝酸鹽含量積累增多，其中，T1處理時番茄葉片中的硝酸鹽含量最高，為0.189 mg/g，減少硝態氮肥的施用能有效降低硝酸鹽含量的積累。通過隸屬函數對番茄幼苗生長指標和生理指標綜合分析可知，T2處理時，總隸屬函數值最大。綜上所述，硝銨比為8∶2（T2）時，番茄幼苗的生長效果最佳。

關鍵詞：番茄幼苗；氮素形態；生長特性；生理特性

中圖分類號：S641.206文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2023）16-0113-06

收稿日期：2022-09-11

基金項目：信陽農林學院青年教師科研基金（編號：QN2021047）；信陽農林學院蔬菜標準化生產科技服務團隊項目（編號：2022-13）；信陽農林學院青年教師科研基金（編號：2019LG006）。

作者簡介：蔡東升（1991—），男，河南信陽人，碩士，助教，主要從事設施園藝作物生理生態的研究。E-mail：caidongsheng123@163.com。

通信作者：李 蒙，碩士，講師。主要從事設施園藝與無土栽培的研究。E-mail：limengnlfd@163.com。

番茄（Solanum lycopersicum L.）作為主要的栽培蔬菜品種，因其營養價值高、食用方便而受到廣大人民的喜愛。但近年來，由于菜農盲目追求高產而造成施肥不科學，嚴重影響番茄的產量和品質，造成土壤養分不均衡，給生產者和消費者帶來巨大的損失^［1］。追求番茄的優質高產，選擇合適的栽培基質對于番茄生產的可持續發展具有十分重要的意義。基質栽培作為現代化設施栽培技術具有其獨特的優勢，可有效解決傳統栽培技術帶來的一系列弊端，如養分、空氣供應、土傳病害、土壤連作障礙等問題^［2］。因此，因地制宜選擇合適的基質進行栽培，既可以解決農業廢棄物資源化問題，又可以解決栽培基質來源等問題^［3］。河南信陽地區水稻種植面積廣，會產生大量的稻殼廢棄物，稻殼碳化后形成礱糠灰，可以作為栽培基質使用，具有無菌疏松、透水透氣、不易積水等特點^［4］。所以，選擇礱糠灰作為栽培基質進行栽培，既可以降低成本，又可以加速廢棄物的利用、改善生態環境。李蒙等以礱糠灰作為基質進行栽培取得了一定的效果^［5］。但是研究表明，用礱糠灰作為栽培基質仍需要施肥以滿足植物生長所需的養分。氮素是植物體內有機化合物的組成成分，對植物生命活動有著極其重要的影響^［6］。在植物幼苗期增施氮肥，能夠促進植株生長旺盛，葉色濃綠，促進植物更好地進行光合作用^［7］。植物所利用的氮主要為硝態氮和銨態氮，且對這2種氮素形態的吸收、運輸、同化等存在較大差異，進而影響到植物的生長發育、生物量積累等^［8］。因此，合理施用氮肥是實現栽培作物優質高產的重要保證，研究氮素形態及其配比對作物的影響對于優質高產栽培中氮肥的合理施用具有重要的指導意義。目前，國內外在氮素形態對植物生長發育影響方面的研究已有許多^［9］。但是，在以礱糠灰、草炭、蛭石作為栽培基質的基礎上研究不同氮素形態及配比對番茄幼苗生長和生理特性的影響方面研究較少。本試驗以番茄為材料，以礱糠灰、草炭、蛭石作為栽培基質，在供氮水平一致（378 mg/L）的前提下^［10］，研究不同氮素形態及配比對番茄幼苗生長和生理特性的影響，以期為番茄幼苗生長確定適宜的氮素形態及配比提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2021年10月23日至12月2日在信陽農林學院園藝學院校內實訓基地玻璃溫室中進行，供試材料為“土豪”番茄種子（購于沈陽圣地亞農業有限公司）；供試肥料為硝酸鉀（含N 13%、含K 46%）和氯化銨（含N 26%、含Cl 66%）；供試基質為礱糠灰、草炭、蛭石（購于信陽市上天梯恒源礦業有限公司），供試基質的理化性質見表1。

1.2 試驗設計

以礱糠灰∶草炭∶蛭石=6∶3∶1為栽培基質，待番茄幼苗長至2葉1心時，選取長勢一致的番茄幼苗移至塑料盆中，共設置6個處理，每個處理重復3次，在供氮水平一致（378 mg/L）的前提下，共設置6個不同水平的硝銨比，依次為10∶0、8∶2、6∶4、4∶6、2∶8、0∶10。具體配施方式見表2。其中NO^-₃-N由硝酸鉀提供，NH⁺₄-N由氯化銨提供，以不施肥作為對照組（CK）。于2021年11月8日將番茄幼苗移栽至塑料盆中，緩苗3 d后第1次澆灌營養液，苗期每隔5 d澆灌1次營養液，每盆每次用量100 mL，共處理15 d，于2021年11月26日最后一次澆灌營養液2 d后采樣，并進行相關生長指標和生理指標的測定。

1.3 測量內容與方法

1.3.1 生長指標的測定 用直尺測定番茄幼苗的株高和根長；用游標卡尺測定番茄幼苗的莖粗；用電子天平測定番茄幼苗的干鮮質量；壯苗指數＝（莖粗／株高+地下部干物質量／地上部干物質量）×全株干質量^［11］。

1.3.2 生理指標的測定 采用分光光度法測定葉綠素含量；蒽酮法測定可溶性糖含量；考馬斯亮藍 G-250 染色法測定可溶性蛋白含量；硝基水楊酸法測定硝酸鹽含量；Li-6400光合儀測定光合參數^［12］。

1.4 數據處理

采用SPSS 26.0進行各處理間的差異性顯著分析（α=0.05），采用Excel 2010記錄數據并制圖。

采用隸屬函數分析氮素形態及配比對番茄幼苗生長和生理特性的影響，隸屬函數計算公式為：

R（X_i）=（X_i-X_min）/（X_max-X_i）。（1）

反隸屬函數計算公式為：

R′（X_i）=1-（X_i-X_min）/（X_max-X_i）。（2）

式中：X_i為測定指標值；X_min為所有測試材料某一指標的最小值；X_max為所有測試材料某一指標的最大值^［13］。

2 結果與分析

2.1 不同氮素形態及配比對番茄幼苗生長的影響

2.1.1 不同氮素形態及配比對番茄幼苗形態指標的影響 由表3可以看出，施用不同的氮肥處理后，植株株高、莖粗、根長都有明顯的增加。對于株高的促進作用，處理T1、T2、T3、T4、T5、T6的增幅分別為84.1%、142.7%、129.0%、129%、97.6%、83.1%，與CK相比，均差異顯著；對于莖粗的促進作用，處理T1、T2、T3、T4、T5、T6的增幅分別為61.0%、85.3%、77.8%、63.9%、60.4%、52.4%，與CK相比，均差異顯著；對于根長的促進作用，處理T1、T2、T3、T4、T5、T6的增幅分別為11.6%、53.3%、33.0%、27.0%、20.2%、1.3%，其中，T1、T2、T3、T4、T5與CK相比，差異顯著。試驗表明，不同氮素形態及配比對番茄幼苗的生長具有促進作用，且促進作用隨著硝銨比的減小呈現先升后降的趨勢，在硝銨比為8∶2（T2處理）時株高、莖粗、根長達到最大，促進效果最明顯，與CK相比增幅分別為142.7%、85.3%、53.3%。

2.1.2 不同氮素形態及配比對番茄幼苗干鮮質量的影響 由表4可知，不同氮素形態及配比對番茄幼苗生物量的積累具有明顯影響，且硝態氮與銨態氮混合施用的效果大于單獨施用硝態氮和銨態氮。對于地上部分鮮質量的促進作用，處理T1、T2、T3、T4、T5、T6的增幅分別為524.9%、1 004.5%、873.1%、647.9%、604.1%、567.6%，與CK比較，T1、T2、T3、T4、T5、T6均有顯著性差異。對于地下部分鮮質量的促進作用，處理T1、T2、T3、T4、T5、T6的增幅分別為195.2%、399.2%、295.6%、225.2%、209.6%、202.4%，與CK比較，均有顯著性差異。

不同氮素形態及配比對番茄幼苗的生物積累量具有促進作用，且促進作用隨著硝銨比的減小呈現先升后降的趨勢，其中，硝銨比為8∶2（T2處理）時，生物積累量最高，地上部分鮮質量與地下部分鮮質量與CK相比增幅分別為 1 004.5%、399.2%。

2.1.3 不同氮素形態及配比對番茄幼苗壯苗指數的影響 由圖1可以看出，壯苗指數均在0.024至 0.121之間。對照組的壯苗指數最小，處理T1、T2、T3、T4、T5、T6與CK相比，其壯苗指數的增幅分別為222.1%、409.5%、276.8%、256.8%、235.8%、221.1%，與CK之間的差異均達到顯著水平。

不同氮素形態及配比能夠提高番茄幼苗的壯苗指數，且隨硝銨比的減小呈先升后降的趨勢，其中，硝銨比為8∶2（T2處理）時效果最好，壯苗指數最大值為0.127。可見，增施硝態氮肥和銨態氮肥能提高壯苗指數。

2.2 不同氮素形態及配比對番茄幼苗生理特性的影響

2.2.1 不同氮素形態及配比對番茄葉片葉綠素含量的影響 由表5可以看出，隨著硝態氮含量的減少，葉綠素a含量、葉綠素b含量以及葉綠素總含量呈先升后降的趨勢。在硝銨比為8∶2（T2處理）時，葉綠素a的含量為13.24 mg/g，葉綠素b的含量為4.21 mg/g，以及葉綠素總量為17.45 mg/g，繼續增加銨態氮的比例，葉綠素a、葉綠素b及葉綠素總量呈現遞減的趨勢。

2.2.2 不同氮素形態及配比對番茄幼苗葉片光合

指標的影響 由表6可知，番茄幼苗葉片凈光合速率隨著硝態氮比例的減少逐漸減小，在硝銨比為 10∶0（T1處理）時最大，全銨態氮（T6）處理時最小，其中，處理T1、T2、T3、T4、T5、T6與CK相比，增幅分別為26.8%、22.3%、17.4%、15.3%、11.8%、5.6%，與CK相比差異均達顯著水平。番茄幼苗葉片蒸騰速率隨著硝態氮比例的減少呈現先增后減的趨勢，硝銨比為8∶2（T2處理）與硝銨比為6∶4（T3處理）之間差異不顯著。番茄幼苗葉片氣孔導度與胞間CO₂濃度變化規律基本一致，呈現先增后減的趨勢，均在硝銨比為8∶2（T2處理）時最大。

2.2.3 不同氮素形態及配比對番茄葉片可溶性糖、可溶性蛋白含量的影響 由圖2可以看出，隨著硝態氮含量的減少，番茄葉片中可溶性糖含量先增后減，在硝銨比為8∶2（T2處理）時含量最高，達1.148%，繼續增加銨態氮比例，可溶性糖含量呈現遞減的趨勢。其中，處理T1、T2、T3、T4、T5、T6與CK相比，增幅分別為13.0%、42.6%、38.3%、28.2%、23.7%、8.2%，差異均顯著。施加硝態氮和銨態氮增加了番茄葉片中的可溶性蛋白含量，且隨著處理中銨態氮含量的增加，番茄葉片中可溶性蛋白含量先增加，隨后又減少，在硝銨比為8∶2（T2處理）下可溶性蛋白含量最高，達9.542 mg/g，顯著高于對照組。其中，處理T1、T2、T3、T4、T5、T6與CK相比，增幅分別為60.0%、148.9%、101.4%、80.0%、56.8%、31.1%。與施加單一形態氮肥相比，配施處理中番茄葉片可溶性蛋白含量較高。

2.2.4 不同氮素形態及配比對番茄葉片硝酸鹽含量的影響 植物積累硝酸鹽的根本原因是硝態氮肥比其他氮源更容易引起硝酸鹽累積。由圖3可知，硝銨比為10∶0（T1處理）時，硝酸鹽含量最高。除對照組外，其余各處理中的硝酸鹽含量與處理T1相比均有所降低。隨著硝態氮含量的降低，番茄葉片中硝酸鹽含量呈現逐漸下降的趨勢，且幅度達24.3%～54.0%，以T6處理番茄葉片的硝酸鹽含量最低。

2.3 番茄幼苗多項指標的隸屬函數分析

計算各處理番茄幼苗的壯苗指數、凈光合速率、可溶性糖、可溶性蛋白、硝酸鹽含量的隸屬函數值，并求出總隸屬函數值。總隸屬函數值越大，表明番茄幼苗生長得越好。由表7可以看出，T2的總隸屬函數值最大，表明在硝銨比為8∶2（T2處理）時番茄各項指標的綜合性評價優于其他處理。

3 討論與結論

植物體對氮素的吸收利用通常是以硝態氮和銨態氮的形式進行^［14］。因植物種類不同，吸收利用的氮素含量也會有所不同^［15］。試驗表明，在供氮水平一致的前提下，硝態氮與銨態氮配施對促進番茄幼苗生長的效果顯著提升，其中以硝銨比為8∶2（T2處理）時番茄幼苗株高、莖粗、根長效果最好，植株地上部、地下部生物量積累更多。這與尹艷莉等研究得出的適量增加硝態氮比例有利于促進番茄生長以及干物質積累的結論相一致。

壯苗指數是衡量幼苗壯碩程度的綜合性指標，可以較為全面地評判秧苗質量。優質壯苗具有較強的抗逆能力，定植后緩苗快，根系活力旺盛，營養生長和生殖生長協調，能夠使植物獲得較高的經濟效益^［16］。宮彬彬等研究表明，通過壯苗指數可以反映幼苗的質量，壯苗指數小于0.03時，幼苗為弱苗，壯苗指數在0.030～0.065時，幼苗為合格苗，壯苗指數大于0.065時，幼苗為優質苗^［17］。本試驗除對照組外，其余各處理均為優質苗。增施硝態氮肥和銨態氮肥能夠提高壯苗指數，且在硝銨比為8∶2（T2處理）時，壯苗指數達最大，而后隨著硝銨比的減小而減小。

葉綠素是高等植物和其他所有能進行光合作用的生物體含有的一類綠色色素^［18］。它直接參與光能的吸收、傳遞和轉化，是反映生物體光合能力的重要指標之一^［19］。本試驗表明，植物葉綠素含量越高，積累干物質的量越多。由此可見，番茄幼苗的光合能力和干物質的積累量呈正相關。適當配施硝態氮肥和銨態氮肥可顯著提高番茄幼苗的生物量，促進其生長^［20］。趙永平等研究發現，合理配施硝銨態氮肥能促進植株葉片光合能力提升，從而提高作物的光合特性，促進植株的生長發育^［21］。本試驗表明，所有處理的葉綠素含量相對于CK均有不同程度的增加，其中硝銨比為8∶2（T2處理）時葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量均達到最大值，生物量積累也達最大值，而后隨著硝銨比的減小而減小。光合作用的高低能夠直接影響作物的生長發育^［22］。不同氮素形態及配比能夠影響光合酶活性以及光合產物運輸分配等光合生理過程，從而影響植物的光合作用^［23］。試驗結果表明，增施氮肥對植物的凈光合速率有促進作用，這與劉遷杰等的研究結果^［24］一致。蒸騰速率、氣孔導度與胞間CO₂濃度在硝銨比為8∶2（T2處理）時均達到最大值^［25］。

可溶性糖是植物主要的營養物質之一。試驗表明，增施硝態氮肥和銨態氮肥均有利于可溶性糖含量的積累，且混合施用時效果優于單一施用銨態氮肥或單一施用硝態氮肥，這與李廣信的研究結果^［26］一致。研究表明，混合施用硝態氮和銨態氮的處理中番茄葉片可溶性蛋白含量比單一形態氮肥處理要高，且隨著施用的銨態氮肥增多，番茄葉片的可溶性蛋白含量呈先增后減的趨勢，T2處理（硝銨比為8∶2）的番茄葉片可溶性蛋白含量最高。硝酸鹽含量過高會危害人的身體健康，其含量和蔬菜的品質呈負相關，即硝酸鹽含量越高，蔬菜的品質越差。蔬菜中硝酸鹽含量的積累除了受品種、光照、溫度、水分的影響外，還受氮肥供應的影響^［27］。本試驗中，氮肥的施用能夠增加番茄葉片硝酸鹽含量的積累，T1處理（硝銨比為10∶0）的番茄葉片積累硝酸鹽最多，T6處理（硝銨比為0∶10）的番茄葉片積累硝酸鹽最少，隨著配施中硝態氮含量減少，番茄葉片積累的硝酸鹽含量呈現逐漸降低的趨勢。

為避免單一指標的片面性，使試驗結果更可靠，通過隸屬函數對番茄幼苗的生長與生理指標進行綜合分析可知，總隸屬函數值在T2時為最大值，表明T2處理條件下番茄幼苗的生長與生理指標均達到最佳狀態。

綜上所述，以礱糠灰∶草炭∶蛭石為6∶3∶1為栽培基質，施加不同氮素均有利于番茄幼苗的生長，且增效隨著硝銨比的減小呈現先升后降的趨勢，其中，硝銨比為8∶2（T2）處理時番茄幼苗的生長效果最佳。

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