營養液用量對無土栽培番茄生長、品質及需肥規律的影響

摘要：為深入探究不同濃度營養液對無土番茄生長、品質及需肥規律的影響，以期篩選出更加經濟適用的無土栽培營養液配方。在無土栽培條件下，以習慣性營養液施用量作為參考（CK），在此基礎上設置0.75倍（T1）、0.50倍（T2）和0.25倍（T3）3個梯度的施肥濃度，研究營養液用量對作物產量、生長、品質及不同部位需肥規律的影響。結果表明，CK處理番茄產量為704.67 g/盆，T1處理產量699.67 g/盆，二者沒有達到顯著性差異。與CK相比，T1處理番茄硝態氮、維生素C、番茄紅素、可溶性糖和可溶性蛋白含量并沒有顯著變化。主成分分析結果表明，CK對于促進作物生長、提高產量、改善品質有較好的作用，但T1表現也不差，且T1對番茄產量、品質以及養分的吸收均有良好的作用，可以顯著降低營養液濃度的施用。因此，0.75倍習慣性營養液濃度的施肥量，可作為南京及周邊地區春季無土栽培番茄的施肥參考。

關鍵詞：番茄；無土栽培；植株生長；果實品質；需肥規律

中圖分類號：S641.204 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）16-0191-06

設施種植因其“高投入、高產出”的特點，被廣泛應用于農業生產之中，為我國農產品供給和農業經濟發展發揮了重要作用［1］。據統計，江蘇省設施蔬菜面積約29.93萬hm2，約占蔬菜種植總面積的19.6%［2］。隨著設施蔬菜面積的不斷擴大，加之種植戶過分追求產量等原因，導致設施蔬菜種植過程中，出現施肥總量高而利用率低的問題，已經對農業生產造成一定的影響。因此，結合水肥一體化操作，更加合理精確施用肥料成為研究人員重點關注的領域之一。

設施番茄是目前設施蔬菜種植的主要品種之一，據統計，全球有33.33%的溫室用來種植番茄，其中，我國是全球最大的番茄種植國家［3］。番茄作為茄果類蔬菜的主要品種之一，種植戶往往按照“大水大肥”的觀念去管理，不僅造成資源浪費，還對周邊環境產生一定的破壞［4］。隨著該問題被重視的程度越來越高，科研人員和種植人員都開始往“減肥”方向發展，但“減肥”不應該單純地降低肥料施用量，而應該結合番茄需肥特性，有針對性地降低肥料施用量或者改變施肥結構，以達到設施番茄豐產、高質“雙”贏的目標［5-6］。根據前人的研究來看，人們主要以土培番茄作為研究對象，對于無土栽培番茄需肥規律研究相對較少。因此，在降低肥料施用的基礎上，無土栽培番茄更加精準施肥成為研究的重點之一。

綜上所述，本試驗選擇設施無土栽培模式作為研究對象，選擇“酸甜果”作為供試作物，探究不同施肥條件對設施無土栽培番茄植株生長、產量、果實品質以及作物需肥規律的影響，以期為南京地區設施無土栽培番茄生產提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選擇豫藝酸甜果作為供試作物，種子購自南京市金盛達種子有限公司；栽培基質購自淮安柴米河農業科技股份有限公司；供試肥料為化學純試劑，購自南京駿嘉格實驗設備有限公司。

1.2 試驗地點

試驗在江蘇省南京市江寧區橫溪街道蔬菜科技園14#玻璃溫室（31°43′19″N，118°46′12″E）進行，玻璃溫室長45 m、寬45 m、脊高4.4 m，室內配有自動化灌溉設備。該地區屬于亞熱帶季風氣候，四季分明，年降水量1 072 mm。

1.3 試驗設計

1.3.1 基質配比 本試驗采用無土栽培盆栽的形式進行，基質配比為泥碳 ∶珍珠巖 ∶蛭石（體積比）=3 ∶1 ∶1。

1.3.2 試驗設計 本試驗于2022年1—6月進行，1月育苗，3月15日定植。設置4個處理：CK，習慣性番茄栽培營養液濃度澆灌；處理1（T1），0.75倍習慣性營養液濃度澆灌；處理2（T2），0.50倍習慣性營養液濃度澆灌；處理3（T3），0.25倍習慣性營養液濃度澆灌。具體各處理在苗期、開花期、坐過期和采收期養分施入量見表1（其中使用化學純的尿素、過磷酸鈣、磷酸二銨、磷酸二氫鉀、硫酸鉀、硫酸鎂進行營養液的配制）。每個處理設置3次重復，并隨機進行排列，各處理采用定量澆灌營養液的方式。

1.4 測定項目和方法

1.4.1 果實產量 自番茄開始采收，統計各處理每次采收的重量，直至3穗果采收結束，匯總后即為總產量。

1.4.2 生長指標

（1）株高：即從植株與基質接觸面到頂端的距離。

（2）莖粗：用游標卡尺測量具體基質面最近側枝處主干的直徑。

（3）SPAD值：于晴天上午采用TYS-A型手持葉綠素測定儀測定次頂端葉片。

1.4.3 品質指標［7］

（1）總酸度：采用酸堿綜合滴定法測定；

（2）可溶性蛋白含量：采用考馬斯亮藍（G-250）比色法測定；

（3）維生素C含量：采用 2，6-二氯酚靛酚染色法測定；

（4）番茄紅素含量：采用高效液相色譜法測定；

（5）可溶性糖含量：采用蒽酮比色法測定；

（6）硝態氮含量：采用濃硫酸-水楊酸顯色法測定。

1.4.4 養分含量［8］

（1）植株全氮含量：采用硫酸-雙氧水消煮，奈氏比色法測定；

（2）植株全磷含量：采用硫酸-雙氧水消煮，釩鉬黃比色法測定；

（3）植株全鉀含量：采用硫酸-雙氧水消煮，火焰光度計法測定；

（4）植株全鈣含量：干灰化，采用乙二胺四乙酸（EDTA）滴定法測定；

（5）植株全鎂含量：干灰化，采用乙二胺四乙酸（EDTA）滴定法測定。

1.5 數據處理與分析

試驗數據采用IBM SPSS 20.0進行統計分析，采用單因素方差分析差異顯著性，置信區間≥95%；采用Origin 9.3和Microsoft Excel 2010進行數據作圖。

2 結果與分析

2.1 不同處理對番茄產量及生長指標的影響

圖1所示為不同施肥處理對番茄產量（圖1-A）、株高（圖1-B）、莖粗（圖1-C）和SPAD值（圖1-D）的影響。由圖1-A可知，CK、T1、T2和T3處理番茄產量分別達到704.67、699.67、667.17、546.17 g/盆，其中CK、T1和T2處理番茄產量顯著高于T3處理，而CK、T1和T2處理之間沒有達到顯著性差異。由圖1-B可知，不同采樣時間內，各處理對作物株高的影響不同，各時間段內，CK處理均表現為株高最高，T3處理株高最低，除5月20日外，CK處理和T1處理之間沒有顯著性差異。由圖1-C可以看出，不同處理番茄莖粗隨生育進程呈現不斷增加的趨勢，其中CK番茄莖粗最大，T1和T2處理番茄莖粗相差不大，T3處理莖粗最小，除5月7日外，CK和T1處理之間沒有顯著性差異。由圖 1-D 可以看出，番茄SPAD值隨著時間的推移，呈現不斷增大的趨勢，且各時間段內，CK處理SPAD值最高，但CK處理和T1處理之間均沒有顯著性差異。

2.2 不同施肥處理對番茄品質的影響

圖2所示為不同施肥處理對番茄果實品質的影響。圖2-A所示為番茄硝態氮含量的變化情況，T1處理番茄硝態氮含量最高，達到 317.09 μg/kg，CK和T1處理番茄硝態氮含量較T2和T3處理有所增加，但處理間沒有達到顯著性差異。圖2-B所示為番茄總酸度變化情況，番茄總酸度介于0.257%～0.353%之間，且CK和T3處理番茄總酸度顯著高于T1和T2處理。圖2-C所示為番茄維生素C含量的變化情況，番茄維生素C含量在55.087～105.200 mg/100 g，各處理維生素C含量依次為CK＜T1＜T2＜T3。圖2-D所示為各處理番茄紅素的變化情況，CK處理番茄紅素最高，達到44.21 mg/g，顯著高于T2處理； 而T1和T3之間沒有顯著性差異。圖2-E所示為番茄可溶性糖含量變化情況，番茄可溶性糖含量介于32.21～37.45 mg/g，各處理間均沒有達到顯著性差異。圖2-F所示為番茄可溶性蛋白含量，T3處理可溶性蛋白含量最高，達到4.04 mg/g，T2處理最低，為2.85 mg/g。

2.3 主成分分析

表2所示為不同處理番茄綜合指標的主成分分析結果。將各處理番茄產量、生長指標、品質指標作為綜合評價主成分分析的評價因子，經過主成分分析之后，在得出的主成分中，前3個主成分特征根的累計貢獻率達到78.244%，且各特征值因子均大于1，故將前3個主成分作為綜合評價各處理對番茄影響的綜合評價指標。根據3個主成分的貢獻率計算得出不同處理對各指標的評價指標值F（F=0.475 3λ1+0.201 3λ2+0.105 8λ3），F值越大，表明受不同處理的影響越大。經過排序可知，不同處理對番茄各指標的影響大致可以歸納為：對作物產量影響最大，其次是對生長指標的影響，對作物品質的影響相對較弱。

將作物產量、生長指標、品質指標主成分分析以后，可以得出不同處理對指標影響的3個主成分因子，即表3中所示的因子1、因子2和因子3，結合表2所示各主成分因子的貢獻率可以算的不同處理對各指標影響的綜合評價值F（F=0.475 3λ1+0.201 3λ2+0.105 8λ3），根據F值的大小，可以對不同處理進行排序，即CK＞T1＞T2＞T3，即表明CK條件下對番茄產量、生長指標以及品質指標影響最大，表現最佳，其次是T1處理。

2.4 不同處理對番茄需肥規律的影響

表4所示不同處理條件下，番茄植株根、莖、葉、果4個部位氮、磷、鉀、鈣、鎂5種營養元素的含量情況。由表4可知，番茄根部對各元素的吸收量依次為Ca＞K＞N＞Mg＞P，各個處理的養分元素含量不相同，T3處理的總含量最高，顯著高于CK，T1和T2處理無顯著基異；番茄莖部對各元素的吸收量依次為K＞Ca＞N＞P＞Mg，T1處理養分元素總含量最高，達86.30 g/kg，且顯著高于其他處理； 番茄葉部對K、Ca的吸收量居前，T1處理的養分總含量最高，顯著高于T3處理；番茄果實中鉀含量占絕對優勢，其含量明顯高于其他元素，T1處理總養分含量顯著高于其他處理，為98.27 g/kg。

表5所示為不同處理條件下，番茄根、莖、葉、果4個部位對氮、磷、鉀、鈣、鎂5種元素的吸收比例，其中將N元素作為參考對象，分別換算其他元素的吸收比例。番茄根部對Ca元素的吸收最多，其次是K元素，對P和Mg的吸收較低；番茄莖部對K元素的吸收最多，K元素的吸收量是N元素的4～6倍；番茄葉部對K元素和Ca元素吸收最多；而番茄果實對K元素的吸收占主導地位，其次是N元素，對P、Ca、Mg元素相對較少。

3 討論

已有大量研究表明，不同施肥方式對番茄生長和品質指標均有不同的影響［9］。在本研究中，作物株高、莖粗和SPAD值在不同處理中均受到不同程度的影響，在不同的采樣時間段內，CK處理和T1處理對株高、莖粗和SPAD值的促進作用最為明顯。李耀霞等的研究也得到類似結果，即隨著施肥量的增加，番茄生長指標逐漸增強［10］。植株株高、莖粗的不斷增加，也為番茄不斷積累養分，促進果實成熟和改善作物品質提供基本的硬件保障。在本試驗中，作物產量也是隨著施肥濃度的增加而不斷提升的，即習慣性施肥處理作物產量最高，但與0.75倍的習慣性施肥處理（T1）相比，番茄產量并沒有顯著性差異，表明在施肥量適度降低的情況下，產量并沒有顯著性變化，這也為化學肥料降低使用提供依據。這主要是因為低濃度的營養液會導致作物體內部分化合物合成受阻，影響作物生長；而營養液濃度的提高則會給根系提供充足的水分和養分，保障有機物的合成；而超過一定濃度之后，則又會因為濃度脅迫，造成植株生長受阻，產量下降［11］。

番茄品質的好壞，關呼番茄經濟效益，番茄口感主要由酸度和糖分含量所決定，一般測定可溶性糖分含量、總酸度等指標來衡量［12］。在本試驗中，從番茄品質指標可以看出，與CK相比，0.75和0.50倍濃度處理番茄總酸度和番茄紅素呈下降趨勢，而維生素C含量不斷增加。蔡東升等在不同營養液供應量對番茄品質的影響研究中也得到了類似的結果，表明在營養液濃度一定范圍內，隨著營養液濃度的不斷提升，對于改善番茄品質有促進作用［13］。另外，在本研究中，主成分分析結果表明，不同處理對作物品質的影響依次為番茄紅素含量、可溶性糖含量、硝態氮含量、總酸度、可溶性蛋白含量和維生素C含量，且番茄紅素含量隨著營養液濃度的提升，表現為不斷增加的趨勢，這與范兵華等的研究結果［14］相一致。番茄紅素與番茄顏色密切相關，因此，番茄紅素常被認為是決定番茄品質高低的重要指標之一［15］。

對番茄植株不同部位需肥規律的試驗結果分析可知，不同施肥條件下，番茄不同部位對各營養元素的吸收比例不同［16］。番茄根部和葉部對各元素吸收的濃度整體要高于莖部和果實。這可能是因為根部作為直接接觸營養液的部位，是營養元素進入植株體內的第1步，而葉部相較于其他部位，其蒸騰速率較高，加快了營養元素的流動和積累，因此根部和葉部的營養元素累計濃度較高。張軍在對番茄各器官養分積累研究中表明，N、P、K的吸收量依次為果＞葉＞莖＞根，本研究中，P和K的吸收與上述規律一致，但各器官對N的吸收表現為 根＞果＞葉＞莖［17］。另外，番茄不同部位對各營養元素的吸收比例也不相同，表現為K＞Ca＞N＞Mg＞P，該結論與王小娟等的結論［18］不一致，這主要是因為，王小娟等研究的是小果型番茄，而本研究則是以中果型番茄作為研究對象，品種的差異對養分吸收的順序可能也不盡相同。

4 結論

本研究通過分析不同營養液濃度水平對番茄產量、生長指標、品質指標和各部位養分含量等的影響，得出以下結論：與習慣性施肥處理（CK）相比，0.75倍濃度（T1）和0.50倍濃度（T2）處理并沒有顯著降低番茄產量；且隨著營養液濃度的降低，番茄體內硝酸鹽含量和總酸濃度呈現下降的趨勢，而維生素C和蛋白質含量則呈現上升的趨勢；植株根部和葉部氮磷鉀鈣鎂的含量高于莖部和果實。主成分分析結果表明，習慣性營養液濃度施用方法，對于促進作物生長、提高產量、改善品質有較好的作用，但0.75倍習慣性濃度處理表現也不差；相較于習慣性營養液濃度，0.75倍營養液濃度對番茄產量、品質以及養分的吸收均有良好的作用，且可以顯著降低營養液濃度的施用。

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基金項目：江蘇省固體有機廢棄物資源化高技術研究重點實驗室開放基金（編號：BM2011013）；蔬菜與花卉新品種、新技術的研究與儲備項目。

作者簡介：王東升（1980—），男，山西陽泉人，博士，正高級農藝師，主要從事植物營養學研究。E-mail：wdsh000@126.com。

通信作者：李偉明，博士，高級農藝師，主要從事土壤生態與植物營養學研究。E-mail：407141277@qq.com。