不同營養液濃度對溫室番茄生長發育中N元素分布影響特征

楊青松 馬萬征 鄒長明 馬萬敏 王金光 萬夢 徐彥涵

摘 要：番茄作為最為普遍的果菜之一，在我國深受人民喜愛，廣為種植。通過對種植溫室大棚番茄的研究，將更有利于番茄的種植增產、培育優良品種和完善研究科學種植番茄的方法。本實驗研究在不同營養液長期澆灌培養下番茄植株生長發育過程中的各不同時期的各部位N元素分布影響特征;將番茄種植在裝有珍珠巖的培養盆中，采用營養添加法，設置霍格蘭營養液配方并長期澆灌番茄植株。5個處理組分別為T1：1：20;T2：1：50;T3：1：100;T4：1：150;T5：1：200通過每7d采取各處理組實驗樣株，觀察生長狀況，實驗檢測分析各組處理組采樣番茄植株根莖葉;在T1、T2、T3、T4（T1：1：20;T2：1：50;T3：1：100;T4：1：150;T5：1：200）5種不同營養液濃度長期澆灌培養下，從各組番茄植株根、莖、葉、果N元素含量分析特征可得出，T4組設置的營養液濃度最有利于番茄植株各生理器官組織生長。

關鍵詞：生長發育;氮;番茄;影響;分布特征;營養液

中圖分類號：S-3文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190730006

引言

番茄（Tomato），茄科，番茄屬，一年生或多年生草本，植株株高可達1.5～2m，果實營養豐富，富含番茄紅素，VC，可溶性固形物等營養物質，具特殊風味。無土栽培營養液是指根據植物生長對養分的需求將肥料按一定的數量和適宜的比例溶解于水中配制而成的水溶液，植物在適宜的營養液濃度下能夠正常生長發育，如果營養液的濃度過高，相反會造成營養浪費導致植物發生一些生理性障礙嚴重影響其產量和品質[1]。番茄幼苗時缺氮，植株會生長緩慢，莖葉分化少，植株矮小，營養生長受到抑制;開花結果時如果缺少氮素供應[2]，會影響番茄根系的發育，造成落花落果，下部功能葉片黃化脫落，造成番茄結果期短，果實畸形，產量降低。土壤中氮素供應過量也會對番茄的生長發育造成影響，易造成苗期徒長，開花結果期的莖葉徒長，同時造成果實營養不良，易出現空洞果[3]，在此之前邢英英在溫室番茄滴灌施肥水肥耦合效應研究中探究了實現溫室蔬菜高產優質高效及制定最優灌溉施肥制度的方法[4]。 邢英英，張富倉，張燕等人研究了膜下滴灌不同水肥調控措施對日光溫室番茄生長、產量、養分吸收利用的影響[5]。通過本實驗探究，將更有利于番茄的種植增產、培育優良品種。

1 材料與方法

1.1 實驗地點、儀器及試劑

實驗是在安徽科技學院農場的Venlo型智能玻璃溫室進行的，使用不同濃度的霍格蘭營養液配方長期澆灌以盆裝珍珠巖為固定載體的番茄植株，通過測定番茄根莖葉N含量，來分析番茄植株生長發育過程中的各個生長時期的各個器官的N素分布狀況。

實驗材料：花盆、長繩、育苗槽、珍珠巖、蒸餾水塑料桶、水桶。

實驗儀器：分光光度計、電熱鼓風干燥箱、萬分之一天平、消化爐、消煮管以及實驗室常用玻璃儀器等。

實驗試劑：硫酸（H2SO4）、雙氧水（H2O2）、霍格蘭營養配方試劑等。

1.2 霍格蘭營養液配方

本實驗是以霍格蘭營養液配方作為種植番茄植株生長發育的所需營養，以此配方作為原始營養濃度，以T1：1：20;T2：1：50;T3：1：100;T4：1：150;T5：1：200稀釋的營養液做5組番茄長期澆灌處理。

1.3 實驗處理

本實驗是以盆裝珍珠巖作為番茄植株的固定載體的無土培育方法，用珍珠巖覆蓋番茄種子，育種于育苗槽中，育苗初期，每天澆灌T4營養液2次（早晚各1次），定植期，從所育幼苗中選取生長狀況相似的150株幼苗分別定植移栽到T1、T2、T3、T4、T5 5個組，每組30株，并將5組種植的番茄植株用對應的實驗設置的營養液濃度每天定時定量澆灌培養。

1.4 測定項目與方法

定植移栽后，分別用實驗設置好的各組營養濃度澆灌培養黃瓜植株10d后開始進行各組采樣，此后每7d進行1次采樣處理。分別稱取每組采樣植株根、莖、葉的鮮重然后放入電熱鼓風干燥箱中105℃殺青15min，再調節溫度到85℃烘干至恒重，用萬分之一天平稱量各干重。

測N（%）：稱磨細烘干的番茄烘干磨碎后的根、莖、葉各0.1000～0.2000g，置于100mL的消煮管中[6]。采用H2SO4-H2O2消煮法，將獲取的消煮液過濾，然后將過濾液存儲于瓶中，定容至100mL，用分光光度計測定。

2 結果與分析

2.1 番茄植株根的N元素含量分布特征規律

從實驗結果圖1中可以看出，從5月13日第1次采樣到第3次采樣5月24日期間，5組番茄植株根部的N素含量在逐步升高，這說明這一時期番茄植株對N素的需求開始增加，番茄植株生長活動旺盛正處在植株的開花期，第3次采樣后，植株根系N素開始略有回落開始平穩化，植株開始果實的發育，直到果期后期植株根系N素含量穩定下來。根作為植物體在土壤等載體中的固定支撐的器官組織，并從所固定的載體中吸收生長發育所需要的礦物元素、無機鹽、水等養分[7]，它的N素百分比含量可以反映出植株的生長發育狀態。

在5組濃度不同的營養液中可以看出番茄植株根系N（%）值呈現：T4>T3>T2>T5>T1。總體T4組的根系N（%）含量最大，說明T4濃度最適合番茄根系吸收N素。T1組的濃度根系N素含量最小，說明營養液濃度不夠從而限制了植物的生長和根系吸收作用。T5的營養液濃度最高但T2>T5>T1表明T5營養液的濃度過高導致植物的吸收效果開始下降，但吸收情況較T1組的營養液濃度不足仍好一些。

2.2 番茄植株根的生長狀況及其干重質量特征

在圖2可以得到前14～21d根系的干重質量基本不變，這是由于作物育完苗，移植到營養液中，根系進入新的環境中，對環境的抗逆作用和適應作用導致根前期的生長緩慢，在第4次采樣（5月31日）后植株的根系干重開始進行明顯的變化增加，隨著時間的推移，根系的干重越來越大。結合圖1，后期植物根系的N（%）雖然有所回落，但植物的根系的生長仍繼續進行，根系干重并不會減少。

同時實驗為無土栽培植株絕大部分營養物質來自于營養液中，所以各組濃度的不同，根的生長狀況也明顯不同，對根有著明顯直接的關系，由圖中可以得出盡管植株根系重量都在不斷上升，但增加的量有著明顯的差距，T4組的根系干重增長速度和質量相比較另外4組更加迅速。結合圖1，表明在T4組濃度下，根系可以充分吸收營養液，獲取氮素，加快根系生長，根系的生長加快反饋著對營養液的吸收和對氮素的獲取，T4濃度時5組中適合番茄生長發育的濃度，該濃度植株根系干重最大。5組濃度中T5>T4>T3>T2>T1，但根系的干重T4>T5>T1，這表明在高濃度的營養液中，根的生長受到抑制。T1的濃度太低從而使得T1組的番茄植株不能獲得充分的養分，植株生長發育受到影響，該組植株的根系干重最小。

2.3 番茄植株莖的N元素含量分布特征規律

根據圖3可知番茄植株幼苗定植后第1次采樣后一段階段內，這段時期番茄植株生長發育旺盛，所需營養較多，根系吸收活力旺盛，莖部輸導和貯藏備用供給植物體利用養分也多，番茄植株莖的N（%）值呈線性增長趨勢，直到第3次采樣期達到莖N（%）值達到最大值，此時期為花期。番茄植株花開時期是莖部N（%）最大時期，而后從番茄植株花期到盛果期階段莖部的N（%）值呈逐漸下降的趨勢，此時期果實成長，莖部儲藏的有機養料以及營養成分都供給植物體此階段時期莖部N（%）值會下降。

各組番茄植株莖部N素含量關系：T4>T3>T2>T5>T1。由圖可知T4組植株莖部N素含量最高，番茄的莖輸導和貯藏備用供給給植物體的養分最多，T4組的濃度是5組濃度中植株生長的最適濃度，T2>T5>T1，T5的營養液濃度最大，但其莖葉的N素水平卻小于T2組，說明T5的濃度過高，對植物體吸收營養液起著抑制的作用，但T5>T1表明T5組營養液濃度雖高但吸收效果仍較T1的濃度不足，生長的態勢還是較好。T1的濃度最小，番茄植株莖的N素水平最低，由此可以得出番茄植株吸收營養物質是從配制霍格蘭營養液中獲取。

總體來說番茄植株莖中的N素在一定范圍內和營養液的濃度成正比，但濃度過高反而會有著抑制的效果。

2.4 番茄植株葉的N元素含量分布特征規律

觀察圖4可以看出番茄植株的葉中N素在5月13日第1次采樣到5月24日第3次采樣期間含量明顯上升，植株葉片在這一時期生長旺盛，N素主要存在葉片蛋白質和葉綠素中，其中N素營養主要是由植物根系吸收N素營養通過莖部木質部運輸供給葉片生長發育所需要的N素營養[8]。5月24日第3次采樣即開花期后，番茄植株中的N元素流向果實發育中，葉片中的N含量也開始下降，一直到7月5日趨于穩定。

分析各組數據五組濃度葉片N含量為T4>T3>T2>T5>T1，在T4的濃度下，植株根系能夠可以充分獲取養分，并通過莖的運輸使葉片中N（%）最高，葉片的發育良好，光合作用更加充分。而T5的濃度是5組中最高的，但植物葉N（%）T2>T5表明過高的營養液濃度對番茄植株根系的吸收活力有著抑制的作用，導致運輸到葉片中的N的量偏低，T1的濃度是5組中最低的，同時其葉的N（%）也是最低的，說明植株根系從營養液中獲取養分。營養液濃度偏低其葉片N素水平也就偏低。T2的濃度大于T1，T2組番茄植株能夠從營養液中獲取的養分就多所以T2組的葉片N（%）也就高于T1。在5組濃度里濃度在一定范圍內，葉片的N（%）和營養液的濃度呈現正相關。

2.5 番茄植株葉中葉綠素變化規律特征

在圖5，從第1次采樣（5月13日）到第7次采樣（6月21日）期間植物的葉綠素含量穩步上升，植株葉片在這一時期生長旺盛，根系從營養液中獲取N素，在莖中運輸貯存到葉片，葉片N素主要存在葉片蛋白質和葉綠素中所以，植物的葉綠素含量穩步上升，光合作用增強。隨后到最后一次采樣（7月5日）番茄植株葉片內的葉綠素的N（%）開始稍許下降，光合作用減弱。

比較各組數據得出在5組濃度下葉綠素含量：T4>T3>T2>T5>T1，番茄植株在T4的濃度下，根系能夠充分從營養液中獲取N素，在莖中運輸到葉片，從而促進葉的生長使得葉綠素含量在5組中達到最高，番茄植株的光合作用最強，產量最高。T5的濃度最高，但是葉中的葉綠素含量反沒有T2組的含量高，表明由于營養液濃度過高抑制了根的活性，從營養液中獲得N素減少，進入葉綠素的N下降從而減弱了植株的光合作用，對果實的發育有著不利影響。T1的濃度最小，T1的葉綠素含量最少，說明番茄植株獲得營養的直接途徑是從營養液中獲取的。

3 討論

N元素作為植物的必須元素，本次實驗使用不同濃度的霍格蘭營養液對溫室番茄進行無土栽培，在通過對番茄植株根莖葉部位的N（%）的測定，來反映番茄生長發育過程中N元素分布特征。

3.1 不同營養液濃度對番茄根生長發育中的N元素含量分布特征規律? 在本次實驗中根系直接從營養液中獲取養分，根系的活性直接影響到番茄吸收養分的快慢從而影響植株生長發育速度。植株的生長是一個累積的過程，根系在植株生長過程中也在不斷生長發育，其活性也在不斷增長中[9]，在5個不同的營養液濃度組中，T5的濃度由于過高，抑制了根的活性，根部吸收的N（%）并不是太高，T1的濃度最低，根的活性雖高，由于營養液濃度偏低，根系吸收養分效率和獲取養分量不足，使得該組番茄植株根系的N（%）最低。這表明根系從營養液中吸收營養物質的效率和營養液的濃度有關。合適的濃度根能快速的生長。超出一定濃度范圍，根系的活性不僅不會升高反而會如同T5組一樣，根的活性被抑制。

3.2 不同營養液濃度對番茄莖生長發育中的N元素含量分布特征規律? 莖作為植物運輸和貯藏的場所，本身不能夠直接從營養液中獲取養分，而是通過根對營養液的吸收，獲取養分再進入植物莖干。所以莖的N素水平，取決于植物根系的獲取養分和N的速率。根系吸收營養液養分的速度越快，相對應的番茄莖稈內的N（%）就越高，根系吸收營養液養分的速度越慢，番茄莖稈內的N（%）就低。本次實驗中雖然T5的營養液濃度最高，但根系的活性并不高，吸收養分的速率不快，導致莖稈獲得養分不充足，N（%）并不高。T4組的營養液濃度沒有T5組的高，T4組的莖稈N（%）卻高于另外4組，表明在這5組中T4組的濃度最適合根系生長發育，根系的活性能夠充分利用而不降低。使得該組植株莖稈發育良好N（%）最高。T1組營養液濃度在5組中最低，T1組植株的根系活性雖然沒被抑制，但由于營養液濃度偏低，根系不能充分獲取足夠的養分，使該組番茄植株莖稈發育不良N（%）含量低。

3.3 不同營養液濃度對番茄葉生長發育中的N元素含量分布特征規律?? 光合作用是植物合成有機物的重要途徑，而葉綠素含量的大小是反映作物光合能力的重要指標之一[10]。本次實驗通過對葉片N含量的測定和葉綠素含量的測定來探究不同營養液濃度對番茄植株葉生長發育過程中的N元素含量分布特征規律。

對圖6的分析，葉綠素通過時間的增長進行累積所以葉綠素的含量總體趨勢是增加的。由于果實的形成，植物葉部的N素運輸到果實中，會有一段下降的時間段。5組營養液中5組中T5濃度最高，植株的葉的N（%）較同時期的T4、T3組偏低，而T4濃度大于T3，T4組番茄植株葉N（%）也大于T3，而T1濃度最小，植株的葉的N（%）和葉綠素含量都是最低的。表明過高的營養液濃度會對根有著限制作用，根的活性低，在高濃度的營養液中，養分獲取的就慢，不利于葉綠素和葉的生長。營養液的濃度適宜，同時根的活性高，養分的獲取速度才快。營養液濃度過低，根部不能獲取足夠多的養分，導致植物整體的生長狀況偏差，葉部的N（%）偏低，葉綠素含量偏低。

4 結論

通過探究不同營養液濃度對溫室番茄生長發育中的N元素分布特征的影響，研究表明，在T1、T2、T3、T4、T5（T1：1：20;T2：1：50;T3：1：100;T4：1：150;T5：1：200）5種不同營養液濃度進行澆灌，結果發現T4組的濃度最適合番茄植株的生長，達到的經濟效益最高。

參考文獻

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