蔡东升，李建明，樊翔宇，李惠，孔政，张鑫

（西北农林科技大学园艺学院，陕西杨凌 712100）

基质栽培营养液氮磷钾补充水平对番茄养分吸收及产量品质影响

蔡东升，李建明*，樊翔宇，李惠，孔政，张鑫

（西北农林科技大学园艺学院，陕西杨凌 712100）

温室条件下，采用基质袋式栽培方式（长12.7 m、宽30 cm、高20 cm），通过改变营养液KNO3与NH4H2PO4含量得到4个不同营养液氮磷钾补充水平，各处理物质的量浓度比分别为：CK为Ca(NO3)2·4H2O:KNO3: NH4H2PO4:MgSO4·7H2O=4.00:6.00:1.00:2.00，T1为Ca(NO3)2·4H2O:KNO3:NH4H2PO4:MgSO4·7H2O=4.00:4.00:0.80: 2.00，T2为Ca(NO3)2·4H2O:KNO3:NH4H2PO4:MgSO4·7H2O=4.00:8.00:1.20:2.00，T3为Ca(NO3)2·4H2O:KNsdfO3: NH4H2PO4:MgSO4·7H2O=4.00:10.00:1.40:2.00；研究营养液氮磷钾补充水平对基质栽培番茄品质、产量及养分吸收利用影响。结果表明，提高营养液氮磷钾水平可促进番茄各器官对氮磷钾吸收，超量施用抑制氮磷钾吸收；果实可溶性蛋白、维生素C、还原糖、可溶性总糖含量均随营养液氮磷钾补充水平提高呈先增后降趋势，而可溶性固形物与硝酸盐含量逐渐增加；各处理间单果重、产量差异显著；与CK相比，T2单果重增加6.85%、产量增加13.10%，T3单果重减少2.29%、产量减少2.92%，且存在显著差异。综合考虑番茄养分吸收利用、品质和产量等因素，在试验条件下，T2处理营养液氮磷钾补充水平最佳，推荐用量为：KNO38 mmol·L-1、NH4H2PO41.2 mmol·L-1、Ca(NO3)2· 4H2O 4 mmol·L-1、MgSO4·7H2O 2 mmol·L-1。

基质栽培；氮磷钾水平；养分吸收利用；品质；产量

番茄是设施种植主要蔬菜种类之一，营养与生殖生长同步，肥料需求量大、养分含量高、生长期长，是高需肥蔬菜作物[1]。长期以来，设施蔬菜生产过程中水肥管理一直沿用“粪大水勤”传统管理模式，对作物生长不利，水肥资源浪费、温室土壤盐渍化及病虫害频发，影响设施农业健康发展。有机基质袋式栽培是简易无土栽培，作物生长所需大部分养分来自栽培基质，可通过添加营养液补充供给矿质营养[2]，而营养液合理补充是提高番茄基质栽培产量和品质关键因素，其中N、K、P三要素直接影响番茄植株生长发育和产量、品质形成[3]。马跃等研究表明氮磷钾施用量与番茄产量呈正效应，适宜增加氮磷钾用量具有较好增产作用，但过量则呈负效应，影响番茄产量[4]。周振江等研究表明番茄叶片光合速率随灌水量呈开口向下抛物线状变化，随施氮磷钾量和有机肥用量增加呈先减后增变化[5]。朱亚萍等研究表明，氮磷钾肥配施可提高番茄产量和品质，增加糖酸比及维生素C含量；氮磷钾配合施用提高维生素C含量优于单独施用[6]。国内外适用于番茄生长营养液配方较多，例如日本园试通用配方、日本山崎番茄专用配方及美国Hoagland通用配方。这些配方均基于水培条件下对正常生长植株营养分析得出，而在有机基质栽培条件下，适合本地区番茄生长专用营养液配方较少。有机基质本身可为作物提供营养元素，但因作物根系对营养液选择性吸收及与有机基质相互作用[7-9]，易造成营养液中某些元素不足或过剩[10]。因此根据有机基质营养亏缺，确定适宜有机基质栽培补充营养液是研究关键。本文探究营养液氮磷钾不同补充水平对番茄品质、产量及养分吸收利用影响，为设施蔬菜种植提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料与地点

试验于2015年3月18日～7月20日在西北农林科技大学北校区园艺场完成，试验大棚为大跨度非对称水控酿热保温大棚。供试番茄品种为“金棚M6068”，由陕西省杨陵区金棚种业有限公司提供；栽培基质为菇渣：牛粪：蛭石=3：3：2复合基质，基本理化性质如下：容重0.25 g·cm-3，总孔隙度59.08%，通气空隙19.27%，持水空隙46.82%，速效氮含量1 817.69 mg·kg-1，速效磷含量378.37 mg·kg-1，速效钾含量3 147.60 mg·kg-1，pH 7.2，EC 2.46。

1.2 试验设计

试验开始前先将基质装袋，规格为长12.7 m、宽30 cm、高20 cm，长条型，由北向南放置。于2015年3月20日种苗“四叶一心”时定植，每隔20 cm定植1株，每条栽培袋定植一列，共63株为1个小区，留6穗果打顶，利用水肥一体化系统水肥处理，每株番茄插入1个滴箭，除营养液外，其他管理措施保持一致。每个处理重复3次。

试验共设置4个处理：标准Hoagland营养液为对照（CK），保持溶液Ca(NO3)2·4H2O和MgSO4· 7H2O含量不变，通过改变KNO3和NH4H2PO4浓度改变溶液K、P、N物质的量浓度，得到4个处理，物质的量浓度分别为：

CK：Ca(NO3)2·4H2O：KNO3：NH4H2PO4：MgSO4· 7H2O=4.00：6.00：1.00：2.00

T1：Ca(NO3)2·4H2O：KNO3：NH4H2PO4：MgSO4· 7H2O=4.00：4.00：0.80：2.00

T2：Ca(NO3)2·4H2O：KNO3：NH4H2PO4：MgSO4· 7H2O=4.00：8.00：1.20：2.00

T3：Ca(NO3)2·4H2O：KNO3：NH4H2PO4：MgSO4· 7H2O=4.00：10.00：1.40 2.00

各处理营养液所需化合物用量见表1。缓苗1周，期间只浇清水；随后开始试验，每株每天浇灌1次1/4剂量Hoagland营养液300 mL，果实膨大期后，每株每天浇灌1次1/2剂量Hoagland营养液500 mL，随天气变化，适当补充等量清水。

表1 各处理营养液物质含量Table 1Content of nutrient solution in each treatment

1.3 测定项目与方法

1.3.1 基质与植株营养元素测定

分别在番茄苗期、开花坐果期、果实膨大期和采收期选取各处理栽培基质，采用四分法取样，自然晾干，粉碎过筛（0.5 mm），浓H2SO4-H2O2消煮。速效氮、速效磷和速效钾采用连续流动分析仪（AA3型）测定。

分别在番茄苗期、开花坐果期、果实膨大期和采收期选取各处理3株番茄，将番茄根、茎、叶、果实分别称鲜重，于105℃烘箱杀青30 min，后75℃烘至恒重并称干重。将各组织干样用微型粉碎机粉碎后过筛（0.5 mm），浓H2SO4-H2O2消煮。全氮、全磷和全钾采用连续流动分析仪（AA3型）测定[2]。

1.3.2 果实产量测定

果实采收期测定果实产量，每次采摘果实产量均作记录，记录果实个数和重量，直至果实采摘完全。单株产量通过统计每个处理6株单株结果数及总重量，求平均值。总产量通过单株产量、小区面积、小区株数计算得到。

1.3.3 果实品质测定及其方法

待番茄第三穗果实成熟后取样测定品质，每个处理随机选取5个颜色、体积、成熟度一致果实测量。测定时，先将番茄用蒸馏水洗净，再用组织捣碎机研磨均匀，具体方法为：果实可溶性总糖含量采用蒽酮比色法，还原糖含量采用3,5-二硝基水杨酸法，维生素C含量采用钼蓝比色法，可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-205染色法，硝酸盐含量采用水杨酸法测定[11]、可溶性固形物采用手持数字折光仪TD-45测定（浙江托普仪器有限公司）。

1.4 数据分析

试验数据采用Excel 2007软件计算与整理；采用SPSS 20.0作方差分析，不同处理间多重比较采用Duncan新复极差法。

采用隶属函数分析评价营养液浓度对番茄果实品质及产量影响，隶属函数值计算方法为[12]：

R(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)

反隶属函数计算公式为：

R'(Xi)=1-(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)

式中，Xi为指标测定值，Xmax、Xmin为所有参试材料某一指标最大值和最小值。

2 结果与分析

2.1 栽培基质养分变化及番茄养分积累与分配分析

2.1.1 番茄不同生育期栽培基质速效氮磷钾含量

由图1可知，番茄生长发育各阶段，基质速效N、P和K含量均随营养液氮磷钾补充水平升高而升高。番茄生育期，T2和T3处理下基质速效N和P含量呈先升后降趋势，CK和T1处理下均呈下降趋势；基质速效K含量各处理均呈下降趋势。

2.1.2 番茄不同器官养分积累与分配分析

图1 番茄不同生育期基质速效N、P、K含量Fig.1Contents of available N,P,K in different growth stages of tomato

表2 不同处理各器官的N、P、K吸收量Table 2N,P,K absorption of different organs in different treatments(mg·株-1)

不同处理各器官的N、P、K吸收量见表2。

由表2可知，在T2处理番茄果实膨大期N、P、K元素含量均显著高于其他处理；植株各器官N、P、K元素含量随营养液N、P、K补充水平提高而增加，但达到T3处理浓度时降低；各处理番茄根、茎、叶氮磷钾吸收量差异显著，而T2与CK番茄果氮、钾吸收量无显著差异，二者磷吸收量差异显著。各处理番茄植株果实膨大期各器官N、P、K元素吸收量均表现为果＞叶＞茎＞根。

各处理番茄植株果实膨大期各器官N、P、K元素分配率均表现为果＞叶＞茎＞根（见表3）。

由表3可知，N元素在根、茎中分配率均以CK、T2较高，但差异不显著；在叶中CK分配率最低，其他处理无显著差异；各处理P、K元素分配率无显著差异。

表3 不同处理N、P、K各器官分配率Table 3Distribution of N,P and K in different organs (%)

2.1.3 对番茄氮磷钾吸收动态影响

由图2a可知，不同生育阶段营养液不同氮磷钾补充水平下番茄吸氮量有差异，总影响趋势一致，即T2＞CK＞T1＞T3。各处理吸氮量均在果实膨大期最大，呈“S”型。由图2b可知，不同生育阶段营养液不同氮磷钾补充水平下番茄吸磷量有差异，T2处理下吸磷量最高，T1处理下吸磷量最低，CK与T3处理不同生育阶段表现不同。果实膨大期和采收期，各处理吸磷量急剧增加，趋势一致，即T2＞CK＞T3＞T1。由图2c可知，不同生育阶段营养液不同氮磷钾补充水平下番茄吸钾量有差异，开花期T3处理下番茄吸钾量最高，果实膨大期和采收期番茄吸钾量为T2＞CK＞T3＞T1；CK、T2、T3处理下番茄吸钾量趋势一致，均呈“S”型，而在T1处理下，番茄采收期吸钾量更高。

2.2 营养液氮磷钾补充水平对番茄果实品质与产量影响

2.2.1 对番茄品质影响

由表4可知，随营养液氮磷钾补充水平升高，番茄果实可溶性固形物及硝酸盐含量增大，但可溶性蛋白、还原糖、可溶性总糖含量在中度营养液水平时最大，表现为T2＞CK＞T3＞T1，但CK、T2与T3间差异性不显著；果实维生素C含量表现为T2＞CK＞T1＞T3；硝酸盐含量随营养液N、P、K水平提高而升高，T3最高，达414.84 mg·kg-1，低于硝酸盐限量值440.0 mg·kg-1，各处理差异显著。

2.2.2 对番茄产量影响

由表5可知，各处理间单果重、单株产量差异显著。与CK相比，T2单果重增加6.85%、产量增加13.10%，T3单果重减少2.29%、产量减少2.92%，差异显著；T3果实产量、单果重降低；不同处理对单株结果数影响不显著。

2.2.3 番茄多项品质指标隶属函数分析

计算不同处理番茄可溶性蛋白、还原糖、可溶性总糖、维生素C、可溶性固形物及单株产量、硝酸盐含量7个指标隶属函数值，并求出各指标总隶属函数值，其中前6个指标采用隶属函数公式计算隶属函数值，硝酸盐含量采用反隶属函数公式计算隶属函数值，总隶属函数值越大，番茄品质与产量提高。结果见表6，T2总隶属函数值最高，表明T2处理下番茄品质和产量指标综合评价优于其他处理。

图2 营养液氮磷钾补充水平对番茄氮、磷、钾素吸收影响Fig.2Effect of nitrogen,phosphorus andpotassium levels on nitrogen,phosphorus,potassium uptake of tomato

表4 番茄果实品质Table 4Tomato fruit quality

表5 番茄果实产量Table 5Tomato fruits production

表6 营养液氮磷钾补充水平对番茄各品质指标隶属函数值Table 6Membership function value of the nutrient solution concentration on the quality indices of tomato

3 讨论与结论

3.1 营养液氮磷钾补充水平对栽培基质养分变化及番茄养分积累与分配影响

不同作物对栽培基质速效氮磷钾比例和可溶性盐含量需求各异，当基质中速效氮、磷、钾比例及其总量接近作物所需，可溶性盐含量处于作物可忍受范围则作物生长良好[13]。作物生长对速效氮磷钾吸收利用可促进总氮、磷、钾向速效形式转化及作物生长发育，形成良性互作。随作物生长发育，对速效氮磷钾需求量增加，虽然有机基质不断分解释放养分,但有机基质含量低时，基质中速效氮磷钾总量无法满足作物需求。因此，依不同作物需肥特性，在作物不同生育期补充一定量营养液，使有机基质养分不断分解、补充营养液养分同作物对速效氮磷钾差异吸收形成与该种作物所需比例接近的根际速效氮磷钾环境，利于优质高产，但生产成本增加。本试验结果表明，番茄生长前期，基质提供速效氮磷钾充足，补充少量营养液可满足番茄生长需求，但营养液氮磷钾水平较高时，形成不良根际环境，对植株生长不利；随番茄生育期，番茄需求养分急剧增加，基质释放速效氮磷钾和补充营养液为植株提供养分。此时，在中度营养液氮磷钾补充水平处理下，基质中速效氮磷钾接近番茄生长所需，高营养液氮磷钾补充水平处理下，基质中速效氮磷钾含量超出番茄植株可承受根际环境，不利于番茄生长发育。番茄不断生长又使基质全氮磷钾转化为速效形式，且逐渐增强番茄耐盐性。

氮磷钾配施可提高植物氮素回收率，改善地上部氮素营养，促进氮素吸收、积累及运转，提高其利用率[14]，利于作物对磷素吸收。齐红岩等指出，在一定范围内，随土壤施氮量和施钾量增加，番茄叶片和果实含氮量、含钾量越高[15]。说明氮、钾两种元素互相吸收，但超过一定范围，会降低果实氮素和钾素比例。本试验中，适宜提高营养液氮磷钾补充水平促进番茄各器官对氮磷钾吸收，超量施用在一定程度上抑制氮磷钾吸收，与李国龙等研究结果一致[16]；在番茄采收期，果实氮、钾含量无显著差异，与杨竹青等研究结果一致[17]。因采收期番茄根、茎、叶部位养分大量向果实运送并积累，各处理果实吸收量差异不显著。本试验中，适量增加磷素供应可增加番茄各器官磷含量，但超量会抑制磷积累，与吴一群等研究结果一致[18]。

3.2 营养液氮磷钾补充水平对番茄果实品质与产量影响

研究表明，氮磷钾肥配施可提高番茄产量和品质，增加糖酸比及维生素C含量；氮磷钾肥对番茄维生素C影响顺序为K＞P＞N，氮磷钾配合施用，比单独施用对提高维生素C含量更有效[6]。本试验中，增大营养液氮磷钾水平可增加果实维生素C含量，T2与T3均大于CK，但T3处理维生素C含量比T2小，说明营养液氮磷钾增多可增加番茄果实维生素C含量，但超量会降低果实维生素C含量。朱亚萍等研究表明，番茄施磷、钾肥可提高糖含量[6]；本试验结果表明，果实还原糖含量、可溶性总糖含量也随营养液氮磷钾补充水平增大而增大；T3果实可溶性固形物大于T2，营养液N、P、K水平过高抑制果实部分有益物质积累，可溶性固形物增多，因T3果实体积小于T2，相对可溶性固形物增多[19]。增大营养液氮磷钾补充水平可提高番茄果实品质，但“平衡度”会降低果实品质。

试验结果表明，随营养液氮磷钾补充水平提高，各处理单果重、单株产量、总产量均呈先增后降趋势，且均以T2最高。孙民等研究表明，适当提高营养液中氮磷钾含量可促进番茄养分吸收，提升果实品质和产量[20-21]，适当增施N、P、K肥可显著提高番茄产量[22]，N素供应水平对蔬菜产量与品质具有决定性作用[23]。营养液氮磷钾补充水平过量产量降低原因有：①营养液氮磷钾补充水平可能对番茄产量增加存在阈值，超过后产量不增反降；②氮磷钾素供应水平高时，过剩营养生长抑制生殖生长，影响结果期产量及品质。

隶属函数分析在多指标基础上对材料综合评价，避免单一指标片面性，试验结果可靠[12]。本试验测定番茄单株产量及番茄果实硝酸盐、可溶性蛋白、还原糖、可溶性总糖、维生素C、可溶性固形物，并作隶属函数分析，综合比较营养液不同氮磷钾补充水平对基质栽培番茄影响。根据总隶属函数值可知T2处理下番茄品质和产量指标综合评价优于其他处理。

综合考虑番茄养分吸收利用、品质和产量等因素，本试验条件下，T2处理营养液氮磷钾补充水平为最佳，推荐用量为：KNO38 mmol·L-1、NH4H2PO41.2 mmol·L-1、Ca(NO3)2·4H2O 4 mmol·L-1、MgSO4· 7H2O 2 mmol·L-1。

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Effect of nitrogen,phosphorus and potassium supplementation on

nutrient uptake,yield and quality of tomato in substrate culture

CAI

Dongsheng,LI Jianming,FAN Xiangyu,LI Hui,KONG Zheng,ZHANG Xin(School of Horticulture, NorthwestA&F University,Yangling Shaanxi 712100,China)

In greenhouse,cultivating tomato by organic substrate with a long bar substrate bags（The length was 12.7 m,the width was 30 cm,the height was 20 cm）.By changing the content of KNO3and NH4H2PO4in the nutrient solution,four different nutrient levels of nitrogen,phosphorus and potassium were obtained.The ratios of amount of substance concentration in each treatment were CK:Ca(NO3)2·4H2O: KNO3:NH4H2PO4:MgSO4·7H2O=4.00:6.00:1.00:2.00,T1:Ca(NO3)2·4H2O:KNO3:NH4H2PO4:MgSO4·7H2O=4.00:4.00:0.80:2.00,T2:Ca(NO3)2·4H2O：KNO3：NH4H2PO4：MgSO4·7H2O=4.00:8.00:1.20:2.00,T3:Ca (NO3)2·4H2O:KNO3:NH4H2PO4:MgSO4·7H2O=4.00:10.00:1.40:2.00.To study the effects of nutrient levels on the quality,yield and nutrient uptake and utilization of tomato cultivated in nutrient medium.The experiment results showed that appropriate to improve the level of supplementation of nitrogen and phosphorus and potassium nutrition promoted the absorption of nitrogen,phosphorus and potassium in different organs of tomato,and excessive use of inhibition of nitrogen and phosphorus and potassium absorption.The contents of soluble protein,vitamin C,reducing sugar and soluble sugar were added with the level of nitrogen phosphorus and potassium increase showed increased first and then decreased,while the soluble solids and nitrate content increased gradually;The single fruit weight and yield were significant difference;compared with CK,T2 fruit increased the weight of 6.85%,and the yield increased by 13.10% and T3 fruit weight was reduced by 2.29%,yield was reduced by 2.92%,significant difference among them. Considering the growth,quality and yield of tomato,the ratio of N,P,K of the nutrient solution treated by T2 was the best under the conditions of this experiment.Recommended dosage:KNO38 mmol·L-1,NH4H2PO41.2 mmol·L-1,Ca(NO3)2·4H2O 4 mmol·L-1,MgSO4·7H2O 2 mmol·L-1.

substrate culture;ratio of N,P and K;nutrient uptake and utilization;quality;yield

S641.2；S626

A

1005-9369（2017）01-0007-08

2016-10-26

国家大宗蔬菜产业体系项目（CARS-25）；陕西省科技统筹创新工程计划项目（2015KTTSNY03-03）

蔡东升（1991-），男，硕士研究生，研究方向为设施园艺生理生态。E-mail:cdsalyf@163.com

*通讯作者：李建明，教授，博士生导师，研究方向为设施园艺。E-mail:lijianming66@163.com

时间2017-1-9 15:46:07[URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20170109.1546.010.html

蔡东升,李建明,樊翔宇,等.基质栽培营养液氮磷钾补充水平对番茄养分吸收及产量品质影响[J].东北农业大学学报,2017,48 (1):7-14.

Cai Dongsheng,Li Jianming,Fan Xiangyu,et al.Effect of nitrogen,phosphorus and potassium supplementation on nutrient uptake,yield and quality of tomato in substrate culture[J].Journal of Northeast Agricultural University,2017,48(1):7-14.(in Chinese with English abstract)