李艷梅，廖上強(qiáng)，張 琳，孫 娜，孫焱鑫，楊俊剛

(北京市農(nóng)林科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源研究所，北京 100097)

番茄是一種主栽設(shè)施蔬菜，對溫室小氣候環(huán)境有一定的需求。設(shè)施番茄的春茬茬口每年都會經(jīng)歷一段時(shí)間的持續(xù)高溫高輻射逆境，輕則影響葉片外觀，重則灼傷番茄果皮，影響番茄果實(shí)的商品性，嚴(yán)重時(shí)甚至可能引起大面積葉片萎蔫、開花授粉及結(jié)實(shí)受阻。需要找到一種簡便易行的栽培調(diào)控措施來改善番茄生產(chǎn)。

研究發(fā)現(xiàn)，葉面或果實(shí)噴施含礦質(zhì)顆粒的懸浮液具有降低一些園藝作物旱害和熱害的作用[1-2]。這類物質(zhì)能夠通過反射過量紫外線和紅外線來緩解熱害和輻射損傷。在眾多礦質(zhì)顆粒物中，鈣有“植物細(xì)胞代謝的總調(diào)節(jié)者”之稱，尤其在環(huán)境脅迫下，鈣與鈣調(diào)素參與脅迫信號的接收、傳遞、響應(yīng)和表達(dá)，具有增強(qiáng)植物抗逆性的作用[3]；鈣不僅是番茄必需的中量營養(yǎng)元素，而且是具有極其重要生理功能的抗逆功能元素[4]。研究還發(fā)現(xiàn)，硅也是一種對植物生長非常有益的元素，在抗高溫和紫外線脅迫中也具有一定作用[5]。

研究顯示，鈣和硅對茄果類蔬菜有生長促進(jìn)作用[6-7]。原因在于這類物質(zhì)的懸浮液可在植物葉片或果實(shí)上形成均質(zhì)化保護(hù)膜，通過過濾太陽光，減少輻射灼傷[2]。當(dāng)以稀釋濃度應(yīng)用時(shí)，懸浮液能透過氣孔進(jìn)入植物葉片內(nèi)部，從調(diào)控光合、水分生理的途徑或穩(wěn)固細(xì)胞壁和果膠的途徑降低高溫高輻射逆境損傷。

盡管鈣硅對作物生理和品質(zhì)的影響已有報(bào)道，但有關(guān)設(shè)施亞高溫下鈣硅的耦合調(diào)控效應(yīng)及機(jī)制探討還鮮見報(bào)道。本文通過田間試驗(yàn)，開展噴施鈣硅調(diào)控番茄生長研究，旨在為應(yīng)對春茬番茄亞高溫逆境提供技術(shù)指導(dǎo)，為闡明鈣硅耦合調(diào)控效應(yīng)及營養(yǎng)調(diào)控機(jī)制提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018年2—7月在北京市大興區(qū)長子營鎮(zhèn)小竹樓設(shè)施農(nóng)業(yè)示范基地進(jìn)行。土壤類型為褐土，質(zhì)地為壤土。種植前耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量15.6 g·kg-1、全氮含量0.67 g·kg-1、硝態(tài)氮60 mg·kg-1、速效磷56 mg·kg-1、速效鉀115 mg·kg-1。供試番茄品種為鑫語，穴盤基質(zhì)育苗，育苗基質(zhì)為草炭和蛭石體積比2∶1的混合物。于1月20日播種，3月5日定植，7月20日拉秧。每株番茄留果4穗。番茄生長期間，采用滴灌追肥方式，苗期、開花期和膨果期的土壤含水量均控制在65%～75%，當(dāng)土壤含水量降至設(shè)計(jì)下限時(shí)，進(jìn)行灌溉達(dá)到相應(yīng)的上限含水量。土壤含水量采用TDR100便攜式水分監(jiān)測儀(北京渠道科學(xué)器材有限公司)測定。全生育期累計(jì)灌水9次，滴灌水量1 650 m3·hm-2。追肥采用水溶肥，營養(yǎng)生長期以高氮水溶肥為主，開花期和膨果期以高氮(N-P2O5-K2O為30-10-10)和高鉀水溶肥(N-P2O5-K2O為16-6-30)交替配合施用。通過土壤含水率、水表和施肥泵精確控制灌水量和施肥量。累計(jì)N、P2O5和K2O投入量為210、150 kg·hm-2和270 kg·hm-2。

采用完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)。設(shè)置清水CK(T1)、Ca(NO3)2(T2)、Ca(H2PO4)2(T3)、KSiO4(T4)、Ca(NO3)2+ KSiO4(T5)、和Ca(H2PO4)2+ KSiO4(T6)等6個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次。每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)的種植面積為30 m2，起壟雙行種植，壟寬0.8 m，壟間距0.6 m，株距0.4 m，行距0.6 m。種植密度34 695株·hm-2。試驗(yàn)用源制劑均按照1.2 g·L-1的濃度供應(yīng)，噴施制劑用量1 020 L·hm-2·次-1。5月5日開始葉面噴施(根據(jù)大棚內(nèi)空氣溫度監(jiān)測，午后2～3 h內(nèi)溫度達(dá)到甚至超過35℃的出現(xiàn)頻次較高)，共噴施3次，每兩次間隔時(shí)間為7～10 d。

1.2 測定方法

番茄產(chǎn)量測定：每次采收時(shí)，每個(gè)小區(qū)單獨(dú)計(jì)產(chǎn)，根據(jù)整個(gè)生長周期21次累計(jì)果重與種植面積計(jì)算產(chǎn)量，折算為kg·hm-2。

葉綠素SPAD值測定：采用便攜式葉綠素儀(SPAD-502)測定，重復(fù)10次，取平均值。

植株生物量測定：在盛果期每個(gè)小區(qū)采集6株代表性植株，分別測定果實(shí)和根系鮮重。取部分果實(shí)和根系樣品分別裝紙袋后，于105℃殺青30 min，65℃烘干至恒重計(jì)算含水量，計(jì)算果實(shí)和根系的干重。

氮磷鉀含量測定：果實(shí)和根系的烘干樣品，粉碎并過0.5 mm篩，用H2SO4-H2O2消煮后，測定全氮、全磷、全鉀含量。全氮采用凱氏定氮儀(FOSS 2300型，青島聚創(chuàng)環(huán)保有限公司)測定，全磷采用分光光度計(jì)(數(shù)顯752N型，上海精密科學(xué)儀器有限公司)測定，全鉀采用火焰光度計(jì)(6400A，上海精密科學(xué)儀器有限公司)測定。

水分利用率(kg·m-3)=產(chǎn)量(kg·hm-2)/灌水量(m3·hm-2)

氮、磷、鉀轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)、吸收量：

轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)=果實(shí)含量/根系含量

吸收量(kg·hm-2)=干質(zhì)量(kg·hm-2)×含量(g·kg-1)/1000

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析采用Microsoft excel 2007，采用SPSS 16.0軟件中的多重比較法進(jìn)行處理間差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理下番茄產(chǎn)量及水分利用率

表1顯示，與T1(CK)相比，T2和T3處理的番茄產(chǎn)量分別增加8.8%(P<0.05)、7%(P<0.05)，水分利用率分別增加7 kg·m-3(P<0.05)、5.5 kg·m-3(P<0.05)。表明Ca(NO3)2和Ca(H2PO4)2噴施顯著增加了番茄產(chǎn)量和水分利用率，Ca(NO3)2的作用優(yōu)于Ca(H2PO4)2。T4處理的番茄產(chǎn)量增加2.2%(P>0.05)，水分利用率增加1.8 kg·m-3(P>0.05)，表明KSiO4的調(diào)控作用不明顯。T5和T6處理的番茄產(chǎn)量分別增加4.7%(P<0.05)和2.9%(P>0.05)，水分利用率分別增加3.8 kg·m-3(P<0.05)和2.3 kg·m-3(P>0.05)，表明，Ca(NO3)2+KSiO4噴施處理顯著增加番茄產(chǎn)量和水分利用率，Ca(H2PO4)2+KSiO4噴施處理的調(diào)控作用顯著。

表1 不同處理番茄產(chǎn)量及水分利用率Table 1 Tomato yield and water use efficiency under different treatments

產(chǎn)量和水分利用率在不同處理間呈Ca(NO3)2>Ca(H2PO4)2>Ca(NO3)2+KSiO4> Ca(H2PO4)2+KSiO4> KSiO4>CK，表明兩種鈣懸液的調(diào)控作用優(yōu)于硅酸鉀懸液，硝酸鈣的作用優(yōu)于磷酸二氫鈣，鈣硅復(fù)配液的作用介于含鈣懸液和硅酸鉀之間。

2.2 不同處理下番茄葉片SPAD值及根系干重

表2顯示，與T1(CK)相比，T2～T6處理的葉片SPAD值變化不顯著，表明鈣硅及復(fù)配懸液處理對葉片葉綠素含量的影響不顯著。與T1(CK)相比，T2、T3、T4、T5、T6處理的根系干重分別增加35%、41%、11%、47%和26%，且均達(dá)顯著水平，表明噴施Ca(NO3)2、Ca(H2PO4)2、KSiO4、Ca(NO3)2+KSiO4和Ca(H2PO4)2+KSiO4刺激了根系生長和發(fā)育，增幅為Ca(NO3)2+KSiO4>Ca(H2PO4)2>Ca(NO3)2>Ca(H2PO4)2+KSiO4>KSiO4。

表2 不同處理番茄葉片SPAD值及根系干重Table 2 SPAD value of leaf and root dry weight of tomato under different treatments

2.3 不同處理下番茄根系氮磷鉀吸收量

表3顯示，與T1(CK)相比，T4處理根系氮吸收變化不顯著，T2、T3、T5、T6處理根系氮吸收分別增加25%、53%、48%和25%，且均達(dá)顯著水平，表明噴施KSiO4未顯著增加根系氮吸收，噴施Ca(NO3)2、Ca(H2PO4)2、Ca(NO3)2+KSiO4、Ca(H2PO4)2+KSiO4顯著增加了根系氮吸收，4種處理的增幅Ca(H2PO4)2≈Ca(NO3)2+KSiO4>Ca(NO3)2≈Ca(H2PO4)2+KSiO4。與T1相比，T2、T3、T4、T5、T6處理根系磷吸收分別增加32%、43%、8.5%、63%和28%，均達(dá)顯著水平，表明噴施鈣硅處理顯著促進(jìn)根系磷的吸收，促磷吸收的增幅，Ca(NO3)2+KSiO4處理最大，Ca(H2PO4)2處理次之，KSiO4處理最小。與T1(CK)相比，T2、T3、T4、T5、T6處理根系鉀吸收分別增加22%(P>0.05)、56%(P<0.05)、18%(P>0.05)、83%(P<0.05)和35%(P<0.05)，表明噴施Ca(NO3)2+KSiO4、Ca(H2PO4)2和Ca(H2PO4)2+KSiO4顯著促進(jìn)根系鉀的吸收，Ca(NO3)2和KSiO4處理對根系鉀吸收的增加作用不明顯。

表3 不同處理番茄根系氮、磷和鉀吸收量/(kg·hm-2)Table 3 Nitrogen, phosphorus and potassium absorption of tomato root under different treatments

2.4 不同處理下番茄果實(shí)氮磷鉀吸收量

表4顯示，與T1(CK)相比，T2、T3處理果實(shí)氮吸收分別增加20%(P<0.05)、10%(P<0.05)，T5、T6處理分別增加1.5%(P>0.05)和2.9%(P>0.05)，T4處理果實(shí)氮吸收無顯著差異，表明噴施Ca(NO3)2和Ca(H2PO4)2顯著促進(jìn)了果實(shí)氮吸收，Ca(NO3)2+KSiO4、Ca(H2PO4)2+KSiO4、KSiO4對果實(shí)氮吸收未產(chǎn)生明顯影響。與T1(CK)相比，T2、T3、T4、T5、T6處理果實(shí)磷吸收分別增加39%、40%、27%、29%和42%,均達(dá)顯著水平，T2、T3、T4、T5、T6的果實(shí)磷吸收處理間的差異不顯著，表明噴施Ca(NO3)2、Ca(H2PO4)2、KSiO4、Ca(NO3)2+KSiO4、Ca(H2PO4)2+KSiO4明顯促進(jìn)了果實(shí)磷的吸收，不同懸液效果差異不顯著。與T1(CK)相比，T2～T6處理顯著增加果實(shí)鉀吸收，增幅呈T3>T5>T4≈T6≈T2，表明噴施Ca(H2PO4)2、Ca(NO3)2+KSiO4、Ca(NO3)2、KSiO4、Ca(H2PO4)2+KSiO4明顯促進(jìn)了果實(shí)鉀吸收，增幅以Ca(H2PO4)2最大，Ca(NO3)2+KSiO4次之。

表4 不同處理番茄果實(shí)氮、磷和鉀吸收量/(kg·hm-2)Table 4 Nitrogen, phosphorus and potassium absorption of tomato fruit under different treatments

2.5 不同處理下番茄根系至果實(shí)的氮磷鉀轉(zhuǎn)運(yùn)能力

表5顯示，與T1(CK)相比，T2處理顯著增加氮轉(zhuǎn)運(yùn)，T4和T5處理的增幅不明顯，T3和T6處理的影響不明顯。表明噴施Ca(NO3)2、Ca(NO3)2+KSiO4和KSiO4促進(jìn)了番茄根系至果實(shí)的氮轉(zhuǎn)運(yùn)，Ca(NO3)2促氮轉(zhuǎn)運(yùn)的增幅達(dá)到顯著水平；Ca(H2PO4)2+KSiO4和Ca(H2PO4)2對氮轉(zhuǎn)運(yùn)的影響不明顯。與T1(CK)相比，T2～T6處理顯著增加了磷和鉀的轉(zhuǎn)運(yùn)，磷鉀轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)在噴施處理間的差異不顯著，表明應(yīng)用鈣、硅及其復(fù)配懸液顯著促進(jìn)番茄磷鉀轉(zhuǎn)運(yùn)，不同懸液間差異不顯著。

表5 不同處理番茄根系至果實(shí)的氮、磷、鉀轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)Table 5 Nitrogen, phosphorus and potassium transfer coefficient from tomato root to fruit under different treatments

2.6 硅酸鉀與含鈣物質(zhì)的交互作用分析

二因素分析(表6)表明，噴施KSiO4懸液對番茄根系干重、根系磷鉀吸收、磷轉(zhuǎn)運(yùn)及果實(shí)氮鉀吸收存在顯著影響。噴施含鈣懸液對番茄產(chǎn)量、水分利用率、根系干重、果實(shí)氮磷鉀吸收、根系氮磷鉀吸收、氮磷轉(zhuǎn)運(yùn)均存在顯著影響。KSiO4與含鈣懸液對產(chǎn)量、水分利用率、根系干重、果實(shí)氮磷鉀吸收、根系氮磷鉀吸收、磷轉(zhuǎn)運(yùn)的影響存在顯著的交互效應(yīng)。各因子對產(chǎn)量、水分利用率、根系干重、根系氮磷鉀吸收、氮磷鉀轉(zhuǎn)運(yùn)差異的貢獻(xiàn)度大小均表現(xiàn)為：含鈣物質(zhì)>含鈣物質(zhì)×KSiO4>KSiO4。

表6 硅酸鉀與兩種含鈣物質(zhì)交互作用對設(shè)施番茄生產(chǎn)的影響Table 6 Interactive effects of KSiO4 and two kinds of calcium-containing substances on tomato production

2.7 番茄果實(shí)和根系測定指標(biāo)的相關(guān)分析

不同測定指標(biāo)的Pearson相關(guān)分析(表7)顯示：番茄產(chǎn)量與水分利用率、果實(shí)氮磷吸收、根系干重、根系氮吸收均存在極顯著的正相關(guān)關(guān)系，與根系磷吸收存在顯著的正相關(guān)關(guān)系。果實(shí)氮吸收與果實(shí)磷吸收存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，與氮轉(zhuǎn)運(yùn)存在極顯著的正相關(guān)關(guān)系。果實(shí)磷吸收與根系干重、根系氮磷吸收存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，與磷轉(zhuǎn)運(yùn)存在極顯著的正相關(guān)關(guān)系。果實(shí)鉀吸收與根系鉀吸收存在極顯著的正相關(guān)關(guān)系，與根系氮吸收、鉀轉(zhuǎn)運(yùn)存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，與氮轉(zhuǎn)運(yùn)存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。根系干重與根系氮磷鉀吸收存在極顯著的正相關(guān)關(guān)系。根系氮吸收與根系磷鉀吸收以及根系磷吸收與根系鉀吸收均存在極顯著的正相關(guān)關(guān)系。

表7 番茄果實(shí)和根系測定指標(biāo)的Pearson相關(guān)分析Table 7 Pearson correlation analysis of the measured indicators of tomato fruit and root

3 討 論

試驗(yàn)表明，兩種含鈣物質(zhì)的噴施調(diào)控效果明顯優(yōu)于KSiO4，鈣硅復(fù)配懸液的調(diào)控效果介于二者之間。噴施含鈣物質(zhì)明顯增加了番茄的產(chǎn)量與水分利用率，這與噴施含鈣懸液明顯增加甘藍(lán)和春甜桔產(chǎn)量的結(jié)果[8-9]基本一致。增產(chǎn)原因可能在于：噴施含鈣懸液的時(shí)間節(jié)點(diǎn)選擇在設(shè)施春番茄微氣候處于高溫高輻射的時(shí)期進(jìn)行，起到了增強(qiáng)葉片紅外反射能力的作用，從而有助于減慢衰老和成熟過程，獲得更高的果實(shí)產(chǎn)量[10-11]。本研究中，KSiO4懸液雖然表現(xiàn)出增產(chǎn)作用，但其調(diào)控作用不顯著，這與添加硅明顯增加黃瓜鮮重的結(jié)果不同[12]，試驗(yàn)結(jié)果差異可能與硅源類型有關(guān)[13]，也可能與作物類型和硅濃度有關(guān)。與鈣相比，硅是否為植物必需元素尚無定論，我們推測，適當(dāng)降低硅濃度可能會起到更好的調(diào)控效果。

相關(guān)分析表明，番茄產(chǎn)量和水分利用率與其根系鮮重和根系氮磷鉀吸收顯著正相關(guān)。本研究中，噴施含鈣懸液明顯增加番茄產(chǎn)量及提升水分利用率的調(diào)控作用與其明顯促進(jìn)根系生長發(fā)育及養(yǎng)分吸收有關(guān)。證實(shí)葉面噴施調(diào)控措施會影響到根系的生長及營養(yǎng)吸收。

番茄產(chǎn)量較高的Ca(NO3)2和Ca(H2PO4)2處理，其果實(shí)N、P吸收明顯高于KSiO4及鈣硅復(fù)配處理，表明噴施含鈣物質(zhì)增加番茄產(chǎn)量與其促進(jìn)果實(shí)N、P吸收密切相關(guān)。Ca(NO3)2處理的N轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)及果實(shí)N吸收明顯高于Ca(H2PO4)2處理，表明Ca(NO3)2處理的產(chǎn)量優(yōu)勢與其促進(jìn)果實(shí)N吸收有關(guān)。分析還發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)量最低的KSiO4處理，其植株N轉(zhuǎn)運(yùn)及果實(shí)N吸收差于其他處理，說明果實(shí)N吸收是限制KSiO4處理番茄產(chǎn)量提升的一個(gè)重要原因。不同噴施處理的養(yǎng)分吸收差異主要體現(xiàn)在N、K，尤其是N吸收上，P的吸收差異不明顯。

含鈣物質(zhì)與KSiO4對番茄根系生長及NPK吸收、果實(shí)產(chǎn)量及NPK吸收的影響存在顯著的交互效應(yīng)，各因子對產(chǎn)量及水分利用的變異度貢獻(xiàn)呈含鈣物質(zhì)>含鈣物質(zhì)×KSiO4>KSiO4。陳華等[14]的研究中，不同因子對產(chǎn)量增加的貢獻(xiàn)呈鈣肥>鈣硅肥>硅肥，與本研究試驗(yàn)結(jié)果一致。結(jié)合產(chǎn)量與水分利用數(shù)據(jù)認(rèn)為，噴施含鈣懸液的改善效果最佳。

4 結(jié) 論

噴施鈣硅懸液促進(jìn)番茄根系發(fā)育及植株磷鉀吸收，對植株氮吸收的影響因具體處理不同而異。5個(gè)處理中，有3種懸液取得了相對較好的亞高溫調(diào)控效果，分別是Ca(NO3)2、Ca(H2PO4)2和Ca(NO3)2+KSiO4，產(chǎn)量增幅分別為9%、7%和4.7%，水分利用率提升分別為7、5.5 kg·m-3和3.8 kg·m-3。Ca(H2PO4)2+KSiO4和KSiO4未取得理想的調(diào)控效果。含鈣懸液單獨(dú)噴施的比較優(yōu)勢與其顯著促進(jìn)植株和果實(shí)氮吸收密切相關(guān)。含鈣物質(zhì)和KSiO4對番茄產(chǎn)量的影響存在顯著的交互效應(yīng)，各因子對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)呈：含鈣物質(zhì)>含鈣物質(zhì)×KSiO4>KSiO4。含鈣懸液噴施技術(shù)是一項(xiàng)簡便有效實(shí)用的技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)番茄增產(chǎn)及生物節(jié)水能力的提升，是設(shè)施春茬番茄生產(chǎn)的一項(xiàng)重要輔助措施。