施氮量对番茄果实鲜质量积累的影响

王燕武 刘子凡 廖道龙 陈雨梅 蒋强 杨谨瑛

摘    要：為探讨施氮量对番茄果实鲜质量积累的影响，以千禧番茄为试验材料，设置施氮量为0（N0）、225（N1）、450（N2）、675 kg·hm-2（N3）4个处理，通过测定不同生长时期番茄果实的鲜质量，模拟出施氮量与番茄果实鲜质量的logistic方程。结果表明：（1）4个处理的果实鲜质量积累值拟合logistic方程的R 2均接近1，果实鲜质量积累值表现为“渐增-快增-缓增”的趋向，58.32%的果实鲜质量是在快增期积累;N2处理的渐增期、快增期和缓增期的果实鲜物质积累量与最大鲜物质积累量分别为133.24、364.00、126.93和630.50 g·株-1，均显著大于N0、N1和N3处理。（2）果实鲜质量累积速度的增长动态曲线为“倒抛物线”，其中N2处理在渐增期、快增期、缓增期、全生育期果实鲜质量积累平均速度及其积累最大速度分别为2.01、11.97、3.35、13.65和4.63 g·d-1·株-1，均显著大于N0、N1和N3处理。（3）果实鲜质量快速积累开始时间、快速积累结束时间、快速积累高峰期出现时间及其有效积累期呈现随施氮量的增加而增加的趋势。综上，为了获得高产，建议施氮量为450 kg·hm-2。

关键词：番茄;施氮量;鲜质量积累;logistic方程

中图分类号：S641.2 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2021）11-085-04

Effect of different nitrogen application rate on the fresh weight accumulation of tomato

WANG Yanwu1， LIU Zifan1， LIAO Daolong2， CHENG Yumei1， JIANG Qiang3， YANG Jinying3

（1. College of Tropical Crops， Hainan University， Haikou 570228， Hainan， China; 2. Institute of Vegetables， Hainan Academy of Agricultural Sciences， Haikou 571100， Hainan， China; 3. Baise Modern Agricultural Technology Research and Promotion Center， Baise 533612， Guangxi， China）

Abstract： In order to reveal the effect of different nitrogen application rates on the fresh weight of tomato fruit， tomato variety of Qianxi was used as the experimental material， four nitrogen application treatments with 0（N0）， 225（N1）， 450（N2） and 675 kg·hm-2（N3） were set up in the field experiments. The results showed that： the fresh weight accumulations of tomato fruit accord with logistic curve and show the change rule of slow-quick-slow. During the quick increasing period， 58.32% fresh weight are absorbed. The accumulation amount and the maximum accumulation amount of fresh weight of N2 treatment were significantly higher than that of the other three treatments. （2）The dynamic curve of fruit fresh weight accumulation rate is “inverse parabola”. Fruit fresh weight accumulation rate and the maximum rate in increasing gradually period， rapid increasing period， slow increasing period and the duration of growth are 2.01， 11.97，3.35， 13.65 and 4.63 g·d-1·plant-1， significantly higher than that of the other three treatments.（3） With the increase of N dosage， start time， end time， peak time and effective accumulation period of rapid accumulation were gradually increased. In conclusion， it is recommended to apply 450 kg of pure nitrogen per hectare for obtaining higher yield.

Key words： Tomato; Nitrogen application rate; Fresh weight accumulation; Logistic

樱桃番茄（Lycopersicon esculentum Mill.）是番茄中的特殊类型[1]，既是水果又是蔬菜。樱桃番茄因果型较小，色泽鲜亮，味清甜，口感好，维生素含量高，含有番茄红素、谷甘肽等抗癌物质，备受消费者的青睐[2]。氮素是作物生长发育和提高产量最重要的影响因素[3]，施氮对产量的贡献率在40%～50%[4]。番茄是果菜类蔬菜中最喜肥的作物之一，生产中菜农往往通过盲目地增大氮肥的施用量来获得较高产量，但是过量施用氮肥不但不能增产[5]，还会引起肥料利用率下降，且对环境造成威胁[6]，所以氮肥减施势在必行;但是当氮素供应不能满足植物生长所需时，会影响叶绿素的形成和植株氮代谢酶活性降低，制约着光合产物的积累和运输[7]。

目前，国内外对番茄氮素运筹的研究较多，但大多集中在产量与品质[8-9]、氮素利用率[10-11]、生长发育[12-13] 、干物质积累[14]等方面，施氮量对番茄果实鲜质量的动态变化的研究却鲜有报道。作物器官正常的生长发育均呈“S”形生长曲线[15]，采用作物模拟技术可构建出施氮量与番茄果实鲜质量的形成模型，获得番茄果实鲜质量积累及其与氮肥施用量的关系。笔者通过设置施氮量梯度，在番茄不同生长阶段对其果实鲜质量进行测定，分析番茄果实鲜质量积累动态，获得最佳施氮量，为生产中合理优化施氮提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料

试验地点设在海南文昌椰子研究所种植试验基地，试验地基本理化性质：pH 4.9;有机质含量（w，后同）6.98 g·kg-1，碱解氮含量68.82 mg·kg-1，速效磷含量49.78 mg·kg-1，速效钾含量106.43 mg·kg-1。供试番茄品种为千禧，该品种属无限生长型樱桃番茄杂交种，果实短椭圆形，种苗由海南省农业科学院蔬菜研究所提供，2019年10月18日播种育苗。

1.2 试验设计

试验设4个施N水平，分别为0 kg·hm-2（N0）、225 kg·hm-2（N1）、450 kg·hm-2（N2）和675 kg·hm-2（N3），随机区组设计，3个区组，小区面积44 m2，小区间设保护行。单垄种植，株行距为0.4 m×1.0 m，每小区种植110株，总共种植1320株。

为了保证番茄田间测量需肥及施肥的准确性，各小区全部不施有机肥。施肥分基肥和2次追肥，第1次追肥植株5～10 cm时，第2次追肥开花结果时，具体用量见表1。按照尿素（氮46%）、过磷酸钙（以P2O5计，16%）和氯化钾（以K2O计，60%）配施。2019年11月25日定植，2020年2月29日收获。

1.3 测定项目和方法

1.3.1 番茄果实鲜质量的测定 从植株挂果开始，共采样5次，分别为定植后35、42、51、86、101 d。第1次、第2次每个小区随机选取4株，第3至第5次每小区随机选取3株，迅速将所选植株的所有果實摘下，用湿毛巾抹净后用百分之一的天平称量，折算成单株果实鲜质量（折算方法：果实鲜质量/所测株数）。

1.3.2 logistic方程的模拟 参照吴雨珊等[16]方法，选用logistic曲线方程Y=k/[1+exp（a-bt）]对番茄果实鲜质量积累进行模拟。式中Y为果实鲜质量积累值（g·株-1）;k为果实鲜质量积累的最大理论值（g·株-1）;t为移栽后生长的时间（d）;a和b为待定系数。

将模拟得到的logistic方程对时间t求一阶导数，可以得到logistic方程的速度函数，即

[V（t）=kbe（a-bt）[1+e（a-bt）]2]

此方程可用来描述番茄鲜质量累积速度变化。对速度函数方程求一阶导数和二阶导数，可得果实鲜质量积累最大速度Vm=k×b/4，果实鲜质量积累最大速率出现的时间Tm=a/b，果实鲜质量快增期开始时间t1=（a-1.317）/b，果实鲜质量快增期结束时间t2=（a+1.317）/b，果实鲜质量有效积累期t3=（a+4.495）/b。

1.4 数据处理

数据的整理和图表绘制采用Excel 2016完成，曲线模拟和统计分析均采用DPS 7.05多重比较采用邓肯氏新复极差法。

2 结果与分析

2.1 番茄果实鲜质量积累值随生理发育的动态变化与logistic拟合方程

4种不同施氮量条件下番茄果实鲜质量的增长动态见图1。从图1 中可以看出，N2处理有利于番茄果实鲜质量的积累，其值最大;N1处理次之，N0和N3处理果实的鲜质量积累曲线比较接近;积累值较小。

不同施氮量对番茄果实鲜质量积累值随生长发育动态变化的logistic拟合方程见表2。从表2可知，各处理拟合方程的R2值均接近1，说明方程拟合度佳，能较好地描述果实鲜质量积累动态。据logistic 曲线的2个拐点t1、t2可将果实鲜物质量积累划分为3个阶段，即渐增期（0～t1）、快增期（t1～t2）和缓增期（t2～）。

通过模拟方程计算出不同施氮量处理不同生长时期果实鲜质量积累值，见表3。从表3可知，快增期积累了58.32%的鲜质量，是番茄果实生长最旺盛的时期，也是形成产量的关键时期。渐增期和缓增期分别积累了21.34%和20.34%的鲜质量。另外，从表3可知，果实鲜质量积累值呈现随施氮量的增加先增后降的趋势，N2处理无论是渐增期、快增期还是缓增期均显著大于N0、N1和N3处理，鲜质量最大积累值也呈现相同的趋势。

2.2 logistics方程参数

将拟合参数k、a、b的值及相应的时间 t代入，可以得到鲜质量积累速度增长动态曲线，见图2。从图2可知，不同氮水平下番茄鲜质量积累速度随生长发育的动态变化均呈“倒抛物线”形，且其累积速度随施氮量增加表现为先增后降的趋势。

将上述模拟的Logistic方程分为渐增期（0～t1）、快增期（t1～t2）和缓增期（t2～）3个时期（表4），分别计算3个时期的平均速度Vmean、果实鲜质量积累最大速度Vm和全生育期平均速度Vmean，见表4。从表3可知，N2处理3个时期的果实鲜质量积累速度、Vm和全生育期Vmean均显著大于N0、N1和N3处理。

对S曲线方程求导可获得不同生长时期的时间，见表5。从表5可知，t1、t2、Tm和t3均呈现随着施氮量的增加不断增加的趋势，N2处理的t1、t2、t3、Tm与N0、N1无显著差异;N3处理的t1、t2、Tm显著大于N0和N1处理，与N2处理无显著差异，t3显著大于N0、N1和N2，而N0、N1和N2三者之间差异不显著。说明增施氮肥可推迟缓增期、快增期、积累高峰期出现的时间，同时延长果实鲜质量有效积累期。

3 讨论与结论

氮素与作物的光合作用、物质代谢、能量代謝等密切相关，是作物生长和产量形成的主要驱动力。氮肥施用不当会造成番茄营养生长与生殖生长平衡失调[17]，同化物的积累与分配决定着作物产量，合理施氮可以协调各器官源、库、流平衡，利于同化产物的积累。本研究结果表明，番茄果实鲜质量积累过程符合渐增-快增-缓增的“S”曲线，这与大多数研究结果一致[18-21]。

笔者研究发现，N2处理鲜质量快速积累期的结束时间相对较晚、快增期的平均积累速度大、有效积累期也长，故果实产量高。而1 hm2施氮量增加至675 kg时，果实快增期开始时间比N2处理更晚，这可能与施氮量过大、营养生长过旺不利于优质群体结构的形成有关，影响积累速度的提高，所以，N3处理虽然快增期结束时间更晚，但由于鲜质量积累速度低于N2处理，故产量比N2处理低;相反，不施或减施氮时，果实鲜质量积累的快增期开始时间提前，番茄营养体生长相对不足，且营养物质优先供应根的生长，源库关系不协调，继而导致果实产量偏低。本研究表明，快增期果实鲜质量积累值占鲜质量总积累值的58.32%，所以提高该时期果实鲜质量积累是增加产量的关键。在实际栽培中，可通过施足基肥以保证番茄植株营养体生长，第一次追肥安排在番茄果实快增期来临之前，第二次追肥安排在果实快增期结束之前，保证充足养分以延长快增期和有效积累期及其提高积累平均速度。

通过番茄鲜质量，即产量积累的拟合logistic曲线发现，1 hm2施纯氮450 kg时，番茄果实产量最大，氮素施用过高或过低，均会导致产量下降。

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