水氮耦合对温室番茄光合特性与产量的影响

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０１４年８月灌溉排水学报

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｄｒａｉｎａｇ

ｅ　第３

３卷第４／５期　文章编号：１６７２－３３１７（２０１４）０４／０５－００５８－

０５水氮耦合对温室番茄光合特性与产量的影响

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杨慧，曹红霞，刘世和，柳美玉

（西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室，陕西杨凌７１

２１００）摘　要：基于温室番茄桶栽试验，

研究了不同水氮处理对番茄结果期叶片光合指标、生物量分配、单株产量、单果质量及果数的影响。结果表明，低水条件下，番茄比叶面积、叶质量比、根质量比、光合速率、气孔导度及蒸腾速率显著降低，但适量增施氮肥能减缓干旱对光合作用的抑制。灌水和施氮对番茄光合指标的作用均表现为：水氮交互作用＞水分作用＞氮素作用。番茄单株产量与单果质量和果数均显著线性正相关，且与光合速率呈二次曲线关系。灌水水平为田间持水率的７０％～８０％、施氮量为０．３６ｇ／ｋｇ时，光合速率较高，且单株产量最高（１　５８６．９７ｇ），产量构成因素较好，是较为合理的水氮组合。

关　键　词：水肥耦合；日光温室；番茄；光合作用；产量

中图分类号：Ｓ２７４．１；Ｓ１５８ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．１３５２２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｇｐｓ．２０１４．０４／０５．０１３杨慧，曹红霞，刘世和，等．水氮耦合对温室番茄光合特性与产量的影响［Ｊ］．灌溉排水学报，２０１４，３３（４／５）：５８－

６２． 研究表明，

土壤水分亏缺会导致气孔导度、蒸腾速率及光合速率的下降，而施氮能减轻干旱对植物生长和光合的抑制作用［

１］；光合速率与作物产量正相关［２］

。目前，对番茄光合特性及产量的研究主要集中在灌溉或施肥等单一因素，而不同水氮耦合下番茄光合特性、生物量分配、产量及其构成因素间关系的系统研究鲜见。为此，通过桶栽试验，研究不同水氮处理对番茄结果期叶片光合指标、生物量分配、单株产量、单果质量及果数的影响，并探讨产量与单果质量、果数及光合速率的关系，为水肥管理提供理论依据。

１　材料与方法

１．１　供试材料

供试土壤为重壤土，取自西北农林科技大学节水灌溉实验站大田０～２０ｃｍ耕层。该站位于北纬３４°１８′，东经１０８°４０′，海拔５２１ｍ，多年平均气温１２．５℃，多年平均蒸发量１　５００ｍｍ，年降水量５５０～６００ｍｍ。土壤田间持水率（θｆ）为２５．５％，有机质６．１８ｇ／ｋｇ，全氮０．８１ｇ／ｋｇ，全磷０．４２ｇ／ｋｇ，全钾１３．８ｇ／ｋｇ，碱解氮１０．９３ｍｇ／ｋｇ，速效磷４．１８ｍｇ／ｋｇ，速效钾１０２．３ｍｇ／ｋｇ

。供试番茄品种为金鹏Ｍ６０８８，采用桶栽方式。每桶（上、下直径３０、２５ｃｍ，高３０ｃｍ）装风干土１８ｋｇ

，装土设计密度为１．３ｇ／ｃｍ３

，为防止滞水，桶底部装１ｋｇ河沙，

且每桶垂向装２根ＰＶＣ管（直径２．５ｃｍ，长３０ｃｍ）用于灌水，ＰＶ

Ｃ管距桶底部５ｃｍ。灌水管纵向均匀钻３排圆孔，外层用网孔直径１ｍｍ的纱网缠绕２层。番茄于２０１３年４月１日移栽定植，７月２８日结束。全生育期划分为苗期（

２０１３年４月１—２８日）、开花坐果期（４月２９日—５月１６日）和结果期（５月１７日—７月２８日）。１．２　试验设计

试验于２０

１３年４—７月底在西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室的灌溉试验站温室内８

５＊收稿日期：２０１４－０３－

１６基金项目：陕西省自然科学基金项目（２０

１２ＪＭ３００４）；中央高校基本科研业务费专项资金（ＱＮ２０１１０２２）；水利部公益性行业科研专项（２０１００１０６１

）作者简介：杨慧（１９８９－），女，青海西宁人。硕士研究生，主要从事农业节水理论研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｙ

ｈ２４３８１３０＠１６３．ｃｏｍ通讯作者：曹红霞（１９７１－

），女，新疆五家渠人。副教授，硕士生导师，博士，主要从事节水灌溉理论与技术研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｈｘ６６２００２＠１６３．ｃｏｍ

进行。试验设置氮素（尿素）和水分２个因素，其中施氮量设３个水平：低氮Ｎ１（０．２４ｇ／ｋｇ）、中氮Ｎ２（０．３６ｇ／ｋｇ）和高氮Ｎ３（０．４８ｇ／ｋｇ）；土壤水分设３个水平：低水Ｗ１（６０％θｆ～７０％θｆ）、中水Ｗ２（７０％θｆ～８０％θｆ）和高水Ｗ３（８０％θｆ～９０％θｆ）。试验采用完全随机区组设计，共９个处理，即Ｎ１Ｗ１、Ｎ１Ｗ２、Ｎ１Ｗ３、Ｎ２Ｗ１、Ｎ２Ｗ２、Ｎ２Ｗ３、Ｎ３Ｗ１、Ｎ３Ｗ２、Ｎ３Ｗ３处理，１５个重复，每桶定苗１株。番茄进入结果期（５月１７日）时，开始水肥处理直至采摘结束。当土壤含水率降至水分控制下限时，灌水至控制上限，采用称质量法控制灌水。各处理磷肥（Ｐ２Ｏ５）、钾肥（Ｋ２Ｏ）和有机肥（腐熟的鸡粪）用量相同，分别为０．１９８、０．３１５和３０ｇ／ｋｇ。磷肥和有机肥作为基肥１次性施入，氮肥和钾肥按照基追比１∶２施用，追肥分别在５月２４日和６月２日进行，追施方法为随水灌入。

１．３　观测项目及方法

番茄结果期，每处理选取５株番茄，在植株顶部向下第４片正常成熟叶片中部，分别于５月２８日、６月１２日和７月１５日０９：００—１９：００采用美国ＬＩ－ＣＯＲ公司生产的ＬＩ－６４００便捷式光合仪在自然条件下每隔２ｈ测定活体测定光合生理特征，主要包括净光合速率（Ｐｎ）、气孔导度（Ｇｓ）、细胞间ＣＯ２摩尔分数（Ｃｉ）和蒸腾速率（Ｔｒ）。

试验结束时，各处理随机选取５株番茄，用打孔测定法测定单株叶面积（ＬＡ）和叶片干质量（ＬＷ，不包含叶柄），获得比叶面积（ＳＬＡ＝ＬＡ／ＬＷ）。将根、茎、叶分开，在１０５℃杀青３０ｍｉｎ，然后在７５℃下烘至恒质量，测定根干质量（ＭＲ）、茎干质量（ＭＳ）、叶干质量（ＭＬ），并计算总生物量（ＭＦ）。计算叶质量比（ＬＭＦ＝ＭＬ／ＭＦ）、茎质量比（ＳＭＦ＝ＭＳ／ＭＦ）和根质量比（ＲＭＦ＝ＭＲ／ＭＦ）。采摘当日，采用电子天平以单株为单位记录番茄产量，并记录单株果数，拉秧后统计各处理总产量及果数，并计算单果质量。

采用ＥＸＣＥＬ和ＤＰＳ数据处理软件统计分析数据，使用最小显著差异法（ＬＳＤ）进行方差分析，Ｏｒｉｇｉｎ－Ｐｒｏ　８．５软件作图。

２　结果与分析

２．１　不同水氮处理对番茄叶片光合特性的影响

表１为不同水氮处理下番茄叶片各光合指标日均值。从表１可以看出，氮素与水分的交互作用极显著影响Ｐｎ、Ｇｓ、Ｃｉ和Ｔｒ，而水分和氮素作为单一因子对Ｐｎ、Ｇｓ、Ｔｒ的影响均不显著，且水氮交互作用＞水分作用＞氮素作用。Ｐｎ、Ｇｓ、Ｔｒ变化趋势相似，均表现为：低氮（Ｎ１）条件下，随着灌水量的增加而升高；中氮（Ｎ２）和高氮（Ｎ３）条件下，随着灌水量的增加而先升高后降低。说明净光合速率、气孔导度、蒸腾速率是相互联系、互相影响的。

表１　不同水氮处理下番茄叶片各光合指标日均值

光合指标施氮水平

水分水平

Ｗ１Ｗ２Ｗ３

显著性检验

Ｆ值

Ｐｎ／（μｍｏｌ·ｍ－２·ｓ－１）Ｎ１　７．３９ｈ８．５４ｆ１０．５７ｂＦＷ＝２．６５

Ｎ２　８．３７ｆｇ　１０．１９ｃ９．７６ｄＦＮ＝０．３３

Ｎ３　８．３３ｇ　１１．４０ａ８．８７ｅＦＷ×Ｎ＝３９．８７＊＊

Ｇｓ／（ｍｍｏｌ·ｍ－２·ｓ－１）Ｎ１　８９．３ｈ９３．０ｅ９８．９ｂＦＷ＝２．３６

Ｎ２　９１．７ｆ９８．０ｃ９５．９ｄＦＮ＝０．１４

Ｎ３　９０．１ｇ　１０４．７ａ９２．２ｆＦＷ×Ｎ＝４７．６４＊＊

Ｃｉ／（μｍｏｌ·ｍｏｌ－１）Ｎ１　２５３．１ａ２３３．１ｃ２０４．４ｇ　ＦＷ＝４．６８

Ｎ２　２２３．８ｄ２０７．７ｆ２０８．５ｆＦＮ＝１．２５

Ｎ３　２４４．８ｂ２０２．３ｈ２１９．０ｅＦＷ×Ｎ＝１７．１９＊＊

Ｔｒ／（ｍｍｏｌ·ｍ－２·ｓ－１）Ｎ１　２．４３ｄ２．８４ｂ２．９７ｂＦＷ＝３．１６Ｎ２　２．７９ｂｃ　２．９６ｂ２．９６ｂＦＮ＝０．８４Ｎ３　２．５２ｃｄ　３．６６ａ２．９６ｂＦＷ×Ｎ＝９．８２＊＊

　注　不同小写字母表示差异达５％显著水平；＊＊为ｐ＜０．０１。

以Ｐｎ为例，阐述水氮处理对光合特征的影响。Ｎ３Ｗ２处理Ｐｎ最大，为１１．４０μｍｏｌ／（ｍ２·ｓ），Ｎ１Ｗ１处理最小，为７．３９μｍｏｌ／（ｍ２·ｓ）。低氮（Ｎ１）条件下，水分胁迫显著降低了Ｐｎ；中氮（Ｎ２）和高氮（Ｎ３）条件下，Ｐｎ随着灌水量的增加而先升高后降低。说明在各施氮条件下，适当增加灌水量可提高番茄光合作用，而水分过量供应则对光合作用无益。低水（Ｗ１）条件下，Ｐｎ以中氮（Ｎ２）为最大，比低氮（Ｎ１）和高氮（Ｎ３）分别提高了１３．３％和０．５％；说明适量增施氮肥能减缓干旱对光合作用的抑制，而过度施氮可能会加重干旱对光

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