（1）研究背景及意义

化肥的过量施用不仅造成资源的严重浪费，也不利于农产品品质的提高（朱兆良等，2013；曾希柏等，2002）。目前，过量施用化肥，特别是过量施用氮肥的现象越来越严重，而过量的氮素在土壤中发生硝化和反硝化作用，形成的氮氧化物会破坏臭氧层。而且过量施氮还会造成土壤板结、有机质下降、土壤酸化及农田面源污染等一系列不利于农业可持续发展的问题。因此，为促进农业健康发展，首先需防止或者减少过度施肥和盲目施肥，鼓励农民通过绿肥、农家肥、生物有机肥与化肥配施，培肥地力。连续施用有机肥，可不同程度提高土壤养分、酶活性、微生物量（田小明等，2014；徐明岗等，2008）；长期化肥配施有机肥能显著提高稻田土壤活性及有机碳、氮含量（黄威等，2012）；控释肥+化肥能显著提高土壤脲酶活性、酸性磷酸酶活性（邱现奎等，2010）；微生物发酵有机肥可以显著提高番茄产量，显著降低番茄的硝酸盐含量，增加维生素C、还原性糖、番茄红素、可溶性固形物含量（王鑫等，2013）。氮肥是影响作物产量的重要肥力因子，侯迷红等（2017）研究认为甜荞麦干物质积累量随施氮量的增加呈先增后降趋势，氮含量在荞麦各器官中的分配为叶＞籽粒＞茎；韩彦龙等（2016）研究结果表明，影响红芸豆产量的限制因子为氮＞钾＞磷，各器官氮累积量依次为豆粒＞叶片＞茎＞荚皮＞根；氮素虽是作物生长的关键营养元素，但影响作物对氮素吸收的因素较为复杂，因而氮在植物器官中的累计表现出较大的差异。

番茄的养分累积与分配特征直接反映了整个生育期营养需求的动态规律（高杰云等，2017），因此，研究番茄养分积累与分配特征，是合理施肥、提高番茄产量和品质的前提。目前，前人对金沙江干热河谷越冬番茄水肥管理的研究较少，本研究将阐释有机肥在干热河谷不同有机肥量对番茄生物量分配的影响，以期为该地区农田有机肥施用方式、施用量等提供理论依据。

（2）材料与方法

番茄品种为拉比，种植密度为31200株/hm2。试验地：金沙江干热河谷典型地区——云南省元谋县，该地区全年基本无霜，年均气温21.7℃，≥10℃的年积温为7786℃。有机肥：云南中电新能源有限公司生产的高腐殖酸生物有机肥，腐殖酸≥30%，有机质≥55%。

试验设4个水平，分别为对照（CK）：不施有机肥；处理1：7500kg/h（M1）；处理2：15000kg/h（M2）；处理3：22500kg/h（M3）。

采用北京东方润泽生态科技股份有限公司生产的智墒云享版实时检测土壤水分。当土壤含水率达田间持水量的70%时进行灌水，灌溉上限为田间持水量的90%。番茄成熟时，取番茄全株，测定其根、茎叶鲜重，并将鲜活的根、茎叶置于120℃烘箱烘烤48h，室温下测定生物量。番茄根系、茎叶全氮检测采用凯氏法；番茄根系、茎叶全磷检测采用硫酸联合消解，钼兰比色法；番茄根系、茎叶全钾检测采用三酸（KClO4-HCl-HNO3）消解，火焰光度计法；

根系、茎叶的养分累积量=干重（茎叶、根）×养分含量（茎叶、根）；

氮、磷养分利用生理利用率=生物量/养分贮量（陈贵等，2017）。

所有数据采用Spss 19.0进行统计分析，LSD法进行方差齐性检验，Excel 2010作图。

（3）结果与分析

由图4-8和表4-11可以看出，有机肥对番茄根系生物量的分配差异不显著，但CK的根系生物量、全株生物量的比例最大（43.84%），M2最小（35.99%）。M1的番茄根系生物量最大，M3的根系生物量最小，M1、M2分别比M3高35.70%、36.03%。茎叶生物量为M1、M2最高，M3最低，M1、M2分别比M3高29.20%、49.03%。全株生物量为M2最高，M3最低。CK的番茄根冠比最高，M2最低。

图4-8　不同施肥处理对番茄生物量分配的影响

表4-11　不同施肥对番茄生物量及根冠比的影响

注：同列中不同小写字母表示0.05水平上差异显著，下同(www.daowen.com)

表4-12　不同有机肥处理对番茄氮含量及分配的影响

由表4-12可知，根系氮含量低于茎叶氮含量。这可能是由于根系生物量低于茎叶生物量，茎叶贮存的氮显著高于根系。根系氮含量以M2最高，其次为CK，二者之间差异不显著。M3的根系氮含量显著低于M2和CK。茎叶的氮含量以M1最高，M3次之，CK的茎叶氮含量显著低于M1，而施肥处理（M1、M2、M3）的茎叶氮含量均高于未施肥处理（CK）的氮含量。根系与茎叶氮累积量差异最大的为M3，相差5.05倍，差异最小的为CK，相差3.4倍。由于氮磷钾的积累量与生物量直接关联，因此，根系生物量较高的CK、M1、M2，其氮累积量也较高；茎叶生物量较高的M1和M2，其茎叶氮积累量也较高。

由表4-13可知，根系中磷含量以M1最高，M3最低，二者之间差异显著，且M1与M2无显著差异。茎叶磷含量则是M3最高，M2最低，二者之间差异显著。根系中磷含量显著低于茎叶的磷含量，根系的磷累积量也显著低于茎叶。

由表4-14可知，M1的根系钾含量最高，M2最低，两者间差异显著。CK与M1、M3差异显著。施肥和未施肥处理的番茄茎叶钾含量差异均不显著。根系的氮磷含量远低于茎叶，而根系钾含量与茎叶则无显著差异。M1、M3的根系钾含量高于茎叶。根系钾累积量以M1最高，显著高于M2和M3，茎叶钾累积量以M2最高，但施肥与未施肥处理间差异不显著。

表4-13　不同有机肥处理对番茄磷含量及分配的影响

表4-14　不同有机肥处理对番茄钾含量及分配的影响

由图4-9可知，M2的磷利用效率最高。这可能是试验地土壤磷含量较低，适量增施有机肥可明显改善土壤的微生物功能，进而提高土壤中磷利用效率。M1和M2的磷利用效率显著高于M3，而CK、M1、M2三者间的磷利用效率无显著差异。CK的氮利用效率最高，显著高于M1，其次为M2，而M1、M2、M3三者间氮利用效率无显著差异。钾利用效率为M3＞M2＞M1＞CK，但四者间差异不显著。

图4-9　不同施肥处理对番茄氮、磷、钾利用效率的影响

（4）讨论与结论

合理施用氮肥可以调节氮、磷、钾在主要器官中的分配比例，从而提高养分利用率（艾尼瓦尔·吾买尔等，2018）。本研究中，与未施用有机肥相比，施用有机肥提高了根系和茎叶中的氮含量和氮累积量，而氮利用效率则是未施用有机肥处理的最高，M1、M2、M3三者氮利用效率无显著差异。这与前人对小麦的研究结论基本一致：随着施氮量增加，小麦植株的氮素养分利用效率无显著变化（赵俊晔等，2006）。而随着有机肥施用量的增加，磷的利用效率呈先增加后降低的趋势，M3的磷利用效率显著低于M1和M2，而氮利用效率也低于CK，这与长期大量施用有机肥不利于提高水稻对氮磷的利用效率相一致（陈贵等，2017）。施用有机肥可提高番茄的钾利用效率，M1、M2和M3的钾利用效率均高于CK，这与聂俊（聂俊等，2016）的研究结论相一致。

施用生物有机肥可以增加玉米的地上部生物量（冯伟等，2017）。本研究中，M1、M2的茎叶生物量和全株生物量均高于未施肥处理的CK，施肥量最高的M3，根系与茎叶生物量均低于CK，这可能是由于施用有机肥，会降低番茄对氮磷的利用效率，从而降低生物量，且施用有机肥能提高土壤的全氮和有效氮（王益明等，2018），在番茄生长中后期，有机肥中的缓效肥开始释放氮磷钾，加上配施的化肥，使得有机肥施用量最高的M3，可能造成土壤氮浓度过高，形成毒害作用。

王益明的研究表明：氮素往往对茎叶生长的促进作用大于根系，促使根冠比随施氮量的增加而降低（高菊生等，2018），当氮素缺乏时，植物会将更多的光合产物分配到根系以提高根系对氮素的吸收能力，若地下部分受限制，植物就会分配给根系相对较多的生物量，而地上部分受限制，植物就会分配给嫩枝相对较多的生物量（薛海霞，2016）。因此，本研究中，施有机肥处理的根冠比均小于未施肥的CK。

未施有机肥处理（CK）的番茄根冠比最高，其根系分配的生物量占比最高（43.84%），而M2的根系生物量占比最低（35.99%）。与施有机肥处理相比，CK处理的番茄生物量分配受到养分限制。全株生物量以M2最高，M3最低，说明随着有机肥施用量的增加，生物量逐渐增加，但过多施用有机肥，反而会降低生物量积累和分配。此外，根系的氮磷含量、积累量均低于茎叶。