減量施肥對越夏番茄產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤養(yǎng)分的影響

趙 偉,楊圓圓,劉夢龍,張 鋒,楊兆森,陳志杰

(1.渭南市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,陜西渭南 714000； 2.陜西省生物農(nóng)業(yè)研究所，西安 710043)

為滿足蔬菜周年供應(yīng)，蔬菜種植面積特別是設(shè)施蔬菜種植面積不斷擴大。為實現(xiàn)高回報，菜農(nóng)投入菜田的肥料量遠超過蔬菜生長需求，養(yǎng)分投入比例嚴重不合理[1-3]。2011年，壽光市53個大棚的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，平均N、P2O5和K2O投入量高達3 006.2 kg/hm2、1 592.2 kg/hm2和3 036.4 kg/hm2[4]。周建斌等[1]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，西安地區(qū)菜農(nóng)偏施磷酸二銨，土壤速效磷累積嚴重，表層土壤速效磷最高值達450 mg/kg。過量施肥引起土壤鹽分積累、酸化等，降低土壤酶活性、番茄產(chǎn)量[5-7]，影響設(shè)施土壤可持續(xù)利用和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量[8-9]。

渭南是陜西蔬菜種植大市，2014年渭南設(shè)施蔬菜面積達80 000 hm2，占全省總面積36.6%，產(chǎn)值占全省33.7%，已成為全市農(nóng)業(yè)增效，農(nóng)民增收的重要產(chǎn)業(yè)。但在蔬菜生產(chǎn)中，由于缺乏科學(xué)合理的施肥指導(dǎo)，普遍存在過量施肥、養(yǎng)分比例失調(diào)、肥效不高等問題[10]。番茄N∶P2O5∶K2O養(yǎng)分吸收比例為：1∶0.15～0.27∶1.31～1.64[11-13]，而調(diào)查發(fā)現(xiàn)渭南地區(qū)養(yǎng)分投入比例為1∶1.1∶1.2，且化肥用量普遍偏高。過去關(guān)于番茄肥料減量的研究較多[11,14]，但針對膜下暗灌大棚越夏茬番茄進行養(yǎng)分比例調(diào)整后再減肥的研究較少，因此，本試驗針對這一問題，研究減量施肥對越夏茬番茄生長、產(chǎn)量、營養(yǎng)品質(zhì)和土壤養(yǎng)分狀況的影響，即通過降低磷肥比例，將N∶P2O5∶K2O比例降為1∶0.55∶1.2，由于氮磷鉀肥用量總體較高，然后將其化肥用量分別降低20%和50%，嘗試找到適合當?shù)氐幕视昧浚荚跒橹笇?dǎo)菜農(nóng)科學(xué)施肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗地位于渭南市大荔縣陜西省科學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技示范基地(34°56′N，109°43′E)，年均氣溫12～14 ℃，無霜期199～255 d，年降雨量600 mm 左右，年日照時數(shù)2 200～2 500 h。試驗在單棟鋼架塑料大棚內(nèi)進行，棚長70 m，寬8 m，2014年2月建成。前茬作物為番茄。供試土壤為土婁土，耕層土壤基本理化性狀見表1。

表1 供試土壤基本理化性狀Table 1 Basic physical and chemical properties of soil used

1.2 試驗設(shè)計

根據(jù)番茄養(yǎng)分吸收情況和農(nóng)民常規(guī)施肥情況[11-13]，試驗共設(shè)4個處理，分別為①常規(guī)施肥處理(CK)：N-P2O5-K2O用量為849.6-891.3-1 214.6 kg/hm2；②減肥處理1(T1)：降低CK中磷肥用量50%，N-P2O5-K2O用量為849.6-445.6-1 214.6 kg/hm2； ③減肥處理2(T2)：肥料用量為T1處理的4/5，即N-P2O5-K2O用量為679.7-356.5-971.7 kg/hm2；④減肥處理3(T3)：肥料用量為T1的1/2，即N-P2O5-K2O用量為424.8-222.8-607.3 kg/hm2，重復(fù)3次。

采用隨機排列，共設(shè)12個小區(qū)。小區(qū)長、寬均為3.6 m。每小區(qū)栽6行，42株番茄。有機肥和磷肥定植前一次施入，氮肥和鉀肥在定植期和前4次膨果期分5次施入，定植期施入總肥量的10%，4個膨果期均施入總肥量的22.5%。風(fēng)干牛糞作為有機肥投入112.5 t/hm2，其有機碳、全氮、全磷、全鉀質(zhì)量分數(shù)分別為3.69 mg/kg、2.47 mg/kg、2.63 mg/kg、2.89 mg/kg。所用氮肥為尿素(N：46%)，磷肥為過磷酸鈣(P2O5：12%)，鉀肥為K2O(50%)。‘金鵬11號’為供試番茄品種，于2015年4月28日定植，8月20日拉秧。灌水方式采用農(nóng)民常規(guī)灌溉方式，即在種植行膜下暗灌，田間采用常規(guī)管理。

1.3 測定指標與方法

盛果期每重復(fù)采3株有代表性的番茄植株，分別測定根、莖、葉、果實鮮物質(zhì)量和干物質(zhì)量，并測定番茄果實維生素C質(zhì)量分數(shù)、還原性糖質(zhì)量分數(shù)、總酸度和可溶性固形物。植株養(yǎng)分攜出量由測定的根、莖、葉和果實干質(zhì)量乘以各器官植株養(yǎng)分質(zhì)量分數(shù)，植株養(yǎng)分質(zhì)量分數(shù)根據(jù)參考文獻[11]估算。采用2,6-二氯靛酚滴定法測定番茄維生素C質(zhì)量分數(shù)；采用酸堿滴定法測定總酸度；采用斐林試劑比色法測定還原性糖質(zhì)量分數(shù)[17]；用Atago公司生產(chǎn)的PR-32α型折射計測定可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SAS Verion 8.1 for Windows對文中數(shù)據(jù)進行方差分析和多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 減量施肥對番茄生長的影響

由圖1可見，番茄定植后16～57 d時間段，不同施肥處理番茄株高、莖粗、葉片數(shù)和株高/莖粗無顯著差異。越夏茬番茄株高在定植30 d后快速生長，定植后60 d左右長至約130 cm；莖粗定植后30 d內(nèi)快速增粗，之后增速放緩。說明降低氮、磷、鉀肥用量對番茄植株生長無影響，可見，該地區(qū)設(shè)施番茄化肥施用量具有較大的下降空間。

2.2 減量施肥對番茄產(chǎn)量和養(yǎng)分攜出量的影響

本試驗表明，不同施肥處理對番茄單果質(zhì)量和產(chǎn)量影響不顯著，但隨施肥量降低番茄產(chǎn)量呈增加趨勢(表2)。番茄單果質(zhì)量為173～189 g，產(chǎn)量為54.6～57.2 t/hm2。番茄產(chǎn)量為55～57 t/hm2時，氮、磷和鉀養(yǎng)分攜出量分別為210～227、30～32和245～263 kg/hm2，不同施肥處理下番茄氮、磷和鉀攜出量差異均不顯著，但隨施肥量減少，養(yǎng)分攜出量有降低趨勢。可見，過量施肥投入的養(yǎng)分多殘留在土壤中或損失掉。

2.3 減量施肥對番茄生物量的影響

由表3可知，拉秧前與CK處理相比，減肥處理均顯著降低番茄莖、葉為主的地上部干物質(zhì)量，地上部總干物質(zhì)量降幅為5.1%～13.3%；減肥處理較CK均顯著提高番茄根干物質(zhì)量，增幅為23.8%～27.0%。與CK相比，處理T3顯著增加番茄根長，增幅為24.6%。減肥處理與CK比均顯著增加>2 mm根數(shù)，其中T2和T3處理又顯著高于T1處理(表3)。與CK處理相比，減肥處理均顯著提高番茄根冠比，增幅為32.6%～44.9%。說明適量施用肥料，可以促進番茄根系的發(fā)育，增加根干物質(zhì)量，過量施肥則不利于根系干物質(zhì)的積累[9]。

圖1 不同施肥處理對番茄株高、莖粗、葉片數(shù)和株高/莖粗比的影響Fig.1 Effect of different fertilizer treatments on plant height,stem diameter, leaf number and plant height/stem diameter of tomato

處 理Treatment單果質(zhì)量/gSingle fruit mass產(chǎn)量/(t/hm2)Yield 養(yǎng)分攜出量/(kg/hm2) Nutrient uptakeNPKCK173±19.2 a54.6±3.8 a227±20.4 a32±2.1 a263±19.7 aT1181±10.2 a55.1±4.3 a218±15.4 a31±1.8 a253±22.4 aT2189±5.3 a56.9±7.2 a224±11.7 a32±2.6 a261±15.4 aT3178±7.8 a57.2±6.8 a210±14.6 a30±1.9 a245±13.9 a

注：數(shù)據(jù)以“平均值±標準誤”表示。同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

Note：Data mean“Means±SE”.Different lowercase letters after the same column mean significant difference(P<0.05).The same below.

表3 不同施肥處理對番茄地上部和根系的影響Table 3 Effect of different fertilizer treatments on aboveground biomass and root of tomato

2.4 減量施肥對番茄品質(zhì)的影響

與CK處理相比，減肥處理均顯著提高番茄果實還原性糖質(zhì)量分數(shù)和糖酸比，增幅分別為9.3%～16.5%和16.4%～25.8%。不同施肥處理對番茄總酸度、維生素C和可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)的影響不顯著(表4)。

2.5 減量施肥對土壤養(yǎng)分和電導(dǎo)率的影響

2.5.2 速效磷 由表5可知，T3處理定植前和收獲后土壤速效磷質(zhì)量分數(shù)均顯著低于CK。與CK相比，T1和T2處理顯著降低收獲后表層土壤速效磷質(zhì)量分數(shù)，降幅分別為33%和24%；與種植前相比，3個減肥處理收獲后的土壤速效磷質(zhì)量分數(shù)均顯著降低，而CK處理無變化。

表4 不同施肥水平對番茄品質(zhì)的影響Table 4 Effect of different fertilizer treatments on the quality of tomato

圖2 不同施肥處理對定植前和收獲后土壤質(zhì)量分數(shù)的影響Fig.2 Effect of different fertilizer treatments on soil mass fraction during different planting stages

圖3 不同施肥處理對定植前和收獲后土壤礦質(zhì)態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)的影響Fig.3 Effect of different fertilizer treatments on soil mineral-N mass fraction during different planting stages

2.5.3 速效鉀 T3處理種植前0～20 cm土層土壤速效鉀質(zhì)量分數(shù)顯著低于其他3個施肥處理；收獲后各處理速效鉀質(zhì)量分數(shù)快速增加，CK和T1處理增長最快，約增加500 mg/kg，T3處理增幅最小為208 mg/kg(圖4)。與CK處理相比，3個減肥處理均降低了20～40 cm土層定植前與收獲后土壤速效鉀質(zhì)量分數(shù)。不同處理40～60 cm土層土壤速效鉀差異不顯著(圖4)。

2.5.4 電導(dǎo)率 由圖5可知，與定植前相比，收獲后各處理不同土層電導(dǎo)率均顯著增加，0～20 cm土層增幅尤為明顯，達701～985 μS/cm。與CK處理相比，T3處理顯著降低了0～20 cm土層土壤電導(dǎo)率及其增幅；T2和T1處理土壤電導(dǎo)率也顯著低于CK處理。

圖4 不同施肥處理對定植前和收獲后土壤速效鉀質(zhì)量分數(shù)的影響Fig.4 Effect of different fertilizer treatments on soil available K mass fraction during different planting stages

圖5 不同施肥處理對定植前和收獲后土壤電導(dǎo)率的影響Fig.5 Effect of different fertilizer treatments on soil conductivity during different planting stages

3 討論與結(jié)論

3.1 減量施肥對番茄生長、產(chǎn)量、品質(zhì)和番茄養(yǎng)分攜出量的影響

本研究中，減肥處理較常規(guī)施肥處理顯著降低地上部葉和莖生物量，提高根系生物量和根冠比(表3)。張彥才等[7]研究表明，適量施磷可促進番茄根系和植株的發(fā)育，而過量施磷降低根系和植株干物質(zhì)的累積。而王秀康等[18]研究表明，番茄干物質(zhì)累積量和根冠比隨施肥量的增加而增加，這可能與其施肥量相對較低，施肥效果較好有關(guān)。

在本研究中，降低肥料用量對番茄單果質(zhì)量、產(chǎn)量和氮、磷、鉀養(yǎng)分攜出量影響不顯著，但隨施肥量降低番茄產(chǎn)量呈增加趨勢，養(yǎng)分攜出量有降低趨勢，這可能由于過量施肥造成番茄莖葉徒長，無效枝葉多，影響番茄產(chǎn)量和養(yǎng)分攜出[19]。其他學(xué)者研究也表明在一定條件下施肥可增加番茄產(chǎn)量，但當施肥量過高后，番茄產(chǎn)量不再增加反而會下降[8,12,20]。

前人研究表明，過量施肥降低番茄可溶性糖和糖酸比[8,21]。本試驗結(jié)果進一步證明這一點，也表明在目前過量施肥情況下，減少肥料投入是改善番茄營養(yǎng)品質(zhì)的措施之一。

3.2 減量施肥對土壤養(yǎng)分和電導(dǎo)率的影響

本研究中，番茄收獲后T1處理0～20 cm土層礦質(zhì)態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)最高，T3處理最低，這可能與T1處理投入氮肥多，而攜出氮素量并未增加(表2)有關(guān)，表明降低肥料用量可顯著降低表層礦質(zhì)態(tài)氮的累積[22]。他人研究表現(xiàn)，隨肥料投入增加，設(shè)施蔬菜表層土壤速效磷和速效鉀顯著累積[7,9]。本研究表明，減肥處理可顯著降低表層土壤速效磷和0～60 cm土層土壤速效鉀的累積。可見，過量投入的養(yǎng)分不能增加番茄產(chǎn)量，而是增加養(yǎng)分在土壤中累積[23]，減少肥料投入是降低養(yǎng)分過量累積的有效途徑[24]。

電導(dǎo)率可在一定程度上反映土壤鹽分的累積狀況，王麗英等[25]研究表明，鹽分隨水分來隨水分去，在夏季休閑期，土壤水分向上移動，從而造成鹽分在地表累積。本研究種植越夏番茄，番茄收獲后期由于土壤鹽分上移，表層鹽分累積嚴重，與CK相比，3個減肥處理均顯著降低收獲后0～20 cm土層土壤電導(dǎo)率，T3處理降幅尤為明顯(圖5)。周博等[24]研究也表明，采用有效的水肥調(diào)控措施，可以降低土壤電導(dǎo)率，緩解鹽分過量累積對番茄生長的不利影響。

綜上可見，降低肥料用量并未降低番茄產(chǎn)量和氮、磷、鉀養(yǎng)分攜出量，且較常規(guī)施肥顯著提高番茄根系生物量、根冠比、還原性糖質(zhì)量分數(shù)和糖酸比，降低土壤礦質(zhì)態(tài)氮、土壤速效磷、鉀及土壤鹽分的累積。其中在本試驗條件下，N-P2O5-K2O用量為424.8-222.8-607.3 kg/hm2，番茄品質(zhì)和土壤養(yǎng)分累積情況最佳。