有機(jī)復(fù)混肥替代化肥減施對(duì)日光溫室番茄生長(zhǎng)及土壤環(huán)境的影響

李英楠　白亞麗　杜南山　國(guó)志信　樸鳳植

摘? ? 要： 為探討日光溫室栽培番茄化肥減量施用技術(shù)，通過(guò)有機(jī)復(fù)混肥替代化肥減施不同比例氮，研究其對(duì)日光溫室番茄植株生長(zhǎng)、果實(shí)品質(zhì)、產(chǎn)量、土壤酶活性、土壤微生物數(shù)量等各項(xiàng)指標(biāo)的影響。結(jié)果表明，與對(duì)照CK（雞糞2 000 kg·667 m-2 +常規(guī)化肥量333 kg·667 m-2）相比，有機(jī)復(fù)混肥替代化肥的減氮施肥處理可不同程度地促進(jìn)番茄生長(zhǎng)，增加產(chǎn)量，改善土壤環(huán)境。其中T3（雞糞2 000 kg·667 m-2 +有機(jī)復(fù)混肥46.88 kg·667 m-2 +化肥283 kg·667 m-2）處理，即有機(jī)復(fù)混肥替代減施氮含量15%的化肥，效果顯著，番茄植株生長(zhǎng)狀況最好，產(chǎn)量品質(zhì)最佳。

關(guān)鍵詞： 番茄; 有機(jī)復(fù)混肥; 化肥減量; 生長(zhǎng); 產(chǎn)量; 土壤環(huán)境

Abstract：In order to explore the technology of reducing fertilizer application in tomato cultivation in solar greenhouse， the effects of organic compound fertilizer alternative to chemical fertilizer to reduce different proportions of nitrogen on plant growth， fruit quality， yield， soil enzyme activity and soil microbial quantity of tomato in solar greenhouse were studied. The results showed that， compared with CK（Chicken manure 2 000 kg·667 m-2 + conventional fertilizer amount 333 kg·667 m-2 ）， different fertilization treatments of organic compound fertilizer alternative to fertilizer nitrogen reduction all promoted tomato growth， increased yield and improved soil environment to varying degrees. Among them， T3 treatment （Chicken manure 2000 kg·667 m-2 + organic compound fertilizer 46.88 kg·667 m-2 + fertilizer 283 kg·667 m-2）， that is， organic compound fertilizer replaces fertilizer with reduced nitrogen content of 15% has a significant effect， with the best growth condition and the best yield and quality in the cultivation which the total soluble sugar content is 2.623%， the vitamin C content is12.687 mg·100 g-1， the soluble protein content is 20.917 ?g·g-1， and the yield per 667 m2 is 17 142.22 kg.

Key words： Tomato; Organic compound fertilizer; Fertilizer reduction; Growth; Yield; Soil environment

日光溫室是我國(guó)設(shè)施蔬菜栽培的主要形式，生產(chǎn)中普遍存在化肥施用過(guò)量、施肥方法不當(dāng)、有機(jī)肥使用不足、專用肥料缺乏等現(xiàn)象，不僅增加了生產(chǎn)成本，還導(dǎo)致土壤鹽漬化、水體污染、作物品質(zhì)和產(chǎn)量下降等一系列環(huán)境和生產(chǎn)問(wèn)題，從而降低經(jīng)濟(jì)效益，制約日光溫室可持續(xù)生產(chǎn)發(fā)展[1-2]。番茄是我國(guó)設(shè)施栽培主要蔬菜之一，對(duì)肥料需求量較大[3]，但生產(chǎn)中大量施用化肥導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)含量下降、土壤容重增加、土壤板結(jié)、田間持水量下降、作物養(yǎng)分吸收運(yùn)輸受阻等問(wèn)題，嚴(yán)重影響番茄品質(zhì)與產(chǎn)量[4]。因此有必要制定化肥減量、協(xié)調(diào)化肥養(yǎng)分比例、調(diào)整化肥基追肥比例、有機(jī)肥或有機(jī)物料部分替代化肥等技術(shù)方案，改善設(shè)施蔬菜施肥技術(shù)[5]，建立設(shè)施蔬菜生產(chǎn)全程精準(zhǔn)施肥技術(shù)體系。有機(jī)肥富含有機(jī)質(zhì)、有機(jī)酸和糖類等養(yǎng)分，不僅可為作物提供生長(zhǎng)所需養(yǎng)分、改良土壤，還能改善作物品質(zhì)、提高產(chǎn)量、促進(jìn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、保持土壤肥力、提高肥料利用率、降低生產(chǎn)成本，利用有機(jī)肥可維持農(nóng)業(yè)生態(tài)平衡，提高設(shè)施栽培的生產(chǎn)效率和生態(tài)系統(tǒng)的抗逆性及恢復(fù)力[6]，在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)作物產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展上具有重要的研究和應(yīng)用價(jià)值[7]。化肥減量施用并以有機(jī)肥替代減少的化肥是提高肥料利用率的有效途徑，有機(jī)物料因其含有大量植物所需礦質(zhì)元素，且釋放緩慢，常用來(lái)和化肥配施，替代部分化肥，減少化肥的施用量，保證植物生長(zhǎng)后期的養(yǎng)分供應(yīng)[8]。采取有機(jī)肥替代部分化肥是實(shí)現(xiàn)化肥減施的重要措施，但替代的適宜比例以及對(duì)環(huán)境的影響等方面還有待明確[9]。筆者通過(guò)有機(jī)復(fù)混肥替代化肥減氮施肥，研究對(duì)番茄品質(zhì)、產(chǎn)量以及土壤環(huán)境的影響，以探討最佳的施肥方式，為實(shí)現(xiàn)設(shè)施蔬菜高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效及環(huán)境友好的多重目標(biāo)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試番茄品種：‘粉都53，由河南豫藝種業(yè)科技發(fā)展有限公司提供。 供試肥料：干雞糞（N ≥ 1.63%，P2O5 ≥ 1.54%，K2O ≥ 0.85%，有機(jī)質(zhì)≥ 45%），由河南立施康肥業(yè)有限公司提供;化肥（15-15-15），由中國(guó)-阿拉伯化肥有限公司提供;有機(jī)復(fù)混肥料（16-8-16，內(nèi)含高效活性體≥ 800萬(wàn) ·g-1，有機(jī)質(zhì)≥6%，腐殖酸≥4%），由江蘇科幫生態(tài)肥有限公司提供;腐殖酸有機(jī)復(fù)合液肥高氮型（N ≥ 120 g·L-1，P2O5 ≥ 80 g·L-1，K2O ≥ 80 g·L-1，腐殖酸≥ 40 g·L-1），腐殖酸有機(jī)復(fù)合液肥高鉀型（N ≥ 80 g·L-1，P2O5 ≥ 80 g·L-1，K2O ≥ 120 g·L-1，腐殖酸≥ 40 g·L-1），由葛林美（蘇州）科技有限公司提供。供試培養(yǎng)基為TSA培養(yǎng)基（胰酪大豆胨液體培養(yǎng)基 30 g，瓊脂 18 g，蒸餾水 1 000 mL）、PDA培養(yǎng)基（馬鈴薯 24 g，瓊脂 18 g，蒸餾水 1 000 mL）、AIA培養(yǎng)基（KNO3 1 g，K2HPO4 0.5 g，MgSO4·7H2O 0.5 g，瓊脂 20 g，蒸餾水 1 000 mL）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2017年2月至2017年7月（2月15日定植，7月12日拉秧）在河南省鄭州市毛莊綠源蔬菜基地日光溫室進(jìn)行。在日光溫室內(nèi)設(shè)5個(gè)處理：CK（雞糞2 000 kg·667 m-2 +常規(guī)化肥333 kg·667 m-2）、T1（雞糞2 000 kg·667 m-2 +化肥283 kg·667 m-2）、T2（雞糞2 000 kg·667 m-2 +化肥233 kg·667 m-2）、T3（雞糞2 000 kg·667 m-2 +有機(jī)復(fù)混肥46.88 kg·667 m-2 +化肥283 kg·667 m-2）、T4（雞糞2 000 kg·667 m-2 +有機(jī)復(fù)混肥93.75 kg·667 m-2 +化肥233 kg·667 m-2），T1、T2處理化肥施用量分別減少50、100 kg·667 m-2，T3、T4處理中分別用有機(jī)復(fù)混肥替代減施氮含量的15%、30%的化肥，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積32.34 m2，每小區(qū)內(nèi)設(shè)3壟，壟內(nèi)種植2行36株番茄，壟寬80 cm，兩壟間隔50 cm。利用腐殖酸有機(jī)復(fù)合液肥在整個(gè)生育期4月3日，4月16日，5月6日，6月14日進(jìn)行4次追肥，高氮型和高鉀型交替施用，每次施用量8 kg·667 m-2，其他按常規(guī)措施管理。

1.3 項(xiàng)目測(cè)定

1.3.1 番茄植株生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定 定植后30 d測(cè)定植株的株高、莖粗、葉片數(shù)，以及葉綠素含量和根系活力。葉綠素含量的測(cè)定采用V無(wú)水乙醇∶V丙酮=1∶1浸泡后，分光光度計(jì)比色法[10];根系活力的測(cè)定采用氯化三苯基四氯唑（TTC）法[11]，采用型號(hào)為L(zhǎng)5/L5S?L6/L6S紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)進(jìn)行比色（以下指標(biāo)比色法相同）。

1.3.2 番茄果實(shí)品質(zhì)及產(chǎn)量的測(cè)定 結(jié)果期進(jìn)行果實(shí)品質(zhì)的測(cè)定。按各處理取同一節(jié)位、成熟度相同、具有代表性的果實(shí)，測(cè)定可溶性糖、維生素C、可溶性蛋白的含量。可溶性糖含量的測(cè)定采用蒽酮比色法;維生素C含量的測(cè)定采用2，6-二氯酚靛酚滴定法（采用滴定管架進(jìn)行人工滴定，下同）;可溶性蛋白質(zhì)含量的測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)比色法[12]。每小區(qū)選擇生長(zhǎng)一致的5株番茄掛牌標(biāo)記，結(jié)果期記錄每次采收的單株結(jié)果數(shù)及單果質(zhì)量，統(tǒng)計(jì)各處理單果質(zhì)量、單株結(jié)果數(shù)、小區(qū)產(chǎn)量、667 m2產(chǎn)量[13]，小區(qū)產(chǎn)量=單果質(zhì)量×單株結(jié)果數(shù)×小區(qū)種植番茄數(shù)量，667 m2產(chǎn)量=小區(qū)產(chǎn)量×（667/小區(qū)面積）。

1.3.3 土壤微生物測(cè)定 番茄開(kāi)花期和結(jié)果期，隨機(jī)多點(diǎn)取根際土樣。采用型號(hào)為RLD-500E-4智能人工氣候箱培養(yǎng)微生物，將土樣過(guò)60目篩后，稱取1 g土樣，倒入裝有100 mL無(wú)菌水的三角瓶，充分振蕩，梯度稀釋法配制成102～108稀釋液。分別將0.1 mL 105～107的稀釋液均勻涂布在含五氯硝基苯的TSA培養(yǎng)基平板，在28 ℃人工氣候箱中培養(yǎng)3 d后調(diào)查細(xì)菌數(shù)量;將0.1 mL 103～105的稀釋液均勻涂布在含100% 乳酸的PDA培養(yǎng)基平板，在28 ℃人工氣候箱中培養(yǎng)5 d后調(diào)查真菌數(shù)量;將0.1 mL 103～105的稀釋液均勻涂布在含100%甘油的AIA培養(yǎng)基平板，在28 ℃人工氣候箱中培養(yǎng)7 d后調(diào)查放線菌數(shù)量[14]。

1.3.4 土壤酶活性的測(cè)定 番茄結(jié)果期，隨機(jī)多點(diǎn)取根際土樣，分別測(cè)定脲酶、蔗糖酶、過(guò)氧化氫酶和磷酸酶活性。脲酶活性測(cè)定采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法，蔗糖酶活性測(cè)定采用3，5-二硝基水楊酸比色法，過(guò)氧化氫酶活性測(cè)定采用高錳酸鉀滴定法，磷酸酶活性測(cè)定采用磷酸苯二鈉比色法[15]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用DPS和Microsoft Excel 2013軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以最小顯著差數(shù)法（LSD）分析差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)番茄生長(zhǎng)的影響

由表1可知，4個(gè)處理與CK相比顯著提高番茄植株的株高，對(duì)葉片數(shù)和莖粗無(wú)顯著差異，其中T3處理株高顯著高于其他處理，相比CK增加31.48%。由表2可知，4個(gè)處理番茄植株的葉綠素含量較CK顯著提高，T3處理效果最好，較CK提高13.09%;在提高根系活力方面，T3處理效果顯著高于CK，提高12.96%，其他處理與CK相比無(wú)顯著差異。

2.2 不同施肥處理對(duì)番茄品質(zhì)及產(chǎn)量的影響

由表3可知，T3、T4處理與CK相比均顯著提高番茄果實(shí)品質(zhì)。利用有機(jī)復(fù)混肥替代化肥減量使番茄果實(shí)中可溶性糖、維生素C、可溶性蛋白含量明顯增加，其中T3處理效果最顯著，可溶性糖、維生素C、可溶性蛋白含量分別比對(duì)照提高13.43%、54.54%、89.14%。由表4可知，4個(gè)處理與CK相比單株結(jié)果數(shù)雖無(wú)顯著增加，但T3、T4處理的番茄果實(shí)單果質(zhì)量顯著增加，T3處理的667 m2產(chǎn)量效果最為顯著，667 m2產(chǎn)量最高達(dá)17142.22 kg，比對(duì)照增加11%。

2.3 不同施肥處理對(duì)番茄根際土壤微生物的影響

土壤微生物數(shù)量是表征土壤肥力的重要指標(biāo)之一。由表5可知，不同施肥處理對(duì)番茄土壤微生物數(shù)量的影響程度不同，與CK相比，4個(gè)處理總體呈土壤細(xì)菌和放線菌數(shù)量增加，土壤真菌數(shù)量減少的趨勢(shì)，其中T3處理增加細(xì)菌、放線菌的數(shù)量，減少真菌的數(shù)量最為顯著。T3處理在番茄開(kāi)花期、結(jié)果期，真菌分別比對(duì)照減少8.18%、33.98%，細(xì)菌分別比對(duì)照增加25.20%、45.83%，放線菌分別比對(duì)照增加133.21%、119.81%。結(jié)果表明，有機(jī)復(fù)混肥替代化肥減量處理中T3處理與其他處理相比可有效改善土壤微生物活動(dòng)。

2.4 不同施肥處理對(duì)番茄根際土壤酶活性的影響

土壤酶活性可用以評(píng)估土壤某些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化情況和土壤肥力狀況。由圖1可知，相對(duì)于CK，除化肥減量T2處理提高番茄土壤脲酶活性最為顯著外，T3處理提高土壤蔗糖酶、磷酸酶的活性均最為顯著，分別比對(duì)照增加81.01%、277.52%，對(duì)于土壤過(guò)氧化氫酶活性，有機(jī)復(fù)混肥替代化肥減量施用的T3、T4處理相對(duì)于其他處理顯著提高過(guò)氧化氫酶活性，分別比對(duì)照增加23.41%、25.02%，但二者之間無(wú)顯著差異。綜合以上分析，在利用有機(jī)復(fù)混肥替代化肥減量施用T3處理?xiàng)l件下相對(duì)于其他處理提高土壤酶活性較為顯著。

3 討論與結(jié)論

番茄栽培過(guò)程中化肥過(guò)量施用導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)含量降低，土壤理化性狀惡化，土壤酸化加速，污染農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，造成資源嚴(yán)重浪費(fèi)、品質(zhì)下降[16-17]。研究表明，有機(jī)肥中有機(jī)質(zhì)含量高、養(yǎng)分全面、肥效長(zhǎng)，能改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，改良土壤，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)[18]，有機(jī)肥在物質(zhì)循環(huán)和環(huán)境保護(hù)上有重要作用，符合有機(jī)農(nóng)業(yè)或生態(tài)農(nóng)業(yè)的要求。在本研究中，與CK相比有機(jī)復(fù)混肥替代化肥減氮施肥處理對(duì)番茄生長(zhǎng)、產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)有一定的影響，其中T3（雞糞2 000 kg·667 m-2 +有機(jī)復(fù)混肥46.88 kg·667 m-2 +化肥283 kg·667 m-2）處理，即有機(jī)復(fù)混肥替代減氮15%化肥的處理效果最為顯著。與李吉進(jìn)等[19]研究指出適量減少施用化肥能夠提高番茄產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)，過(guò)度施用化肥會(huì)降低產(chǎn)量及果實(shí)品質(zhì)，并導(dǎo)致土壤和環(huán)境污染的結(jié)果一致。

番茄植株的生長(zhǎng)與土壤微生物的活動(dòng)以及土壤酶的活性密切相關(guān)，有機(jī)肥替代不同比例化肥減量的施肥處理在植株生長(zhǎng)、品質(zhì)產(chǎn)量以及土壤環(huán)境改良等方面的研究具有重要意義。土壤微生物直接接觸植株根系，影響根系生理活動(dòng)，并參與土壤營(yíng)養(yǎng)元素的循環(huán)和礦物質(zhì)的礦化過(guò)程，從而改善土壤肥力、作物營(yíng)養(yǎng)水平和根際土壤環(huán)境[20];土壤酶活性高低代表土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化速率的快慢，同時(shí)綜合反映土壤性質(zhì)和肥力水平[21]，蔗糖酶影響土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷含量和微生物數(shù)量，并與土壤呼吸有關(guān)，與土壤肥力呈正相關(guān);脲酶水解尿素為氨，表示土壤的氮素狀況;磷酸酶可提高植物對(duì)磷素的吸收;而過(guò)氧化氫酶可分解呼吸及其他生物氧化過(guò)程產(chǎn)生的H2O2，減少對(duì)土壤和生物的毒害作用[22]。在本試驗(yàn)中，有機(jī)肥替代化肥減氮施肥處理對(duì)番茄根際土壤細(xì)菌和放線菌數(shù)量有一定程度的增加，真菌數(shù)量呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，變化幅度較小，CK處理的微生物群落最少，說(shuō)明有機(jī)肥和腐殖酸肥相比化肥對(duì)細(xì)菌和放線菌數(shù)量有促進(jìn)作用，或者過(guò)量施用化肥對(duì)土壤根際微生物含量有抑制作用;在本試驗(yàn)中，有機(jī)復(fù)混肥替代化肥減氮施肥處理能夠不同程度促進(jìn)番茄土壤磷酸酶活性、脲酶活性、過(guò)氧化氫酶和磷酸酶活性，從而提高土壤肥力。這與宋以玲等[23]所研究的減量化肥配施不同類型生物有機(jī)肥降低根際土壤脲酶活性，提高過(guò)氧化氫酶、磷酸酶和蔗糖酶活性，但不同減增配比對(duì)不同酶活性的影響不同的結(jié)果一致。有機(jī)復(fù)混肥替代化肥減施處理的脲酶活性相比化肥減施處理的脲酶活性降低的原因可能是化肥中含有大量酰胺態(tài)氮，激發(fā)了土壤脲酶，活性過(guò)高可能會(huì)增加氮素的損失，有機(jī)復(fù)混肥可通過(guò)調(diào)節(jié)微生物的分泌代謝來(lái)改變脲酶活性，改良土壤環(huán)境。

本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，T3（雞糞2 000 kg·667 m-2+有機(jī)復(fù)混肥46.88 kg·667 m-2 +化肥283 kg·667 m-2）處理在整個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期植株長(zhǎng)勢(shì)突出、果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量、土壤微生物種群、土壤酶活性均有所提高。本試驗(yàn)主要是對(duì)日光溫室中春茬栽培的番茄進(jìn)行有機(jī)肥替代化肥及減氮施肥效果對(duì)比研究，對(duì)于其他設(shè)施和茬次種植試驗(yàn)及有機(jī)肥替代化肥的適宜比例還有待進(jìn)一步研究。

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