堿性腐植酸改良液對露地酸化土壤理化性質及櫻桃番茄品質的影響

鄧愛妮 蘇初連 王曉剛 吳彬 劉子記 楊衍 趙敏

摘 ? 要：為了探討堿性含腐植酸改良營養液對海南露地酸化土壤理化性質及櫻桃番茄品質的影響，為有效改善露地酸化土壤提供理論依據，通過小區試驗，設置復合肥和改良營養液處理，定期測定土壤pH值、養分含量等理化指標，并在櫻桃番茄收獲期測定土壤團粒結構、果實性狀及其營養品質。果實收獲期，改良營養液和復合肥處理的土壤pH分別為5.71和5.05;改良營養液處理的耕層土壤團聚體含量（>0.25 mm）、有機質、堿解氮、有效磷、陽離子交換量、交換性鈣和交換性鎂含量均高于復合肥處理，速效鉀和電導率低于復合肥處理;改良營養液處理的‘黃星‘美莎和‘千禧果實營養品質優于或相當于復合肥處理。結果表明，改良營養液改善土壤理化性質與提高果實品質可協調進行，可以推廣到露地酸化土壤改良和替代復合肥用于櫻桃番茄的生產。

關鍵詞： 櫻桃番茄;堿性腐植酸改良營液;酸化土壤;果實品質

中圖分類號：S641.2 文獻標識碼：A 文章編號：1673-2871（2020）10-039-06

Abstract： In order to provide theoretical and practical basis for alkaline humic acid fertilizer amendment substituting chemical fertilizer and improvement of acidified soil quality in open field for agricultural products， the effects of humic acid fertilizer amendment on soil physical and chemical properties of acidified soil and the quality of cherry tomato in open field cultivation in Hainan province were studied. Compound fertilizer and improved nutrient solution were set up through the plot test， and physical and chemical indexes such as soil pH value and nutrient content were measured regularly， and soil aggregate structure， fruit characters and nutritional quality were measured at harvest stage of cherry tomato. The results showed that at the harvest time， the pH values of the soil treated with modified nutrient solution and compound fertilizer were 5.71 and 5.05， respectively. The contents of aggregate， organic matter， alkaline hydrolysis nitrogen， available phosphorus， and exchangeable cation， calcium and magnesium in the surface soil treated with the improved nutrient solution were all higher than those treated with the compound fertilizer， while the available potassium and electrical conductivity were lower than those treated with the compound fertilizer. The nutritional quality of ‘Huangxing，‘Meishaand ‘Qianxi fruits treated with modified nutrient solution was better than or equal to that treated with compound fertilizer. The results indicated that the improved nutrient solution could improve the physical and chemical properties of soil and improve the fruit quality in a coordinated way， which could be extended to the improvement of acidified soil in open field and the replacement of compound fertilizer in the production of cherry tomato.

Key words： Cherry tomato; Alkaline humic acid fertilizer amendment; Acid soil; Fruit quality

良好的土壤和科學施肥是保障櫻桃番茄產量和品質的基礎。海南櫻桃番茄種植面積為0.67萬hm2[1]，以露地栽培模式為主，土壤類型主要為酸性磚紅壤。櫻桃番茄是需肥量較大的果菜，目前，海南櫻桃番茄主產區主要施肥水平[2]為：復合肥 15 000 kg·hm-2，硫酸鉀化肥9 000 kg·hm-2，有機肥1 500 kg·hm-2，表明當地番茄種植以化肥為主且施用量大。由于可耕作土地的固定性、面積的有限性、番茄需肥量大以及化肥對土壤的酸化效應[3]等原因，櫻桃番茄生產中不合理的過量施用化肥，不僅不利于土壤>0.25 mm水穩性團聚體的形成[4]，而且有研究表明超過一半的土壤氮（N）和磷（P）被釋放到大氣或水生生態系統中[5]。另外，高溫高濕的露地栽培環境加快這些地區土壤酸化和鹽漬化進程，導致土壤通透性和保水保肥性能差，極容易引發番茄植株生長矮小、葉片異常等現象[1]。有數據顯示[6]，海南省櫻桃番茄主產區有77%面積的耕地土壤pH低于5.7，78%面積的耕地土壤有機質含量低于22.0 g·kg-1，耕地土壤質量的退化嚴重制約本省番茄產業可持續發展。隨著化肥和農藥零增長目標的提出，以其他肥料、土壤改良劑等投入品替代或配施化肥的研究快速發展。近年來，土壤改良劑與無機肥同施改善土壤結構、調節土壤酸堿度、改善土壤肥力的功能愈來愈引起國內外學者的關注[7]。腐植酸被廣泛認為是提高土壤肥力的關鍵土壤改良劑組分，由于其與土壤結合后可增加陽離子吸附量，形成腐植酸-腐植酸鹽相互轉化緩沖系統，可以降低表土鹽分含量和調節土壤酸堿度，也常作為添加劑與大量元素肥料或者有機肥合成營養型土壤改良劑[8]。現有含腐植酸營養型土壤改良劑可以提高表層土壤有機質、養分含量和作物品質等[9-11]，但是對土壤酸堿度的調節結果不一致[12-14]，可能是因為土壤性質與改良劑產品性質的差異。

基于海南櫻桃番茄產地土壤pH和肥力低等特點，筆者設計了一種適用于改良酸化土壤的堿性含腐植酸改良營養液（簡稱改良營養液）。前期酸化土壤改良試驗結果[15-19]表明，改良營養液能夠有效提升大棚和露地耕層酸化土壤pH值，提高大棚土壤有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀、交換性鈣鎂離子含量和露地土壤陽離子交換量，有利于提高作物產量、營養和安全品質，對熱區酸化土壤改良和農產品生產具有較大的應用價值。但是，由于櫻桃番茄露地種植受到天氣、土壤等外在因素的影響較大，施用改良營養液后對露地酸化土壤的團粒結構和堿解氮、有效磷、速效鉀含量等理化性質以及不同品種櫻桃番茄營養品質的影響尚不明確。因此，筆者通過小區試驗，采用堿性含腐植酸改良營養液和化肥定量施用，研究改良營養液對櫻桃番茄露地酸化土壤團粒結構、有機質含量、有效養分含量等理化指標和3個櫻桃番茄品種營養品質的影響，為改良營養液科學有效改善酸性土壤提供理論依據，對增強露地酸化土壤保肥能力和生產能力的可持續性具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與材料

試驗于2019年11月至2020年3月在中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所（儋州）蔬菜研究中心櫻桃番茄露天種植基地進行。土壤類型為砂質紅壤土，基本理化性質為pH （H2O） 5.18，電導率（EC）29.32 mS·m-1，有機質質量分數11.6 g·kg-1，堿解氮質量分數68.20 mg·kg-1，有效磷質量分數71.75 mg·kg-1，速效鉀質量分數90.05 mg·kg-1。

供試櫻桃番茄品種為‘黃星‘美莎‘千禧，由中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所蔬菜研究室提供。供試肥料：富帝高牌堿性含腐植酸改良營養液由中國熱帶農業科學院分析測試中心提供，pH（1∶250）為10，腐植酸含量大于30 g·L-1，氮（N）、磷（P2O5）和鉀（K2O）含量分別為3%、7.5%和15%;復合肥為上海芳甸生物科技有限公司生產的水溶肥料，養分為氮（N）、磷（P2O5）和鉀（K2O）含量均為20%，微量元素含量0.0006%～0.6%;有機肥為海南中農東方有限公司生產。

1.2 試驗設計

采用小區試驗，設置 CF（復合肥）、FDG（改良營養液）2個處理，每個處理各設3個平行小區，每個小區面積（148 m2）相同，隨機區組排列。整個櫻桃番茄生育期以基肥和追肥方式進行，其中，1 000 kg·667 m-2有機肥作為基肥一次性施入土壤，追肥處理為：CF，常規施用復合肥，2.00 kg·667 m-2每次復合肥稀釋后采用滴灌方式施肥;FDG，0.80 kg·667 m-2 每次改良營養液稀釋后采用滴灌方式施肥。種植期間注意澆水，各小區統一田間管理。選取長勢基本一致、無病蟲害的櫻桃番茄幼苗于2019年11月4日移栽定植，12月5日開始追肥處理，生育期內追肥至果實收獲期（2月），試驗期間累計追肥10次，不同處理667 m2氮磷鉀養分投入總量見表1。

1.3 測定項目及方法

土壤樣品：采集適量櫻桃番茄栽培23、33、49、70和119 d的耕層土壤，測定土壤pH、養分（有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀）、電導率、陽離子交換性（陽離子交換量、交換性鈣和交換性鎂）含量。另外，測定番茄植株移栽119 d的耕層土壤團粒結構。耕層土壤收集后風干并研磨過篩，制成10目、60目和100目土壤樣品，用于上述理化指標的測試[20]。土壤pH值和EC值用電極法（FE20實驗室pH計，METTLER TOLEDO公司）測定，土壤有機質采用重鉻酸鉀容量法測定，土壤堿解氮、有效磷和速效鉀分別采用堿解擴散法、碳酸氫鈉浸提比色法（日立UV-3900紫外可見分光光度計，日本日立公司）和醋酸銨浸提-火焰光度計法（MK II M6原子吸收光譜儀，Thermo Electron公司）測定，土壤陽離子交換量采用乙酸銨交換-凱氏定氮法（kjeltec 8420凱氏定氮儀，FOSS公司）測定，土壤交換性鈣和鎂采用乙酸銨交換-火焰光度計法測定，土壤團聚體百分含量采用濕篩法測定。

果實樣品：果實收獲期（植株移栽119 d），選取成熟度一致的番茄果實，每個小區不同品種櫻桃番茄各采集3份果實樣品，每份樣品重量不少于500 g。櫻桃番茄果實橫徑和縱徑利用游標卡尺測量，果形指數為縱徑/橫徑。每份櫻桃番茄樣品單獨制樣，洗凈后取果肉部分制成勻漿，冷凍存放，待測。櫻桃番茄果實可溶性固形物含量用PAL-1數顯折射儀（日本ATAGO愛拓公司）測定，蛋白質采用凱氏定氮法測定[21]，維生素C含量采用2，6-二氯靛酚滴定法[22]測定，可滴定酸和可溶性糖分別采用指示劑滴定法[23]和3，5-二硝基水楊酸比色法[24]測定，番茄紅素采用高效液相色譜法[25]（FLEXARTM液相色譜系統，Perkin Elmer公司）測定，果實樣品中鈣、鐵和鎂含量采用硝酸濕式消解-等離子體發射光譜法[26]（Optima 8300電感耦合等離子體發射光譜儀，Perkin Elmer公司）測定。

1.4 數據統計分析

試驗數據采用Excel 2016進行相關數據的計算、處理和作圖，用SPSS 16.0統計分析軟件進行比較和數據差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 改良營養液對露地酸性土壤團粒結構的影響

由表2所示，2種施肥處理的土壤團聚體以0.25～0.50 mm團聚體和<0.25 mm微團聚體為主，其次是0.50～1.00 mm和1.00～2.00 mm團聚體。櫻桃番茄收獲期（移栽119 d），FDG的0.50～1.00 mm、1.00～2.00 mm和<0.25 mm微團聚體含量低于CF，而0.25～0.50 mm和>0.25 mm水穩定性團聚體含量高于CF，差異均達到極顯著水平。

2.2 改良營養液對露地酸性土壤pH的影響

櫻桃番茄植株移栽23、33、49、70和119 d時耕層土壤pH的變化情況見圖1。改良營養液處理（FDG）的土壤pH在櫻桃番茄植株移栽23～70 d內呈緩慢上升趨勢，在移栽70 d后土壤pH趨于平穩趨勢;復合肥處理（CF）的耕層土壤pH在植株移栽33 d時達到最高值，隨后逐漸降低;改良營養液和復合肥處理的耕層土壤pH值差異均達到極顯著水平，櫻桃番茄果實收獲期（移栽119 d）時2種處理土壤pH值分別為5.71和5.05，其中，FDG的土壤pH值增幅為0.53個單位，而CF的土壤pH值則降低了0.13個單位。

2.3 改良營養液對土壤養分的影響

2種施肥處理的耕層土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量隨櫻桃番茄植株移栽時間延長的變化情況如圖2所示。櫻桃番茄植株移栽23～49 d時，改良營養液處理（FDG）的土壤有機質（圖2-A）、堿解氮（圖2-B）、有效磷（圖2-C）和速效鉀（圖2-D）含量均低于復合肥處理（CF）;植株移栽70 d后，改良營養液處理（FDG）的土壤有機質、堿解氮和有效磷含量高于復合肥處理（CF），土壤速效鉀含量低于復合肥處理（CF）;櫻桃番茄果實收獲期（移栽119 d）時，改良營養液處理（FDG）的土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量分別為14.1 g·kg-1、80.9 mg·kg-1、88.1 mg·kg-1和150 mg·kg-1，復合肥處理（CF）的土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量分別11.4 g·kg-1、74.6 mg·kg-1、85.6 mg·kg-1和196 mg·kg-1;建議改為：與復合肥處理相較，改良營養液處理的土壤有機質、堿解氮和有效磷含量分別增加了23.68%、8.44%、2.92%，而速效鉀含量降低了23.47%。2種追肥處理的土壤有機質、堿解氮和速效鉀含量差異達到極顯著水平，有效磷含量差異不顯著。

2.4 改良營養液對土壤電導率和陽離子交換性能的影響

從圖3-A兩種施肥處理下耕層土壤的電導率值可以看出，復合肥處理（CF）下的土壤電導率變化波動大，最高值可達132 mS·m-1，最低值可達11.6 mS·m-1，而改良營養液處理（FDG）下的土壤電動率變化趨勢平穩，其值為14.8～19.3 mS·m-1。圖3-B、C和D分別為耕層土壤陽離子交換量、交換性鈣和鎂含量隨番茄植株生育期延長的變化情況。改良營養液處理的土壤陽離子交換量和交換性鎂呈增加趨勢，交換性鈣呈先增加后緩慢下降趨勢;番茄植株移栽70 d后，改良營養液處理的土壤陽離子交換量、交換性鈣和鎂含量高于復合肥處理，差異達極顯著水平;果實收獲期（移栽119 d），改良營養液和復合肥處理的土壤陽離子交換量、交換性鈣和鎂含量分別為17.8 cmol（+）·kg-1、7.87 cmol·kg-1、1.71 cmol·kg-1和9.46 cmol（+）·kg-1、3.20 cmol·kg-1、1.16 cmol·kg-1。

2.5 改良營養液對番茄果實性狀和營養品質的影響

表3為櫻桃番茄‘黃星‘美莎和‘千禧果實在2種施肥處理下的外形參數與品質指標值情況。通過測量各小區果實的單果質量、橫徑和縱徑并計算果形指數（縱徑/橫徑），2種施肥處理的櫻桃番茄單果質量和果形指數差異不顯著。改良營養液處理下櫻桃番茄‘黃星的總酸含量和糖酸比值，‘美莎的鐵、鎂元素含量，以及‘千禧的可溶性固形物、維生素C、總糖、鈣含量和糖酸比值，均顯著高于復合肥處理，其他指標值差異不顯著;改良營養液處理下3種果實蛋白質和番茄紅素含量略低于復合肥處理，但是差異不顯著。綜上所述，櫻桃番茄收獲期（植株移栽119 d），總施用量為8 kg·667 m-2（累積施肥10次）的改良營養液處理的櫻桃番茄果實營養品質、性狀優于或等同于復合肥處理的果實。

3 討論與結論

植物生長最適宜土壤酸堿度要求是長期自然選擇的結果，大部分作物喜歡弱酸至近中性的土壤，如櫻桃番茄對土壤pH要求為5.6～6.7。試驗結果表明，復合肥處理的土壤pH值先上升后降低，最低值為5.05，為強酸性土壤。改良營養液處理的土壤pH值先緩慢上升后逐步趨于平穩，最高值為5.71，為弱酸性土壤。追肥處理增強植株代謝活動而分泌大量有機酸，加快土壤酸化進程[7]，而改良營養液中的堿性成分，中和土壤溶液氫離子，提高原土壤pH，營養液中緩沖體系不會造成土壤過堿的危害，調節露地酸性土壤pH值效果良好。

參照我國耕層土壤有效養分含量分級表[27]，試驗小區原土壤有機質含量、供氮和鉀能力低。試驗結果顯示，櫻桃番茄果實收獲期，改良營養液處理的土壤有機質含量為14.1 g·kg-1，較復合肥處理增加了23.68%，推測原因為改良營養液中的腐植酸成分提高了酸性土壤有機質含量，后續結合長期定位試驗進行評估和驗證;與復合肥處理比較，改良營養液處理的土壤堿解氮和有效磷含量分別增加了8.44%和2.92%，速效鉀含量降低了23.47%，但是供鉀能力仍處于較高水平。值得注意的是，2種施肥處理后的供氮能力處于較低水平，實際生產中需要結合作物需肥特點、酸化土壤改良與培肥的原則，科學優化施肥量顯得尤為重要。

土壤團聚體常常是土壤通氣、透水、保肥、供肥等的決定性因素[27]，>0.25 mm的大團聚體被認為是較理想的團聚體，這類土壤團聚體的保肥保水以及通氣性較好[28-29]。改良營養液處理的耕層土壤>0.25 mm水穩定性團聚體含量顯著高于單施復合肥處理，推測原因為改良營養液含有腐植酸成分提高了土壤有機質含量，有機質可以使土壤形成團粒結構，使土壤疏松，增加土壤保肥性。改良營養液處理的土壤電導率隨施肥時間的延長變化小，避免了肥料投入量的累積而產生土壤鹽分表聚的現象[30]。櫻桃番茄收獲期，改良營養液處理的土壤陽離子交換量>10 cmol（+）·kg-1，為保肥性較強的土壤，而復合肥處理的耕層土壤陽離子交換量<10 cmol（+）·kg-1，保肥性弱[27]。

2種施肥處理對櫻桃番茄‘黃星‘美莎和‘千禧果形指數和單果質量影響差異小，對營養品質影響的差異較大，改良營養液處理的果實營養品質優于或等同于復合肥處理。從表2可知，改良營養液替代化肥對3個品種番茄營養品質影響從大到小排序為‘千禧>‘黃星>‘美莎，其中對‘千禧果實可溶性固形物、維生素C、總糖、鈣含量以及糖酸比值的提升效果顯著。

堿性含腐植酸改良營養液替代化肥增加了櫻桃番茄地耕層酸化土壤pH值、有機質等肥力指標以及陽離子交換性能和團粒結構，隨著施用量的累積不會產生耕層土壤鹽分表聚的現象，其處理下的3種番茄品種營養品質優于或等同于單施化肥處理的果實。改良營養液改善露地酸性土壤理化性質與提高櫻桃番茄營養品質可協調進行，可以推廣到露地酸化土壤改良和替代復合肥用于櫻桃番茄的生產。

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