魯中典型種植區(qū)設施番茄養(yǎng)分供需特征研究

魏建林 譚德水 宋效宗 李燕 李國生 韓云堂 崔榮宗

摘要：為明確設施蔬菜種植過程中施肥與產量形成、養(yǎng)分吸收的關系及存在的問題，指導科學施肥，對魯中典型設施番茄種植地區(qū)14個種植戶的種植管理情況進行調查并采樣，研究了番茄土壤養(yǎng)分供應、肥料投入結構與數量、番茄產量與氮磷鉀吸收特征。結果表明：魯中區(qū)域設施番茄溫室土壤養(yǎng)分含量豐富，有機質含量（19.81±2.66） g/kg，有效磷（71.46±25.54） mg/kg，速效鉀（404.2±262.7） mg/kg，鹽分處于較高水平。秋冬茬番茄生育期內N投入量（878.0±346.6） kg/hm2，P2O5投入量（693.5±366.1） kg/hm2，K2O投入量（845.1±442.8） kg/hm2;不同農戶間施肥種類和數量差異較大，有機養(yǎng)分投入占總養(yǎng)分投入的比例為6.0%～58.4%，平均35.8%，氮磷鉀養(yǎng)分平均投入比例為1∶0.81∶0.94。番茄經濟產量（果實部分）為（114.36±25.19）t/hm2，氮磷鉀養(yǎng)分內在效率（IE）分別為0.61、1.13、0.38 t/kg，形成單位經濟產量（1 t）的N、P2O5、K2O吸收量分別為1.68、0.94、2.69 kg。當前魯中區(qū)域設施番茄生產上的養(yǎng)分投入量遠遠超過需求量，磷偏高而氮鉀不足，需根據當季目標產量和單位經濟產量養(yǎng)分吸收量合理確定施肥種類和數量，實現精準施肥，以提高肥料利用率和種植效益。

關鍵詞：設施番茄;施肥;產量;養(yǎng)分吸收;養(yǎng)分內在效率

中圖分類號：S641.206+.2：S627? 文獻標識號：A? 文章編號：1001-4942（2020）11-0015-06

Nutrient Supply and Demand Characteristics of Greenhouse

Tomato in Typical Planting Area of

Central Shandong Province

Wei Jianlin1， Tan Deshui1， Song Xiaozong1， Li Yan1，

Li Guosheng1， Han Yuntang2， Cui Rongzong1

（1.Institute of Agricultural Resources and Environment， Shandong Academy of Agricultural

Sciences/ Key Laboratory of Agro-Environment of Huanghe-Huaihe-Haihe Plain， Ministry of Agriculture and Rural Affairs/

Shandong Provincial Engineering Research Center of Environmental Protection Fertilizers， Jinan 250100， China;

2. Shouguang Nongkang Biotechnology Limited Company， Weifang 262700， China）

Abstract Through investigation and sampling of 14 typical tomato planting households in central Shandong Province， the nutrient supply of soil， the input structure and amount of fertilizer and yield and NPK absorption of tomato in greenhouse were determined. It was aimed to study the relationships between fertilization and yield and nutrient absorption and clarify the existing problems of fertilization，so as to guide scientific fertilization. The results showed that the soil in tomato greenhouse had rich nutrients with organic matter content as （19.81±2.66） g/kg， available phosphorus as （71.46±25.54） mg/kg， available potassium as （404.2±262.7） mg/kg， and higher salt content. The input amount of N， P2O5 and K2O during tomato growing period in autumn and winter were （878.0±346.6）， （693.5±366.1） and （845.1±442.8） kg/hm2 respectively. The types and amounts of fertilization varied greatly among different farmers. The ratio of organic nutrient input to total nutrient input was 6.0%～58.4% with the mean of 35.8%. The average input ratio of nitrogen， phosphorus and potassium was 1∶0.81∶0.94. The economic output of tomato （tomato fruits） in autumn and winter facilities was （114.36±25.19） t/hm2. The inner efficiency （IE） of N， P， and K nutrients was 0.61， 1.13 and 0.38 t/kg， and the absorption of N， P2O5， and K2O per unit of economic output （1t） was 1.68， 0.94 and 2.69 kg， respectively. The amount of nutrient input in current greenhouse tomato production had far exceeded its demand，and the nutrient ratio was higher in phosphorus but insufficient in nitrogen and potassium. So the fertilizer type and amount would be reasonably determined according to the target output of current season and the nutrient absorption per unit economic output in order to increase fertilizer use efficiency and planting benefits.

Keywords Tomato in greenhouse; Fertilization; Yield; Nutrient absorption; Nutrient inner efficiency

中國是世界第一大番茄生產國，番茄產業(yè)是我國蔬菜產業(yè)的重要組成部分。2017年我國設施蔬菜面積達到393.33萬hm2，其中設施番茄播種面積為77.81萬hm2，占設施蔬菜種植面積的19.8%[1]。主要集中在山東、河北、河南、江蘇、廣東、云南等地。番茄屬高產型果菜，生產周期長，需肥量大，在設施栽培生產中，種植戶為追求高產，普遍進行頻繁灌溉施肥。馬文奇等[2]對山東省160多戶設施蔬菜地養(yǎng)分用量的調查結果表明，該地區(qū)在設施番茄上氮、磷、鉀養(yǎng)分的平均投入量分別為3 500、3 000、2 250? kg/hm2，遠高于番茄的養(yǎng)分吸收量。李俊良[3]、劉兆輝[4]等通過山東省設施蔬菜施肥及土壤養(yǎng)分情況研究也認為，設施蔬菜施肥量很大，遠遠高出作物的需求量。肥料施用量超過番茄生長的養(yǎng)分需求量，會造成養(yǎng)分表觀利用率下降而出現盈余，盈余的養(yǎng)分一部分在土壤中殘留累積，另一部分則以不同途徑進入大氣環(huán)境和水環(huán)境，使生態(tài)環(huán)境惡化[5，6]。宋效宗等對壽光市大田（小麥-玉米）、大棚（一年兩茬番茄）兩種不同種植體系下農田灌溉水和農村飲用水水井的定點跟蹤監(jiān)測結果表明，大棚區(qū)農村飲用水硝態(tài)氮含量超標現象非常普遍，與WHO推薦飲用水上限（10 mg/L）相比超標率為42.19%，集約化大棚蔬菜栽培模式已經對農村地下水造成了很大的硝態(tài)氮污染，對當地居民健康構成了潛在威脅[7]。生產中盈余養(yǎng)分越多，對生態(tài)環(huán)境影響越嚴重。因此，明確作物養(yǎng)分需求規(guī)律，根據目標產量計算養(yǎng)分總需求，對于指導合理肥料投入具有重要意義。本研究通過對山東省中部14個典型設施番茄種植戶種植管理情況的跟蹤調查記錄、樣品采集及化驗檢測，明確養(yǎng)分投入、產量狀況，分析產量與養(yǎng)分吸收之間的關系，探究養(yǎng)分在設施番茄上的內在效率及形成單位經濟產量的各養(yǎng)分吸收量，為設施番茄科學施肥提供數據支撐。

1 材料與方法

1.1 調研與樣品采集

以山東省設施蔬菜種植區(qū)為研究區(qū)域，2017年10月下旬調研了壽光市稻田鎮(zhèn)、廣饒縣大王鎮(zhèn)、臨淄區(qū)皇城鎮(zhèn)典型番茄種植地區(qū)，這三個鄉(xiāng)鎮(zhèn)均為設施番茄集約化、規(guī)?；瘋鹘y(tǒng)種植區(qū)[8-10]，種植技術較為成熟，具有代表性。種植品種多為“齊達利”，其次為“大紅7845”，也有個別農戶種植“迪利奧”“金鵬118”等品種，調查時大多處于秋冬茬番茄第一、二穗果果實膨大期。隨機選定14個種植番茄的設施溫室（其中壽光市7個、廣饒縣5個、臨淄區(qū)2個）進行詳細記錄，采集每戶設施番茄種植密度、施肥、灌溉、抹叉等相關種植管理信息以及肥料樣品。到當季番茄臨近收獲拉秧時（2018年1—2月）調研收集相應設施番茄溫室的相關信息，并采集代表性設施番茄整株5株和土壤樣品，每個設施溫室采用9點取樣法采集0～30 cm土層的土壤樣品，混合制樣冷凍保存。

1.2 樣品處理與測定

有機肥樣品參照NY 525—2012測定氮磷鉀養(yǎng)分含量[11]。

土壤樣品測定銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀、pH值和鹽分含量等項目。土壤硝態(tài)氮、銨態(tài)氮：以2 mol/L KCl浸提鮮土后采用FIASTAR 5000流動注射儀測定，同時測定土壤含水量;土壤有機質：重鉻酸鉀容量法-外加熱法;土壤有效磷：NaHCO3浸提-鉬藍比色法;土壤速效鉀：NH4OAc浸提-火焰光度計法;土壤pH值：pHS-3酸度計測定（土液比1∶5）;土壤鹽分：重量法[12]。

設施番茄整株按經濟（果實）和非經濟部分（秸稈）分別稱重，利用四分法分別采取經濟和非經濟部分的樣品，稱鮮重，然后105℃殺青05 h，65℃烘干至恒重，記錄干重，計算含水量。取部分烘干樣品粉碎，采用濃H2SO4-H2O2消煮-蒸餾、定氮法測定植株全氮，釩鉬黃比色法測定植株全磷，火焰光度計法測定植株全鉀[12]。

1.3 有關指標說明及計算

施肥量折算純養(yǎng)分量，化肥、商品有機肥養(yǎng)分含量按包裝袋標識計算。其他當季施用有機肥盡量采集到肥料樣品進行室內分析化驗，測定其養(yǎng)分含量;采集不到有機肥樣品的，其含量參照《中國有機肥料養(yǎng)分志》[13]、《中國肥料》[14]等資料，按肥料種類用統(tǒng)一數據計算。

經濟產量（t/hm2）即生物產量中的果實部分產量，由種植戶當季整個溫室大棚實際收獲果實產量折算公頃產量。非經濟產量（t/hm2）即生物產量中秸稈部分的產量，由調查的抹叉量及采集的秸稈產量折算公頃產量。收獲指數=經濟產量/（經濟產量+非經濟產量）;

養(yǎng)分吸收量（kg/hm2）=經濟產量干重（kg/hm2）×養(yǎng)分含量（%）+非經濟產量干重（kg/hm2）×養(yǎng)分含量（%）;養(yǎng)分內效率（IE，作物吸收單位養(yǎng)分所能生產的經濟產量）=經濟產量（t）/養(yǎng)分吸收量（kg）[15，16];RIE，IE的倒數，即形成單位經濟產量（1 t）所吸收養(yǎng)分量（kg）。

2 結果與分析

2.1 設施番茄土壤養(yǎng)分狀況

調查結果（表1）表明，魯中地區(qū)設施番茄土壤有機質、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、堿解氮、速效磷、速效鉀及鹽分的含量在不同農戶間變異范圍較大。有機質含量14.51～25.30 g/kg，平均19.81 g/kg，變異系數13.43%。硝態(tài)氮含量15.27～111.79 mg/kg，平均38.19 mg/kg，變異系數64.88%。銨態(tài)氮含量為0.27～6.21 mg/kg，平均2.47 mg/kg，變異系數65.12%。土壤有效磷含量為34.29～133.10 mg/kg，平均71.46 mg/kg，變異系數35.74%。土壤速效鉀含量為104.9～822.9 mg/kg，平均404.2 mg/kg，變異系數64.79%。鹽分含量0.04‰～2.01‰，平均1.01‰，變異系數5937%?？梢?，土壤養(yǎng)分含量豐富，同時鹽分也屬于較高水平，顯然與設施栽培“高投入、高產出”模式下大量投入肥料有關。

2.2 設施番茄施肥現狀

從調查結果看，14個種植戶均在定植前施用了有機肥，有機肥種類有干雞糞、鵪鶉糞、豆粕肥、豬欄糞、鮮雞糞等，折算實物施用量3 000～150 000 kg/hm2，因有機肥的來源廣、種類多，不同農戶間施用方案存在很大不同。根據氮磷鉀養(yǎng)分含量將有機肥和化肥投入折算純養(yǎng)分，從總的氮磷鉀養(yǎng)分投入量看， N投入量423.2～1 433.0 kg/hm2，平均878.0 kg/hm2，變異系數83.9%;P2O5投入量253.3～1 505.7 kg/hm2，平均693.5 kg/hm2，變異系數50.7%;K2O投入量285.4～1 588.9 kg/hm2，平均845.1 kg/hm2，變異系數35.6%。從不同養(yǎng)分的投入差異程度看，氮肥投入不同農戶間的差異小于磷鉀肥。氮磷鉀總養(yǎng)分投入量961.9～3 699.0 kg/hm2，平均2 416.6 kg/hm2，變異系數40.2%。從各種植戶的有機、無機養(yǎng)分投入結構看，有機養(yǎng)分投入占總養(yǎng)分投入的比例為6.0%～58.4%，平均35.8%。14個種植戶在設施番茄上氮磷鉀總養(yǎng)分平均投入比例為1∶0.81∶0.94（圖1）。

2.3 設施番茄生物產量及收獲指數

從調查結果（圖2）看，設施番茄經濟產量在不同農戶間差異較大，最高達159.40 t/hm2，最低只有79.15 t/hm2，平均為114.36 t/hm2，變異系數22.03%。非經濟產量為18.10～55.79 t/hm2，平均33.56 t/hm2，變異系數32.94%。設施番茄的收獲指數為0.64～0.83，平均0.78，變異系數6.23%。

2.4 設施番茄養(yǎng)分吸收積累

設施番茄經濟產量部分含水量為94.0%～96.5%，平均95.5%，變異系數0.96%。N含量為1.57%～2.47%（干基計，下同），平均2.03%;P含量為0.32%～0.80%，平均0.51%;K含量為1.45%～2.98%，平均2.31%。非經濟產量部分含水量為81.7%～91.3%，平均86.7%，變異系數4.15%。N含量為1.91%～2.79%（干基計，下同），平均1.91%，P2O5含量為0.28%～0.70%，平均0.45%，K2O含量為2.19%～3.71%，平均3.08%。秋冬茬設施番茄不同營養(yǎng)元素總吸收積累情況見圖3。

從不同農戶番茄經濟產量與氮磷鉀養(yǎng)分吸收量的關系（圖4）看，各養(yǎng)分吸收量都有隨經濟產量增加而增加的趨勢，其中鉀的趨勢最為顯著，氮磷變異的幅度相對較大。從三種養(yǎng)分積累的絕對值看，鉀積累最多，其次為氮，磷最少。綜合14個種植戶結果，設施番茄N、P、K平均吸收比例為1∶0.24∶1.33。氮磷鉀養(yǎng)分在設施番茄上內在效率（IE）分別為0.61、1.13、0.38 t/kg，換算RIE分別為1.68、0.94、2.69 kg/t，即每生產1 t番茄果實需要吸收N 1.68 kg、P2O5 0.94 kg、K2O 2.69 kg（圖5）。

3 討論與結論

設施番茄種植管理較為復雜，缺乏標準化技術和方法，各農戶間種植經驗及技術水平不同，所以設施番茄肥料施用方面差異較大，但相對于番茄生長養(yǎng)分需求整體上各戶肥料投入均為過量。由于番茄果實采收期較長，產量高，土壤養(yǎng)分移出量大，需要充足的養(yǎng)分供應才能保證植株的持續(xù)迅速生長。菜農為追求高產量、高收益，加大供肥強度，以提高作物吸收效率，雖然能夠獲得較高的果實產量，但是總的養(yǎng)分吸收利用率下降，導致養(yǎng)分盈余。從養(yǎng)分投入量看，本次調查結果顯示秋冬茬設施番茄N、P2O5、K2O總投入量分別為878.0、693.5、845.1 kg/hm2，低于1997年[4]、1998年[2]、2004年[4]、2010年[17]的調查結果，說明種植戶的施肥技術有了改進和提升。測土配方施肥技術的推廣、化肥使用量零增長行動方案的實施等有力推動了生產中合理施肥、科學施肥。水溶肥、水肥一體化等各類新產品、新技術的應用體現出了一定的效果。但養(yǎng)分投入量仍遠高于番茄生長吸收量，而且不同農戶間差異較大，需要進一步優(yōu)化和改進。從施肥結構上看，各種植戶均施用了有機肥，說明設施蔬菜種植戶對有機肥的認可度高，有機-無機肥配施技術普遍[18]。本研究中當季養(yǎng)分計算投入按有機肥投入量和養(yǎng)分含量進行折算，但有機肥養(yǎng)分釋放速度慢，并非當季全部釋放，有相當部分的養(yǎng)分在下一季或更久才釋放，在本研究中為統(tǒng)計總養(yǎng)分投入按全部養(yǎng)分進行折算，但建議在實際生產中計算有機肥當季養(yǎng)分投入時考慮其養(yǎng)分的當季釋放率。

通過本研究計算得出設施番茄對于N、P、K的吸收比例為1∶0.24∶1.33，與劉中良等[19]通過盆栽試驗得出的試驗結果接近，即鉀吸收量最高，其次為氮和磷。本次調查結果顯示，設施番茄上總施肥量N∶P2O5∶K2O比例為1∶0.81∶0.94，與江麗華等[20]在聊城、濰坊、濟南地區(qū)調查的結果基本一致，存在P2O5的投入比例過高，K2O明顯不足的問題。所以在設施番茄肥料投入時應注意氮磷鉀的合理配比，適當提高鉀的比例。經計算分析得出形成1 t設施番茄需要N為 1.16～2.16 kg，平均1.68 kg;P2O5為0.60～1.19 kg，平均0.94 kg;K2O為2.24～3.13 kg，平均2.69 kg。據此可計算出當季不同目標產量下各養(yǎng)分的需求量作為確定施肥用量的參考。因施入的肥料養(yǎng)分并不是全部被番茄生長吸收，在明確養(yǎng)分吸收總量的情況下，應盡量提高肥料利用率，減少肥料投入，以實現作物產量提高、品質改善及經濟效益、生態(tài)效益的協調統(tǒng)一。

當前設施番茄生產上的養(yǎng)分投入量遠超其需求量，養(yǎng)分比例上磷偏高，而氮鉀不足;可根據當季目標產量和形成單位經濟產量的養(yǎng)分吸收量，結合肥料當季利用率合理確定施肥種類和數量，以提高肥料利用率和種植效益。

參 考 文 獻：

[1] 5900萬畝，看我國設施蔬菜主要分布在哪些區(qū)域！[N/OL]. 2019-01-28. https：//www.sohu.com/a/291928777_100086201.

[2] 馬文奇， 毛達如， 張福鎖. 山東省蔬菜大棚養(yǎng)分積累狀況[J]. 磷肥與復肥， 2000， 15（3）： 65-67.

[3] 李俊良， 崔德杰， 孟祥霞， 等. 山東壽光保護地蔬菜施肥現狀及問題的研究[J]. 土壤通報， 2002， 33（2）： 126-128.

[4] 劉兆輝， 江麗華， 張文君， 等. 山東省設施蔬菜施肥量演變及土壤養(yǎng)分變化規(guī)律[J]. 土壤學報， 2008， 45（2）： 296-303.

[5] Ju X T， Kou C L， Zhang F S， et al. Nitrogen balance and groundwater nitrate contamination： comparison among three intensive systems on the North China Plain cropping[J]. Environmental Pollution， 2006， 143： 117-125.

[6] 袁麗金， 巨曉棠， 張麗娟， 等. 設施蔬菜土壤剖面氮磷鉀積累及對地下水的影響[J]. 中國生態(tài)農業(yè)學報， 2010， 18（1）： 14-19.

[7] 宋效宗， 趙長星， 李季， 等. 兩種種植體系下地下水硝態(tài)氮含量變化[J]. 生態(tài)學報， 2008， 28（11）： 5513-5520.

[8] 劉天英. “種得好”視頻直播節(jié)目：番茄生產系列講座（一） 番茄品種的選擇及壽光主要栽培品種[J]. 中國蔬菜， 2018（7）： 103-105.

[9] 蔡有兄， 孫斌， 鄭麗爽. 廣饒縣蔬菜基地生態(tài)地質環(huán)境研究[J]. 山東國土資源， 2014， 30（4）： 86-89.

[10]孫東文， 耿波， 張海娟. 山東淄博蔬菜可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略對策[J]. 現代園藝， 2018（12）： 58-59.

[11]中華人民共和國農業(yè)部. 有機肥料：NY 525—2012[S]. 北京：中國農業(yè)出版社， 2012-3-1.

[12]魯如坤. 土壤農業(yè)化學分析方法[M]. 北京：中國農業(yè)科技出版社， 2000.

[13]全國農業(yè)技術推廣服務中心. 中國有機肥料養(yǎng)分志[M]. 北京：中國農業(yè)出版社， 1999.

[14]中國農業(yè)科學院土壤肥料研究所. 中國肥料[M]. 上海：上?？茖W技術出版社， 1997.

[15]徐新朋， 周衛(wèi)， 梁國慶， 等. 氮肥用量和密度對雙季稻產量及氮肥利用率的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報， 2015， 21（3）： 763-772.

[16]張宇， 劉小虎， 姜文婷， 等. 利用QUEFTS模型估算遼寧省水稻氮、磷和鉀養(yǎng)分需求量[J]. 中國土壤與肥料， 2019（2）： 91-97.

[17]劉蘋， 李彥， 江麗華， 等. 施肥對蔬菜產量的影響——以壽光市設施蔬菜為例[J]. 應用生態(tài)學報， 2014， 25（6）： 1752-1758.

[18]梁靜， 王麗英， 陳清， 等. 我國設施番茄氮肥施用量現狀及其利用率、產量影響和地力貢獻率分析評價[J]. 中國蔬菜， 2015（10）： 16-21.

[19]劉中良， 高俊杰， 谷端銀， 等. 施氮量對設施基質栽培番茄品質、產量及養(yǎng)分吸收的影響[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境， 2019， 33（7）： 163-167.

[20]江麗華， 李妮， 徐鈺， 等. 山東省設施蔬菜施肥現狀調查研究[J]. 山東農業(yè)科學， 2020， 52（2）： 90-96.