基于“3414”試驗的番茄產量、品質及土壤理化性質的研究

王丹丹，李 燕，張慶銀，師建華，牛瑞生，齊連芬

（石家莊市農林科學研究院 石家莊 050041）

番茄是世界范圍內栽培面積最廣的蔬菜作物之一，也是中國設施栽培的主要蔬菜之一。施肥作為番茄生產中的關鍵技術環節，對提高土壤肥力、促進番茄植株和果實的生長發育起著極為重要的作用。氮、磷、鉀三元素是植物正常生長發育過程中所必需的大量元素。增施氮肥可明顯促進番茄莖葉的生長，提高光合作用速率；磷肥有助于番茄根系生長，提高植株的抗病性；鉀肥能有效促進番茄果實發育，對果實著色及品質具有重要作用。雖然氮、磷、鉀三元素對植物生長至關重要，但三者的施用比例不當，會導致番茄營養生長過旺、硝酸鹽含量過高、品質下降、產量低等問題。

氮、磷、鉀三元素肥料對番茄的影響已有很多報道，楊陽等開展了氮、磷、鉀不同比例配施對溫室番茄產量和品質的影響研究，結果表明氮、磷、鉀配比為1∶0.7∶0.7 時番茄產量品質最好。焦可君等研究表明，增施氮肥能提高番茄果實中硝酸鹽和亞硝酸的含量及土壤脲酶和磷酸酶、蔗糖酶的活性，但鉀肥能夠降低硝酸鹽和亞硝酸鹽的含量、提高過氧化氫酶的活性，同時，合理施肥可降低土壤的電導率。張守才等研究表明，氮（N）、磷（PO）、鉀（KO）最佳經濟施肥量分別為119.0、50.4、375.6 kg·hm，番茄可獲得較高產量，而賀會強等認為氮（N）、磷（PO）、鉀（KO）施用量分別為1 182.0、655.5、835.5 kg·hm時番茄可獲得較高產量和較好品質。前人在氮磷鉀對番茄果實產量、品質等方面的研究已有很多，且明確了其種植區域的最佳施肥量或施肥比例，但前人的研究考慮到的氮、磷、鉀三元素不同配比種類相對較少，未充分考慮到氮、磷、鉀互作及多個水平的影響，因此不能精準研究出番茄對氮磷鉀的最適宜用量。“3414”試驗設計是國家開展測土配方施肥工作的重要環節，通過設計氮、磷、鉀的減施和過量施用不同處理，不僅可以進行氮、磷、鉀單因素分析還能進行多因素分析，可同時兼顧番茄產量和收益，并且能在目標產量期望值下給出最佳的施肥量，避免肥料過量施用，減少資源浪費。目前，國內研究者依據“3414”完全實施試驗建立了水稻、玉米、小麥、油菜、花生、核桃、甜椒等作物的施肥指標體系，但基于“3414”完全實施試驗的有關番茄的研究較少。因此，本試驗進行了基于“3414”試驗的冷棚番茄果實產量、品質及土壤理化性質的研究，以期為番茄優質高產條件下的氮、磷、鉀施用量提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗地點位于石家莊市農林科學研究院趙縣基地冷棚內。采用工廠化育苗，應用自動灌溉設施灌溉。

供試材料為大果型番茄金棚323，購自西安金鵬種苗有限公司。所用氮肥為尿素，氮（N）含量為46%；磷肥為磷酸二銨，五氧化二磷（PO）含量為46%；鉀肥為硫酸鉀，氧化鉀（KO）含量為51%。供試土壤為輕壤質潮褐土，其基本理化性質如表1。

表1 土壤基本理化性質

1.2 試驗設計

“3414”完全實施試驗，即氮、磷、鉀3 因素，每個因素4 個水平，共14 個處理的肥料試驗設計方案。4 個水平指：0 水平不施肥，1 水平=2 水平施肥量×0.5，2 水平為當地經驗施肥水平，3 水平為過量施肥水平=2 水平×1.5，見表2。14 個處理分別為：1. N0P0K0，2. N0P2K2，3. N1P2K2，4. N2P0K2，5. N2P1K2，6. N2P2K2，7. N2P3K2，8. N2P2K0，9. N2P2K1，10. N2P2K3，11. N3P2K2，12. N1P1K2，13. N1P2K1，14. N2P1K1。底肥中施入尿素20%，磷酸二銨100%，硫酸鉀40%；初花期施入尿素10%，硫酸鉀10%；初果期施入尿素20%，硫酸鉀15%；盛果期分3 次施入尿素50%，硫酸鉀35%。

表2 氮磷鉀施肥水平 （kg·hm-2）

1.3 試驗田設置

采用基質袋培，在每個栽培行上挖一條深20 cm的溝，將基質袋放入溝內，每穴2 行，株行距為90 cm×35 cm，每袋1 株，每處理30 株，設3 次重復，共420 株。2018 年4 月8 日定植，采用單干整枝（及時去除側枝，只留主莖），單株留5 穗果，于2018 年6 月10 日打頂。

1.4 指標測定方法

1.4.1 生長指標 株高、莖粗：2018 年6 月28 日測量并記錄番茄植株第3 穗果位置的高度和莖粗。

產量：2018 年6 月28 日記錄各個處理番茄果實質量和數量。

葉面積：2018 年6 月28 日測量并記錄植株最大葉片的長和寬，葉面積值近似認為長×寬的值。1.4.2 品質指標 2018 年7 月3 日，取新鮮成熟果實樣品測定果實品質指標。用LA8200S 電子天平（德國Sartorious 公司）測定單果質量；用鉬藍比色法測定維生素C 含量；用酸堿滴定法測定可滴定酸含量；用蒽酮法測定可溶性糖含量；用PAL-43S 型的手持折光儀（日本ATAGO 公司）測定可溶性固形物含量；用可溶性糖含量與可滴定酸含量的比值計算糖酸比；用可溶性固形物含量與可滴定酸含量的比值計算固酸比。

1.4.3 土壤基本理化性質土壤pH 使用雷茲pHS-3B 型酸度計按水土質量比5∶1 測定；使用ORION TDS 型電導率儀測定土壤EC 值；采用凱氏定氮法測定全氮含量；采用鉬藍比色法測定全磷含量；采用火焰光度計法測定全鉀含量；采用TOC 儀測定有機碳含量；采用鉬藍比色法測定有效磷含量；采用火焰光度計法測定速效鉀含量；采用堿解擴散法測定堿解氮含量。

1.5 數據分析

采用Microsoft excel 2010 進行基礎數據處理，采用SPSS 18.0 對數據進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對番茄植株生長指標的影響

由圖1 可知，不同處理番茄植株株高有一定差異。其中，處理8 植株最高，為103.33 cm，其次是處理1，達100.00 cm；處理4 株高最低，為75.00 cm。處理1、3、6、7、9、10、13 與處理8 株高無顯著性差異，處理2、4、5、11、12、14 的株高均顯著低于處理8。處理1 為不施肥處理，植株長勢較好，表明該試驗土壤中的肥料可以保證番茄前期的正常生長。由圖2 可知，不同處理番茄植株莖粗有一定差異。處理12、13 莖粗值最大，均為1.47 cm，且均與處理1、4、7、11 差異顯著；處理4 莖粗值最小，為1.13 cm，與處理10、12、13 差異顯著。這表明氮肥和磷肥可以促進番茄莖稈增粗。由圖3 可知，不同處理的葉面積值有一定差異。處理14 葉面積最大，為1 271.33 cm；其次是處理10、處理4，分別為1 120.67、1 111.00 cm，處理14 除與處理10、處理4差異不顯著外，顯著高于其他處理；處理5 葉面積最小，為838.33 cm。

圖1 不同處理番茄植株株高

圖2 不同處理番茄植株莖粗

圖3 不同處理番茄植株葉面積

2.2 不同處理對番茄植株產量的影響

由圖4 可知，不同處理番茄產量以處理12 最高，為6 231.24 kg·667 m，且顯著高于處理1、2、4、8、10、11；處理1 產量最低，為4 485.41 kg·667 m。

圖4 不同處理番茄植株產量

2.3 不同處理對番茄果實品質的影響

由表3 可知，不同處理間番茄果實品質有一定差異。處理2 維生素C、可溶性糖含量和糖酸比均最高，分別為63.24 mg·100 g、45.61 mg·g和14.30，處理10 維生素C、可溶性糖含量和糖酸比均最低，分別為42.91 mg·100g、21.80 mg·g和6.45。可滴定酸含量最高的為處理7，為0.39%，除與處理6、10、11、13、14 差異不顯著外，與其他處理均差異顯著；處理9 可滴定酸含量最低，為0.28%。各處理間的可溶性固形物含量差異不顯著。由此表明處理2 番茄果實品質最好。

表3 不同處理對番茄果實品質的影響

2.4 不同處理對土壤理化性質的影響

由表4 可知，土壤有機質含量以處理1 最高，為24.73 g·kg，顯著高于其他各處理；處理9 有機質含量最低，為16.70 g·kg，顯著低于其他處理，表明未施肥處理的土壤有機質含量最高，施氮磷鉀肥處理土壤有機質含量均較低。處理1 的pH 值最大，為8.20，除與處理7、10、12 差異顯著外，與其他處理均無顯著性差異；處理10 的pH 值最小，為7.62，表明高鉀肥處理pH 最小，未施肥處理土壤偏堿性。EC 值以處理10 最大，為3.57 mS·cm，顯著高于其他各處理；其次是處理11，為2.61 mS·cm；處理1 的EC 值最小，為0.41 mS·cm，表明施肥量大，土壤的EC 值較高，不施肥的土壤EC 值最小。

表4 不同處理對土壤理化性質的影響

處理10 的全氮含量最高，為1.34 g·kg，除與處理9 差異顯著外，與其他處理均差異不顯著。全磷含量最高的為處理7，達2.64 g·kg，其次是處理10，達2.56 g·kg，兩處理間差異不顯著，但與其他各處理均差異顯著；處理4 的全磷含量最低，為0.73 g·kg，其次低的是處理1，為0.88 g·kg，兩處理均顯著低于其他各處理，表明未施磷肥的土壤中全磷含量最低，施磷肥多的土壤中含全磷較多。處理10 的全鉀含量最高，為34.92 g·kg，顯著高于其他各處理；其次是處理11，為31.95 g·kg；處理1 的全鉀含量最低，為23.89 g·kg，表明施鉀多的土壤中全鉀含量最高，未施鉀的土壤中全鉀含量低。

堿解氮含量最高的為處理8，達112.00 mg·kg，與處理5、10、13、14 差異不顯著，但顯著高于其他處理；處理11 的堿解氮含量最低，為46.67 mg·kg，顯著低于其他各處理。處理10 的有效磷含量最高，為208.00 mg·kg，顯著高于其他各處理；處理4的有效磷含量最低，為45.33 mg·kg，其次低的是處理1，有效磷含量為48.33 mg·kg，且兩處理間差異不顯著，但均顯著低于其他各處理，表明未施磷肥的土壤中有效磷含量低。處理10 的速效鉀含量最高，為3 871.33 mg·kg，且顯著高于其他各處理；處理1 的速效鉀含量最低，為236.33 mg·kg，其次低

的是處理8，速效鉀含量為319.33 mg·kg，表明施鉀肥較多的土壤中速效鉀含量高，不施鉀肥的土壤中速效鉀含量低。

2.5 相關性分析

由表5 對土壤理化性質與生長指標和品質指標進行相關性分析可知，pH 與維生素C呈顯著正相關，與產量和可溶性固形物含量呈顯著負相關；全氮含量與維生素C含量呈顯著負相關；全磷含量與可滴定酸含量呈顯著正相關，與糖酸比呈顯著負相關；有效磷含量與莖粗呈顯著正相關；其他土壤指標與地上指標相關性不顯著。

表5 土壤指標與生長指標和品質指標的相關性

3 討論與結論

氮、磷、鉀三元素肥在番茄生長發育過程中發揮重要作用。本試驗中處理8 植株最高，為103.33 cm，處理4 株高最低，為75.00 cm；處理12、13 莖粗均最大，均為1.47 cm，處理4 莖粗最小，為1.13 cm；處理14 葉面積最大，為1 271.33 cm，處理5 葉面積最小，為838.33 cm。這表明氮磷協調、不施鉀肥的植株較高，而氮鉀協調、不施磷肥的植株較矮、莖粗較細。處理12 產量最高，為6 231.24 kg·667 m，氮磷的用量低于經驗施肥水平，鉀的用量為經驗施肥水平，表明該試驗地塊的養分含量較高，后期需要補充的氮磷鉀肥較少，即可滿足番茄果實的膨大成熟，因此處理12 的氮磷鉀比例適中，利于植株生長。

有機質能提高土壤孔隙度、土壤含水量及陽離子交換量，處理1 有機質含量最高，表明處理1 的土壤利于植株的生長。處理1 的pH 值最高，且未施用三元素復合肥，而其他處理均施用了三元素復合肥，這是因為植物為了保持體系電荷平衡，在吸收元素的同時也向土壤釋放同等量的質子，導致土壤逐漸酸化，因而施肥處理的pH 變小。處理10和11 的土壤中EC 值、全氮含量、全鉀含量、有效磷含量和速效鉀含量均較高，表明施肥量大的處理番茄收獲后土壤中各元素含量高。因此，施入的肥料并未完全被植株吸收，而是殘留在土壤中，這與焦可君、何世朋等、趙偉等的研究結果一致，大量施肥不僅增加菜農的投資、降低肥料的利用率，還增加了對農產品和環境的污染，而眾多研究表明合理的減量施肥技術、優化施肥模式、科學的肥料配比等，可以使土壤中的養分得到有效利用，促進作物生長。

土壤理化性質與生長指標和品質指標相關性分析可知，pH 與維生素C 含量呈顯著正相關，但與產量和可溶性固形物含量呈顯著負相關；全氮含量與維生素C 含量呈顯著負相關；全磷含量與可滴定酸含量呈顯著正相關，與糖酸比呈顯著負相關。處理2 的維生素C 含量、可溶性糖含量和糖酸比均最高，表明處理2 不施氮肥的番茄果實品質最好；處理12 的產量最高，表明土壤中含有的元素及此施肥量最適宜植株高產，少施氮肥可以提高番茄果實品質，這與楊陽等、賀會強等、張守才等、董潔等的研究結果一致。

綜合分析番茄植株的株高、莖粗、葉面積指標表明，不施肥處理（處理1）前期番茄植株長勢較好，但隨著植株的生長，后期長勢越來越差，因此產量最低；處理3、5、6、7、9、12、13、14 之間產量差異不顯著，但處理12（N1P1K2）的產量最高，而氮磷的用量卻是低于經驗施肥水平，鉀的用量為經驗施肥水平，表明該試驗地塊的養分含量較高，后期需要補充的氮磷肥較少，即可滿足番茄果實的膨大成熟，因此處理12 的氮、磷、鉀比例適中，利于植株生長。

綜上所述，綜合田間植株長勢、產量、品質及土壤理化性質等指標，番茄種植者若為了追求高產，最適宜的施肥是處理12（N1P1K2）；若為了追求高品質，處理2（N0P2K2）的施肥量最適宜。