不同有機肥處理對番茄生長、產量及品質的影響

李佳璠 宋夢圓 許盟盟 高麗紅 謝越

摘要：為探究微生物肥及與氨基酸肥配合施用對以蚯蚓糞肥為底肥的冷棚番茄的影響，從而挖掘不同有機肥混合施用的應用價值，以櫻桃番茄吉甜一號和中果型番茄黃金番茄為試驗材料，分析不同施肥處理對大棚番茄生長（指標為株高、莖粗、葉綠素、葉面積）、品質（指標為可溶性固形物含量、維生素C含量、可滴定酸含量、可溶性糖含量、糖酸比、單果質量）和產量（指標為坐果率、產量）的影響，并利用主成分分析法和隸屬函數法對番茄品質進行綜合評價。結果表明，在以蚯蚓糞為底肥的冷棚番茄生產中，追施微生物肥（MF）只顯著提高了黃金番茄坐果—轉色期的葉面積和株高，但降低了黃金番茄的品質綜合評價指數，提高了吉甜一號的品質綜合評價指數。追施微生物肥結合葉面噴施氨基酸肥（MF+AF）降低了2種番茄的品質綜合評價指數。MF、MF+AF處理雖然對番茄的坐果率無顯著影響，但卻降低了番茄的總產量。綜合分析可知，MF、MF+AF處理對不同品種番茄生長和品質的影響不一致，MF處理可提高櫻桃番茄吉甜一號的品質，不追施微生物肥和氨基酸肥（CK）可以保障中果型番茄黃金番茄的品質。

關鍵詞：微生物肥;氨基酸葉面肥;蚯蚓糞肥;番茄品質;綜合評價指數

中圖分類號： S143.6;S641.206文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2022）12-0173-07

收稿日期：2021-08-24

基金項目：國家重點研發計劃（編號：2019YFD1001900）;國家現代農業產業技術體系建設專項（編號：CARS-23）。

作者簡介：李佳璠（1999—），女，河北邢臺人，碩士研究生，從事設施蔬菜栽培生理與環境調控研究。E-mail：18845897632@163.com。

通信作者：謝 越，博士，講師，從事設施蔬菜栽培生理與環境調控研究。E-mail：yue.xie@cau.edu.cn。

番茄（Solanum lycopersicum）是我國蔬菜栽培中最主要的園藝作物之一，在國內的播種面積占蔬菜總播種面積的4.7%[1]。由于設施蔬菜生產中超量施用化肥的問題普遍存在，嚴重影響了番茄的產量和品質，但是隨著人民生活水平的提高，消費市場對高品質番茄的關注度越來越高[2]。因此，急需新型、綠色的肥料部分替代化肥。

目前，常用于代替化肥的肥料有微生物肥、氨基酸水溶肥和以動物糞便為原料的有機肥。微生物肥是一類由微生物及其產物組成的活性制品，其施用可以減少化肥的施用，有利于保護生態環境，而微生物肥中的微生物可以促進植株生長，被稱為植物促生菌（plant growth-promoting bacteria，PGPB）[3]。植物促生菌分泌1-氨基環丙烷-1-羧酸（ACC）脫氨酶、胞外多糖、生長素（IAA）、赤霉素（Gas）、脯氨酸等代謝產物，能夠將土壤中復雜的有機物質分解成更簡單的形式，使這些營養物質易于被植物吸收，從而促進植物生長[4]。施加微生物肥料對番茄生長的促進作用不僅表現在能夠提高番茄株高、莖粗、莖干質量、葉面積等營養生長指標上，還體現在能夠降低番茄果實硝酸鹽含量，提高番茄果實還原性糖、維生素C、可溶性固形物、番茄紅素含量及產量等生殖生長指標上[5-7]。氨基酸肥是一種以氨基酸為原料的肥料，為了防止氨基酸在土壤微生物作用下被分解，通常采用葉面噴施的方式以保證肥效[8]。氨基酸不僅含有植物需要的氮素營養，而且能絡合一些微量元素，例如復合氨基酸中的—NH2、—OH、—COOH可絡合Fe、Cu、Zn、Mn等元素，從而提高植物吸收微量元素的速率，甘氨酸、谷氨酸等氨基酸還具有明顯的生長調節功能，有利于蛋白酶、葉綠素的合成，從而促進植物吸收二氧化碳進行光合作用[8-10]。在番茄栽培過程中，噴施氨基酸葉面肥可以增加植株株高、莖粗、葉片數和葉綠素含量，顯著提高果實的維生素C含量、有機酸含量、可溶性糖含量、糖酸比和可溶性蛋白含量，增加番茄單果質量和小區產量[11-13]。蚯蚓糞肥是使用蚯蚓的排泄物發酵制成的肥料，富含大量營養物質，如腐殖質、有機質、植物所需的各種元素，且蚯蚓糞肥中的營養含量高于由相同有機廢料制成的普通堆肥產物[14]。已有研究發現，適量施加蚯蚓糞肥對番茄植株株高、莖粗均有促進作用，且使番茄果實的維生素C、有機酸、可溶性糖含量顯著升高，產量相較于不施加蚯蚓糞肥顯著提高[15-17]。

綜合評價果實品質是探究肥料對番茄產量、品質影響的重要一步。單一性狀的突出并不能反映整體的情況，只有綜合性狀優良的施肥方案才具有推廣價值。主成分分析法在減少原有信息損失的基礎上，使各個指標轉化為彼此間線性獨立的綜合指標，極大程度地避免了指標間相關性的干擾[18]。隸屬函數法通過計算各個指標的隸屬函數值，通過加權計算得出綜合評分[19]。將主成分分析法和隸屬函數法進行結合使用是進行綜合評價的有效方法，目前，已有研究結合上述2種方法對番茄[20]、辣椒[21]、菠菜[22]、大白菜[23]、大豆[24]和玉米[25]的品質進行綜合評價。

已有研究發現，微生物肥與氨基酸肥有利于番茄生長，但是關于蚯蚓糞作為底肥的微生物肥與氨基酸葉面肥配合施用的效果還鮮有報道。本試驗以常規施加水溶肥作對照，研究施用微生物肥及微生物肥與氨基酸肥配合施用2種施肥方案對大棚種植的吉甜一號和黃金番茄植株生長、產量和果實品質的影響，以期為高品質番茄栽培施肥方案的制定提供技術指導。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與材料

試驗設在河北省張家口市尚義縣官村（地理位置為41°9′8.55″N、113°56′56.23″E，海拔1 59 m）大棚內，試驗時間為2020年5月10日至10月13日。

供試肥料為豐田寶微生物菌肥、慧動力氨基酸葉面肥，購自山東豐田寶農業科技有限公司;常規追施水溶肥為金正大復合肥，購自金正大生態工程集團股份有限公司;供試品種為“吉甜一號”和“黃金番茄”，購自北京天安農業發展有限公司。本試驗所用底肥：金正大復合肥（N、P2O5、K2O含量分別為16%、16%、16%）、磷酸二銨（N、P2O5、K2O含量分別為8%、46%、0），金正大生態工程集團股份有限公司;持力棚（純B含量為15%，Na2B4O7·4H2O含量為99%）、辛硫磷顆粒（總有效成分含量為5%），美國硼砂集團;腐熟羊糞，唐縣赫輝有機肥銷售公司;蚯蚓糞肥，北京豐收時節農業科技有限公司。

1.2 試驗設計

種植試驗在長65 m、寬10 m的冷棚內進行，冷棚為南北走向，2個品種分別在2個條件相同的冷棚內進行試驗。定植前施用750 kg/hm2復合肥、300 kg/hm2磷酸二銨、6 kg/hm2持力硼、90 kg/hm2辛硫磷顆粒、30 000 kg/hm2腐熟羊糞、45 000 kg/hm2 蚯蚓糞肥作為底肥。雙行栽培，行距45 cm，株距30 cm，留7穗果打頂。除施肥外，其他管理措施保持一致。

本試驗設追施微生物肥（MF）、追施微生物肥+氨基酸葉面肥（MF+AF）和常規追施水溶肥（CK）3個處理，每個處理設4次重復，共有12個處理小區，各處理小區采用隨機區組設計，每個小區的面積為54.17 m2。番茄于2020年5月10日定植，2020年10月13日拉秧。MF、MF+AF處理的微生物肥于定植后果實坐果—轉色期一次性施入，施加時間為6月14日。氨基酸葉面肥、水溶肥按照肥料說明推薦使用量和當地大棚番茄常規管理施加，追肥時期和追肥量見表1。

1.3 測定指標與方法

1.3.1 番茄生長指標的測定 開花后在每個小區選取5株長勢一致的番茄，在施肥時間前后定株測量植株株高、莖粗、葉面積、葉片數。株高用鋼卷尺測量植株莖基部至生長點的距離;莖粗用數顯游標卡尺測量距生長點約15 cm處的橫、縱向直徑，取平均值;選取頂端前3張完全展開的功能葉，用鋼卷尺測量其葉長、葉寬，按照下式計算其葉面積（LA）：

LA=0.347 ×（L×W）-10.7[26]。

式中：L為葉長;W為葉寬。

1.3.2 番茄品質指標的測定 分別選取20個第1、第3、第5、第7穂的成熟果實，用蒽酮比色法[27]測定果實可溶性糖含量，用酸堿滴定法[28]測定果實可滴定酸含量，用2，6-二氯酚靛酚鈉滴定法[29]測定果實維生素C含量，用TD245型數字折光儀[30]測定果實可溶性固形物含量。分別選取20個第1穂、第3穂、第5穗、第7穂的成熟果實，用電子天平稱量其單果質量。

1.3.3 番茄產量指標的測定 對每個小區選取5株長勢一致的番茄，定株計算其坐果率;待番茄全部采收后，計算每個處理的總產量，相關計算公式：

坐果率=坐果數量/開花數量×100%。

1.4 番茄果實品質綜合評價指數的計算

對原始數據進行標準化后，對其進行主成分分析，選取累計方差貢獻率大于75%的主成分。根據主成分的方差貢獻率和特征向量計算所選主成分的得分，將其作為該主成分的綜合得分[31]。

對主成分的綜合得分，采用如下公式計算隸屬函數值[32]：

U（Xi）=（Xi-Xmin）/（Xmax-Xmin）;i= ，3，…，n。（1）

式中：Xi為第i個綜合指標數值;Xmin為第i個綜合指標的最大值;Xmin為第i個綜合指標的最小值。

不同綜合指標所占權重采用如下公式進行計算：

Yi=Pi∑ni=1Pi;i= ，3，…，n。（2）

式中：Pi為第i個綜合指標貢獻率。

綜合評價指數（D值）采用以下公式進行計算：

D=∑ni=1[U（Xi）×Yi];i= ，3，…，n。（3）

1.5 數據統計與分析

用SPSS 6.0、Excel 019對數據進行主成分分析、隸屬函數分析、單因素方差分析，采用Duncans法分析差異顯著性（α=0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同肥料處理對番茄生長指標的影響

由表2可以看出，隨著番茄生長期的延長，吉甜一號番茄植株株高、葉片數不斷增加，葉面積先增加后減小，于2020年7月14日達到最大值。黃金番茄植株的株高、葉片數不斷增加;MF、CK處理的番茄植株葉面積在7月21日減小，隨著生長期的延長，MF+AF處理番茄植株的葉面積不斷變大。與對照相比，在MF+AF處理下，吉甜一號的莖粗在6月25日顯著增加;在MF處理下，黃金番茄的葉面積和植株株高分別在7月8日和7月14日顯著提高，而其他指標均無顯著變化。

2.2 不同處理對番茄果實品質的影響

由表3可以看出， 不同肥料處理對植株第1、第

3、5、7穗果實主要品質指標的影響存在差異。與CK相比，MF處理顯著增加了吉甜一號第1穗果實的可溶性固形物含量和第7穗果實的可滴定酸含量，顯著降低了黃金番茄第1穗果實的單果質量和吉甜一號第7穗果實的糖酸比;MF+AF處理顯著降低了吉甜一號第5穗果實的可溶性糖含量和第7穗果的單果質量，顯著提高了吉甜一號第7穗果實的可滴定酸含量;其他各指標間的差異不顯著。

2.3 番茄果實品質綜合評價指數

將吉甜一號和黃金番茄2個品種的可溶性固形物含量、維生素C含量、可滴定酸含量、可溶性糖含量、糖酸比5個品質指標測定值分別進行標準化分析，再對標準化后的數值進行主成分分析，結果均提取出2個主成分，其特征值、方差貢獻率、累積方差貢獻率見表4，特征向量見表5。糖酸比與吉甜一號主成分1的相關性最高，可溶性糖含量、可溶性固形物含量與吉甜一號主成分2的相關性較高。而黃金番茄的可溶性固形物含量、維生素C含量、可滴定酸含量與其主成分1的相關性較高，可溶性糖含量最能代表其主成分2。根據各成分的特征向量，將主成分用如下5個指標向量的線性組合表示：

式中：u1、u2、u3、u4、u5分別為可溶性固形物含量、維生素C含量、可滴定酸含量、可溶性糖含量、糖酸比標準化后的數值。

采用隸屬函數法，根據公式（1）對求得的主成分得分進行綜合得分[U（Xi）]的計算，再利用公式（1）得出，吉甜一號中提取的2個綜合指標的權重分別為0.68、0.32，黃金番茄中提取的2個綜合指標的權重分別為0.74、0.26，最后根據公式（3）計算出吉甜一號和黃金番茄第1、第3、第5、第7穗果不同處理的綜合性評價指數（D值）（表6）。為了比較不同處理對綜合評價指數的影響，將4穗果實的綜合評價指數相加，求得吉甜一號的CK組得分為2.19，MF處理組得分為2.45，MF+AF處理組得分為1.99，可見吉甜一號3個施肥處理組的綜合排序為MF>CK>MF+AF;黃金番茄的CK組得分為2.00，MF處理組的得分為1.75，MF+AF處理組得分為1.22，黃金番茄3個施肥處理組的綜合排序為CK>MF>MF+AF。

2.4 不同處理對番茄產量的影響

對于吉甜一號，與CK相比，MF處理、MF+AF處理的坐果率降低，坐果率排序為CK>MF+AF>MF;對于黃金番茄，MF+AF處理的坐果率最高，達到77.64%，MF處理的坐果率比CK低1.86百分點，但是2個品種在不同處理間的差異均不顯著（圖1）。與CK相比，MF、MF+AF處理的吉甜一號與黃金番茄的產量有所降低，總體表現為CK>MF>MF+AF，MF處理吉甜一號番茄產量較CK低3.06%，MF+AF處理的產量低于CK 3.42%，MF處理黃金番茄的產量比CK降低了4.45%，MF+AF處理比CK降低了7.32%（圖2）。

3 結論與討論

番茄的株高、莖粗、葉面積、葉片數等生長指標及生物量可直觀地反映番茄植株的生長狀況，也間接地反映了番茄果實的品質和產量[33]。本試驗結果表明，番茄植株的株高、葉片數隨著生長期的延長而逐漸升高，葉面積指數隨著植株的生長先增大后減小，這與張新燕等的研究結果[34]相同。MF+AF處理顯著提高了吉甜一號在定植后46 d（6月25日）的莖粗，MF處理顯著提高了黃金番茄定植后59 d（7月8日）的葉面積和定植后65 d（7月14日）的株高，這與王書娟等的研究結果[5，1 35]相同。但 MF+AF處理并未對其他時期的莖粗產生影響，并且有研究結果表明，番茄生長指標也受其生育時期的影響而不同，如張燕等發現，不同施肥處理在番茄發育前期莖粗無顯著差異，在發育末期存在顯著差異[36]。

施加微生物肥提高番茄品質已被很多研究證實。本試驗結果顯示，施加微生物肥只增加了少量果穗番茄果實中的可溶性固形物含量、維生素C含量和可溶性糖含量，降低了番茄果實的糖酸比。經過番茄品質綜合評價指數的計算可知，吉甜一號施加MF的分值最高，這與前人得出的施加微生物肥能夠提高番茄品質的研究結果[37-38]相同。而 MF+AF處理的綜合評價指數卻低于CK，可能由于本試驗采用蚯蚓糞肥作為底肥，蚯蚓糞肥富含有機質和氮、磷、鉀等養分，可以提高土壤中的微生物含量[39]，對番茄生長及品質的改善具有明顯作用。在施加蚯蚓糞肥和MF的基礎上施加AF，可能會導致肥量過高，而施肥量過高并不利于番茄的生長和產量的提高[34]。在本試驗中，黃金番茄3個施肥處理的品質綜合評價指數排序為CK>MF>;MF+AF，表明相同的施肥方法和施肥量對不同品種的影響存在差異性，這與胡學木等的研究結果[40-41]相同。

在實踐生產中，生產者為了提高番茄的番茄品質，常施用其他肥料來改善果實品質[42]。雖然有大量研究發現，施加微生物肥可以提高番茄的品質[5-7]，但本研究發現，施加微生物肥時應注意與其他肥料的配施效果及品種差異，單純配施可能只會有限提高番茄品質甚至降低番茄品質及減產，降低經濟效益，因此要注意有針對性地調整微生物肥的使用量。

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