不同土壤調理劑配施對連作番茄土壤特性和產量與果實品質的影響

朱慧　何穎悅

摘? ? 要：為解決番茄連作障礙問題，分別設置常規施肥（CK）、常規施肥配施聚丙烯酰胺（T1）、常規施肥配施硅鈣鉀鎂（T2）、常規施肥配施幾丁質（T3）、常規施肥配施殼寡糖（T4）處理，研究不同土壤調理劑配施對連作番茄土壤特性和產量與果實品質的影響。結果表明，處理T2和T4均提高了土壤中有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀含量，降低了pH值，提高了土壤過氧化氫酶和脲酶活性；土壤調理劑配施處理（T1～T4）對番茄光合特性產生的影響均較小，但均顯著提高了番茄的根系活力，且均提高了果實可溶性糖、可溶性固形物、可滴定酸和維生素C含量，其中處理T4的可溶性固形物和維生素C含量均最高；處理T4產量最高，較CK顯著增加了26.26%。綜上，常規施肥配施殼寡糖（T4）處理效果最好，能提高土壤肥力，改善番茄品質、提高產量。

關鍵詞：番茄；土壤調理劑；連作；土壤；產量；品質

中圖分類號：S641.2 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2023）05-104-05

Effects of different soil conditioners on soil characteristics and fruit yield and quality of continuous cropping tomatoes

ZHU Hui HE Yingyue

（1. Shangqiu Polytechni， Shangqiu 476100， Henan， China; 2. Henan Yuyi Seed Industry Technology Development Co.， Ltd.， Zhengzhou 450000， Henan， China）

Abstract： In order to solve the problem of continuous cropping of tomato，conventional fertilization （CK）， conventional fertilization with polyacrylamide（T1）， conventional fertilization with silicon calcium potassium magnesium（T2）， conventional fertilization with chitin（T3）， conventional fertilization with chitosan oligosaccharide（T4）were set， and the effects of different soil conditioners on soil characteristics and fruit yield and quality of continuous cropping tomato were studied.The results showed that treatment of T2 and T4 could? increase soil organic matter， alkali-hydrolyzed nitrogen， available phosphorus and available potassium content， reduce pH value， and increase soil catalase and urease activities. The little effects of the four soil conditioners（T1-T4）on the photosynthetic characteristics of tomato were found， but all of them could significantly improve the root vigor of tomato，and the contents of soluble sugar， soluble solids， titratable acid and VC in tomato of the four soil conditioner treatments increased ， the contents of soluble solid and VC in T4 treatment were the highest， and the yield of T4 was the highest， increasing 26.26% compared with CK.Therefore， conventional fertilization with chitosan oligosaccharide（T4）was the best， it could improve soil fertility， tomato quality and yield.

Key words： Tomato; Soil conditioner; Continuous cropping; Soil; Yield; Quality

近年來，隨著觀光采摘農業、設施農業發展速度的加快，我國設施蔬菜種植面積不斷增加。截至2018年底，我國設施蔬菜種植面積已超過400 hm²，在設施園藝生產中占據重要地位[1]。番茄是一種重要的蔬菜作物，也是消費最廣泛的蔬菜作物之一，果實中含有豐富的營養成分，其中番茄紅素具有防癌和抗癌的重要作用，再加上風味獨特，受到人們的廣泛喜愛，全球每年的總產量超過1.5億t[2]。番茄作為我國設施栽培蔬菜的主要種類之一，其生產規模常年保持穩定，產量在設施栽培蔬菜中常年居于首位[3]。近年來由于我國番茄市場需求量增加，種植戶為了提高收入，不斷加大化肥投入量且長期連作種植，再加上受到高溫、高濕環境的影響，導致病蟲害蔓延、土壤板結、養分不平衡等連作障礙問題日益凸顯，嚴重制約了番茄產業的可持續發展[4-5]。輪作可以有效緩解長期連作導致的土壤質量問題，但是會影響到市場和種植戶的收益，難以大規模實施[6]。因此，急需通過改良土壤生態環境、促進微生物活性等措施來提高土壤養分和生產力，這也對番茄產業的發展具有重要的現實意義。

土壤調理劑大多是以天然礦物質、人工合成聚合物為主要原料復配而成的，適量施入土壤中可提高土壤的疏松度、保水性能，使土壤的物理特性得到改善，從而促進作物生長，最終實現提高產量的目標[7]。目前，市場上出現的土壤調理劑品種繁多，但是各品種的成分、功能、作用機制均不同，施入土壤后的效果具有較大差異，只有適用于特定作物和耕作環境的土壤調理劑才能發揮出功效[8]。殼寡糖、幾丁質、硅鈣鉀鎂、聚丙烯酰胺是常見的幾種土壤調理劑，其中，殼寡糖具有分子小、易溶于水等優點，且具有生物活性，在促進作物生長、增產和提升質量方面作用明顯[9]；幾丁質的碳氮元素含量豐富，吸附能力和螯合能力較強，對土壤改良和作物生長具有較好的促進作用[10]；硅鈣鉀鎂可以為土壤補充多種中微量元素，可有效調節土壤pH值，增加土壤氮磷鉀含量[11]；聚丙烯酰胺具有良好的絮凝性，可以改善土壤結構，防止水分和肥料流失[12]。上述4種土壤調理劑的配施效果已有研究報道，但是在連作番茄土壤中的應用效果鮮見報道。為了使研究結果更加貼近實際生產，筆者基于前人研究中各土壤調理劑的最佳施用量，研究了殼寡糖、幾丁質、硅鈣鉀鎂、聚丙烯酰胺配施對連作番茄土壤特性和果實產量與品質的影響，以期為連作番茄土壤制定科學的改良模式提供理論依據，為解決番茄連作障礙問題提供技術指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2020年3－8月在鄭州市河南豫藝種業科技發展有限公司試驗基地溫室大棚內進行，試驗區已進行6年大棚番茄連作生產。試驗地土壤pH值8.14、有機質含量（w，后同）24.27 g·kg^-1、堿解氮含量141.09 mg·kg^-1、有效磷含量114.23 mg·kg^-1、速效鉀含量135.94 mg·kg^-1。

供試番茄品種：粉都金冠，由河南豫藝種業科技發展有限公司選育。供試肥料：復合肥（N∶P₂O₅∶K₂O質量比為16∶7∶8），購自保羅蒂姆漢（濰坊）生物科技有限公司。土壤調理劑：殼寡糖、幾丁質，均購自河北旺潤農業科技有限公司；硅鈣鉀鎂、聚丙烯酰胺，均購自煙臺眾德農業科技有限公司。

1.2 試驗設計

試驗共設置5個處理。對照（CK）：常規施肥，按照當地施肥習慣，施入豬糞肥3500 kg·hm^-2、復合肥700 kg·hm^-2；T1：常規施肥配施聚丙烯酰胺22.5 kg·hm^-2；T2：常規施肥配施硅鈣鉀鎂375.0 kg·hm^-2；T3：常規施肥配施幾丁質52.5 kg·hm^-2；T4：常規施肥配施殼寡糖75.0 kg·hm^-2。所有處理均于定植前7 d施入并進行翻耕，土壤調理劑在施入前先與30 kg細土充分混勻，并經過多次翻耕，保證與耕層土壤混勻。

試驗材料于2020年3月20日定植，各處理均設3次重復，隨機區組設計，每小區面積為28 m²，每小區均為2壟，雙行種植，各小區定植100株，行距70 cm、株距40 cm。各小區日常管理措施按照當地種植戶習慣。

1.3 樣品采集與測定方法

1.3.1 光合特性參數測定 于番茄盛果期，晴朗的天氣下選取長勢良好且較為一致的5株番茄植株，各處理3次重復，從頂部向下第3片展平功能葉測定相關參數，記錄數據并取平均值。于08：30—11：30用CIRAS-3便攜式植物光合作用測定儀測定葉片的凈光合速率（P_n）、氣孔導度（G_s）、胞間CO₂濃度（C_i）、蒸騰速率（T_r）。

1.3.2 根系活力測定 于番茄盛果期，選取長勢良好且較為一致的5株番茄植株，各處理3次重復，采集番茄植株的根系，洗凈根系后稱取根尖，采用改良氯化三苯基四氮唑（TTC）法[13]測定番茄根系活力。

1.3.3 土壤性質指標和測定 于番茄一穗果期、盛果期、收獲末期分別按照多點采樣法取各小區0～20 cm耕層土壤樣品，并混合均勻。參照鮑士旦[14]的方法，測定土壤pH值及有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀含量，其中pH值采用pH酸度計進行測定，有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀含量分別采用重鉻酸鉀-硫酸亞鐵滴定法、堿解擴散法、硫酸鉬銻抗比色法、火焰光度計進行測定；參照關松萌[15]的方法，分別采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法、高錳酸鉀滴定法、3，5-二硝基水楊酸比色法測定土壤脲酶、過氧化氫酶、蔗糖酶活性。

1.3.4 果實品質指標和測定 于番茄一穗果期、盛果期、收獲末期分3次隨機采集成熟的番茄樣品，盛果期選取第3穗果實，收獲末期選取第5穗果實，各小區均選5株，測定果實可溶性糖、可滴定酸、可溶性固形物、維生素C含量，結果取平均值。參照李炎艷[16]的方法，采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量，采用NaOH滴定法測定可滴定酸含量，采用高效液相色譜法測定維生素C含量，采用手持折射儀測定可溶性固形物含量。

1.3.5 果實產量測定 從第一穗果成熟開始，收獲各穗果，統計產量。

1.4 數據處理

試驗結果以3次重復測定的平均值表示。采用Microsoft Excel 2003軟件進行試驗數據處理，采用SPSS20.0軟件進行方差分析和處理間多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同土壤調理劑配施對土壤養分含量的影響

由表1可知，番茄一穗果期至盛果期，土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量均快速降低，說明該階段番茄結果對養分需求量較大。且在土壤調理劑配施的4個處理中，僅處理T2和T4在盛果期和收獲末期土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量高于CK，且差異均達顯著性水平。可以看出，硅鈣鉀鎂和殼寡糖配施均可以有效提高土壤養分含量。

2.2 不同土壤調理劑配施對土壤pH值的影響

由表2可知，番茄一穗果期各處理的土壤pH值均低于CK，但與CK的差異均未達到顯著水平；盛果期除處理T3外，其他處理的土壤pH值均低于CK，但處理T1、T3與CK的差異不顯著，處理T2和T4分別較CK降低0.13、0.16，且均與CK的差異達到顯著水平；收獲末期各處理的土壤pH值均低于CK，但處理T1、T3與CK的差異均不顯著，處理T2和T4分別較CK降低0.18、0.26，且均與CK的差異達到顯著水平。可以看出，硅鈣鉀鎂和殼寡糖配施均可以降低土壤pH值。

2.3 不同土壤調理劑配施對土壤酶活性的影響

由表3可知，各處理的過氧化氫酶活性在一穗果期、盛果期、收獲末期均逐漸降低，處理T4在各個時期的活性均為最高，其次為處理2，且處理T4和T2在各個時期的活性均顯著高于CK；各處理蔗糖酶的活性在一穗果期、盛果期、收獲末期大致呈逐漸升高的趨勢，處理T2在各個時期的活性均為最高；各處理脲酶的活性在一穗果期、盛果期、收獲末期均逐漸降低，處理T4在各個時期的活性均為最高，其次為處理T2，且處理T4和T2在各個時期的活性均顯著高于CK。可以看出，硅鈣鉀鎂和殼寡糖配施均可以提高土壤過氧化氫酶和脲酶活性。

2.4 不同土壤調理劑配施對番茄光合特性的影響

由表4可知，與CK相比，處理T1、T2、T3、T4在凈光合速率和蒸騰速率方面均表現出顯著提高，其中凈光合速率較CK分別提高13.62%、16.36%、10.41%和18.31%，蒸騰速率分別較CK提高23.26%、33.69%、24.87%和34.22%，且處理T4的凈光合速率和蒸騰速率均最高；各處理間的氣孔導度較為接近，均無顯著差異；處理T1、T2、T3、T4的胞間CO2濃度均略高于CK，但均未達顯著差異水平?？梢钥闯?，土壤調理劑配施不會對番茄光合特性產生較大的影響，但是可以提高番茄的光合效率。

2.5 不同土壤調理劑配施對番茄根系活力的影響

由圖1可知，處理T1、T2、T3、T4的根系活力均顯著高于CK，分別較CK提高28.60%、31.08%、30.18%和34.56%，且處理T1、T2、T3、T4間差異均不顯著?？梢钥闯?，土壤調理劑配施有利于提高番茄根系活力，促進番茄生長，且處理T4的活力最高。

2.6 不同土壤調理劑配施對番茄品質和產量的影響

由表5可知，各處理在產量方面的表現，處理T1、T2、T3、T4均提高了番茄的產量，且處理T1、T2、T4與CK的差異均達顯著水平，處理T4的產量最高。品質方面，處理T1、T2、T3、T4均提高了番茄可溶性糖、可滴定酸、可溶性固形物、維生素Ｃ含量。其中，處理T2和T4的可溶性糖含量均顯著高于CK，處理T1、T3均高于CK，但與CK的差異不顯著；可溶性固形物含量方面，處理T1、T2、T3、T4均顯著高于CK，處理T4含量最高；可滴定酸含量方面，處理T1、T2、T3、T4均高于CK，但僅處理T3與CK的差異達顯著水平；維生素Ｃ含量方面，處理T1、T2、T3、T4均顯著高于CK，處理T4含量最高?？梢钥闯?，土壤調理劑配施有利于改善番茄的品質，且以殼寡糖配施的效果更佳。

3 討論與結論

關于土壤調理劑配施改良土壤效果的研究已有報道，且大多研究認為土壤調理劑配施可以一定程度提高土壤養分含量[17-18]。筆者的研究結果表明，幾種不同土壤調理劑配施均對土壤養分產生不同程度的影響，其中硅鈣鉀鎂和殼寡糖配施均可顯著提高土壤有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀含量，且以殼寡糖的效果更佳，這可能是由于殼寡糖分子小且易溶于水，施入土壤中可以改善土壤耕層的理化性質、并促進腐殖質形成，增強了養分的有效性，同時殼寡糖性質較為活潑，可以與土壤中的部分金屬離子直接結合，結構穩定，可以降低營養流失[19]。因此，殼寡糖配施可以更大程度上提高土壤中的養分含量。

有研究結果表明，在鹽堿地配施土壤調理劑可以有效降低土壤pH值，減緩土壤離子的毒害作用[20]。本研究結果表明，聚丙烯酰胺和幾丁質配施對土壤pH值未產生明顯影響，而硅鈣鉀鎂和殼寡糖配施則可以降低土壤pH值，這與戴黎等[21]經過研究得出硅鈣鉀鎂可提高土壤pH值的結論不同，分析原因可能是硅鈣鉀鎂調理劑中的鈣、鎂離子與試驗鹽堿地中的堿性物質產生反應，降低了土壤的堿化度[22]。

土壤酶活性可以反映土壤中營養元素的轉化能力和運移能力，可用于衡量土壤的肥力狀況[23]。土壤中的過氧化氫酶能夠反映有機質的轉化狀況，其活性與土壤的有機質含量關系密切；蔗糖酶可以反映出土壤的呼吸強度，并為植物生長提供營養，促進作物生長；脲酶可以促進生成氨與二氧化碳，促進根系生長，提高根系對養分的吸收能力。本研究結果表明，硅鈣鉀鎂、殼寡糖配施在提高土壤過氧化氫酶、蔗糖酶和脲酶活性方面的效果優于聚丙烯酰胺和幾丁質，且配施殼寡糖的效果更加明顯。這說明殼寡糖配施可以促進植株根系的生長，且對提高土壤養分具有積極作用。

光合作用是植物在生長發育過程中積累物質的重要基礎，凈光合速率、氣孔導度、胞間二氧化碳濃度、蒸騰速率可以直觀地反映出植物光合作用的能力[24-25]。本試驗結果表明，4種不同土壤調理劑配施均可以顯著提高番茄凈光合速率、蒸騰速率，但氣孔導度、胞間二氧化碳濃度均與CK無顯著差異，表明土壤調理劑配施對番茄光合特性的影響較小，但是可以提高番茄的光合效率。

根系活力可以反映根系的吸收功能，是評價植株長勢的重要指標。靳輝勇等[26]研究指出，施入土壤調理劑可以有效提高烤煙生長發育中后期的根系活力。李停鋒等[27]研究指出，土壤調理劑可以顯著提高連作壓砂田西瓜根系活力，且配施菌劑效果更顯著。本研究結果表明，4種不同土壤調理劑配施均可以顯著提高番茄根系活力，這與上述的研究結果相一致。這主要是由于土壤調理劑為土壤中微生物的生長和代謝提供了良好的環境，提高了土壤的通氣與保肥能力，提升了土壤中不同養分的含量，從而促進番茄根系對營養物質的吸收，因此提高了根系活力。

關于土壤調理劑配施對提高作物產量和改善果實品質方面的研究已有較多報道。徐勝濤等[28]研究指出菌渣配施土壤改良劑可以有效提高馬鈴薯中淀粉、粗蛋白、維生素C的含量，同時可以提高產量；崔保偉等[29]指出，配施土壤調理劑既可以顯著提高馬鈴薯產量，還可以顯著改良馬鈴薯的品質。本研究結果表明，4種不同土壤調理劑配施均提高了番茄可溶性糖、可溶性固形物、可滴定酸、維生素C含量和產量，尤其是配施殼寡糖的效果尤為明顯，這是由于配施殼寡糖改善了土壤耕層的理化性質、促進了腐殖質形成，調節了土壤pH值，對土壤養分起到很好的穩定作用，從而促進植株生長，最終達到提質增產的效果。

綜上所述，硅鈣鉀鎂、殼寡糖配施在提高土壤養分、改善土壤肥力、緩解連作障礙、促進番茄生長、提高番茄的品質與產量方面的效果較好，且殼寡糖配施的綜合效果更佳，值得推廣。

參考文獻

[1] 王牧野，李建平，李俊杰．中國設施蔬菜歷史演變、規模分布與區域布局[J]．中國瓜菜，2020，33（7）：86-89．

[2] 李麗梅，楊超沙，張立永，等．優質番茄種質資源品質分析及綜合評價[J]．華北農學報，2020，35（S1）：85-92．

[3] 盧琦，梁燕．不同類型番茄品質性狀遺傳多樣性及其相關性分析[J]．東北農業大學學報，2020，51（7）：27-35，68．

[4] 廉曉娟，王艷，楊軍，等．不同肥料配方對日光溫室春茬番茄產量品質和養分吸收的影響[J]．北方園藝，2017（4）：39-42．

[5] 劉馨，祁娟霞，蔡玉勝，等．有機營養肥料對設施連作番茄生長及土壤肥力的影響[J]．中國蔬菜，2017（7）：49-53．

[6] 南麗麗，譚杰輝，郭全恩．黃土高原半干旱區輪作休耕模式對土壤真菌的影響[J]．生態學報，2020，40（23）：8582-8592．

[7] 周先林，朱海勇，覃琴，等．土壤調理劑與有機肥配施對西瓜生長、產量及品質的影響[J]．中國瓜菜，2019，32（8）：86-89．

[8] 李晨昱，盧樹昌，王茜．土壤調理劑在農業領域研究現狀、問題及前景[J]．北方園藝，2018（14）：154-160．

[9] 狄文偉．殼寡糖在蔬菜生產上的應用[J]．北方園藝，2016（8）：54-55．

[10] 閆海洋，吳海燕，李鋒，等．幾丁質微生物肥料在農業上的應用[J]．吉林農業科學，2012，37（6）：35-38．

[11] 冀建華，李絮花，劉秀梅，等．硅鈣鉀鎂肥對南方稻田土壤酸度的改良作用[J]．土壤學報，2019，56（4）：895-906．

[12] 張雪辰，陳誠，蘇里坦，等．聚丙烯酰胺改良鹽漬土壤的適宜用量研究[J]．土壤，2017，49（6）：1216-1220．

[13] 張志勇，卜晶晶，王素芳，等．冠菌素對不同鉀水平下TTC法測定的棉花根系活力的影響[J]．植物生理學報，2015，51（5）：695-701．

[14] 鮑士旦．土壤農化分析[M]．3版．北京：中國農業出版社，2000．

[15] 關松萌．土壤酶及其研究法[M]．北京：農業出版社，1986．

[16] 李炎艷，季延海，武占會，等．灌溉模式對封閉式無機基質槽培番茄產量和品質的影響研究[J]．河北農業大學學報，2020，43（1）：39-47．

[17] 高阿祥，周鑫斌，徐宸，等．土壤調理劑對新整理煙田土壤結構改良效應研究[J]．西南師范大學學報（自然科學版），2016，41（7）：171-176．

[18] 張玉鳳，林海濤，王江濤，等．鹽堿土壤調理劑對玉米生長及土壤的改良效果[J]．中國土壤與肥料，2017（1）：134-138．

[19] 張佳蕾，郭峰，萬書波，等．殼寡糖對旱薄地花生葉片衰老及產量和品質的影響[J]．西北植物學報，2015，35（3）：516-522．

[20] 周先林，周勇，覃琴，等．土壤調理劑與有機肥配施對花生生長發育及產量的影響[J]．花生學報，2019，48（2）：57-60．

[21] 戴黎，杜延全，朱建強．幾種土壤調理劑改良大棚種植草莓土壤的效果[J]．中國土壤與肥料，2021（2）：276-282．

[22] 孫希武，彭福田，肖元松，等．硅鈣鉀鎂肥配施黃腐酸鉀對土壤酶活性及桃幼樹生長的影響[J]．核農學報，2020，34（4）：870-877．

[23] 劉若琪，劉薇，袁利，等．不同改良劑對植煙土壤微生物特征和酶活性的影響[J]．四川農業大學學報，2020，38（5）：520-527．

[24] 堅天才，康建宏，梁熠，等．增密對旱區春玉米光合特性及產量構成的影響[J]．西南農業學報，2020，33（11）：2460-2468．

[25] 張冠初，戴良香，徐揚，等．減氮配施鈣肥對花生光合特性、產量及肥料貢獻率的影響[J]．中國油料作物學報，2020，42（6）：1010-1018．

[26] 靳輝勇，黎娟，朱益，等．土壤調理劑對烤煙根系活力及根際土壤微生物碳代謝特征的影響[J]．核農學報，2019，33（1）：158-165．

[27] 李停鋒，李雯，郭君鈺，等．土壤調理劑配施菌劑對連作壓砂田土壤養分及西瓜生長、產量的影響[J]．核農學報，2021，35（8）：1923-1930．

[28] 徐勝濤，劉景輝，張磊，等．土壤改良劑對馬鈴薯水分生產效率、產量及品質的影響[J]．西北農林科技大學學報（自然科學版），2012，40（11）：47-52．

[29] 崔保偉．土壤調理劑、有機肥對豫東黃潮土區馬鈴薯產量和品質的影響[J]．河南農業科學，2020，49（12）：47-53．