牛糞飼喂蚯蚓廢棄物對番茄生長與品質的影響

豆俏俏，黃玉波，李春霞，馬任甜，郭 媛，寇太記*

（1.河南科技大學，河南 洛陽 471023；2.周口市農業科學院，河南 周口 466000）

番茄作為具有多種營養價值和應用價值的蔬菜作物，在世界各國被廣泛栽培［1］。在番茄生產過程中大量的化肥投入和番茄的抗重茬性能差，會導致土壤養分元素失衡和有益菌占比的下降［2］，也產生了番茄幼苗成活率低、產量與品質降低［3］等諸多問題。采用有機肥替代化肥是提升土壤質量和促進番茄產業可持續發展的重要手段。蚯蚓糞具有多孔結構且富含多種營養元素，供肥與保肥能力強［4］，且帶有拮抗土傳病害的微生物，能夠提高土壤微生物種群的多樣性［5］，有效緩解土地連作帶來的負面影響［6］，改善番茄連作障礙并提高坐果率［7］。馮騰騰等［8］研究表明蚯蚓糞能提高黃瓜產量、縮短出苗周期，也可將其應用于菠菜［9］和西瓜［10］的種植。此外，牛糞通常也會被作為有機肥農用，還有一定數量的牛糞用于工廠化養殖蚯蚓，又會產生新的廢棄物。由于牛糞飼喂蚯蚓廢棄物具有獨特的理化性質［11］，該廢棄物也成為了潛在的新型優質生物有機肥料，但牛糞飼喂蚯蚓廢棄物（簡稱為飼蚓固廢）并非傳統意義上的蚯蚓糞，其主要是由牛糞殘渣、蚯蚓糞構成。目前，有關飼蚓固廢的合理施用量以及對番茄農藝性狀的影響鮮見報道。基于此，本研究通過設置不同用量的飼蚓固廢，通過分析飼蚓固廢、化肥和牛糞施用對番茄生長發育、果實品質和產量的影響，以期為飼蚓固廢在番茄生產上的應用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與供試材料

試驗地點在河南科技大學開元校區農場（112°42′E，34°59′N），位于伏牛山脈的豫西低山丘陵區，屬暖溫帶半濕潤氣候，平均氣溫14.8 ℃，年降水量578 mm左右，年日照時數2100~2300 h，無霜期210 d以上。土壤為石灰性褐土，0~20 cm土層理化性狀為：有機質18.1 g/kg，堿解氮23.1 mg/kg，有效磷48.2 mg/kg，速效鉀232.0 mg/kg，pH值為7.35。

供試牛糞為河南省周口市一肉牛養殖場的脫干糞便。供試飼蚓固廢是使用該養殖場的半新鮮牛糞為原料養殖商用蚯蚓6個月后所形成的牛糞殘渣與蚯蚓糞的混合物，其主要養分見表1。化肥為市售尿素、過磷酸鈣、硫酸鉀。番茄品種為洛陽番茄16號，購自洛陽市農林科學院。

表1 供試牛糞、飼蚓固廢養分含量

1.2 試驗設計

試驗設置化肥（F1，N 25 g/m2、P2O515 g/m2、K2O 45 g/m2）、牛糞（F2，1.500 kg/m2）、5個飼蚓固廢固廢用量（F3~F7，施用量分別為0.750、1.125、1.500、1.875、2.250 kg/m2）以及空白對照（CK，不施肥）等8個處理，每個處理重復3次，共24個小區，各小區隨機排列，小區面積8.1 m2。每小區種植8行，每行6株，每穴1株，定植48株（行株距為40 cm×30 cm）。番茄于2022年4月單株移栽種植，8月收獲，緩苗后在每個小區選取長勢健壯、較一致的10株用于產量與農藝性狀分析。牛糞、飼蚓固廢均作為基肥在翻地時一次性施入，化肥施用按照基肥∶追肥=1∶1施用，其余農藝管理措施與當地常規管理一致。

1.3 樣品的采集與測定

番茄產量為全生育期的累計產量，即每個小區固定10株番茄，監測其從開始收獲直至收獲結束的累積平均產量，采用稱重法測定；此外，監測每個小區的10株測產番茄的長勢情況，株幅、株高采用卷尺測量，莖粗（莖基部的粗度，cm）采用游標卡尺測量。在盛果期進行品質特征測定，其中可溶性固形物含量采用阿貝折射儀測定；可溶性糖含量采用蒽酮比色法［12］測定；可滴定酸含量采用氫氧化鈉滴定法測定［13］；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250法［13］測定；維生素C(VC)含量采用2,6-二氯酚靛酚鈉滴定法［14］測定。植株的氮、磷、鉀含量參照農化分析方法［15］測量。

1.4 數據處理

使用Microsoft Excel 2016軟件進行數據統計和制圖，應用SPSS 20.0軟件進行顯著性方差分析及相關性分析。

2 結果與分析

2.1 飼蚓固廢用量對番茄農藝性狀的影響

由圖1可知，飼蚓固廢的用量會影響番茄的株幅、莖粗和株高。相比于CK處理，F1處理未對株幅、株高和莖粗產生顯著影響，而F2、F5~F7處理的株幅、莖粗和株高顯著增高，且隨著飼蚓固廢用量增加，株幅、株高與莖粗總體呈增大的趨勢；相比于F2處理，飼蚓固廢施用量與F2處理相同時的株幅、株高與莖粗無明顯差異，但F3、F4處理的株幅、株高與莖粗均低于F2處理的，且株高和莖粗的差異均達到顯著水平；F6、F7處理的株幅則分別顯著提高了25.9%、38.8%，株高分別顯著提高了8.2%、13.1%。因此，合理施用飼蚓固廢可改善番茄植株的生長狀況，可替代化肥與牛糞。

圖1 不同飼蚓固廢用量對番茄農藝性狀的影響

2.2 飼蚓固廢用量對番茄葉片葉綠素的影響

由圖2可知，施用飼蚓固廢會影響番茄葉片的葉綠素含量；相比于F1處理，僅F2和F5~F7處理顯著提高了番茄葉片SPAD值，其中F2處理提高了5.7%，F5~F7處理則提高了7.7%~10.9%；相比于F2處理，僅最大飼蚓固廢用量（F7）顯著增加葉綠素SPAD值幅度為4.9%，其他處理均未達到差異顯著水平。

圖2 不同飼蚓固廢用量對番茄葉片SPAD的影響

2.3 飼蚓固廢用量對番茄產量的影響

由圖3可知，番茄的產量隨飼蚓固廢用量呈先增加后降低的趨勢，施用飼蚓固廢有機肥(F3~F7)比施用化肥(F1)提高了5.6%~19.4%，其中F5~F7處理與F1之間達到顯著水平；相比于F2處理，僅F6處理的番茄產量顯著增加了10.1%，其他處理均未達到差異顯著水平。

圖3 不同飼蚓固廢用量對番茄產量的影響

2.4 飼蚓固廢用量對番茄果實品質的影響

不同飼蚓固廢用量對番茄果實的可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸、可溶性蛋白、維生素C和水分含量的影響見圖4。由圖4可知，除可滴定酸含量指標外，其他果實品質指標均呈現出增加的趨勢；施肥對番茄果實的可溶性固形物的影響基本一致，相比于CK和F1處理，僅F6和F7處理番茄果實的可溶性固形物和水分含量顯著增加，施用牛糞處理(F2)和其他不同飼蚓固廢用量(F3~F5)處理果實的可溶性固形物均未達顯著差異水平，F7處理番茄果實的水分含量顯著高于F2處理的；相比于CK處理，施肥處理顯著降低了番茄果實的可溶性糖含量17.9%~36.4%，施用化肥與牛糞處理間無顯著差異，施用飼蚓固廢能減緩可溶性糖含量降低的趨勢，與F2處理相比，F3、F6和F7處理顯著增加番茄果實中可溶性糖含量，增幅為16.8%~25.5%；施肥降低了番茄果實中可滴定酸的含量，有機肥處理(F2~F7)中番茄果實的可滴定酸含量較CK處理顯著降低9.0%~17.9%，隨飼蚓固廢用量增加，可滴定酸含量呈降低趨勢；施肥對番茄果實中可溶性蛋白含量和還原性VC含量的影響規律基本一致，施肥處理能夠顯著提高番茄果實的可溶性蛋白含量(12.3%~49.3%)和還原性VC含量(10.7%~65.5%)，隨著飼蚓固廢用量的增加，可溶性蛋白含量和還原性VC含量呈增大的趨勢，其中F2和F5~F7處理均比F1處理顯著增加，但與F2處理相比，僅F7處理的可溶性蛋白含量與VC含量分別顯著增加15.6%和19.8%。綜上，增大飼蚓固廢用量可部分改善番茄果實的品質，提高部分營養物質含量，最適飼蚓固廢用量的改善效果均好于化肥與牛糞。

圖4 不同飼蚓固廢用量對番茄果實品質指標的影響

2.5 不同飼蚓固廢用量對番茄果實中養分含量的影響

由表2可知，施用不同飼蚓固廢用量對番茄果實中氮、磷、鉀養分含量的影響存在差異；相比于CK，施用化肥提高了番茄果實中氮、磷、鉀素的含量，僅氮的含量顯著增加；除F7處理的磷含量外，施用有機肥能夠顯著增加番茄果實中氮、鉀含量；隨著飼蚓固廢用量的增加，番茄果實中氮和鉀含量呈現出增加趨勢，但磷素含量則呈現出降低趨勢；與F2處理相比，F5處理果實的氮、磷、鉀含量均未達到顯著差異水平，但F6和F7處理顯著增加了氮(6.4%~7.6%)和鉀(13.0%~22.5%)的含量，F7處理番茄果實的磷含量則顯著降低8.4%。因此，飼蚓固廢農用可增加番茄果實中的氮、鉀含量，但不利于對磷素的吸收。

表2 不同飼蚓固廢用量對番茄果實中氮磷鉀含量的影響g/kg

3 討論

通過合理添加飼蚓廢棄物有機肥可明顯改善番茄植株的生長狀況，施用效果要優于牛糞和化肥處理，這為飼蚓廢棄物在農業生產中取代或替少化肥使用提供一個參考。

飼蚓固廢含有豐富的養分，大量的微生物和活性酶，在培肥地力方面具有較大的優勢［16］，因此可以持續地為番茄提供養分，提高植物的光合作用和根系活力，促進植株對養分的吸收。本研究發現添加適量飼蚓固廢有機肥能夠促進番茄植株的生長，促進葉片合成葉綠素，這與劉學才等［17］的研究結果相一致。此外，相比于化肥處理與CK，施用較高飼蚓固廢用量可顯著增加番茄株幅、莖粗和株高，說明高濃度的飼蚓固廢有機肥能促進番茄藤的增粗，有利于植株的生長。飼蚓固廢有機肥的使用為番茄生長提供速效與緩效的營養物質，更有利于植株的生長，這與程世平等［18-19］在桂圓菊、薄皮甜瓜上的研究結果一致。

有研究表明，添加飼蚓固廢有機肥能顯著提高紅小豆［20］和辣椒［21］等作物的生長、產量及品質，可顯著降低果蔬中的硝酸鹽含量。Atiyeh等［22］在溫室育苗基質中添加不同量的飼蚓固廢有機肥后發現，與施用普通有機肥處理相比，施用飼蚓固廢有機肥不僅能提高番茄的產量，也可提高果實的品質，以及果實的總糖、可溶性蛋白、可溶性糖和VC含量。本研究發現，施用飼蚓固廢有機肥處理的番茄產量和果實中可溶性糖、可溶性蛋白、VC、可滴定酸含量都顯著高于化肥處理和對照，這與康勝樂等［23］的試驗結果一致。綜上，添加飼蚓固廢有機肥能夠顯著提高番茄果實的品質和產量，這與前人的研究結果一致［24］。

氮、磷、鉀養分是作物生長發育的三大基礎養分，其吸收、同化與分配直接影響了作物的生長發育狀況，進而影響作物的產量。研究表明，飼蚓固廢有機肥含有大量的氮、磷、鉀，還含有腐殖酸、多種氨基酸和微量元素［25］。使用飼蚓固廢有機肥替代化肥可增加土壤中的速效氮、磷、鉀的含量，提高番茄果實對氮、磷、鉀營養元素的吸收效果，最終促進番茄果實的生長，改善番茄品質。靳麗云等［26-28］的研究也證實了施用飼蚓固廢有機肥能夠顯著增加番茄果實中的氮磷鉀含量，且對番茄果實生長有明顯的促進作用。飼蚓固廢所含有的微量元素和多種氨基酸類物質［25］使得番茄吸收養分更加平衡，有效促進了果實品質的改善。

4 結論

適宜用量的牛糞飼喂蚯蚓固廢農用可促進番茄植株的生長和葉片葉綠素的合成，提高有機物的合成與積累，增加番茄產量，并顯著提高番茄維生素C、可溶性蛋白、可溶性糖的含量以及果實含水量等。降低可滴定酸含量，可增加番茄果實中氮、鉀的吸收，但不利于對磷的吸收。綜上所述，在番茄生產中可施用1.500~1.875 kg/m2的飼蚓固廢替代牛糞與化肥。