不同緩釋肥對櫻桃番茄植株生長及基質養分特性的影響

摘""" 要：為探究不同緩釋肥養分釋放規律及對櫻桃番茄植株生長、果實品質和基質養分的作用效果，以常規水溶肥為對照（CK），以包膜型緩釋肥（H1）、磷酸鹽有機緩釋肥（H2）及磷酸鹽無機緩釋肥（H3）為處理，采用土柱淋溶試驗，結果表明，3種緩釋肥均減緩了速效養分的釋放，包膜型緩釋肥（H1）15 d前氮素釋放率低于其他2種緩釋肥，在60 d后與磷酸鹽有機緩釋肥（H2）效果一致，且在80 d后釋放率達到最高，包膜型緩釋肥養分釋放規律更符合櫻桃番茄生長發育需求。針對不同緩釋肥對櫻桃番茄生長的影響，采用田間盆栽試驗，結果表明，與常規水溶肥相比，施用3種緩釋肥均可顯著提升基質速效養分含量，H1、H2處理速效磷和速效鉀含量均高于H3處理，且H2處理的速效養分含量低于H1處理。與CK相比，3種緩釋肥顯著提高番茄可溶性固形物、維生素C、可溶性糖含量，可溶性糖含量分別提升了21.30%、19.73%、14.27%；3種緩釋肥促進番茄植株生長、提高產量，單位面積產量分別提高了31.03%、20.13%、21.69%。通過相關性分析得出，基質速效氮、速效鉀含量與番茄植株莖粗、葉面積、可溶性糖含量呈顯著正相關，主成分與隸屬函數綜合分析表明，各緩釋肥處理綜合得分均高于CK，且包膜型緩釋肥綜合得分最高。綜上，施用緩釋肥可有效保障櫻桃番茄生長中的養分高效利用，包膜型緩釋肥更有利于櫻桃番茄植株生長和果實品質形成。

關鍵詞：緩釋肥；養分釋放規律；基質養分；番茄品質

中圖分類號：S641.2"""""""""" 文獻標志碼：A""""""""""" 文章編號：1673-2871（2024）11-122-10

DOI：10.16861/j.cnki.zggc.2024.0248

收稿日期：2024-04-10；修回日期：2024-07-17

基金項目：吳忠市自治區級農業高新技術產業示范區建設專項（2021WZYQ0002）

作者簡介：葉""" 挺，男，在讀碩士研究生，研究方向為蔬菜生理與生態。E-mail：yeting0522@163.com

通信作者：張雪艷，女，教授，主要從事設施蔬菜栽培與生理研究。E-mail：zhangxueyan123@sina.com

中" 國" 瓜" 菜

2024，37（11）：11-17

試驗研究

中" 國" 瓜" 菜

2024，37（11）：122-131

試驗研究

Research on the effect of different slow-release fertilizers on the growth of cherry tomato plants and nutrient properties of the substrate

YE Ting1， SHEN Tingting1， WANG Xinyi1， TIAN Xingwu2， GUO Yongting2， ZHANG Xueyan1

（1. College of Enology and Horticulture， Ningxia University， Yinchuan 750021， Ningxia， China; 2. Ningxia Wuzhong National Agricultural Science and Technology Park Management Committee， Wuzhong 751100， Ningxia， China）

Abstract： To investigate the nutrient release pattern of different slow-release fertilizers and their effects on the growth of cherry tomato plants， fruit quality， and nutrients in the substrate， this experiment was conducted with conventional water-soluble fertilizers as a control， and treated with coated slow-release fertilizer（H1）， phosphate organic slow-release fertilizer（H2） and phosphate inorganic slow-release fertilizer（H3）. To analyze the nutrient release pattern of different types of slow-release fertilizers， a soil column leaching test was performed. The results showed that three slow-release fertilizers significantly slowed down the release of available nutrients. The nitrogen release rate of coated slow-release fertilizer（H1）was lower than that of other slow-release fertilizers before 15 days， but it was consistent with that of phosphate organic slow-release fertilizer（H2） after 60 days， and the release rate reached the maximum after 80 days. To investigate the impact of different slow-release fertilizers on the growth of cherry tomatoes， a field pot experiment was conducted. The slow-release fertilizer were more suitable for the growth and development of tomato. The results showed that the application of three slow-release fertilizers could significantly increase the content of available nitrogen， available phosphorus and available potassium in the matrix. The content of available nitrogen， available potassium and available phosphorus in H1 and H2 were significantly higher than those in H3 treatment， and the content of available nutrients in H2 treatment was lower than that in H1 treatment. Compared to the control， the three slow-release fertilizers obviously increased the content of vitamin C， soluble sugar， soluble solids， and the sugar-acid ratio of tomato， and the soluble sugar content have been elevated by 21.30%， 19.73%， and 14.27%， respectively. What’s more， they promoted tomato plant growth and increased yield by 31.03%， 20.13%， and 21.69%， respectively. Correlation analysis showed that the content of available nitrogen and available potassium in the substrate were significantly positively correlated with the stem diameter， leaf area and soluble sugar content of tomato. As indicated by principal component analysis， the composite score of each slow-release fertilizer was higher than that of the control， and the comprehensive performance of coated slow-release fertilizer was better than others. In conclusion， using slow-release fertilizers can effectively guarantee the efficient use of nutrients in the growth of bunch cherry tomatoes， and the film-encapsulated slow-release fertilizers are more suitable for the vegetative growth of bunch string-harvested plants and the formation of fruit quality.

Key words： Slow-release fertilizer; Nutrient release rule; Matrix nutrients; Tomato quality

番茄是我國種植面積最大的蔬菜作物之一，2022年全國種植面積達505.20萬hm2，產量達1.87億t[1]。2023年，寧夏番茄栽培總面積達2.53萬hm2，是寧夏主栽蔬菜作物之一[2]。櫻桃番茄因具有商品性好、品質優等特點深受消費者歡迎。在番茄生產過程中，農戶為了獲得高產量會進行多次追肥，肥料的過量施入不僅無法使產量持續增加，還會引發邊際收益遞減[3]，養分不能被作物充分吸收，殘留在土壤中造成資源浪費，同時對環境安全也造成威脅[4]。此外，農戶在生產中通常使用速效肥料施肥，該肥料主要特點是養分釋放快，無法長期供應作物所需養分，容易淋溶或揮發。因此，降低肥料用量、提高肥料利用率以及提升番茄營養品質對農戶收益至關重要。為提高農戶收益水平，需要研發更有效的施肥方式或者新型肥料。緩釋肥是一種新型肥料，其特點在于能夠根據作物的養分需求提供養分，且只需在生長初期一次性施入，不僅有利于簡化肥料管理技術，且可以有效降低生產成本。因此，緩釋肥有望在提高作物產量的同時減少化肥的使用量，從而促進農業可持續發展[5]。有研究表明，在番茄和辣椒的種植過程中，施用緩釋肥不僅能增加產量，還能改善品質[6]。此外，緩釋肥還能增強根系活力，進一步促進蔬菜的生長和發育[7]。因此，緩釋肥在蔬菜種植中具有重要作用，對提升蔬菜生產效益有明顯的促進作用。研究表明，緩釋肥對植物生長發育也具有促進作用。程耀華等[8]研究發現，相比于傳統復合肥，施用緩釋肥能夠顯著提高茶苗的苗高、地徑、地上和地下部干物質含量，有效促進茶苗生長。鄭紹傑等[9]研究表明，不同用量的緩釋肥處理顯著提高了白槍桿幼苗根、莖、葉的生物量，同時對苗高和地徑也有一定的促進作用。薛娟等[10]研究表明，隨著施肥時間的延長，緩釋肥養分釋放速率逐漸加快，能夠滿足茄子生長所需的養分，從而顯著改善茄子的根系活力，提高葉綠素含量。

目前，國內對不同緩釋肥的養分釋放規律分析及以珍珠巖為基質在番茄上采用不同緩釋肥的研究較少。因此，筆者通過土柱淋溶試驗分析不同緩釋肥養分累積釋放規律，以櫻桃番茄為試驗材料，設置不同緩釋肥與常規水溶肥的對比試驗，旨在探討不同緩釋肥對櫻桃番茄植株生長及基質養分的影響，從而為緩釋肥在番茄上的生產應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 設計

1.1.1 土柱淋溶試驗 試驗于2023年9月20日至12月13日在寧夏大學葡萄酒與園藝學院園藝實驗室進行，通過淋溶試驗，模擬不同緩釋肥在基質中的養分釋放過程。試驗以珍珠巖為淋溶基質，試驗前需將珍珠巖置于燒杯中，加入蒸餾水浸泡，攪拌去除懸浮雜質，用蒸餾水多次沖洗后置于托盤中，用110 ℃烘箱烘干。試驗設3個處理：包膜型緩釋肥（H1，奧朗全控復合肥料，14-14-14）、磷酸鹽有機緩釋肥（H2，好樂耕有機緩釋茄果專用肥，13-4-8）、磷酸鹽無機緩釋肥（H3，海生萬新型環保智能型緩釋礦物質復合肥，15-5-17）。土柱淋溶裝置直徑為6.5 cm、高20 cm，柱底部用雙層尼龍網（雙層網中間夾一張定性濾紙）封底，用繩子固定。土柱的填筑方法如下：首先，將10 g烘干的珍珠巖置于底層；其次，將20 g烘干的珍珠巖與一定量的肥料充分混合置于中間；最后，在土柱上部添加10 g珍珠巖，以防止淋溶過程中對基質的干擾。填好土柱后，每根土柱加入一定量的水，在1、3、5、7、10、14、21、28、36、45、56、84 d向每個土壤柱中加入250 mL蒸餾水進行淋洗，收集浸出液，測定浸出液中的氮、磷、鉀含量。

1.1.2 盆栽試驗 試驗于2023年3月23日至8月25日在寧夏吳忠市國家農業科技園區F區11號溫室進行。試驗品種為荷蘭紐內姆公司提供的MISTELA櫻桃番茄，生長類型為無限生長型。試驗采用東西向盆式栽培，每盆定植2株番茄，花盆規格長50 cm、寬20 cm、高20 cm。試驗共設4壟，每個處理為1壟，每壟雙行種植，壟寬為100 cm，行距為120 cm，株距25 cm，定植密度36 000株· hm-2?；|為顆粒珍珠巖，規格在3～5 mm，其基本理化性質如表1所示。試驗以常規水溶肥（CK，20-20-20+TE）為對照，對照不施用底肥，只進行追肥；以包膜型緩釋肥（H1，奧朗全控復合肥料，14-14-14）、磷酸鹽有機緩釋肥（H2，好樂耕有機緩釋茄果專用肥，13-4-8）、磷酸鹽無機緩釋肥（H3，海生萬新型環保智能型緩釋礦物質復合肥，15-5-17）為處理，根據每667 m2目標產量10 000 kg計算氮肥投入量，所有處理等氮施入，50%氮肥以緩釋肥為底肥施入，50%氮肥水溶肥為追肥施入。所有處理在第一穗果實膨大后進行追肥，每次追K2SO4和水溶肥（20-20-20+TE），各處理具體施肥用量見表2，所有處理統一水管理。試驗采用完全隨機區組設計，每個處理3次重復，每小區面積為30 m2。

1.2 指標測定與方法

1.2.1 生長指標測定 定植緩苗7 d后，每個處理選代表性植株3株，測量番茄株高、莖粗、葉面積及葉片數，間隔14 d測量1次，連續測量4次。株高使用卷尺測量地面至植株生長點的距離；莖粗用游標卡尺測量基部子葉下端1 cm處；葉長使用卷尺測量葉片尖部至葉片底部的距離，葉寬用卷尺測量葉片中間最寬距離，分不同的生育期帶入葉面積公式[11]進行計算，葉片數用觀察法計算。分別在定植30、60、90 d，采用Li-6800便攜式光合儀測定植株光合指標，每個處理選擇3株長勢均一植株，取自頂葉向下第5片葉片測定植株功能葉片蒸騰速率、氣孔導度、凈光合速率和胞間CO2濃度[12]。

1.2.2 產量、品質及生物量測定 在番茄果實成熟期，每個處理選取成熟度一致的3個果實進行品質、產量指標測定。用電子天平測定果實單果質量，隨后根據單穗結果數、結果穗數計算單株產量，按照種植密度折合成單位面積產量。參照高俊鳳[13]的方法，采用水楊酸法測定果實硝酸鹽含量，采用蒽酮比色法測定果實可溶性糖含量，采用TD-45數字折光儀測定果實可溶性固形物含量，采用酸堿中和轉移法測定果實有機酸含量，采用鉬藍比色法測定維生素C含量。

在拉秧期，從每個處理隨機選擇3株植株，將植株地上部和地下部用無菌手術刀分開，根系用清水洗凈并用紙吸干水分，用電子天平稱量地上部和地下部鮮質量，隨后將地上部和地下部植株在烘箱75 ℃下烘干至質量恒定，然后測定地上部和地下部干質量[14]。

1.2.3 基質養分測定 分別在定植30、60、90 d，每個處理用五點采樣法采集0～20 cm的基質樣品，混合風干后測定基質pH值和氮、磷、鉀含量。采用1∶10土壤懸液電位計法測定pH值，采用凱氏定氮法測定速效氮含量，采用鉬銻抗比色法測定速效磷含量，采用火焰光度法測定速效鉀含量[15]。

1.2.4 浸出液氮、磷、鉀含量測定及養分釋放速率測定 利用土柱淋溶法收集不同時期的浸出液，采用堿性過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法測定浸出液中總氮含量；采用鉬酸銨分光光度法測定浸出液中總磷含量；采用火焰光度法測定浸出液中總鉀含量[16]。

初期養分釋放率/%=肥料24 h內養分溶出量/肥料總養分量×100；

28 d累積養分釋放率/%=28 d累積養分溶出量/肥料總養分量×100；

累積養分釋放率/%=累積養分溶出量/肥料總養分量×100。

1.3 數據統計分析

采用Excel 2016和SPSS 20.0對試驗數據進行統計與分析；采用單因素ANOVA在0.05水平進行差異顯著性分析；采用Person相關性進行基質養分和番茄植株生長、果實品質指標間相關性分析，利用主成分及隸屬函數進行綜合分析；采用Excel 2016與Origin 2022作圖。

2 結果與分析

2.1 緩釋肥在土柱淋溶試驗中的養分釋放規律

3種緩釋肥在土柱淋溶試驗中的氮、磷、鉀累積釋放速率如圖1所示。在整個緩釋肥的釋放周期內，隨著時間推移，3種緩釋肥氮累積釋放率逐漸升高，在28 d時，氮累積釋放率均未達到60%，且3種緩釋肥28 d氮累積養分釋放率順序為H2＞H1＞H3。在整個釋放周期H1處理的氮累積釋放率最高，為54.32%；H3處理的氮累積釋放率最低，為49.01%。在整個釋放周期，緩釋肥H1、H2和H3的磷累積釋放率均未達到25%，分別為10.06%、24.94%和14.07%。緩釋肥H1、H2和H3的鉀素初期養分釋放率分別為1.91%、34.50%和29.37%，且緩釋肥H1、H2和H3的鉀累積釋放率在28 d均超出了國家標準（緩釋肥28 d累積釋放率不得超過80%）。

2.2 不同緩釋肥對基質養分含量的影響

由圖2可知，所有處理基質pH、速效氮、速效磷和速效鉀含量均隨番茄生育周期延長呈降低趨勢，3種緩釋肥處理基質養分含量均高于CK。與CK比較，H3處理可顯著提高基質pH值，而H1和H2處理可顯著降低基質pH值。在整個生育期，H1和H2處理的速效氮和速效磷含量均顯著高于H3處理；在30 d和60 d時，H1和H2處理的速效鉀含量均顯著高于H3處理，90 d時H2和H3處理間速效鉀含量差異不顯著。H1處理的速效氮含量只有在90 d時顯著高于H2處理；在30 d時，H2處理的速效鉀含量顯著高于H1處理，而60 d和90 d時H1處理顯著高于H2處理；速效磷含量始終為H1處理顯著高于H2處理。

2.3 不同緩釋肥對櫻桃番茄植株長勢和光合特性的影響

由圖3可知，在番茄定植30～60 d，與CK相比，施用緩釋肥均能顯著提高櫻桃番茄植株株高、葉面積和葉片數。定植15 d時，與CK相比，H1、H2和H3處理均可顯著促進櫻桃番茄葉面積的增長，提升效果分別為35.25%、46.65%和44.76%。定植30 d時，H2處理葉面積和葉片數均顯著高于H1和H3。在定植45 d時，H1處理的株高、莖粗、葉面積均高于H2和H3，而3種緩釋肥處理間葉片數無顯著差異。在定植60 d時，H1處理的莖粗、葉面積和葉片數均顯著高于H2和H3，對櫻桃番茄的促生效果最好，H2和H3處理間無顯著差異。

由圖4可知，與CK相比，施用緩釋肥有利于櫻桃番茄植株進行光合作用，提高了植株的蒸騰速率，顯著提高了凈光合速率和氣孔導度。除胞間CO2濃度外，蒸騰速率、凈光合速率和氣孔導度隨著生長期呈先增后減的趨勢。在定植60 d時，H1、H2、H3處理間蒸騰速率、凈光合速率、胞間CO2濃度和氣孔導度均無顯著差異。在定植90 d時，H1處理的蒸騰速率、凈光合速率和氣孔導度均明顯高于H2、H3處理。在定植90 d時，與CK相比，3種緩釋肥處理的凈光合速率分別顯著提升了27.23%、15.79%、16.50%，氣孔導度分別顯著提升了34.10%、16.56%、19.97%。

2.4 不同緩釋肥對櫻桃番茄品質、產量和生物量的影響

由表3可知，與CK相比，施用緩釋肥能顯著提高櫻桃番茄維生素C、可溶性糖、可溶性固形物含量和糖酸比，降低有機酸和硝酸鹽含量。與CK相比，H1、H2、H3處理維生素C含量分別顯著提高了20.14%、13.67%、16.30%；可溶性糖含量分別顯著提高了21.30%、19.73%、14.27%；可溶性固形物含量分別顯著提高了27.41%、21.53%、23.53%；有機酸含量分別顯著降低了28.57%、26.19%、26.19%。3種緩釋肥處理間可溶性固形物、有機酸、硝酸鹽含量和糖酸比無顯著差異，H1處理的維生素C和可溶性糖含量最高。

由表4可知，3種緩釋肥處理單果質量、結果穗數、單株產量、單位面積產量均高于CK，其中H1處理各項指標最優。3種緩釋肥處理相比，每穗結果數、結果穗數和單位面積產量無顯著差異，而H1處理的單果質量和單株產量均高于H2、H3，H2與H3間無顯著差異。

由圖5可知，緩釋肥處理顯著增加了番茄植株地上部和地下部干鮮質量，且3種緩釋肥處理間地上部和地下部鮮質量間無顯著差異。H1處理對番茄地上部和地下部植株干質量增加效果最優，H2和H3次之，且兩者之間無顯著差異。

2.5 相關性分析與主成分分析

由表5可知，速效氮含量與莖粗、葉面積、可溶性糖含量、糖酸比及植株地上部干質量呈顯著正相關；速效磷含量與植株地上、地下部干質量呈顯著正相關；速效鉀含量與莖粗、維生素C含量、可溶性糖含量、地下部鮮質量及單位面積產量呈顯著正相關，與株高、葉面積、葉片數、可溶性固形物含量、糖酸比及植株地上部鮮質量呈極顯著正相關，與有機酸含量呈極顯著負相關。

由于單一指標不能科學、有效地反映不同處理對櫻桃番茄植株生長、品質及產量的影響，因此采用主成分分析法，對不同緩釋肥處理的長勢、光合作用、品質、產量等23個指標進行綜合評價。由表6可知，以特征值大于1為標準，共提取了3個有效主成分，累積貢獻率為100.00%。其中，PC1的解釋方差為85.52%；PC2的解釋方差為8.17% ；PC3的解釋方差為6.31%。根據表7不同緩釋肥處理綜合評得分及排序可知，H1處理為促進櫻桃番茄植株生長、提高品質及基質養分含量的最佳處理。

3 討論與結論

在土壤淋溶試驗中，3種緩釋肥氮素初期養分釋放率均未超過10%，且三者28 d的累積養分釋放率分別為45.09%、46.78%和41.76%，均滿足國家標準《緩釋肥》（GB/T 23348—2009）的要求[17]。通過土柱淋溶試驗發現，在15 d前，包膜型緩釋肥氮累積釋放率低于其他2種緩釋肥；15 d后，包膜型緩釋肥氮累積釋放率逐漸升高，60 d時在3種緩釋肥氮累積釋放率最高，并持續到試驗結束，這一趨勢與3種緩釋肥基質中速效氮含量的變化趨勢一致。

在本研究中，3種緩釋肥處理基質的速效氮、速效磷和速效鉀含量在番茄生長30～90 d均顯著高于CK，說明3種緩釋肥顯著增加基質養分含量，在生育期前90 d能為番茄提供豐富的氮、磷、鉀養分。包膜型緩釋肥前期（60 d前）基質速效氮含量低于磷酸鹽有機緩釋肥，但在后期顯著高于磷酸鹽有機緩釋肥和磷酸鹽無機緩釋肥，且包膜型緩釋肥速效氮含量最高，主要是3種緩釋肥不同的緩釋材料和緩釋原理造成的[18]。本試驗的盆栽試驗，在番茄生長初期，植株澆水量較少，包膜型緩釋肥的養分釋放量相對其他2種緩釋肥較低；在生長中后期，番茄植株所需水分增加，且環境溫度逐漸回升，包膜型緩釋肥養分釋放量逐漸增加，可供植株吸收。所以，與磷酸鹽有機緩釋肥和磷酸鹽無機緩釋肥相比較，包膜型緩釋肥更適合生育周期長的作物。

本研究結果表明，緩釋肥對植株生長各項指標的促進作用優于常規水溶肥，在生長期前60 d，添加緩釋肥處理的株高、莖粗、葉面積和葉片數均高于CK。緩釋肥可促進植株根系發育，增加植株生物量，緩釋肥處理的地上部干、鮮質量和地下部干、鮮質量均顯著高于CK。這可能是因為3種緩釋肥的釋放速率和時間與作物的養分吸收規律相似，確保了植物在各個生長階段持續得到養分供應，從而促進了植物的生長。張小蘭等[19]的研究表明，施用控釋肥處理的番茄株高和莖粗均高于對照組，且在定植后45、60、75 d，施用控釋肥處理的番茄株高顯著高于常規施肥處理。孫哲等[20]研究表明，控釋肥能穩定持續地為植株供應養分，有利于番茄植株根系生長，促進其地上部生長，從而促進植株生物量增加。番茄生長對養分的需求較大，而產量的提高與肥料養分的供應密切相關[21]。本試驗結果顯示，緩釋肥處理的平均單果質量和結果穗數均高于CK，單位面積產量較CK提高了20.13%～31.03%。有研究表明，施用控釋肥會影響番茄單株坐果數和平均單果質量，從而影響總產量[22]。通過相關性分析得出，基質的養分含量與番茄植株生長、果實品質和產量之間存在顯著相關性，緩釋肥利用特定調控機制使養分緩慢釋放，基質養分始終能滿足番茄生長需要，這也促使緩釋肥處理櫻桃番茄產量高于CK。

施用緩釋肥對番茄果實品質也會產生影響，可溶性糖、維生素C含量和糖酸比等是評價番茄果實品質的重要指標[23]。本試驗結果表明，合理施用緩釋肥可以提高櫻桃番茄可溶性糖、可溶性固形物和維生素C含量。這與李通等[24]的研究結果一致，施用緩釋肥可促進作物的生長發育并提高品質，這或許是因為緩釋肥中富含有機質，有效改善了櫻桃番茄的品質。還有研究表明，施用氮肥是導致蔬菜體內硝酸鹽積累的主要原因[25]。本試驗結果表明，緩釋肥處理的番茄果實硝酸鹽含量低于CK，可能是由于緩釋肥內含有相關抑制劑，養分釋放速率較慢且周期更長，提高了番茄對硝酸鹽的轉化能力，促進了氮素養分的充分吸收和轉化[26]。

綜上所述，緩釋肥對櫻桃番茄植株生長、光合作用、產量和品質等具有一定影響，與常規水溶肥相比，施用包膜型緩釋肥的效果最優，能顯著提高基質速效氮、速效磷及速效鉀含量，促進番茄植株長勢和光合作用，提高果實維生素C、可溶性固形物含量及糖酸比，顯著增加作物產量。

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