生物質(zhì)炭施用量對土壤性狀和番茄產(chǎn)質(zhì)量的影響①

沈 盟，蔣芳玲，王 珊，唐 靜，吳 震,2*

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生物質(zhì)炭施用量對土壤性狀和番茄產(chǎn)質(zhì)量的影響①

沈 盟1，蔣芳玲1，王 珊2,3，唐 靜2,3，吳 震1,2*

(1 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，南京 210095；2 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)昆山蔬菜產(chǎn)業(yè)研究院，江蘇蘇州 215300； 3 昆山市城區(qū)農(nóng)副產(chǎn)品實(shí)業(yè)有限公司，江蘇蘇州 215300)

本試驗(yàn)以南方地區(qū)設(shè)施黃棕壤為供試土壤，櫻桃番茄為試驗(yàn)材料，通過測定土壤有機(jī)碳、速效養(yǎng)分、酶活性以及番茄的產(chǎn)量品質(zhì)等指標(biāo)，研究生物質(zhì)炭施用量對菜田土壤性狀及櫻桃番茄產(chǎn)量與品質(zhì)的影響，為在蔬菜栽培中合理使用生物質(zhì)炭提供依據(jù)。試驗(yàn)設(shè)3個(gè)生物質(zhì)炭施用量處理，分別為200(T1)、400(T2)、600 kg/667m2(T3)，以不施用生物質(zhì)炭處理為對照(CK)。研究結(jié)果表明：施用生物質(zhì)炭能提高土壤有機(jī)碳、堿解氮、速效磷和速效鉀含量。在番茄生長前期，以 T1處理的土壤蔗糖酶活性最高，但 3 個(gè)處理的脲酶和中性磷酸酶活性與對照的差異不顯著；到生長后期，T1處理的蔗糖酶活性依然保持最高，脲酶和中性磷酸酶活性也逐漸提高且高于對照及其他處理。生物質(zhì)炭可提高番茄單株坐果率，降低單株僵果率，以 T1處理的單株坐果率最高，T3處理的單株僵果率最低。3 個(gè)生物質(zhì)炭施用量均可提高番茄產(chǎn)量，折合單位面積產(chǎn)量分別為 5157.99、4539.05和 4610.31 kg/667m2，分別較對照增產(chǎn) 20.44%、5.99%和 7.65%，以 T1處理產(chǎn)量最高。在本試驗(yàn)中，以生物質(zhì)炭施用量為 200 kg/667m2的增產(chǎn)效果最好。

生物質(zhì)炭；土壤性狀；產(chǎn)量與品質(zhì)；櫻桃番茄

設(shè)施栽培在蔬菜跨區(qū)域、反季節(jié)種植中發(fā)揮重要的作用。我國是世界設(shè)施園藝面積最大的國家[1]，但由于缺乏科學(xué)合理的種植管理，溫室大棚菜田土壤次生鹽漬化、土壤酸化、養(yǎng)分失衡等問題比較嚴(yán)重[2-3]。生物質(zhì)炭是生物質(zhì)在低氧條件下熱解產(chǎn)生的具有高度多孔結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，具有較強(qiáng)的堿性，被用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)[4]，農(nóng)業(yè)廢棄物、城市垃圾和禽畜糞便等都可作為生物質(zhì)炭的原料[5-7]。研究表明，生物質(zhì)炭通過吸附有毒物質(zhì)[8]、提高土壤pH和CEC值[9]、緩解鹽脅迫[10]、增加土壤有機(jī)質(zhì)含量[11]等途徑有效改良土壤，在增加微生物群落豐度[12]、提高肥料利用率[13]、提高作物產(chǎn)量[14-16]等方面也具有良好作用。目前，相關(guān)研究多集中在實(shí)驗(yàn)室模擬栽培條件下進(jìn)行的，在田間作物栽培中作用效果的相關(guān)研究還不多。因此，如何將生物質(zhì)炭因地制宜地運(yùn)用到生產(chǎn)中去，是亟需研究的內(nèi)容。

番茄(Mill.)屬于茄科番茄屬，一年生或多年生的草本植物，是全世界栽培最為廣泛的蔬菜作物之一，也是我國主要的設(shè)施蔬菜[17]。因此，本試驗(yàn)以櫻桃番茄為試驗(yàn)材料，在設(shè)施條件下栽培，通過測定不同生物質(zhì)炭施用量下土壤養(yǎng)分、酶活性以及番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的變化，明確生物質(zhì)炭對設(shè)施栽培條件下土壤和番茄產(chǎn)量品質(zhì)的影響，為在設(shè)施蔬菜栽培中合理使用生物質(zhì)炭提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料和試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試番茄品種為“摩斯特”(Moscatel RZ)，屬于櫻桃番茄類型，由Rijk Zwaan Distribution B.V.公司提供。

試驗(yàn)所用生物質(zhì)炭由遼寧金和福農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司提供，該生物質(zhì)炭由花生殼在300℃高溫下制成。經(jīng)測定，該產(chǎn)品堿解氮含量225 mg/kg，速效磷含量234 mg/kg，速效鉀含量10360 mg/kg，有機(jī)質(zhì)含量588.6 g/kg，pH 7.87。

試驗(yàn)設(shè)3個(gè)生物質(zhì)炭施用量處理，分別為：200(T1)、400(T2)、600 kg/667m2(T3)，以不施用生物質(zhì)炭處理為對照(CK)。每個(gè)處理4次重復(fù)，每重復(fù)小區(qū)面積6 m2，隨機(jī)區(qū)組排列。

1.2 處理方法

試驗(yàn)于2015年3月至8月在昆山市城區(qū)農(nóng)副產(chǎn)品實(shí)業(yè)有限公司的連棟大棚內(nèi)進(jìn)行。連棟大棚基本結(jié)構(gòu)為棟長50 m，棟寬32 m，頂高4.5 m，肩高4 m，4連棟，單棟跨度8 m。前茬作物為茼蒿。實(shí)驗(yàn)區(qū)土壤為黃棕壤，耕作層(5 ~ 20 cm)土壤堿解氮含量156 mg/kg，速效磷含量132 mg/kg，速效鉀含量359 mg/kg，有機(jī)碳含量15.82 g/kg，pH 7.33。

于2015年3月5日翻耕土壤并施入有機(jī)肥2 000 kg/ 667m2做基肥，4月17日按試驗(yàn)設(shè)計(jì)在小區(qū)中施入生物質(zhì)炭，然后翻耕均勻以備定植。整個(gè)番茄生長期間不施用其他肥料。

采用穴盤育苗，于2015年3月5日催芽，3月10日播種。育苗基質(zhì)為“極苗”育苗基質(zhì)，購于鎮(zhèn)江領(lǐng)航基質(zhì)科技發(fā)展有限公司。4月18日，番茄秧苗達(dá)到4葉1心時(shí)，選擇生長一致的健壯秧苗定植到連棟塑料大棚處理過的土壤中。采用雙行密植栽培，定植密度為6 064株/667m2。在雙行中間鋪設(shè)滴灌帶，并用黑色地膜覆蓋。采用單干整枝，試驗(yàn)過程中定期進(jìn)行植株調(diào)整，于6月14日保留7個(gè)花序(果穗)打頂。

1.3 測定項(xiàng)目和方法

1.3.1 土壤速效養(yǎng)分和部分酶活性 從4月6日開始，每隔20 d用鐵鏟取5 ~ 20 cm土層深度的土樣，測定土壤相關(guān)指標(biāo)，共測定6次。采集的土壤放于通風(fēng)處自然風(fēng)干，除去動(dòng)植物殘?bào)w、石子等雜質(zhì)，用粉碎機(jī)粉碎后過1 mm篩[18]。

測定指標(biāo)包括土壤有機(jī)碳(用重鉻酸鉀法測定)；土壤速效養(yǎng)分：包括堿解氮(用碳酸氫鈉浸提-堿解擴(kuò)散法測定)、速效磷(用碳酸氫鈉浸提-鉬涕抗比色法測定)、速效鉀(用乙酸銨浸提-火焰光度法測定)；土壤酶活性：包括土壤脲酶活性(用苯酚鈉比色法測定，酶活性以每克土壤24 h產(chǎn)生NH4+-N的質(zhì)量(mg)表示)、土壤蔗糖酶活性(用3,5-二硝基水楊酸比色法測定，酶活性以每克土壤24 h產(chǎn)生的葡萄糖的質(zhì)量(mg)表示)、土壤中性磷酸酶活性(用磷酸苯二鈉比色法測定，酶活性以每克土壤24 h產(chǎn)生的酚的質(zhì)量(mg)表示)。每個(gè)重復(fù)均取3個(gè)樣品測定，結(jié)果取平均值。

1.3.2 番茄產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo) 6月17日采收第1穗果，至7月31日采收第7穗果，采收期為45天。產(chǎn)量指標(biāo)包括花序坐果率(單個(gè)花序結(jié)實(shí)數(shù)/單個(gè)花序開花數(shù)×100%)、單株坐果率(每株留7個(gè)花序，計(jì)算7個(gè)花序平均坐果率)、果穗僵果率(將坐果后沒有充分發(fā)育的果實(shí)定義為僵果；單個(gè)果穗僵果數(shù)/單個(gè)果穗坐果數(shù)×100%)、單株僵果率(每株7個(gè)果穗的平均僵果率)、單穗重(不同節(jié)位果穗的重量)、單株產(chǎn)量(每株7個(gè)果穗的重量之和)。每個(gè)重復(fù)選取10株番茄測定，結(jié)果取平均值。

品質(zhì)指標(biāo)包括可溶性固形物(用奧利龍0 ~ 20% 手持糖度計(jì)測定)、可溶性糖(用蒽酮比色法測定)、可滴定酸(用酸堿滴定法測定)、抗壞血酸(用紅菲啰啉比色法測定)、可溶性蛋白(用考馬斯亮藍(lán)比色法測定)、番茄紅素(用有機(jī)溶劑提取比色法測定)。每個(gè)重復(fù)均從第3節(jié)位果穗上選取3個(gè)完全成熟的果實(shí)測定，結(jié)果取平均值。

1.3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 使用Microsoft Excel 2010軟件處理數(shù)據(jù)，利用SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物質(zhì)炭施用量對土壤有機(jī)碳和速效養(yǎng)分的影響

2.1.1 對土壤有機(jī)碳含量的影響 由圖1可見，土壤有機(jī)碳含量與生物質(zhì)炭施用量呈正比，施用量越大，有機(jī)碳含量越高。T2和T3處理的有機(jī)碳含量在4月26日至7月15日期間始終顯著高于CK，而T1處理的有機(jī)碳含量于5月16日后才顯著高于CK。3個(gè)處理中，T3處理的土壤有機(jī)碳含量最高，生長期平均含量較CK高2.77 g/kg，T1處理最低，生長期平均含量較CK高1.27 g/kg。

不同生物質(zhì)炭施用量下，土壤有機(jī)碳含量隨著時(shí)間的延長呈不同的變化。在番茄生長過程中，CK和T3處理的有機(jī)碳含量變化較平穩(wěn)，T1和T2處理變化幅度較大。4月26日至6月25日，T3處理的土壤有機(jī)碳含量始終在一定范圍內(nèi)小幅波動(dòng)，而T1和T2處理的土壤有機(jī)碳含量在5月16日后開始升高，到6月25日達(dá)到最大值，且與T3處理差異不顯著。至7月15日，各處理的土壤有機(jī)碳含量都有不同程度降低。CK和T3處理降低幅度較小，高于施用前；T1和T2處理降低幅度較大，與施用前差異不顯著。

2.1.2 對土壤速效養(yǎng)分含量的影響 施用生物質(zhì)炭能提高土壤堿解氮含量，由圖2A可見，前期以T2和T3處理含量較高，后期以T1處理含量較高。4月26日，T2和T3處理的土壤堿解氮含量顯著高于CK和T1處理。但隨著時(shí)間的延長，T1處理的堿解氮含量逐漸升高，至6月5日時(shí)達(dá)到最高；T2和T3處理在4月26日至6月5日期間變化較平穩(wěn)。6月5日后，各處理土壤堿解氮含量均有不同程度的減少，至6月25日時(shí)，T1處理顯著高于CK及其他處理，至7月15日時(shí)，各處理及CK與施用前相比差異均不顯著。

施用生物質(zhì)炭能提高土壤有效磷含量，以T2處理含量最高，顯著高于CK，T1、T3處理與CK差異不顯著(圖2B)。4月6日至5月16日期間，各處理有效磷含量均迅速升高，不同處理及CK間差異不顯著；5月16日至7月15日期間，T1處理在7月15日時(shí)的有效磷含量與5月16日的相比顯著下降；T2處理和CK的有效磷含量變化平穩(wěn)；T3處理在6月25日的有效磷含量顯著低于5月16日的含量。

由圖2C可見，施用生物質(zhì)炭能提高土壤速效鉀含量，以T2和T3處理含量較高。各處理及CK的速效鉀含量均為先增高后逐漸降低，至4月26日達(dá)到最大值后開始下降，5月16日之后，相同時(shí)期各處理及CK間差異均不顯著。

2.2 生物質(zhì)炭施用量對土壤酶活性的影響

施用生物質(zhì)炭能顯著提高土壤蔗糖酶活性，各時(shí)期均以T1處理的活性最高，CK的最低。由圖3A可見，T2、T3處理和CK的土壤蔗糖酶活性隨時(shí)間變化呈先降低后升高的趨勢。在4月6日至6月5日期間，T2、T3處理和CK的土壤蔗糖酶活性均緩慢下降，而T1處理保持平穩(wěn)；至6月5日時(shí)，T2、T3處理和CK均顯著低于施用前。6月5日之后，各處理及CK的土壤蔗糖酶活性均有不同程度的升高。至7月15日，T1處理顯著高于施用前，T2和T3處理與施用前差異不顯著，而CK則顯著低于施用前。

施用生物質(zhì)炭后，土壤中性磷酸酶活性并沒有立即升高，而是隨著時(shí)間逐漸升高，以T1處理的活性最高(圖3B)。4月6日至6月5日期間，T2處理和CK土壤中性磷酸酶活性變化平穩(wěn)，而T1和T3處理酶活性逐漸升高，6月5日之后各處理及CK的酶活性均開始大幅升高；至7月15日，T1處理土壤中性磷酸酶活性最高，T3處理次之，且均顯著高于CK。

對圖3C進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，施用生物質(zhì)炭后，T1處理的土壤脲酶活性降低較慢，在番茄生長后期高于CK和其他處理。4月6日至5月16日期間，各處理的土壤脲酶活性變化平穩(wěn)，且均與CK的差異均不顯著；5月16日至6月5日期間，T2處理和CK的脲酶活性顯著升高，而T1和T3處理變化依舊平穩(wěn)；6月5日后，CK、T2和T3處理的土壤脲酶活性開始下降，而T1處理則在6月25日后才開始降低；到7月15日，T1和T3處理的脲酶活性與施用前差異不顯著，而CK和T2處理顯著低于施用前。

2.3 生物質(zhì)炭施用量對番茄花序坐果率和果穗僵果率的影響

施用生物質(zhì)炭能提高番茄的單株坐果率。通過對圖4A的分析發(fā)現(xiàn)，只有T1處理各節(jié)位花序的坐果率均不低于CK。T1處理的第2、4、7節(jié)位的花序坐果率顯著高于相同節(jié)位的CK，分別比CK高8.9、6.5和7.3個(gè)百分點(diǎn)；T2 處理第2、3、4、7節(jié)位顯著高于CK，分別高7.3、7.4、4.9和5.8個(gè)百分點(diǎn)，但第5節(jié)位顯著低于CK 5.5個(gè)百分點(diǎn)；T3 處理第2、4、7節(jié)位顯著高于CK，分別高12.0、5.6和6.0個(gè)百分點(diǎn)，但5、6節(jié)位顯著低于CK，分別低4.5和5.1個(gè)百分點(diǎn)。各處理及CK的花序坐果率均隨時(shí)間呈先下降后升高的趨勢，第3節(jié)位顯著低于第2節(jié)位的坐果率，隨后在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，施用生物質(zhì)炭的處理第7節(jié)位的花序坐果率都顯著CK高于第6節(jié)位。

試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，番茄果實(shí)發(fā)育過程中存在僵果現(xiàn)象，施用生物質(zhì)炭能顯著降低番茄的單株僵果率。由圖4B可見，T1處理的第1、4、5節(jié)位的果穗僵果率顯著低于相同節(jié)位的CK，分別比CK低5.8、6.2和5.7個(gè)百分點(diǎn)，而第7節(jié)位卻顯著高于CK 3.5個(gè)百分點(diǎn)；T2處理的第3、4、7節(jié)位的果穗僵果率顯著低于CK，分別低6.8、10.7和9.2個(gè)百分點(diǎn)，而第6節(jié)位顯著高于CK 7.1個(gè)百分點(diǎn)；T3處理的第1、3、4、7節(jié)位的果穗僵果率顯著低于CK，分別低5.8、8.7、12.5和10.5個(gè)百分點(diǎn)，而第5節(jié)位顯著高于CK 7.8個(gè)百分點(diǎn)。各處理及CK的果穗僵果率隨時(shí)間延長均呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，施用生物質(zhì)炭能延遲果穗僵果率最大值出現(xiàn)的時(shí)間，CK和T1處理的果穗僵果率在第4節(jié)位達(dá)到最大值，T2和T3處理分別在第6節(jié)位和第5節(jié)位才達(dá)到最大值。雖然不同處理對番茄果穗僵果率的影響沒有一致規(guī)律，但仍可看出，施用生物質(zhì)炭具有降低單株僵果率的效果。

2.4 生物質(zhì)炭施用量對番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

2.4.1 對單穗重和單株產(chǎn)量的影響 根據(jù)對圖5的分析發(fā)現(xiàn)，施用生物質(zhì)炭能提高番茄的單株產(chǎn)量，各處理及CK的單株產(chǎn)量：CK為706.22 g、T1處理為850.59 g、T2處理為748.52g、T3處理為760.28 g，以T1處理最優(yōu)，較CK增產(chǎn)20.44%；T3處理次之，增產(chǎn)7.65%；T2處理增產(chǎn)最少，僅5.99%，T1與T3處理顯著高于CK，T2處理與CK差異不顯著。

生物質(zhì)炭對番茄不同節(jié)位單穗重的影響不一致，T2處理只有1穗果的單穗重高于同節(jié)位CK，因此單株增產(chǎn)最少；而T1處理有5穗高于CK，因此單株增產(chǎn)最多(圖5)。T1處理的第1、2、4、5、7節(jié)位單穗重顯著高于CK，分別增產(chǎn)32.96、32.45、19.71、29.78和21.63 g，第3、4節(jié)位與CK無顯著差異，其節(jié)位較低的果穗增重幅度較大；T2處理的第3節(jié)位單穗重顯著高于CK 23.82 g，而其第6節(jié)位顯著低于CK 14.76 g，其余節(jié)位與CK差異不顯著；T3的第3、4、7節(jié)位顯著高于CK，分別高17.56、28.74和25.32 g，第6節(jié)位顯著低于CK 14.87 g，其余節(jié)位單穗重與CK差異不顯著，其節(jié)位較高的果穗增重幅度較大。

2.4.2 對品質(zhì)的影響 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，施用生物質(zhì)炭會對番茄果實(shí)可溶性固形物含量產(chǎn)生一定影響。由圖6可見，T3處理會導(dǎo)致番茄可溶性固形物含量降低。T1處理第1、2穗果果實(shí)可溶性固形物顯著低于CK，其余果穗與CK差異不顯著；T2處理的第2穗果可溶性固形物顯著低于CK，而其第4、5、6穗顯著高于CK，其余果穗與CK差異不顯著；T3處理的第1、2、3、4、5、6穗果的可溶性固形物含量均顯著低于CK，但其第7穗果顯著高于CK。

通過對表1中指標(biāo)的分析發(fā)現(xiàn)，施用生物質(zhì)炭不會提升番茄的營養(yǎng)品質(zhì)，但各生物質(zhì)炭處理的糖酸比均顯著低于CK。T1處理的可溶性糖含量和糖酸比顯著低于CK，其余品質(zhì)指標(biāo)無顯著差異；T2處理的可滴定酸含量顯著高于CK，糖酸比顯著低于CK，其余指標(biāo)無顯著差異；T3處理的可溶性糖、抗壞血酸和糖酸比均顯著低于CK，其余指標(biāo)無顯著差異。

表1 生物質(zhì)炭施用量對番茄果實(shí)品質(zhì)的影響

注：表中同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示不同處理間差異達(dá)<0.05顯著水平。

3 討論

3.1 生物質(zhì)炭施用量對土壤性狀的影響

土壤有機(jī)質(zhì)是土壤固相的重要組成成分[19]。有機(jī)質(zhì)能通過礦化釋放出水、二氧化碳以及各種礦物質(zhì)營養(yǎng)，也能通過腐殖化過程轉(zhuǎn)變?yōu)檩^為穩(wěn)定的腐殖質(zhì)保存在土壤中，并最終被微生物分解礦化[20]。本研究中，雖然施入生物質(zhì)炭提高前期土壤有機(jī)碳含量，但到后期都降低至未施用前水平。這可能是因?yàn)樘K州地區(qū)在6月15日進(jìn)入梅雨季節(jié)，降雨量大，土壤濕潤，微生物活動(dòng)增強(qiáng)導(dǎo)致土壤酶活性增強(qiáng)，加快了有機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì)的礦化導(dǎo)致的。有機(jī)質(zhì)的礦化為作物帶來一定的礦物營養(yǎng)，這也可能是中后期果穗僵果率降低、后期花序坐果率增高以及可溶性固形物含量下降變緩的原因。土壤有機(jī)質(zhì)主要來源于植物、動(dòng)物和微生物殘?bào)w，因此，在沒有補(bǔ)給有機(jī)質(zhì)，而土壤本身的有機(jī)質(zhì)又被逐漸消耗[21]的情況下，土壤有機(jī)質(zhì)含量會逐漸降低。本試驗(yàn)進(jìn)行過程中，僅在定植前施入了有機(jī)肥和生物質(zhì)炭，番茄生長期間沒有施入任何肥料，而T1和T2處理的土壤有機(jī)質(zhì)在6月5日至6月25日期間有較大幅度的提升，該原因還有待進(jìn)一步研究。

生物質(zhì)炭中含有多種礦質(zhì)營養(yǎng)，施入土壤后，在一定程度上會釋放這些營養(yǎng)元素[22]。本研究中，施入生物質(zhì)炭后土壤有機(jī)碳、堿解氮和速效鉀含量在前期都隨著施用量的增加而增加，但隨著時(shí)間的延長，速效鉀含量持續(xù)下降，并且在相同時(shí)期各處理與CK間的差異均不顯著。這可能是因?yàn)榉褜︹浀男枨罅枯^大[23]，生物質(zhì)炭雖然含有大量速效鉀，但是依然不能滿足番茄生長的需求，在鉀沒有得到補(bǔ)充的情況下，速效鉀含量持續(xù)下降。本試驗(yàn)中，各處理速效鉀含量升高的同時(shí)CK的土壤速效鉀也升高了，其中的原因還有待研究。

土壤酶是土壤的組成成分之一，主要來自植物根系分泌物、土壤中的有機(jī)殘?bào)w和土壤中微生物生命活動(dòng)。土壤酶能促進(jìn)土壤營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)，其高低反映土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化能力的強(qiáng)弱[24-26]。土壤酶中的蔗糖酶活性與土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷含量及微生物數(shù)量有關(guān)[27-29]，一般情況下，土壤肥力越高，蔗糖酶活性越高[30]。本研究中，不同用量的生物質(zhì)炭均能顯著提高土壤蔗糖酶活性，而T1處理的酶活性始終保持最高，且在番茄生長后期，T1處理的脲酶活性和中性磷酸酶活性也得到顯著提高，因此T1處理的養(yǎng)分轉(zhuǎn)化能力較強(qiáng)，進(jìn)而有較多節(jié)位果穗的單穗重高于同節(jié)位CK，使其單株產(chǎn)量超過了T2和T3處理。

3.2 生物質(zhì)炭施用量對番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

多項(xiàng)研究表明，生物質(zhì)炭能提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[31-32]，但也有研究認(rèn)為，生物質(zhì)炭會降低品質(zhì)。吳鵬豹等[33]的研究發(fā)現(xiàn)，0.5% 的生物質(zhì)炭添加量會降低王草的營養(yǎng)品質(zhì)。本研究發(fā)現(xiàn)，施用生物質(zhì)炭后各處理單株產(chǎn)量均高于CK，以T1處理(200 kg/667m2)單株產(chǎn)量最高，其節(jié)位較低的果穗增產(chǎn)幅度較大。但生物質(zhì)炭并沒有提高番茄果實(shí)的品質(zhì)，各生物質(zhì)炭處理的果實(shí)糖酸比均低于CK，且T3處理不同節(jié)位果穗的可溶性固形物含量顯著低于CK。

本試驗(yàn)中，生物質(zhì)炭市場價(jià)格為2 000元/t，按T1、T2和T3處理的施用量，每畝因施入生物質(zhì)炭而分別使成本增加400、800和1 200元。本研究中，各處理及CK的折合單位面積產(chǎn)量：CK為4 282.49 kg/667m2，T1處理為5 157.99 kg/667m2，T2處理為4 539.05 kg/667m2，T3處理為4 610.31 kg/667m2，T1、T2和T3處理分別較CK增產(chǎn)875.5、257.01、327.82 kg/667m2。2015年7月櫻桃番茄的平均價(jià)格約為3元/kg，在不計(jì)其他成本的情況下，僅施用生物質(zhì)炭，使T1處理增收2 226.5元/667m2，T2處理虧損28.97元/667m2，T3處理虧損216.54元/ 667m2。

本試驗(yàn)證明生物質(zhì)炭可以改善土壤性狀，提高番茄產(chǎn)量，生物質(zhì)炭應(yīng)用于蔬菜生產(chǎn)效果明顯。不僅如此，我國的農(nóng)業(yè)廢棄物有效回收利用率較低[34]，而將這些廢棄物制作成生物質(zhì)炭，不僅能推進(jìn)資源的綜合利用，而且能帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益[35]。

4 結(jié)論

隨著生物質(zhì)炭施用量的增加，土壤有機(jī)碳含量得到相應(yīng)的提高，以施用量大的處理有機(jī)碳含量較高，但隨著時(shí)間的延長，各處理均有下降趨勢；土壤堿解氮含量在番茄生長前期以施用量高的處理含量較高，后期以施用量低的處理含量較高；各處理的土壤有效磷含量在前期與CK差異不顯著，中后期以中等施用量的處理含量較高；土壤速效鉀含量前期以施用量高的處理含量較高，中后期各處理與CK間差異不顯著，且含量都持續(xù)下降；在番茄生長前期，施用量低的處理土壤蔗糖酶活性最高，而各處理的土壤脲酶和土壤中性磷酸酶活性與CK的差異不顯著；到生長后期，施用量低的處理蔗糖酶活性依然保持最高，且該處理的土壤脲酶活性、中性磷酸酶活性也逐漸高于CK及其他處理。生物質(zhì)炭可提高番茄單株坐果率，降低單株僵果率，以施用量低的處理單株坐果率較高，施用量高的處理單株僵果率最低；各生物質(zhì)炭處理均能提高番茄的單株產(chǎn)量，以施用量低的處理單株產(chǎn)量最高，但在提高番茄品質(zhì)方面效果不明顯，添加生物質(zhì)炭使果實(shí)糖酸比降低。根據(jù)本試驗(yàn)結(jié)果，塑料大棚春夏栽培番茄，建議施用200 kg/667m2生物質(zhì)炭。

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Effects of Biochar Application Amount on Soil Characteristics, Yield and Fruit Properties of Tomato

SHEN Meng1, JIANG Fangling1, WANG Shan2,3, TANG Jing2,3, WU Zhen1,2*

(1 College of Horticulture, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China; 2 Vegetable Institute of Kunshan, Nanjing Agricultural University, Suzhou, Jiangsu 215300, China; 3 Agricultural Products Industrial Co., Ltd. of Kunshan, Suzhou, Jiangsu 215300, China)

Taking yellow-brown soil in a plastic multispan greenhouse in south of China and cherry tomato as the experimental materials, this paper studied theeffects of biochar application amount on soil organic carbon, soil available nutrients, enzyme activities, tomato yield and quality for the rational use of biochar in vegetable production. The designed treatments included 200 kg/667m2(T1), 400 kg/667m2(T2), 600 kg/667m2(T3) and CK(non-biochar). The results showed that biochar application could improve the contents of soil organic carbon, soil alkaline hydrolysis nitrogen, rapid available phosphorus and rapidly available potassium. Biochar application could also improve soil invertase activity and soil urease activity and soil neutral phosphatase activity, and the soil invertase activity of T1 was always the highest, the latter two enzymatic activity of T1 increased at later stage, and become the highest. Fruit setting rate raise and mummy fruit rate decline after biochar application. Meanwhile, the yield of tomato fruit was increased signifcantly, T1 was the optimal, the yield is 5157.99 kg/667m2. But biochar could not raise nutritional quality, the sugar acid ratio was decline. In conclusion, biochar can enhance soil properties, such as soil organic carbon, soil nutrient and some soil enzymatic activities, then fruit setting rate raise and mummy fruit rate decline, at last increase production, the optimal amount of biochar is 200 kg/667m2.

Biochar; Soil properties; Yield and quality; Cherry tomato

10.13758/j.cnki.tr.2017.03.016

S641.2

A

江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目-現(xiàn)代園藝科學(xué)和江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新項(xiàng)目(CX(12)4044)資助。

(wzh@njau.edu.cn)

沈盟(1991—)，女，浙江嘉興人，碩士研究生，主要研究方向蔬菜生理生態(tài)。E-mail: 929746402@qq.com