氨基酸替代和氮鉀配比對櫻桃番茄產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤養(yǎng)分殘留的影響

高萌萌　宋夢圓　李佳璠　許盟盟　高麗紅　謝越

摘要：以櫻桃番茄品種吉甜一號為試材，采用隨機區(qū)組試驗，研究氨基酸替代和氮鉀配比對櫻桃番茄產(chǎn)量、品質(zhì)、土壤養(yǎng)分殘留的影響，并計算番茄果實品質(zhì)綜合評價指數(shù)TQI。結(jié)果表明，在櫻桃番茄坐果期—轉(zhuǎn)色期、轉(zhuǎn)色期—采收前期、采收前期—采收后期進行氨基酸替代和調(diào)整氮鉀配比，不會影響櫻桃番茄植株的正常生長和產(chǎn)量形成。T2處理，即N ∶P2O5 ∶K2O為1 ∶1 ∶1（坐果期—轉(zhuǎn)色期）、1 ∶（0.3～0.4） ∶2.2（轉(zhuǎn)色期—采收前期）、1 ∶（0.3～0.4） ∶3.5（采收前期—采收后期），可以提高櫻桃番茄可溶性固形物含量；T3處理，即N ∶P2O5 ∶K2O為1 ∶1 ∶1（坐果期—轉(zhuǎn)色期）、1 ∶（0.3～0.4） ∶2.5（轉(zhuǎn)色期—采收前期）、1 ∶（0.3～0.4） ∶4.0（采收前期—采收后期），顯著提高櫻桃番茄的糖酸比。綜合來看，T3處理提高了多項品質(zhì)指標，且最大程度提高了TQI，為最佳施肥方案，可以實現(xiàn)櫻桃番茄果實品質(zhì)的綜合提升。

關(guān)鍵詞：櫻桃番茄；氮鉀配比；氨基酸；產(chǎn)量；果實品質(zhì)

中圖分類號：S641.206文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2023）20-0172-07

櫻桃番茄（Solanum lycopersicum var. cerasiforme）別稱圣女果、微型番茄、迷你番茄，屬于茄科番茄屬作物，是番茄屬的一個變種。櫻桃番茄的果實顏色和形態(tài)多樣化［1-2］，食用價值和商品價值較高，富含維生素、番茄紅素、礦物質(zhì)鹽等活性物質(zhì)，營養(yǎng)豐富，風味獨特，深受消費者喜愛［3-4］。隨著對營養(yǎng)價值認識的不斷加深，消費者對櫻桃番茄品質(zhì)的要求也越來越高，從數(shù)量向質(zhì)量方面不斷轉(zhuǎn)變［5］。而風味好、糖酸比適中、外表美觀、耐貯存的優(yōu)異櫻桃番茄品種仍比較缺乏［2］。目前生產(chǎn)上，櫻桃番茄的產(chǎn)量、品質(zhì)首先受品種特性影響［6］，同時也在很大程度上受環(huán)境、農(nóng)藝措施因素影響，如溫度、光照、水分、施肥情況等。施肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中用于補充提供作物生長所需的各種營養(yǎng)物質(zhì)，對番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的形成尤為重要［7-8］。

在番茄的實際生產(chǎn)中，普遍存在化肥施用嚴重超量、肥料運籌隨意、施肥方法不當?shù)痊F(xiàn)象，不僅導致肥料利用率和生產(chǎn)效益低下，還導致土壤的pH值降低、EC值升高、次生鹽漬化比例較大、有機質(zhì)含量普遍處于較低水平、重金屬積累等一系列較為嚴重的問題，造成土壤養(yǎng)分平衡失調(diào)［9-10］，甚至造成番茄的產(chǎn)量、品質(zhì)下降［11］。為此，亟待建立設施蔬菜生產(chǎn)全程精準施肥技術(shù)體系，從化肥減量、協(xié)調(diào)化肥養(yǎng)分比例、調(diào)整化肥基追比例等方面進行改進［10］，并制定化肥養(yǎng)分比例、施用新型肥料等技術(shù)對策。

在植物的生長發(fā)育過程中，氮、鉀元素是構(gòu)成其生命的要素，參與植物體內(nèi)大部分代謝過程，對植物生長發(fā)育、產(chǎn)量形成及品質(zhì)有重要影響［12］。大量研究表明，適宜的氮、鉀配比，除了能夠提高番茄產(chǎn)量，對番茄品質(zhì)也有積極影響［13-15］。設施番茄中鉀肥的合理施用，能顯著提高番茄產(chǎn)量和經(jīng)濟效益，促進番茄干物質(zhì)積累，增加可溶性固形物、維生素C、可溶性蛋白等營養(yǎng)成分含量［16-18］。除此之外，不同氮源也會對櫻桃番茄的產(chǎn)量、品質(zhì)造成影響。氨基酸水溶肥作為一種新型功能性肥料，與普通水溶肥相比，其價格高出數(shù)倍，因此實際生產(chǎn)中使用并不廣泛，但大量研究表明，氨基酸中的有機氮能被植物直接吸收，并促進其他有效物質(zhì)的吸收利用，具有促進植物生長、提高產(chǎn)量、改善作物品質(zhì)和改善土壤環(huán)境等作用［19］。本試驗研究櫻桃番茄在轉(zhuǎn)色期—采收前期、采收前期—采收后期，分析氨基酸肥替代部分氮源和不同氮鉀配比對其產(chǎn)量、品質(zhì)、土壤養(yǎng)分殘留的影響，旨在建立一套高品質(zhì)櫻桃番茄生產(chǎn)施肥方案。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試櫻桃番茄品種為吉甜一號，由北京天安農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司提供。

底肥為腐熟羊糞（唐縣赫輝有機肥銷售公司提供），金正大復合肥（N、P2O5、K2O含量均為16%，金正大生態(tài)工程集團股份有限公司提供），磷酸二銨（N、P2O5、K2O含量各為18%、46%、0），持力硼（純P含量為15%，Na2B4O7·4H2O含量為99%，美國硼砂集團提供），辛硫磷顆粒（總有效成分含量為5%）。

供試水溶肥為金正大水溶肥（N、P2O5、K2O含量均為20%），萌幫水溶肥（N、P2O5、K2O含量各為16%、6%、30%），尿素、磷酸二氫鉀、硫酸鉀、氨基酸肥、金正大動能磷沖施肥。

1.2 試驗方法

試驗于2020年在河北省張家口市尚義縣尚義農(nóng)場塑料大棚內(nèi)（114°08′29.09″E，40°99′71.81″N，海拔1 496 m）進行，棚寬10 m、長65 m、面積為650 m2。試驗共設置5個處理（T1、T2、T3、T4、T5），每個處理重復3次，共15個小區(qū)，小區(qū)面積9.75 m2（6.5 m×1.5 m），采用隨機區(qū)組設計。追肥處理從轉(zhuǎn)色期—采收前期開始進行，5個處理追肥總氮量一致，T5處理20%的氮肥被氮含量20%的氨基酸肥替代（甘氨酸）。于6月19日進行第1次施肥，后續(xù)每間隔8 d施肥1次，5個處理的追肥方案如表1所示。櫻桃番茄采用1畦2行栽培模式，畦寬 1.5 m，畦面寬0.75 m，行距0.45 m，株距0.30 m，栽培畦地膜覆蓋。育苗地點在尚義農(nóng)場日光溫室內(nèi)，于2020年3月21日播種，2020年5月9日定植，苗齡50 d，采用單干整枝技術(shù)，7月22號開始陸續(xù)采摘，留7穂果摘心。在定植前 施用底肥（腐熟羊糞 30 000 kg/hm2、復合肥750 kg/hm2、磷酸二銨 300 kg/hm2、持力硼6 000 g/hm2、辛硫磷顆粒 75 kg/hm2）。櫻桃番茄于定植后一次性灌溉水 40 m3；坐果—轉(zhuǎn)色期灌溉水48 m3，每7～10 d灌溉1次，每次8～12 m3；轉(zhuǎn)色—采收前期灌溉水32 m3，每 3 d 灌溉1次，每次5 m3；采收前期—采收后期灌溉水30 m3，每3 d灌溉1次，每次4.3 m3，整個生育期植株總灌溉水量設定為2 250 m3/hm2。

其中，坐果期定義為坐果率達到80%開始；轉(zhuǎn)色期定義為第1穗果轉(zhuǎn)色；采收前期定義為第2穗果采收結(jié)束。

1.2 櫻桃番茄生理生化指標測定

1.2.1 植株生理指標測定

在櫻桃番茄定植后 14 d，在每個小區(qū)隨機選取10株生長正常的櫻桃番茄植株掛牌。開花后開始測量株高（植株莖基部至生長點的距離）、莖粗（生長點以下15 cm處）、葉長和葉寬（靠近生長點完全伸展的葉片）等。其中株高、莖粗測定日期為2020年6月8日、7月7日、7月21日、8月4日，葉長、葉寬測定時間為7月7日、7月21日、8月4日，并通過計算獲得其葉面積LA［20］。

LA=0.347×（L×W）－10.7。

式中，L、W分別表示葉長、葉寬。

1.2.2 產(chǎn)量測定 每次采摘時記錄各小區(qū)的產(chǎn)量，最后計算各小區(qū)的總產(chǎn)量。

1.2.3 果實品質(zhì)和土壤理化性質(zhì)測定

在第1穂（8月18日）、第3穂（8月23日）、第5穗（8月28日）、第7穂（9月9日）成熟櫻桃番茄果實中每次隨機選取20個，測定其單果質(zhì)量（電子天平）、可溶性固形物含量（TD245型數(shù)字折光儀）、可溶性糖含量（蒽酮比色法）、可滴定酸含量（酸堿滴定法）、維生素C含量（2，6-二氯酚靛酚滴定法）［21］。

櫻桃番茄拉秧后，采用5點取樣法取畦面上距離根區(qū)15 cm處0～30 cm的土壤，測定速效氮、速效鉀、速效磷含量，pH值，EC值，速效氮采用凱氏定氮法、速效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬藍比色法、速效鉀采用1 mol/L NH4OAc浸提-火焰分光光度計法測定，pH值采用電位計法（水土比為2.5 ∶1）測定，EC值采用電導儀法（水土比為5 ∶1）測定［22］。

1.2.4 櫻桃番茄果實品質(zhì)綜合評價指數(shù)TQI（tomato quality index）的計算

本研究測定的果實品質(zhì)指標包括可溶性固形物、維生素C、可溶性糖、有機酸含量和糖酸比，由于以上各指標的單位不同，因此需要采用線性得分法對品質(zhì)指標進行無量綱轉(zhuǎn)換［23］，將其單位進行移除，以便于計算，轉(zhuǎn)換后得到的各指標數(shù)值介于0～1之間。基于對人體健康的考量，本研究測定的品質(zhì)指標均屬于“有益指標”，因此其數(shù)值表現(xiàn)為“越高越好”，其計算公式如下：

T=（y-m）/（s-m）。

式中：T為各個品質(zhì)指標的得分值；y表示各個指標的實際測量值；s、m分別表示各個指標所測得的最大值、最小值。將以上得分采用直接加和法，通過公式［24］計算獲得櫻桃番茄果實品質(zhì)的綜合評價指數(shù)TQI。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2010、SPSS 18.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行整理和方差分析，采用Duncans差異顯著性（α=0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 氨基酸替代和氮鉀配比處理對櫻桃番茄生長指標的影響

由表2可知，氨基酸替代和氮鉀配比處理只有在第1次（6月8日）所測定的莖粗有顯著差異，表現(xiàn)為T2的莖粗顯著高于T3處理。在后期生長過程中，不同處理對櫻桃番茄的株高、葉面積均沒有顯著影響，說明氨基酸替代和氮鉀配比處理不會影響櫻桃番茄植株的正常生長。

2.2 氮源替代、鉀肥配比處理對櫻桃番茄單果質(zhì)量和產(chǎn)量的影響

氨基酸替代和氮鉀配比處理對小區(qū)產(chǎn)量和第1穗、第5穗、第7穗櫻桃番茄單果質(zhì)量均無顯著影響（表3）。第3穗櫻桃番茄中，T5處理單果質(zhì)量最低，且達到顯著水平，即當20%的追肥被氮含量20%的氨基酸肥替代后，單果質(zhì)量反而顯著降低。各穗的單果質(zhì)量中，T2、T3處理表現(xiàn)較為穩(wěn)定。

2.3 氨基酸替代和氮鉀配比處理對櫻桃番茄果實品質(zhì)的影響

氨基酸替代和氮鉀配比處理對櫻桃番茄品質(zhì)有顯著影響（表4）。第1穗果的有機酸含量表現(xiàn)為T5處理顯著低于T1處理，其他指標沒有顯著影響。第3穗果中，T4處理可溶性糖含量顯著低于其他處理，其他指標沒有受到顯著影響。第5穗果僅可溶性糖、維生素C含量受到顯著影響；T2處理的可溶性糖含量最高，且顯著高于T3處理，但其維生素C含量最低，且差異顯著。第7穗果的可溶性固形物含量和糖酸比均受到顯著影響 T1、 T4處理可溶性固形物含量均顯著高于T5處理，T3、T4處理的糖酸比顯著高于T1處理。綜合來看，T3處理的多項品質(zhì)指標均處于較高水平，且在第1、3、5、7穗果中，其各項品質(zhì)指標較其他處理表現(xiàn)更為穩(wěn)定。

2.4 氨基酸替代和氮鉀配比處理對櫻桃番茄果實品質(zhì)綜合評價指數(shù)TQI的影響

通過線性得分法計算出各指標得分值，將各指標得分值采用直接加和法得到櫻桃番茄果實的綜合評價指數(shù)TQI（表5）。結(jié)果表明，對于櫻桃番茄第1穗果，TQI由高到低的排序為T2>T3>T5>T4>T1，相較于T1處理，其他各處理均提高了TQI；對于第3穗果，TQI由高到低的排序為T4>T3>T5>T1>T2，相較于T1處理，T3、T4、T5處理提高了TQI；對于第5穗果，TQI由高到低的排序為T3>T4>T5>T1>T2，相較于T1處理，T3、T4、T5處理均提高了TQI；對于第7穗果，TQI由高到低的排序為T5>T2>T3>T4>T1，相較于T1處理，其他各處理均提高了TQI。綜合考慮櫻桃番茄各穗果的TQI表現(xiàn)，本試驗認為T3處理能夠最大程度提高番茄綜合品質(zhì)。

2.5 氨基酸替代和氮鉀配比處理對土壤養(yǎng)分殘留的影響

氨基酸替代和氮鉀配比對收獲后土壤速效氮、速效磷、速效鉀含量及pH值均無顯著性影響（圖1-a至圖1-d）。但與對照相比，T4處理顯著提高了土壤的電導率，T2、T3、T5處理與對照相比并無顯著性差異（圖1-e）。

3 討論與結(jié)論

本試驗結(jié)果表明，櫻桃番茄轉(zhuǎn)色期—采收前期、采收前期—采收后期不同鉀肥施用濃度對櫻桃番茄株高、莖粗和葉面積沒有顯著影響。雖然第1次（6月8日）測定莖粗各處理間具有顯著差異，但該次為第1次施肥（6月19日）前測定，莖粗差異并非試驗因素導致，可能是受環(huán)境溫度、光照等因素所影響。

番茄在不同生育階段和供鉀水平下吸氮量有一定差異，在果實采收期吸氮量最多，約占番茄一生吸氮總量的47.14%。另外，植株在初果期吸鉀量開始隨著植株生物量的增加而增加，至采收初期，吸鉀量累積增加量占總吸收量的41.31%［25］。史亮亮等也發(fā)現(xiàn)，櫻桃番茄果實的鉀積累量隨生育的推進先增加后減少，至采收初期已達到最大值［26］。

本試驗在轉(zhuǎn)色期—采收前期和采收前期—采收后期調(diào)整氮鉀配比，對櫻桃番茄品質(zhì)的影響并不顯著，可能是由于前期各處理肥料投入相同，轉(zhuǎn)色期才開始以不同氮源和氮鉀配比追肥，此時番茄已經(jīng)完成生育期內(nèi)氮、鉀元素的主要吸收，以及受前期所施基肥干擾，土壤背景值處于較高水平，削弱了后期追肥對櫻桃番茄品質(zhì)的影響。本試驗中多項品質(zhì)指標的最高值均出現(xiàn)在T3處理中，且T3處理整個生長周期內(nèi)的果實品質(zhì)較為穩(wěn)定。研究發(fā)現(xiàn)，單種氨基酸肥效作用低于等氮量的多種氨基酸，多數(shù)氨基酸的肥效作用低于等氮量的無機氮［27］。有研究發(fā)現(xiàn)，大果型番茄和櫻桃番茄間存在對甘氨酸態(tài)氮的吸收差異［28］。因此，植物對氨基酸的吸收能力由環(huán)境和植物基因共同決定。本試驗中T5處理的第3穗單果質(zhì)量顯著低于其他處理，可能是該櫻桃番茄品種對施入的氨基酸吸收能力不強，導致其肥效作用低于等氮量無機氮。番茄風味品質(zhì)的主要決定因素是糖和酸的比率［29］，是衡量口感的參照指標之一。譚其猛認為，番茄合適的糖酸比為 6.9～10.8［30］。齊乃敏等認為，番茄合適的糖酸比為 7～10［31］。本試驗T3處理各果穗糖酸比最為接近該范圍，糖酸比適宜，具有良好的口感。

張桂蘭等指出，適量氮磷鉀化肥配合施用，有利于提高土壤有機質(zhì)和氮磷鉀養(yǎng)分含量［32］。本試驗中，轉(zhuǎn)色期—采收后期，氨基酸替代和氮鉀配比對土壤養(yǎng)分殘留并無顯著影響；隨鉀肥占比不斷增大，土壤速效氮、速效磷殘留量呈現(xiàn)先增后減的趨勢，說明土壤合理的氮、鉀配比更有利于植株對養(yǎng)分的吸收。土壤EC值能夠反映土壤中的鹽分濃度情況。設施栽培蔬菜生長速度快、產(chǎn)量高、茬數(shù)多、效益好，造成種植戶過量施用化肥和大量施用有機肥，隨著年份增加，設施土壤出現(xiàn)鹽漬化現(xiàn)象，對作物生長造成明顯障礙［33-34］。研究表明，植株對鉀素的吸收不受植株自身控制，而是取決于根基周圍鉀素供應和根系的主動吸收，當K+過量時，會降低根系對土壤中其他離子的吸收能力，引起離子不平衡［35］。本研究中T1處理土壤電導率顯著低于T4處理，且數(shù)值最低，可能是因為該處理鉀素施入配比最小，K+沒有抑制根系對其他元素的吸收，促進了植株對土壤其他離子的吸收能力，從而降低了土壤EC值。

單一品質(zhì)指標數(shù)值的高低并不能很好地反映櫻桃番茄的綜合品質(zhì)，番茄的風味也不是單一指標決定的。因此，利用單一指標對番茄品質(zhì)進行評價是片面且存在爭議的［29］。針對這個問題，本研究采用了番茄果實品質(zhì)綜合評價指數(shù)TQI對櫻桃番茄的品質(zhì)進行評價，該方法可以很好地表征各項品質(zhì)指標［24］。

綜上，在本試驗條件下，T3處理提高了多項品質(zhì)指標，能夠最大程度提高櫻桃番茄果實品質(zhì)綜合評價指數(shù)TQI，為最佳施肥方案，即按照配比 N ∶P2O5 ∶K2O 坐果期—轉(zhuǎn)色期為1 ∶1 ∶1，轉(zhuǎn)色期—采收前期為1 ∶（0.3～0.4） ∶2.5，采收前期—采收后期為1 ∶（0.3～0.4） ∶4，可以顯著提高櫻桃番茄綜合品質(zhì)。

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收稿日期：2022-10-16

基金項目：國家重點研發(fā)計劃（編號：2019YFD1001904-05）；北京市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系果類蔬菜創(chuàng)新團隊項目（編號：BAIC01-2021）；北京市鄉(xiāng)村振興科技項目（編號：20221230-01）。

作者簡介：高萌萌（1996—），女，河北衡水人，碩士研究生，主要從事設施蔬菜栽培生理與環(huán)境調(diào)控研究。E-mail：15032393279@163.com。

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