不同肥料配施對番茄品質(zhì)及土壤養(yǎng)分的影響

陳小慧，高 飛，韓 寶，聶 青，許鶴鳴，周孝秋，曲明山*

（1.北京市耕地建設(shè)保護(hù)中心，北京 100012；2.北京市房山區(qū)種植業(yè)技術(shù)推廣站，北京 102400；3.北京市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，北京 100029）

蔬菜產(chǎn)業(yè)是各省市農(nóng)業(yè)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，也是農(nóng)民收入的重要來源。目前我國蔬菜的種植面積維持在2 000 萬hm2左右，其中設(shè)施蔬菜約占70%[1]。設(shè)施蔬菜多集約化生產(chǎn)，茬口多，產(chǎn)量高，每年從土壤中吸收大量的養(yǎng)分。在種植過程中，農(nóng)戶科學(xué)施肥意識差，導(dǎo)致有機(jī)肥與化肥的施用量和施用配比不合理[2]。不合理的肥料投入會引起設(shè)施土壤鹽漬化和土傳病害加重[3]，土壤養(yǎng)分失調(diào)，pH 降低[4]，硝態(tài)氮和速效磷累積等問題[5]，使蔬菜品質(zhì)和產(chǎn)量降低，影響菜農(nóng)收益，這與郝小雨[6]、潘可可等[7]關(guān)于有機(jī)肥與化肥對番茄產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究結(jié)果一致。根據(jù)2019 年京郊耕地質(zhì)量長期定位監(jiān)測報告，在53個設(shè)施菜田監(jiān)測地塊中，土壤磷高風(fēng)險地塊43 個，占總監(jiān)測面積的78.9%。

番茄果實營養(yǎng)豐富，品種多樣，口感好，既可以當(dāng)蔬菜，也可以當(dāng)水果食用，因此深受消費(fèi)者歡迎。北京市番茄種植面積2 300 hm2左右，在四種蔬菜（番茄、辣椒、茄子、黃瓜）中種植面積最大，是北京地區(qū)蔬菜的主栽品種之一。根據(jù)2019 年京郊耕地質(zhì)量長期定位監(jiān)測報告得知，番茄種植化肥投入為105.9 kg/667 m2，在菜田監(jiān)測作物施肥中屬于化肥投入最高的一種蔬菜。從作物養(yǎng)分盈余監(jiān)測結(jié)果看，番茄總養(yǎng)分盈余量為59.1 kg/667 m2，其中氮、磷、鉀盈余量分別為20.1、34.6、4.4 kg/667 m2，磷盈余量最高。為此，本研究針對設(shè)施蔬菜磷肥過量現(xiàn)象，采用田間試驗的方法，于2019 年12 月—2021 年3 月進(jìn)行了兩茬番茄種植過程中不同有機(jī)肥配施磷肥的試驗，探究了設(shè)施番茄栽培磷肥和有機(jī)肥的適宜用量，為農(nóng)戶科學(xué)施肥提供依據(jù)，推動設(shè)施蔬菜的可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗番茄品種分別為‘金冠58’（春茬）和‘粉紅太郎’（秋冬茬），試驗所用的N、P、K 單質(zhì)肥料由尿素（N 46%）、磷酸一銨（N 12%，P2O561%）、硫酸鉀（K2O52%）配比而成。有機(jī)肥為商品有機(jī)肥，有機(jī)質(zhì)46.5%，全氮1.32%，全磷1.40%，全鉀2.23%。灌水采用膜下滴灌。

1.2 試驗地點(diǎn)

試驗于2019—2021 年在房山區(qū)弘科農(nóng)場進(jìn)行。該試驗共進(jìn)行兩茬，即春茬和秋冬茬。供試土壤0～20 cm 基本養(yǎng)分狀況見表1。

1.3 試驗方法

試驗分春茬和秋冬茬播種，兩茬底肥根據(jù)農(nóng)戶施用習(xí)慣和推薦量，有機(jī)肥施用量分為高（2 t/667 m2）、低（1 t/667 m2）兩個大區(qū)，共8 個處理，每個處理3 次重復(fù)，小區(qū)隨機(jī)區(qū)組排列。

化肥全部追施，其中氮肥和鉀肥按推薦量施用，氮肥為12 kg/667 m2，鉀肥為16 kg/667 m2。磷肥在推薦量的基礎(chǔ)上按照以下處理施用，即處理1、5 不施磷肥、處理2、6 磷肥施用推薦施磷量的一半、處理3、7 磷肥施用推薦施磷量、處理4、8 磷肥施用推薦施磷量的1.5 倍。

不同有機(jī)肥施用條件下，苗期N-P2O5-K2O 配比四個處理分別為20-0-20、20-5-20、20-10-20、20-15-20，果期N-P2O5-K2O 配比四個處理分別為18-0-27、18-5-27、18-10-27、18-15-27。磷肥試驗8 個水平處理肥料投入量見表2。

表2 不同茬口和處理有機(jī)肥和磷肥投入量Table 2 Input amount of organic fertilizer and phosphate fertilizer in different stubbles and treatments

春茬試驗追肥為苗期肥1 次，第一穗果膨大后追施果期肥8 次，每次5 kg/667 m2；秋冬茬追肥為苗期肥1次，從第一穗果膨大期后追施果期肥2 次，每次10 kg/667 m2。其他措施同農(nóng)戶日常管理。

1.4 分析測定方法

試驗期間，番茄果實從第一茬果實成熟開始，每個小區(qū)取3 個重復(fù)、每個重復(fù)取24 株（1 畦）測產(chǎn)，在盛果期采取果實測定品質(zhì)和全磷養(yǎng)分，打杈植株和拉秧植株（帶根）烘干后測定全磷養(yǎng)分。

土壤和植株相關(guān)檢測指標(biāo)及方法參考文獻(xiàn)[8]，其中，果實的VC 含量采用2,6-二氯靛酚滴定法測定，可溶性糖含量采用阿貝折射儀法，硝酸鹽含量采用分光光度計法測定，總酸采用酸堿滴定法測定。植株和果實的全磷含量測定采用H2SO4-H2O2消煮后，用鉬銻抗比色法測定；土壤有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀滴定法，銨態(tài)氮、硝態(tài)氮用連續(xù)流動分析儀測定法，pH 用電位法，電導(dǎo)率用電導(dǎo)率儀測定有效磷用鉬銻抗比色法，速效鉀用NH4OAC 浸提，火焰光度法測定。

平均增產(chǎn)率計算公式見式（1），當(dāng)季土壤表觀磷盈虧及磷肥利用率參考文獻(xiàn)[9－10]，計算公式見式（2）（3）。

式中，N為平均增產(chǎn)率，%；A為追磷肥區(qū)平均產(chǎn)量，kg/667 m2；B 為不追磷肥區(qū)平均產(chǎn)量，kg/667 m2；i為不同處理。

式中，P+-為當(dāng)季土壤表觀磷盈虧量，kg/667 m2；FP為當(dāng)季磷肥投入總量，kg/667 m2；NP為當(dāng)季農(nóng)作物全磷養(yǎng)分含量，kg/667 m2。

式中，P為磷肥利用率，%；CP為施磷處理作物地上部分全磷含量，kg/667 m2；DP為不施磷處理作物地上部分全磷含量，kg/667 m2；EP為施磷量（折純量），kg/667 m2。

1.5 儀器與設(shè)備

萬分之一天平，BSA224S，賽多利斯；滴定管，25 mL，北京博美玻璃；可控溫電熱消解儀，GGC-M-36，國環(huán)高科；恒溫振蕩器，GGC-S，國環(huán)高科；紫外分光光度計，UV-1900，SHIMADZU 公司；連續(xù)流動分析儀，iFIA7，吉天儀器；火焰光度計，6400A，上海儀電。

1.6 數(shù)據(jù)處理方法

試驗數(shù)據(jù)采用SPSS17.0 和Microsoft Excel 2010 統(tǒng)計軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對番茄產(chǎn)量的影響

表3（見下頁）顯示了不同處理對番茄產(chǎn)量的影響，由表可知，在有機(jī)肥用量為2 t/667 m2條件下，兩茬番茄產(chǎn)量隨著磷肥用量的增加先增加后下降，春茬處理3 產(chǎn)量最高，為4 995 kg/667 m2，比處理1（對照）增產(chǎn)43.21%，各磷肥處理與處理1 相比差異顯著；秋冬茬處理2 產(chǎn)量最高，為2 706 kg/667 m2，比處理1 增產(chǎn)14.42%，磷肥處理與處理5（對照）相比差異顯著。受寒冷天氣的影響，再加上秋冬茬病害現(xiàn)象比春茬嚴(yán)重，番茄整體產(chǎn)量秋冬茬相比春茬偏低。

表3 不同處理對番茄產(chǎn)量的影響Table 3 Effects of different treatments on tomato yield

在有機(jī)肥用量為1 t/667 m2時，春茬番茄產(chǎn)量隨著磷肥用量的增加先增加后下降，處理6 產(chǎn)量最高，為5 823 kg/667 m2，比處理5（對照）增產(chǎn)44.10%，處理6 與同水平下其他處理差異顯著；秋冬茬番茄為處理8 產(chǎn)量最高（2 550 kg/667 m2），比處理5（對照）增產(chǎn)25.25%。施磷肥處理與對照差異顯著。兩茬番茄產(chǎn)量結(jié)果表明，隨著有機(jī)肥的增施，相同施磷肥處理產(chǎn)量并未顯著提高。

2.2 不同處理對番茄果實和植株全磷含量的影響

2.2.1 不同處理對番茄果實全磷含量的影響

由圖1 可知，有機(jī)肥用量為2 t/667 m2條件下，春茬和秋冬茬番茄果實全磷含量分別是處理3、處理2 較高。從差異水平來看，春茬處理2、3 與處理1、4 間差異顯著，秋冬茬處理1～4 之間無顯著差異。有機(jī)肥用量為1 t/667 m2條件下，春茬和秋冬茬番茄果實全磷含量分別是處理6、8 較高。

圖1 不同處理番茄果實的全磷含量Fig.1 Total phosphorus content of tomato fruit under different treatments

綜上，同一有機(jī)肥施用條件下，番茄果實全磷含量隨磷肥施用量的增加春茬表現(xiàn)出先升高后降低，秋茬因產(chǎn)量低，番茄果實全磷含量也相應(yīng)減少。

2.2.2 不同處理對番茄植株全磷含量的影響

由圖2 可知，有機(jī)肥用量為2 t/667 m2條件下，春茬和秋冬茬番茄植株全磷含量均為處理2 最高。從差異水平來看，春茬處理1～4 之間無顯著差異，秋冬茬處理2、1 之間達(dá)到差異顯著；有機(jī)肥用量為1 t/667 m2時，春茬和秋冬茬番茄植株全磷含量均為處理6 最高。從顯著性差異水平來看，春茬處理6 與處理5、7、8 間差異顯著，秋冬茬處理6 與處理8 顯著差異。

圖2 不同處理番茄植株的全磷養(yǎng)分吸收量Fig.2 Total phosphorus uptake by tomato plants with different treatments

可見，同一有機(jī)肥施用條件下，番茄植株全磷含量隨磷肥施用量的增加先升高后降低，處理2、6 最高，說明番茄植株全磷含量不會隨磷肥施用量的增加而增加。

2.2.3 不同處理當(dāng)季的土壤表觀磷盈虧量

表4 顯示，有機(jī)肥用量為2 t/667 m2時，春茬和秋冬茬土壤表觀磷盈虧量均為處理4 最高，分別是43.04 kg/667 m2和30.09 kg/667 m2；有機(jī)肥用量為1 t/667 m2時，春茬和秋冬茬土壤表觀磷盈虧量均為處理8 最高，分別是29.15 kg/667 m2和16.92 kg/667 m2；可見，土壤表觀磷盈虧量、有機(jī)肥用量與磷肥用量表現(xiàn)較一致。同一施磷水平下，有機(jī)肥用量高時，土壤表觀盈余量也較高。

表4 不同處理當(dāng)季土壤的表觀磷盈虧量Table 4 Apparent phosphorus surplus and deficit of soil in different treatments

2.3 不同處理對肥料利用率的影響

肥料利用率指的是肥料當(dāng)季利用率，肥料當(dāng)季利用率受前茬作物施肥量、有機(jī)肥用量等因素的影響較大，很難真實地反映設(shè)施菜田的肥料利用率[11-15]，因此試驗在計算春茬磷肥利用率的基礎(chǔ)上，分析了春茬-秋冬茬（周年）作物的綜合磷肥利用率，即周年利用率。

由表5 可以看出，有機(jī)肥用量為2 t/667 m2時，春茬和春茬-秋冬茬（周年）磷肥利用率均為處理2 最高，分別為17.8%、22.8%；春茬和春茬-秋冬茬（周年）處理2 與處理3、4 之間差異顯著。有機(jī)肥用量為1 t/667 m2時，春茬和春茬-秋冬茬（周年）磷肥利用率均為處理6 最高，分別為20.8%、25.9%，春茬和春茬-秋冬茬（周年）均為處理6 與處理7、8 之間差異顯著。

表5 不同處理下的磷肥利用率Table 5 Utilization ratio of phosphate fertilizer under different treatments

表5 顯示，同一有機(jī)肥施用條件下，隨著磷肥用量的增加，磷肥利用率降低。最佳肥料利用率表現(xiàn)為有機(jī)肥用量2 t/667 m2下的小于有機(jī)肥用量1 t/667 m2下的?？傊追世寐什皇请S著有機(jī)肥和磷肥用量的增加而升高，有機(jī)肥和磷肥的合理搭配能夠提高磷肥利用率。與春茬磷肥利用率相比，番茄種植周年磷肥利用率大于當(dāng)季磷肥利用率。

2.4 不同處理對番茄品質(zhì)的影響

考慮到本試驗為定位試驗，因此只測定了種植一個輪回結(jié)束后秋冬茬番茄果實的品質(zhì)。表6 顯示，各處理間的可溶性糖（除對照外）、總酸和VC 差異不顯著；硝酸鹽含量方面，處理4 與處理1、2 差異顯著，處理8 與處理5、7 差異顯著?？傮w來說，磷肥用量增加對番茄品質(zhì)的影響不顯著。2 t/667 m2有機(jī)肥施用量下，番茄果實的可溶性糖、總酸、VC 和硝酸鹽含量略高于1 t/667 m2有機(jī)肥用量下的。

表6 不同處理對秋冬茬番茄品質(zhì)的影響Table 6 Effects of different treatments on tomato quality in autumn and winter

2.5 不同處理條件下土壤養(yǎng)分及pH、EC 的變化

由表7 可知，銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀、EC 值均高于定植前的，硝態(tài)氮和pH 低于定植前的。其中土壤銨態(tài)氮、EC 表現(xiàn)為處理4 與處理1、2、3 差異顯著；各處理的土壤硝態(tài)氮和pH 值無顯著差異；土壤有效磷、土壤速效鉀則為處理8 與處理5、6、7 差異顯著?？梢?，同一有機(jī)肥施用條件下，隨磷肥施用量的增加，銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀和EC 有增加趨勢，硝態(tài)氮和pH 有下降趨勢。同一磷肥施用條件下，2 t/667 m2有機(jī)肥用量下的土壤養(yǎng)分含量和pH、EC 值略高于1 t/667 m2有機(jī)肥用量下的。

表7 秋冬茬收獲后不同處理土壤養(yǎng)分及pH、EC 變化Table 7 Changes of soil nutrients,pH and EC in different treatments after harvest in autumn and winter

3 結(jié)論與討論

同一有機(jī)肥施用水平下，隨著磷肥施用量的增加，番茄的增產(chǎn)率和磷肥的肥料利用率均為先升高后下降，磷肥用量在推薦施磷量的一半時，二者最高，說明適宜的磷肥用量會使番茄產(chǎn)量和磷肥利用率提高，但不會一直增加；同一磷肥水平下，1 t/667 m2有機(jī)肥用量下，番茄產(chǎn)量和磷肥利用率較高，土壤表觀磷盈虧率較低。說明番茄有機(jī)肥和磷肥的用量有一個最佳值，有機(jī)肥和化肥得合理搭配才能最大程度地實現(xiàn)高肥效。

2 t/667 m2有機(jī)肥施用量與1 t/667 m2有機(jī)肥施用量相比，番茄品質(zhì)差異不明顯，但土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效磷含量和EC 值有逐漸上升趨勢，pH 有下降趨勢，不利于土壤的健康可持續(xù)發(fā)展。

可見，在番茄種植過程中，磷肥用量過多，還有減量的空間。應(yīng)合理控制有機(jī)肥用量，過多的有機(jī)肥投入并沒有顯著的增產(chǎn)效果，反而降低了化肥利用率，加重了肥料在土壤中的積累，對土壤健康不利，適量的有機(jī)肥和化肥配施是提高產(chǎn)量和肥料利用率的關(guān)鍵。