口感番茄設(shè)施栽培有機(jī)生態(tài)型基質(zhì)配方篩選

孫虎 孫明茂 王成霞 呂金浮

摘要：探究適宜的有機(jī)生態(tài)型基質(zhì)配方，為口感番茄基質(zhì)栽培提供技術(shù)支撐。本試驗(yàn)以“濰科玉玲瓏”口感番茄品種為試材，利用農(nóng)業(yè)廢棄物與河沙、爐渣按一定比例配制成6種復(fù)混基質(zhì)（T1=玉米秸 ∶牛糞 ∶河沙=5 ∶2 ∶3，T2=玉米秸 ∶牛糞 ∶爐渣=5 ∶2 ∶3，T3=木屑菇渣 ∶牛糞 ∶河沙=5 ∶2 ∶3，T4=木屑菇渣 ∶牛糞 ∶爐渣=5 ∶2 ∶3，T5=花生殼 ∶牛糞 ∶河沙=5 ∶2 ∶3，T6=花生殼 ∶牛糞 ∶爐渣=5 ∶2 ∶3），以土壤栽培為CK，研究不同復(fù)混基質(zhì)對(duì)番茄品質(zhì)和產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，不同復(fù)混基質(zhì)的株高、莖粗均顯著高于CK，與CK相比，T1、T2、T3、T4處理的葉綠素含量顯著提高。T4處理的地上部干質(zhì)量顯著高于其他處理，較CK提高20.08%，T5處理的地下部干質(zhì)量和根冠比最高。T4處理的平均單果質(zhì)量、單株結(jié)果數(shù)和單株產(chǎn)量顯著高于CK，分別比CK增加13.98%、26.74%、44.36%。從果實(shí)品質(zhì)的測(cè)定結(jié)果看，維生素C的含量以T1處理最高，比CK高46.63%，可溶性蛋白、可溶性固形物、可溶性糖和糖酸比均以T4處理最高，分別比CK高35.76%、16.37%、24.09%、44.22%，各處理番茄紅素含量與CK差異未達(dá)顯著水平。利用主成分分析法綜合評(píng)價(jià)番茄的品質(zhì)指標(biāo)，得分依次為T4＞T3＞T2＞T1＞T5＞T6＞CK。綜合以上因素，口感番茄可利用有機(jī)生態(tài)型復(fù)混基質(zhì)替代土壤栽培，基質(zhì)配方的組成以木屑菇渣 ∶牛糞 ∶爐渣比例為 5 ∶2 ∶3 時(shí)，番茄植株綜合長(zhǎng)勢(shì)好，產(chǎn)量高且品質(zhì)佳，是口感番茄栽培的理想基質(zhì)配方。

關(guān)鍵詞：口感番茄；有機(jī)生態(tài)型；基質(zhì)配方；產(chǎn)量；品質(zhì)

中圖分類號(hào)：S641.204? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2023）13-0158-05

番茄是我國(guó)常見的設(shè)施栽培蔬菜，在滿足蔬菜周年供應(yīng)中發(fā)揮了積極作用。近些年隨著人們生活水平的提高，營(yíng)養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨(dú)特的口感番茄越來越受大眾青睞［1-2］?？诟蟹训漠a(chǎn)量和品質(zhì)除受品種和環(huán)境條件影響外，栽培基質(zhì)的選擇也非常重要。土壤栽培是口感番茄最普遍的栽培方式，但受連作障礙影響，易造成番茄在種植過程中出現(xiàn)病蟲害嚴(yán)重、土壤次生鹽漬化和產(chǎn)量、品質(zhì)下降等諸多問題［3-5］。基質(zhì)栽培可有效克服設(shè)施蔬菜栽培連作障礙問題。傳統(tǒng)基質(zhì)栽培主要選用草炭做為栽培基質(zhì)，但草炭?jī)r(jià)格昂貴且屬于不可再生資源，長(zhǎng)期使用還會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境［6］，因此開發(fā)富含養(yǎng)分且成本低廉的有機(jī)生態(tài)型基質(zhì)對(duì)口感番茄的種植具有重要意義。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物大多富含氮、磷、鉀和有機(jī)質(zhì)等多種營(yíng)養(yǎng)成分，相關(guān)研究表明部分農(nóng)業(yè)廢棄物經(jīng)發(fā)酵熟化后可以替代草炭作為蔬菜栽培基質(zhì)，并且在生產(chǎn)上取得了良好的效果。唐玉新等研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵后的玉米秸稈和棉籽殼菇渣按一定比例混合具有良好的基質(zhì)理化性質(zhì)，替代草炭基質(zhì)進(jìn)行蔬菜育苗，可顯著促進(jìn)蔬菜幼苗的生長(zhǎng)［7-8］；劉中良等研究了菌渣、稻殼、牛糞等腐熟基質(zhì)對(duì)番茄品質(zhì)和產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明稻殼、腐熟菌渣、牛糞、河沙的體積比為2 ∶4 ∶1 ∶1時(shí)，有利于改善番茄葉片的凈光合速率，提高產(chǎn)量改善品質(zhì)［9］；關(guān)于番茄基質(zhì)栽培肥水耦合方面的研究亦有相關(guān)報(bào)道［10-12］。本研究在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合華東地區(qū)農(nóng)業(yè)廢棄物資源現(xiàn)狀，以口感番茄為研究對(duì)象，開展以農(nóng)業(yè)廢棄物為主的有機(jī)生態(tài)型基質(zhì)栽培與土壤栽培比較試驗(yàn)，以期為口感番茄基質(zhì)栽培提供一定的理論依據(jù)和實(shí)踐參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試品種為壽光市濰科種業(yè)科技有限公司提供的優(yōu)質(zhì)草莓番茄 “濰科玉玲瓏”，該品種單果質(zhì)量120 g左右，青果帶有綠肩，成熟后深粉靚麗，口感酸甜可口，風(fēng)味濃郁，適宜冬、春保護(hù)地栽培。試驗(yàn)用木屑菇渣來源于壽光市菌旺食用菌有限公司，碎玉米秸稈來源于壽光市田柳鎮(zhèn)農(nóng)戶，花生殼來源于壽光煉油廠，河沙來源于壽光彌河沙場(chǎng)，爐渣來源于山東巨能特鋼公司，牛糞由喜多多生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2021—2022 年在濰坊科技學(xué)院賈思勰農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)基地日光溫室內(nèi)進(jìn)行（118°78′E，36°93′N）。試驗(yàn)地點(diǎn)位于山東壽光，屬溫帶季風(fēng)區(qū)大陸性氣候，年平均氣溫12.7 ℃，年平均降水量593.8 mm。溫室長(zhǎng)度、跨度和脊高分別為100 m×13 m×5 m。采用壽光雙王城地區(qū)在溫室內(nèi)挖種植槽的種植方式，種植槽上下寬40 cm，高30 cm，槽內(nèi)鋪設(shè)聚乙烯農(nóng)膜與土壤進(jìn)行隔離，種植槽北高南低略有斜度，南側(cè)留有排水溝。將充分腐熟后的碎玉米秸、碎花生殼、菇渣、牛糞與河沙、爐渣按照不同組合比例混配成6種基質(zhì)配方，具體配比見表1，對(duì)照（CK）為和基質(zhì)栽培采用相同管理方式的土壤栽培。每槽定植2行番茄，株距30 cm，走道操作行距為80 cm，小區(qū)面積312 m2，每個(gè)處理重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。2021年12月20日定植，定植20 d后開始追施有機(jī)、無機(jī)混合固態(tài)肥（干雞糞 ∶復(fù)合肥=7 ∶3），每次每株20 g，膨果期每次每株30 g，整個(gè)生育期共追肥6次，2022年5月30日完成最后一批果實(shí)的收獲。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 植株生長(zhǎng)和生理指標(biāo)的測(cè)定

定植40 d，每處理隨機(jī)選取10株，用卷尺和游標(biāo)卡尺測(cè)量株高和莖粗，用SPAD-502葉綠素儀測(cè)定植株自主莖頂端第4張功能葉片葉綠素相對(duì)含量。植株干質(zhì)量采樣時(shí)，將番茄植株根部連同農(nóng)膜一起從槽中挖出，用水管將根部的基質(zhì)沖洗干凈，然后將根和地上部分剪開分別裝入紙袋，放入電子烘箱 105 ℃殺青 30 min，隨后調(diào)溫至75 ℃烘干至恒質(zhì)量，電子天平稱質(zhì)量。

1.3.2 產(chǎn)量和品質(zhì)的測(cè)定

產(chǎn)量的測(cè)定：番茄植株長(zhǎng)至第6穗果，頂部留2張葉摘心，選取有代表性的10株番茄，每穗果實(shí)成熟后測(cè)定番茄單果質(zhì)量和記錄每穗果個(gè)數(shù)，第6穗果成熟收獲后計(jì)算單株產(chǎn)量并折算 667 m2產(chǎn)量。

品質(zhì)的測(cè)定：選取第2穗大小均勻、成熟度一致的番茄果實(shí)測(cè)定品質(zhì)指標(biāo)?？扇苄怨绦挝锖坎捎肞AL-1手持式折光儀測(cè)定，可溶性糖和維生素C含量采用比色法［13］測(cè)定，有機(jī)酸含量、硝酸鹽含量和可溶性蛋白含量分別采用酸堿滴定法［14］、硫酸-水楊酸法［14］、考馬斯亮藍(lán)法［15］測(cè)定，番茄紅素含量采用高效液相色譜法測(cè)定［16］。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用 Excel 2019和SPSS 20.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同復(fù)混基質(zhì)對(duì)番茄生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

株高和莖粗反映了植株的長(zhǎng)勢(shì)。由表2可以看出，定植50 d時(shí)，番茄株高以T4處理最高，較CK提高10.58%，其次為T3處理，較CK提高9.13%，其他各處理株高也均顯著高于CK。莖粗各處理均顯著高于CK，以T3處理最高，較CK提高21.19%，T2、T3、T4處理之間差異未達(dá)顯著水平。光合作用的主要色素是葉綠素，其與植株的氮素營(yíng)養(yǎng)也密切相關(guān)。由表2可知，T4處理葉綠素相對(duì)含量最高，較CK提高7.63%，T1、T2、T3、T4處理葉綠素相對(duì)含量顯著高于CK和T5、T6。

2.2 不同復(fù)混基質(zhì)對(duì)番茄植株干質(zhì)量的影響

由表3可知，T1、T2、T3、T4處理的地上部干質(zhì)量均顯著高于CK，T4處理最高，較CK提高20.08%，其次為T3處理，說明木屑菇渣復(fù)混基質(zhì)更有利于地上部植株的生長(zhǎng)，T5、T6處理與CK差異不顯著。地下部根系干質(zhì)量以T5處理最高，較CK提高29.03%，其他處理也均顯著高于CK。根冠比表現(xiàn)為T5和T6顯著高于其他處理，但各處理的根冠比均在比較理想的范圍內(nèi)。

2.3 不同復(fù)混基質(zhì)對(duì)番茄產(chǎn)量的影響

番茄產(chǎn)量是衡量栽培基質(zhì)是否理想的重要指標(biāo)。由表4可知，T1、T2、T3、T4處理的單果質(zhì)量、單株結(jié)果數(shù)和單株產(chǎn)量均顯著高于CK。其中T4處理的單果質(zhì)量、單株結(jié)果數(shù)、單株產(chǎn)量均表現(xiàn)最高，分別比CK提高13.98%、26.74%、44.36%，667 m2 產(chǎn)量達(dá)到8 450.64 kg。說明不同復(fù)混基質(zhì)栽培通過提高單果質(zhì)量和單株結(jié)果數(shù)提高了單株產(chǎn)量和最終667 m2的產(chǎn)量。

2.4 不同復(fù)混基質(zhì)對(duì)番茄口感品質(zhì)的影響

可溶性固形物、可溶性糖和有機(jī)酸是形成番茄口感風(fēng)味的主要物質(zhì)，糖酸比是評(píng)價(jià)番茄口感和風(fēng)味的主要依據(jù)。由表5可以看出，與土壤栽培相比，不同配方基質(zhì)栽培均提高了番茄的可溶性固形物含量和可溶性糖含量，降低了有機(jī)酸含量，從而顯著提高了糖酸比。T4處理可溶性固形物含量、可溶性糖含量和糖酸比最高，分別比CK提高16.37%、24.09%、44.22%，有機(jī)酸含量處理間無顯著差異。

2.5 不同復(fù)混基質(zhì)對(duì)番茄營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

從表6中可以看出，番茄果實(shí)中維生素C含量T1處理最高，比CK高46.63%，其他各處理也均顯著高于CK，T1和T2、T3和T4、T5和T6之間差異不顯著?？扇苄缘鞍缀縿t以T4處理最高，比CK高35.76%， 其次是T3處理。有機(jī)復(fù)混基質(zhì)栽培和土壤栽培番茄紅素含量差異不顯著。T3、T4處理硝酸鹽含量顯著高于其他處理，T5、T6處理硝酸鹽含量則顯著低于CK。

2.6 番茄品質(zhì)指標(biāo)主成分分析及綜合評(píng)價(jià)

由于單項(xiàng)指標(biāo)不能對(duì)番茄品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，因而采用SPSS軟件對(duì)番茄全部8 個(gè)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，通過分析得到前2個(gè)主成分的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到85.193%（表7），滿足＞85% 的條件，說明前2個(gè)主成分反映了原始變量85.193%的信息。因此可以用第1、2主綜合評(píng)價(jià)番茄品質(zhì)，從而達(dá)到降維的目的。

利用前2個(gè)主成分特征向量為權(quán)重構(gòu)建表達(dá)函數(shù)式：

F1=-0.377ZX1+0.393ZX2+0.413ZX3+0.301ZX4+0.398ZX5+0.408ZX6-0.116ZX7+0.323ZX8；

F2=0.234ZX1+0.263ZX2-0.169ZX3-0.623ZX4+0.251ZX5-0.159ZX6-0.266ZX7+0.548ZX8。

上式中的F1、F2分別對(duì)應(yīng)第一、二主成分的得分，ZX1、ZX2、ZX3、ZX4、ZX5、ZX6、ZX7、ZX8為原始數(shù)據(jù)消除變量之間量綱關(guān)系后的8個(gè)品質(zhì)指標(biāo)數(shù)值。

利用主成分綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，得分依次為T4＞T3＞T2＞T1＞T5＞T6＞CK（表8）。

3 討論與結(jié)論

同傳統(tǒng)土壤栽培相比，有機(jī)基質(zhì)因含豐富的N、P、K、腐殖酸等營(yíng)養(yǎng)成分，能夠?qū)κ卟水a(chǎn)量和品質(zhì)起到良好的促進(jìn)作用［17-20］，但單一的有機(jī)基質(zhì)通常存在大小孔隙度偏大、容重偏小、基質(zhì)理化性質(zhì)不穩(wěn)定等問題［21］。本試驗(yàn)以農(nóng)業(yè)廢棄物玉米秸、木屑菇渣、花生殼和牛糞經(jīng)充分腐熟后與無機(jī)基質(zhì)爐渣、河沙配成復(fù)混基質(zhì)，克服了有機(jī)基質(zhì)存在的缺陷。株高、莖粗和植株干質(zhì)量能夠較直觀地反映番茄的長(zhǎng)勢(shì)和健壯程度，葉綠素含量的高低一定程度上反映葉片光合作用的強(qiáng)弱［22］。毛碧增等研究發(fā)現(xiàn)，草炭基質(zhì)中添加菇渣可以提高葉片光合作用，促進(jìn)番茄營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)［23］。周璐瑤等研究認(rèn)為，花生殼、牛糞復(fù)混基質(zhì)可以顯著提高西瓜的產(chǎn)量［24］。本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同基質(zhì)配方的株高、莖粗均顯著高于CK，玉米秸復(fù)混基質(zhì)和菇渣復(fù)混基質(zhì)栽培番茄的葉綠素相對(duì)含量顯著高于花生殼復(fù)混基質(zhì)和土壤栽培。通過比較不同處理的植株干質(zhì)量和根冠比，T4處理的地上部干質(zhì)量顯著高于其他處理，較CK提高20.08%，T5處理的根冠比最高，這是因?yàn)榛ㄉ鷼な杷赏笟庑约?，更加有利于地下部根系的生長(zhǎng)。T4處理的番茄產(chǎn)量最高，較CK單株產(chǎn)量提高44.32%，這與前人的研究結(jié)果有相似之處。不同基質(zhì)配方之間比較，木屑菇渣配方（T3、T4）產(chǎn)量顯著高于玉米秸稈配方（T1、T2）和花生殼配方（T5、T6），表明菇渣基質(zhì)營(yíng)養(yǎng)豐富，養(yǎng)分分解快，更容易被番茄吸收利用。

番茄果實(shí)中各種營(yíng)養(yǎng)成分的含量決定其口感和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，口感番茄以鮮食為主，對(duì)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和口感風(fēng)味有較高要求。劉中良等研究認(rèn)為，稻殼和菌渣等優(yōu)化配制基質(zhì)能夠提高番茄可溶性糖含量和番茄紅素含量，改善番茄的口感［24］。國(guó)外也有學(xué)者認(rèn)為，有機(jī)基質(zhì)栽培可以提高蔬菜中維生素C和鈣的含量，提高蔬菜品質(zhì)［25］。本試驗(yàn)研究表明，以木屑菇渣、花生殼和玉米秸腐熟物為主要原料的基質(zhì)栽培提高了口感番茄的可溶性固形物和維生素C含量，降低了有機(jī)酸含量，番茄紅素的含量則不同處理均與CK差異不顯著，這與劉中良等的研究結(jié)果［24］不太一致，可能與基質(zhì)來源不同以及受品種和栽培環(huán)境等因素影響有關(guān)，具體原因還有待進(jìn)一步研究。通過對(duì)口感番茄8個(gè)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，結(jié)果表明6種復(fù)混基質(zhì)栽培的番茄品質(zhì)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)均優(yōu)于土壤栽培，得分依次為T4＞T3＞T2＞T1＞T5＞T6＞CK。硝酸鹽也是評(píng)判蔬菜品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，本試驗(yàn)硝酸鹽含量最高的T4處理為238.78 mg/kg，低于國(guó)家規(guī)定的蔬菜中硝酸鹽的限量值432 mg/kg［26］。

綜合考慮以上因素，口感番茄可利用有機(jī)生態(tài)型復(fù)混基質(zhì)替代土壤栽培，基質(zhì)配方的組成以木屑菇渣 ∶牛糞 ∶爐渣比例為5 ∶2 ∶3時(shí)，番茄植株綜合長(zhǎng)勢(shì)好，產(chǎn)量高且品質(zhì)佳，是口感番茄理想的栽培基質(zhì)配方。

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