有機肥替代化肥對設(shè)施番茄產(chǎn)量?品質(zhì)和土壤養(yǎng)分的影響

鄔剛 袁嫚嫚 王家寶 劉闖 王成順 孫義祥

摘要 為探索設(shè)施番茄生產(chǎn)中最佳的有機無機配施比例，通過田間試驗，設(shè)置5個有機肥替代化肥比例，分別為全量施用化肥（CK）、有機肥替代10%化學(xué)氮肥（T1）、有機肥替代20%化學(xué)氮肥（T2）、有機肥替代30%化學(xué)氮肥（T3）、有機肥替代40%化學(xué)氮肥（T4），研究不同施肥處理對番茄產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤養(yǎng)分的影響。結(jié)果表明，不同有機肥替代化肥比例對番茄株高和單果重?zé)o顯著影響，而相較于CK處理，T3處理番茄的莖粗和單果數(shù)顯著增加7.47%和9.40%。隨著有機肥替代化肥比例增加，設(shè)施番茄產(chǎn)量呈先升后降的變化趨勢，產(chǎn)量大小為T3>T2>T1>CK>T4。與CK相比，T3和T4處理番茄的可溶糖含量分別顯著提高了10.8%和8.8%，T3處理的番茄VC含量提高了10.7%。與CK相比，T2～T4處理的土壤有機質(zhì)、全氮、有效磷含量分別顯著提高了11.7%～18.5%、9.9%～13.0%和25.6%～29.2%。綜上所述，適宜有機肥替代化肥比例能提高作物產(chǎn)量，改善土壤肥力，從而實現(xiàn)設(shè)施番茄化肥減施增效。

關(guān)鍵詞 番茄；有機肥替代；產(chǎn)量；品質(zhì)

中圖分類號 S 641.2? 文獻標(biāo)識碼 A? 文章編號 0517-6611（2023）23-0117-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.23.027

Effects of Organic Fertilizer Replacing Chemical Fertilizer on Yield， Quality and Soil Properties of Greenhouse Tomato

WU Gang1，2，YUAN Man-man1，2，WANG Jia-bao1，2 et al

（1.Soil and Fertilizer Research Institute，Anhui Academy of Agricultural Sciences，Hefei，Anhui? 230031;2. Key Laboratory of Nutrient Cycling， Resources and Environment of Anhui，Hefei， Anhui 230031）

Abstract In order to explore the best ratio of organic and inorganic fertilizer in greenhouse tomato production， a field experiment was conducted to study the effects of different fertilization treatments on tomato yield， quality and soil nutrient changes by setting five proportions of organic fertilizer instead of chemical fertilizer， 100% chemical fertilizer （CK）， 10% organic fertilizer +90% chemical nitrogen fertilizer （T1），? 20% organic fertilizer +80% chemical nitrogen fertilizer （T2）， 30% organic fertilizer +70% chemical nitrogen fertilizer （T3） and 40% organic fertilizer +60% chemical nitrogen fertilizer? （T4）. The results showed that the different proportion of organic fertilizers replacing chemical fertilizers had no significant difference on the plant height and single fruit weight of tomato. Compared with CK treatment， the stem diameter and single fruit number of tomato treated with T3 significantly increased by 7.47% and 9.40%. With the increase of the proportion of organic fertilizer instead of chemical fertilizer ， the yield of tomato increased first and then decreased， and the order of yield was T3 > T2 > T1 > CK > T4. Compared with CK， the soluble sugar content of tomatoes treated with T3 and T4 increased by 10.8% and 8.8% respectively， and the VC content of tomatoes treated with T3 increased by 10.7%. Compared with CK， the contents of soil organic matter， total nitrogen and available phosphorus in T2-T4 treatments were significantly increased by 11.7% -18.5%，9.9%-13.0% and 25.6% -29.2%， respectively. To sum up， the appropriate proportion of organic fertilizer instead of chemical fertilizer （20%-30%） has the potential to increase tomato yield and improve soil fertility ， so as to realize fertilizer reduction of the facility tomato.

Key words Tomato;Organic fertilizer replacement;Yield;Quality

基金項目 安徽省重點研發(fā)計劃（202104a06020031）；安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新團隊（2022YL023）。

作者簡介 鄔剛（1987—），男，安徽合肥人，副研究員，碩士，從事養(yǎng)分資源綜合管理研究。*通信作者，研究員，博士，從事養(yǎng)分資源綜合管理研究。

收稿日期 2022-11-04；修回日期 2022-11-22

設(shè)施蔬菜生產(chǎn)作為促進農(nóng)民增收和鄉(xiāng)村振興的重要農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)而越來越受到關(guān)注［1］。施用化肥是保障設(shè)施蔬菜優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的關(guān)鍵措施，然而設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中存在重施氮磷鉀元素、輕施中微量元素、區(qū)域間有機肥用量不均衡等問題［2］，容易造成土壤次生鹽化、土壤酸化、土壤質(zhì)量下降以及面源污染和地下水污染的風(fēng)險增加［3］，不利于設(shè)施番茄產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。

研究表明，有機肥替代部分化肥是科學(xué)施肥的重要技術(shù)路徑，是設(shè)施蔬菜可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。在設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中有機肥的應(yīng)用非常廣泛，它含有機質(zhì)、氮、磷、鉀以及無機鹽等營養(yǎng)物質(zhì)，能為植物提供養(yǎng)分，促進植物生長［4］，改善土壤質(zhì)量［5］。劉中良等［6］研究表明減少15%化肥施用量配施適量有機肥能提高番茄的產(chǎn)量和番茄紅素含量，馬龍等［7］研究表明有機肥和秸稈替代50%化肥對番茄盛果期的氮素吸收有促進作用，楊巖等［8］研究表明有機肥替代20%推薦化肥氮用量能提高番茄和西葫蘆的產(chǎn)量及經(jīng)濟效益，夏秀波等［9］研究得出有機肥替代不同比例化學(xué)沖施肥能增加根區(qū)土壤外源微生物種類，改變真菌豐富度、多樣性和菌落組成。此外，合適的有機無機配施比例還能提升土壤肥力［5，10］。筆者以番茄為研究對象，探討不同有機肥替代化肥比例對設(shè)施番茄產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤性質(zhì)的影響，提出適宜有機肥替代比例，旨在為設(shè)施蔬菜科學(xué)施肥和綠色可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2021年在安徽省馬鞍山市和縣蔬菜科技示范園內(nèi)設(shè)施大棚內(nèi)（118°22′19.06″E，31°45′42.19″N）進行。試驗地屬北亞熱帶濕潤型季風(fēng)氣候區(qū)，年平均降水量1 067 mm，年平均氣溫15.8 ℃。試驗地土壤基本化學(xué)性質(zhì)為有機質(zhì)17.82 g/kg，全氮1.30 g/kg，速效磷116.72 mg/kg，速效鉀152.38 mg/kg，pH 4.85。

1.2 試驗材料

供試品種為皖雜20（安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所培育品種）；供試肥料分別為普通尿素（N 46.0%）、重鈣（P2O5 45%）和硫酸鉀（K2O 50%）；有機肥為安徽省司爾特肥業(yè)股份有限公司生產(chǎn)的生物有機肥（N1.41%、P2O5 1.02%、K2O 2.82%）。

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè)置5個處理，分別為100%化學(xué)氮肥（CK）、90%化學(xué)氮肥+10%有機肥氮（T1）、80%化學(xué)氮肥+20%有機肥氮（T2）、70%化學(xué)氮肥+30%有機肥氮（T3）、60%化學(xué)氮肥+40%有機肥氮（T4）。CK處理的施肥量為N 210? kg/hm2、P2O5 90 kg/hm2、K2O 255 kg/hm2，T1～T4處理的氮肥用量按照試驗設(shè)置中無機和有機養(yǎng)分進行配比，磷鉀肥用量與CK處理保持一致，不考慮生物有機肥中磷鉀的替代量（表1）。每個處理3個重復(fù)，共15個小區(qū)，每個小區(qū)面積為14 m2，采用隨機區(qū)組排列，45%氮肥、100%磷肥和40%鉀肥作為基肥均勻撒施，55%氮肥和60%鉀肥平均分3次溶于水后隨微噴灌施用，有機肥作為基肥一次性施入土壤。其他田間管理均保持一致。

1.4 樣品采集與分析

1.4.1 植物樣品采集和分析。成熟期每小區(qū)采集3株具有代表性的番茄地上部樣品（果實和莖葉），對番茄株高、莖粗、單株果數(shù)和單果重等生長指標(biāo)進行調(diào)查。

1.4.2 土壤樣品采集和分析。番茄收獲后，按“五點采樣法”對每個試驗小區(qū)采集0～20 cm混合土壤樣品，土壤風(fēng)干過篩用于有機質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀和pH等化學(xué)性質(zhì)的測定，測定方法參考土壤農(nóng)化分析方法［11］。

1.4.3 產(chǎn)量測定。每個處理小區(qū)進行人工分次采收，單獨記產(chǎn)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用WPS Office Excel進行數(shù)據(jù)處理，采用IBM SPSS 22.0進行統(tǒng)計分析。處理間比較采用One-way ANOVA分析，差異顯著性分析用Duncan法。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機肥替代化肥對設(shè)施番茄生長發(fā)育的影響

由表2可知，不同有機肥替代化肥比例對番茄株高和單果重?zé)o顯著影響，對番茄莖粗和單株果數(shù)影響顯著。與CK相比，T3處理的番茄莖粗顯著提高了1.03 mm，增幅達7.47%，T2和T3處理的番茄單株果數(shù)分別顯著增加了1.2和1.4個，增幅達8.05%和9.40%。CK、T1和T4三者之間無顯著差異，說明適當(dāng)?shù)挠袡C肥替代化學(xué)有利于番茄的生長發(fā)育。

2.2 有機肥替代化肥對設(shè)施番茄產(chǎn)量的影響 由圖1可知，不同處理之間設(shè)施番茄的產(chǎn)量存在顯著差異，隨著有機肥替代化學(xué)氮肥比例增加，設(shè)施番茄產(chǎn)量呈先升后降的變化趨勢，不同處理產(chǎn)量大小為T3>T2>T1>CK>T4。相比CK和T4，T3處理的番茄產(chǎn)量分別增加了9.3%和10.4%。根據(jù)番茄產(chǎn)量和有機肥替代比例之間的二次函數(shù)關(guān)系式y(tǒng)=-9.512 7x2+415.55x+59 359（R2=0.531 7），有機肥替代化肥的最佳比例為21.8%時，產(chǎn)量最高為63.897 2 t/hm2。

2.3 有機肥替代化肥對設(shè)施番茄品質(zhì)的影響

有機肥替代化肥后不僅減少化肥的用量，還有利于番茄品質(zhì)的提高（圖2），施用有機肥可提高番茄的可溶糖和VC含量，降低有機酸含量。隨著有機肥替代化肥比例的增加，

設(shè)施番茄可溶糖和VC含量呈先增后降的變化趨勢，有機酸表現(xiàn)為緩慢降低趨勢。與CK相比，T3和T4處理的番茄可溶糖含量顯著提高了10.8%和8.8%，T4處理的番茄有機酸含量顯著降低了13.7%，T3處理的番茄VC含量顯著提高了10.7%。

2.4 有機肥替代化肥對土壤養(yǎng)分含量的影響 由表3可知，除pH外，不同有機肥替代化肥比例對土壤有機質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀含量具有顯著影響。隨著有機肥替代化肥比例增加，土壤有機質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀含量整體呈逐漸增加趨勢。與CK相比，T2～T4處理的土壤有機質(zhì)、全氮、有效磷含量分別顯著提高了11.7%～18.5%、9.9%～13.0%和25.6%～29.2%，T4處理的土壤速效鉀含量顯著增加了22.1%。與T1相比，T2～T4處理的有效磷含量顯著提高了12.15%～15.30%。

3 討論

研究表明，適宜的有機無機配施比例可促進設(shè)施番茄的生長發(fā)育和產(chǎn)量形成。該研究結(jié)果表明，隨著有機肥替代化肥的比例增加，設(shè)施番茄的產(chǎn)量呈先增后降的趨勢，T3處理（70%化學(xué)氮肥+30%有機肥氮配施）的番茄產(chǎn)量最高，與鄭福麗等［12］的研究結(jié)果較為一致，這可能與T3處理的單株果數(shù)增加較多有關(guān)。該研究有機肥替代化肥比例為40%時（T4），番茄的產(chǎn)量開始降低，這與前人［13-14］的研究結(jié)果略有不同。張新建等［13］研究表明，有機肥替代60%的化肥處理的番茄產(chǎn)量及經(jīng)濟效益最高，施肥方案中100%化肥處理的氮養(yǎng)分高達450 kg/hm2，而該試驗的100%化肥處理（CK）中的氮養(yǎng)分為210 kg/hm2，因此產(chǎn)生了替代比例之間的差異變化。還可能與土壤肥力相關(guān)，姜玲玲等［15］研究表明土壤有機質(zhì)含量小于 10 g/kg時，有機無機配施番茄增產(chǎn)效應(yīng)不明顯。

設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中有機無機配施改善果實風(fēng)味和提

高營養(yǎng)品質(zhì)已有相關(guān)報道，如王冰清等［14］、劉中良等［6］研究表明有機肥替代化肥可提高黃瓜、苦瓜、甘藍和番茄的可溶糖、維生素C、蛋白質(zhì)及番茄紅素的含量，降低硝酸鹽的含量。該研究結(jié)果表明，施用有機肥可提高番茄的可溶糖和VC含量，減少有機酸含量，其中可溶糖和VC含量以T3處理最高，VC和有機酸含量以T4處理最低。說明有機肥的施用量應(yīng)維持在一定的合理范圍，不合理的配施比例也會對品質(zhì)造成影響［16］。

該研究結(jié)果表明，隨著有機肥替代化肥比例的增加，土壤有機質(zhì)、全氮、速效磷和速效鉀含量呈逐漸增加的趨勢，這與Mukta等［17］、石紋碹等［18］的研究結(jié)果一致。土壤有機質(zhì)的增加，一方面由于有機肥中含有機碳，另一方面通過增加土壤礦化的底物促進土壤微生物的活性，將植物殘體分解成小分子有機物質(zhì)。小分子有機物質(zhì)再次礦化為速效態(tài)養(yǎng)分，因此土壤速效磷和速效鉀含量均有不同程度的提高［19］。

4 結(jié)論

該試驗結(jié)果表明，有機肥替代化肥不僅減少了化肥的投入，還能促進番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的形成，同時還提高了土壤中養(yǎng)分含量，增加土壤肥力，其中該試驗條件下最優(yōu)的有機肥替代化肥比例為21.8%。

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