化肥施用量對基質栽培櫻桃番茄產量品質的影響及基質重茬利用效果

宋修超+郭德杰+馬艷+嚴少華+張晶

摘要：通過2批次田間試驗，研究不同化肥施用量對豬發酵床墊料基質栽培櫻桃番茄當季及重茬栽培番茄果實品質、器官氮、磷、鉀元素含量的影響。結果表明，適量施肥可提高產量，增加番茄可溶性固形物、可溶性蛋白和維生素C含量，促進各器官尤其是根系對N、P、K元素的吸收。過量施肥增產效果不顯著，可溶性固形物和維生素C含量顯著降低，且硝酸鹽含量隨施肥量增多不斷積累。與新基質相比，連續2季重茬栽培對番茄產量與植株生物量影響不顯著；但前茬栽培施肥量對重茬栽培有較大影響，前茬高肥并不能對番茄產量產生持續促進作用。綜合考慮試驗結果，以15 L/株基質栽培櫻桃番茄推薦N、P2O5、K2O追肥量為20、10、30 g；在合理的施肥條件下，連續2茬基質栽培櫻桃番茄無需消毒處理過程。

關鍵詞：化肥施用量；發酵床；墊料基質；重茬栽培；櫻桃番茄；產量品質

中圖分類號： S662.506 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2017）20-0165-04

高強度利用下的設施農業在土壤健康、生態環境污染和食品安全方面的弊端日益突出，特別是土壤次生鹽漬化、酸化和土壤養分失衡，以及病菌積累，造成連作障礙[1-2]。利用無土基質栽培的方式可以很好地解決集約化設施種植土壤障礙的問題，且栽培基質含有豐富的礦質養分和有機質，可促進植株生長，增加干物質積累，提高作物產量和品質[3-5]。利用農業廢棄物作為無土栽培基質種植蔬菜是目前設施園藝領域的熱點問題之一[6]。當前，利用農業廢棄物作為生產基質主要集中在農作物秸稈、菇渣、椰殼、鋸末、畜禽糞便堆肥等易腐熟有機物料和泥炭、蛭石和珍珠巖等輔助材料[3]，且生產工藝日趨完善，并取得了良好的市場效果。

近年來，隨著發酵床養殖技術的快速發展，畜禽養殖后的發酵床墊料數量逐年增加，而該類廢棄物的再利用問題亟待解決，將墊料進行基質化利用逐漸受到重視[7]。一方面墊料變基質可實現廢物再利用，另一方面基質的高效利用可延長產業鏈，提高經濟附加值。關于墊料作為基質原料的配方研究前期已見文獻報道，并且針對豬發酵床墊料特點進行的控鹽、調節孔隙度等生產工藝也基本成熟[8-9]。但針對豬發酵床墊料為主要原料的基質栽培技術尚未見報道，這一類基質中含有的養分不能完全滿足蔬菜特別是長季節蔬菜的當季營養需求，而適量追施化肥對于提高基質栽培作物產量具有重要作用[10]。此外，蔬菜設施栽培下土壤不經過消毒處理或輪作，土壤中病原菌、植物根系分泌物和鹽分的積累會大大提高病蟲害的發生可能，從而對植株生長和果實產量、品質造成一定影響[11]。本試驗以豬發酵床墊料為主要原料研制的蔬菜栽培基質為栽培介質，研究不同化肥施用量對櫻桃番茄的生長、產量、營養品質和養分含量的影響，獲得基質栽培番茄的最佳施肥量，以期為以豬發酵床墊料為主要原料的基質栽培番茄養分管理和重復利用提供理論與技術依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2016年4月至12月在江蘇省農業科學院六合動物生產基地標準塑料大棚中進行，大棚南北朝向，長40 m，寬8 m。供試基質為以腐熟的秸稈發酵床養豬墊料為主要原料，復配其他輔料研制而成。基質容重0.21 g/cm3，總孔隙度65.22%，pH值7.32，EC值1.45 mS/cm，全氮含量 9.09 g/kg，全磷含量11.63 g/kg，全鉀含量6.76 g/kg。

供試番茄品種為金陵美玉，由江蘇徐淮地區淮陰農業科學研究所提供。供試肥料氮肥為尿素，磷肥為過磷酸鈣，鉀肥為硫酸鉀。供試基質槽為無蓋長方箱體，采用特定模具用聚苯乙烯壓塑成型，長、寬、高分別為1.20、0.25、0.30 m。

1.2 試驗設計

1.2.1 不同化肥用量對櫻桃番茄產量和品質的影響試驗 試驗共設置6個施肥量梯度處理（根據前期試驗經驗得出的施肥量，以單株番茄施用量計）：F0，不施肥；F1，N-P2O5-K2O（12 g-6 g-18 g）；F2，N-P2O5-K2O（16 g-8 g-24 g）；F3，N-P2O5-K2O（20 g-10 g-30 g）；F4，N-P2O5-K2O（24 g-12 g-36 g）；F5，N-P2O5-K2O（28 g-14 g-42 g），每個處理4次重復，每處理8株，各處理隨機排列。

每個處理由3個基質槽組合而成，種植8棵番茄（金陵美玉），株距為0.40 m，單株番茄的基質用量為15 L。番茄苗于2016年4月1日移栽定植，2016年6月20日最后一次采收完成。將所需的尿素、過磷酸鈣和硫酸鉀3種肥料充分混合，每處理的肥料量平均分成4份，在距主根5 cm處開弧形溝，撒入肥料，封土后整平地面，澆水1次，追肥時間分別為4月20日、5月03日、5月17日、5月29日。生長期間其他日常管理均采用常規管理。

番茄果實于2016年4月29號開始第1次采摘，測產，之后每隔10 d采摘1次，直至6月底截止。整個試驗周期結束后，統計番茄商品果總產量。在盛果期（5月22日）收集的果實，統計產量后帶回實驗室進行果實品質、含水量及全量養分（N、P、K）含量測定。果實全部采收結束后，將每個處理全部8棵植株分類收集，地上部植株和根系分別稱鮮質量，并隨機剪取200 g左右鮮樣烘干，測定含水量，計算地上部、地下部植株干質量。用烘干樣品測定地上部莖葉和地下部根系的全養分（N、P、K）含量。

1.2.2 基質重茬栽培對番茄生長影響試驗 選擇前茬中F0、F1和F4等3個產量差異顯著的處理進行重茬種植，F1和F4分別代表低量施肥和高量施肥。施肥管理與前一次相同（以單株施肥量計），即：F0-2，不施肥；F1-2，N-P2O5-K2O（12 g-6 g-18 g），F4-2，N-P2O5-K2O（24 g-12 g-36 g），以新基質不施肥處理作為對照（CK）。endprint

試驗中將上述3個處理的前茬4份基質充分混勻，然后以15 L/株的基質用量重新裝到相應基質槽中，每處理3次重復（每個重復3個基質槽，種植8棵番茄）。其他農業管理措施與上批次相同，追肥分4次施入基質中。

番茄采收方式與上一批次同樣，每隔10 d采集1次，統計產量，待果實采收完成后，將全部8棵植株（包括地下部根系）從基質槽中取出，洗凈測定生物量。

1.3 測定項目與方法

番茄主要營養品質的測定：在盛果期隨機挑選16個番茄果實，使用組織勻漿機將其研勻后測定。維生素C含量采用二甲苯萃取，2，6-二氯靛酚比色法[12]測定；硝酸鹽含量采用水楊酸-硫酸浸提比色法測定；可溶性蛋白質含量采用考馬斯亮藍G-250比色法測定；可溶性固形物含量采用RHBO-90型號手持折射儀（LINK，Co.Ltd.，中國臺灣）測定。番茄果實、植株地上部植株和根系的全養分（N、P、K）含量測定：用凱氏定氮法、鉬銻抗比色法和火焰光度法分別測定全氮、全磷和全鉀含量[13]。

1.4 數據分析

采用SPSS 17.0和Excel軟件進行單因素方差分析，用Origin Pro 9.0軟件進行作圖。

2 結果與分析

2.1 不同化肥施用量對番茄產量的影響

施肥處理番茄產量顯著高于不施肥（F0）處理（P<0.05），且隨著施肥量增加而增加，F1、F2、F3、F4、F5分別比對照增產19.53%、28.06%、39.23%、37.32%、38.95%，其中F3（單株番茄N-P2O5-K2O施用量20 g-10 g-30 g）達到最高，顯著高于F0、F1，但與F2、F4、F5差異不顯著，這表明施肥量超出一定范圍后番茄產量并不繼續增加（表1）。

分析番茄產量構成發現，植株生物量和商品果數的變化趨勢與產量相似，在一定范圍內施肥有利于增加植株生物量和商品果數，但商品果數在施肥量過高的F4、F5反而與F1、F2低肥處理沒有差異。這表明適量施肥可促進植株生長，提高番茄商品果數，從而提高產量，但過量施肥番茄產量并沒有顯著提高，且商品果率低，果實的商品性較差。

2.2 不同化肥施用量對番茄營養成分的影響

由圖1所示，F2處理的番茄果實中可溶性固形物（圖 1-a）含量最高，顯著高于不施肥（F0）處理和施肥過高的F5處理（P<0.05），表明在一定范圍內番茄可溶性固形物含量隨施肥量增多而增多，但過量施肥會引起果實可溶性固形物含量的下降。果實中維生素C含量（圖1-b）變化趨勢與可溶性固形物相似，適量施肥提高番茄維生素C含量，過量施肥反而會引起下降，維生素C含量最高的為F3處理。施肥處理對果實可溶性蛋白（圖1-c）和硝酸鹽（圖1-d）含量的影響相似，能夠顯著促進果實可溶性蛋白和硝酸鹽積累，但二者區別在于施肥量超出一定范圍后，可溶性蛋白含量不再增加，而硝酸鹽則仍是不斷積累。與F0處理相比，F3處理的可溶性蛋白含量增加了68.51%，而F5處理的硝酸鹽含量增加了64.05%。

2.3 不同化肥施用量對番茄不同器官養分含量的影響

2.3.1 果實中養分含量的差異 如圖2所示，施肥處理的番茄果實中N和K含量均顯著高于對照（F0）處理（P<0.05），N含量F3處理最高，K含量F4處理最高，分別比對照增加了36.46%、59.31%。番茄果實中K含量在一定范圍內隨施肥量增加而增多，但超過一定范圍后不再增加。

2.3.2 莖葉中N、P、K元素含量差異 地上部N、P、K含量如圖3所示。與不施肥F0相比，隨著施肥量的增加，F3、F4、F5處理番茄地上部N含量顯著高于對照；P含量除F1處理與對照差異不顯著外，其他各處理顯著高于對照；各施肥處理K含量均顯著高于對照。各施肥梯度處理間莖葉的N、P、K含量差異相對較小，差異多不顯著，變化范圍為N含量在585～7.54 g/kg，P含量在2.15～3.21 g/kg，K含量在 12.17～14.21 g/kg。

2.3.3 根系中N、P、K元素含量差異 根系中N、P、K含量差異如圖4所示。除F1中P含量與對照差異不顯著外，施肥處理番茄根系N、P、K含量均顯著高于不施肥F0處理（P<0.05）；且在一定范圍內隨著施肥量的增加，N、P、K的積累量不斷增多，其中N、P含量在F3處理中達到最高值，K含量在F4處理中達到最高值，分別比對照增加了 48.71%、53.85%和28.80%。

2.4 基質重茬利用對番茄產量和植株生物量的影響

從圖5可以看出，與新基質相比，重茬種植2季番茄果實產量（圖5-a）和植株生物量（圖5-b）并沒有顯著差異，表明豬發酵床墊料基質重茬栽培櫻桃番茄，不經消毒處理，連續種植2茬不會出現嚴重土傳病害。

比較重茬處理的3個施肥梯度間差異發現，不施肥F0-2處理的果實產量與植株生物量顯著低于施肥F4-2處理（P<0.05），這也再次驗證了施肥對基質栽培番茄的必要性。但低肥F2-2與高肥F4-2間差異并不顯著，這與第1茬試驗結果變化趨勢不同，重茬種植時，過高施肥并不能對番茄產量產生持續促進作用。

3 結論與討論

基質的主要原料是稻麥秸稈的豬圈發酵床墊料，出圈后經二次堆肥1個月制成，經過完整的腐熟過程，礦質養分大幅提高[14]。但由于基質中泥炭、木薯渣等其他輔料所含氮、磷、鉀也大多為遲效養分，這導致單純依靠基質本身釋放礦質養分并不能滿足作物當季生長的需要。與大部分報道相似，基質栽培番茄必須通過額外追施化肥，來維持植株發育所必須的良好營養條件[10，15]。本試驗通過2季番茄結果顯示，與不追肥處理相比，適量追施化肥可顯著提高番茄商品果率、產量，這也證實了基質栽培適量追肥的必要性。

適量追施化肥改善了番茄的營養品質（提高可溶性固形物、可溶性蛋白和維生素C含量），提高了各器官中N、P、K的養分含量，這主要是由于追施適量化肥有利于保持基質的供肥能力，讓植株處于適宜的碳氮平衡中，有利于光合作用，促進植株對養分吸收、轉運和分配[16-17]。過量追肥會導致果實品質的下降（維生素C含量顯著下降，硝酸鹽含量不斷積累），植株N、P、K養分的吸收也并沒有持續增加。這和土壤栽培的情況相似，番茄果實的硝酸鹽含量隨氮肥施用量的增加而增加，兩者呈顯著的正相關關系[18]，過量施肥反而對植株生長產生抑制作用。對于基質栽培，過量施肥易造成基質中各種鹽分積累，導致養分失調，理化性狀惡化，最終導致作物體內部分物質轉化合成受阻，使產品品質和產量降低[19]。endprint

此外，有報道顯示，適當增施磷肥可以提高果實的可溶性糖含量[20]，增施鉀肥能夠通過電子傳遞鏈參與生物化學合成過程而影響番茄可溶性固形物和維生素C含量[21-22]，并且鉀肥能夠促進植物體內氮素的代謝[23]。然而，由于本試驗中追施的化肥是同一配比的N、P、K組合，尚不能確定究竟是哪一種肥料起主導作用，因此，關于氮、磷、鉀肥對番茄品質改善和養分吸收的影響有待進一步研究和驗證。

基質的重復利用是蔬菜基質栽培發展的重要環節，合理地重復利用基質，可有效地降低生產成本。本試驗結果顯示，基質重復栽培2茬櫻桃番茄不會發生明顯的連作障礙，植株生長和果實產量也并沒有顯著影響。這和李威等的研究結果[24]相同，連續栽培2茬番茄的有機基質不會發生明顯的土傳病害，但連作3茬可使番茄根系早衰，影響根系對水分和養分的吸收，進而影響番茄的產量和品質。

值得關注的是，本研究結果顯示，與低量施肥相比，高量施肥在第1茬顯著提高番茄產量，但第2茬時這種促進效果不明顯，這可能因為過量施肥加劇土壤連作障礙，導致連作2茬雖然不能引起番茄植株直接病變死亡，但可能刺激產生更多的抑制植株生長的物質[11，25]。然而，由于本試驗沒能及時測定栽培前后基質性質變化，且尚不清楚連續種植3茬的效果，因此，不能對該結果下明確的結論，但針對不同養分水平下的土傳病害發生機制有待進一步探討研究。

綜上所述，合理施肥為設施基質栽培番茄的高產優質提供養分保證，可不同程度地提高商品果率、產量，改善番茄品質（提高可溶性固形物、可溶性蛋白和維生素C含量）、提高番茄果實、地上部莖葉和地下部根系中N、P、K養分吸收；過量施肥反而降低番茄的商品果率，并且帶來果實硝酸鹽的積累、維生素C和可溶性固形物含量的下降。因此，綜合考慮番茄產量、營養品質和養分吸收量，本試驗推薦單株番茄用15 L基質的情況下，追肥選用N-P2O5-K2O 20 g-10 g-30 g。對基質連續2茬重復種植可無消毒處理過程，番茄果實產量與植株生長狀況與新基質差異不顯著。

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