土壤改良劑對(duì)連作設(shè)施番茄產(chǎn)量與品質(zhì)的影響

孟 倫，王連祥，邢繼東，油宏康，曹秀芬，李 彥，莊焜揚(yáng)

（1.山東獅克現(xiàn)代農(nóng)業(yè)投資有限公司，山東 菏澤 274100；2.菏澤市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，山東 菏澤 274100；3.菏澤市農(nóng)業(yè)局，山東 菏澤 274100；4.菏澤市獅克農(nóng)業(yè)科學(xué)與資源環(huán)境研究中心，山東 菏澤 274100；5.山東獅克產(chǎn)業(yè)園博士后流動(dòng)站（創(chuàng)新實(shí)踐基地），山東 菏澤 274100）

伴隨著連續(xù)栽培年數(shù)的增加，番茄植株MDA、POD和SOD含量增加，產(chǎn)量和質(zhì)量下降，土壤中細(xì)菌根結(jié)線蟲(chóng)病等土壤疾病嚴(yán)重。基質(zhì)栽培作為一種新的生態(tài)無(wú)土栽培技術(shù)，可以有效地改善根區(qū)的微環(huán)境，減少土壤保病、昆蟲(chóng)病蟲(chóng)害等連續(xù)栽培障礙，提高番茄產(chǎn)量和品質(zhì)。其他研究表明，移栽、田間還鄉(xiāng)、生物細(xì)菌糞便等技術(shù)可以改善連續(xù)種植區(qū)的微生物群落，增加細(xì)菌和放線菌的數(shù)量，減少土壤的二次沉淀，增加氮、磷和鉀含量。本文主要研究不同土壤改良對(duì)溫室番茄品質(zhì)和產(chǎn)量的影響，找出連續(xù)栽培不同土壤改良的差異，為解決溫室番茄連續(xù)栽培障礙提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 研究背景

我國(guó)的大棚蔬菜種植規(guī)模不斷增加，這解決了我國(guó)的蔬菜供應(yīng)問(wèn)題，對(duì)提高居民的生活水平有很大作用，但是在大規(guī)模的發(fā)展過(guò)程中也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，其中比較突出的就是連作問(wèn)題。在連作的過(guò)程中，土壤的理化性質(zhì)、微生物活性都會(huì)受到嚴(yán)重影響，再加上大多數(shù)的菜農(nóng)文化水平不高，在種植過(guò)程中依據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)，沒(méi)有系統(tǒng)的知識(shí)作為支撐，導(dǎo)致生長(zhǎng)過(guò)程中盲目施肥，造成嚴(yán)重的土壤鹽漬化，對(duì)土壤肥力造成嚴(yán)重傷害，因此改善土壤環(huán)境，恢復(fù)蔬菜種植的可持續(xù)發(fā)展是一個(gè)重要的課題。國(guó)家在這方面也進(jìn)行了深入研究，同時(shí)借鑒一些發(fā)達(dá)國(guó)家的做法，提出多種解決方案，通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，土壤改良劑的使用具有良好的效果，使用土壤改良劑能有效改善土壤的理化性質(zhì)、提高土壤有益微生物的含量、對(duì)植物生長(zhǎng)的抗逆性具有很好的作用。在實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用中，土壤改良劑的種類較多，目前有很多其他作物種類的研究在使用的過(guò)程中要根據(jù)土壤條件、作物種類等各種因素，選擇合適的種類。但是對(duì)番茄生長(zhǎng)的研究和土壤肥力的影響還沒(méi)有系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)，本文通過(guò)對(duì)不同土壤改良劑對(duì)番茄作物土壤肥力的影響進(jìn)行全面分析。

2 番茄種植技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 土壤鹽漬化

現(xiàn)在的番茄種植多采用大規(guī)模的蔬菜大棚進(jìn)行種植，這些大棚基本上處于封閉或半封閉的狀態(tài)，因此大棚內(nèi)部經(jīng)常處于高溫、高濕和高蒸發(fā)的狀態(tài)，長(zhǎng)期受這種狀態(tài)的影響，導(dǎo)致鹽分通過(guò)毛細(xì)作用最終大量聚積在土壤的耕作部位。同時(shí)，由于棚膜的存在，大棚內(nèi)部得不到雨水的沖刷，鹽分不能及時(shí)通過(guò)雨水排走，這在很大程度上加劇了土壤的鹽漬化。另外，農(nóng)戶在生產(chǎn)中通常要使用大量的化肥，這些化肥遠(yuǎn)超番茄的需求量，有時(shí)可能會(huì)達(dá)到4倍左右，導(dǎo)致土壤中各種元素比例嚴(yán)重失調(diào)。這些因素導(dǎo)致土壤的鹽漬化程度越來(lái)越嚴(yán)重。

2.2 種植水平較低

雖然番茄的種植具有多年的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，但是仍然存在很多不合理的地方。很多農(nóng)民的生產(chǎn)依然采用舊的生產(chǎn)模式，思想跟不上，盲目跟風(fēng)，在種植過(guò)程中為了追求更高的產(chǎn)量，其大量使用各種化肥，幾乎不用使用農(nóng)家肥，這造成了極為嚴(yán)重的土地鹽漬化。再加上很多種植番茄的人員為農(nóng)村老人，知識(shí)陳舊，對(duì)新技術(shù)還不能夠很好應(yīng)用，對(duì)出現(xiàn)的一些問(wèn)題不能很好地解決。整體來(lái)說(shuō)，相關(guān)人員種植水平的專業(yè)知識(shí)相對(duì)較低，需要進(jìn)行專業(yè)化的指導(dǎo)。

2.3 病原微生物的影響

土壤中含有數(shù)量眾多的微生物，這些微生物的存在對(duì)作物的生長(zhǎng)具有重大的影響，當(dāng)土壤連續(xù)幾年種植同一作物時(shí)，會(huì)使微生物的種類和數(shù)量嚴(yán)重不平衡，會(huì)打破原有的平衡狀態(tài)，降低各種微生物之間的拮抗作用。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，在這一過(guò)程中，細(xì)菌和放線菌的數(shù)量逐步減少，而真菌的數(shù)量明顯增加，這種變化使病原體的活動(dòng)能力增加，同時(shí)也導(dǎo)致一些有害微生物的數(shù)量上升，最終影響作物的生長(zhǎng)，一方面體現(xiàn)在病蟲(chóng)害程度加重，另一方面體現(xiàn)在影響作物根部對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，導(dǎo)致根系腐爛，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致植株死亡。另外一個(gè)影響因素就是使用大量的化肥農(nóng)藥，對(duì)土壤的環(huán)境造成影響，土壤中一些有益的微生物，如固氮菌、根瘤菌的生長(zhǎng)受到嚴(yán)重的影響，同時(shí)也加速了一些病原菌的繁殖，進(jìn)一步導(dǎo)致土傳病蟲(chóng)害的發(fā)生。因此，在連種過(guò)程中，要定期檢測(cè)土壤中微生物的種類和數(shù)量，科學(xué)調(diào)整作物品種并合理使用肥料，盡量避免土傳病蟲(chóng)害的發(fā)生，為作物的健康生長(zhǎng)提供良好的環(huán)境。

2.4 營(yíng)養(yǎng)成分不足

番茄在生長(zhǎng)發(fā)育的過(guò)程中，不同階段需要的營(yíng)養(yǎng)成分也不一樣，再加上是大棚種植，不受雨水的沖刷，因此大棚種植番茄對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的要求跟露天種植有很大的不同。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，大棚內(nèi)土壤中全氮的含量是露天環(huán)境中的2倍左右，速效磷呈現(xiàn)8倍左右的差距，但是有效的鉀含量則明顯下降。正是由于各種營(yíng)養(yǎng)成分的不相同，在進(jìn)行番茄種植時(shí)，要根據(jù)不同時(shí)期所需要的營(yíng)養(yǎng)成分，結(jié)合土壤的營(yíng)養(yǎng)成分，合理施肥，避免出現(xiàn)有些營(yíng)養(yǎng)嚴(yán)重浪費(fèi)，而有些營(yíng)養(yǎng)嚴(yán)重不足的問(wèn)題。

3 材料與方法

3.1 供試材料

試驗(yàn)所用番茄品種為貝麗，盆栽用盆為菏澤市某蔬菜科技示范園提供，連作土是菏澤市農(nóng)戶大棚所供。土壤主要理化性狀見(jiàn)表1，（單位為每kg的含量）。

表1 土壤主要理化性狀

3.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為了排除幾個(gè)隨機(jī)因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，設(shè)計(jì)了3組并行實(shí)驗(yàn)，分別進(jìn)行了隨機(jī)塊實(shí)驗(yàn)。各處理基施有機(jī)肥3 000 kg/hm2，追肥為NPK滴管肥800 kg/hm2，灌水量統(tǒng)一為5 000 m3/hm2。菌動(dòng)力施用量為300 kg/hm2、400 kg/hm2。菌動(dòng)力播前作為基肥1次施入。大棚試驗(yàn)采用水肥一體管理。栽培密度35 000株/hm2。每個(gè)小區(qū)5.7 m2，1個(gè)處理三次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。

3.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

待果實(shí)成熟后，選取每個(gè)處理?xiàng)l件下的小區(qū)20株進(jìn)行測(cè)定，對(duì)單果的質(zhì)量、產(chǎn)量、果實(shí)大小等物理指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)對(duì)VC、有機(jī)酸、可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)進(jìn)行定量測(cè)定，相互比較；最后，通過(guò)石油萃取比色法對(duì)番茄的茄紅素含量進(jìn)行測(cè)定。

3.4 數(shù)據(jù)分析處理

采用DPS數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)所得的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，通過(guò)分析研究不同的處理方法對(duì)番茄果實(shí)的影響。

4 結(jié)果與分析

4.1 土壤改良劑對(duì)設(shè)施番茄產(chǎn)量的影響

通過(guò)使用土壤改良劑后總體處理能力相對(duì)較高，且差異顯著。其中處理5平均單果質(zhì)量最大，為219.76 g；處理5的單株結(jié)果數(shù)為11.85個(gè)，比處理6的12.00個(gè)/株少；但處理5折合667 m2產(chǎn)量最高，達(dá)7 812.47 kg，與對(duì)照和處理1～4差異均達(dá)顯著水平，比處理6產(chǎn)量高169.67 kg/667 m2。說(shuō)明本試驗(yàn)中土壤改良劑均有增產(chǎn)效應(yīng)，且667 m2施42 kg重茬調(diào)理劑增產(chǎn)效果最佳。

4.2 土壤改良劑對(duì)設(shè)施番茄果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

茄果實(shí)中的VC、可溶性蛋白、可溶性糖、番茄紅素、有機(jī)酸是重要的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，反映其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。由表2可以看出，本試驗(yàn)中2種土壤改良劑均能顯著提高番茄上述的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)（處理1可溶性糖含量除外），其中處理5營(yíng)養(yǎng)價(jià)值最佳，果實(shí)中的VC、可溶性蛋白、可溶性糖、可溶性酸、番茄紅素含量均為最高，分別為63.44 mg/kg、1.55 mg/g、4.21%、0.50%和 0.58 mg/g；與其他處理差異均達(dá)到顯著水平。

表2 土壤改良劑對(duì)設(shè)備番茄品質(zhì)的影響

4.3 討論

（1）土壤是植物生存的前提，土壤質(zhì)量對(duì)蔬菜生長(zhǎng)有重要影響。只有土壤條件好，才能保證作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。各種相關(guān)研究表明，隨著單一作物種植年數(shù)的不斷增加，土壤的各種理化性質(zhì)發(fā)生了一些相應(yīng)的變化，導(dǎo)致番茄根系吸收養(yǎng)分的能力下降。與正常發(fā)育的植物相比，這些變化通常導(dǎo)致番茄高度偏低、莖較細(xì)、代謝率較低，最終導(dǎo)致果實(shí)產(chǎn)量較低、果實(shí)質(zhì)量較低。伴隨著國(guó)家對(duì)農(nóng)業(yè)問(wèn)題的不斷關(guān)注和深入研究，一些新技術(shù)被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，特別是有機(jī)肥的使用，緩解了持續(xù)種植帶來(lái)的一些問(wèn)題。該方法已在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用。但是，由于地區(qū)差異，有機(jī)肥中不同營(yíng)養(yǎng)成分的含量不同，實(shí)際應(yīng)用效果也不同。其中，蚯蚓糞的使用效果最好，蚯蚓糞中含有的有機(jī)肥養(yǎng)分可以大大改善土壤的理化性質(zhì)，同時(shí)調(diào)節(jié)各種微生物的種類和數(shù)量具有重要意義。獲得蠕蟲(chóng)堆肥相對(duì)容易，可以降低投入成本，提高番茄產(chǎn)量和品質(zhì)，并在一定程度上保護(hù)生態(tài)環(huán)境。因此，使用蠕蟲(chóng)堆肥具有廣闊的發(fā)展前景。（2）通過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，土壤肥力受到各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的影響，其中與總氮、可用氮、可用鉀和有機(jī)質(zhì)含量存在一定程度的正相關(guān)，表明這些因素是影響土壤肥力的重要指標(biāo)。在這些影響因素中，有機(jī)物起著重要作用。與傳統(tǒng)肥料相比，各種有機(jī)肥可以在一定程度上增加土壤中有機(jī)質(zhì)的含量。同時(shí)，生物控制手段和有機(jī)添加物在田間種植前的應(yīng)用可以大大提高土壤中有機(jī)質(zhì)和可用鉀的含量。同時(shí)添加植物酶不僅能進(jìn)一步提高有機(jī)質(zhì)和可用鉀的含量，而且能顯著提高土壤中總氮和可用氮的含量。此外，用生物氮處理的土壤肥力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于只用土壤改良處理的土壤。多項(xiàng)研究表明，利用植物酶具有明顯效果，因?yàn)橹参锩缚梢酝瑫r(shí)提高土壤的總氮含量和土壤中的陽(yáng)離子交換能力。植物酶的這種作用提高了養(yǎng)分的利用率。植物根系生長(zhǎng)發(fā)育與土壤條件有著密切的關(guān)系。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，根的總長(zhǎng)度與土壤中總氮、可用氮、有機(jī)物和EC含量呈正相關(guān)，相反，與土壤pH值呈負(fù)相關(guān)。采用生物控制菌有效地增加了根的體積和平均直徑，同時(shí)使用有機(jī)改良劑和植物酶，加上硼鈣噴霧的影響，大大增加了根的長(zhǎng)度、表面和體積。由此可見(jiàn)，生物防治菌可在一定程度上促進(jìn)根系的生長(zhǎng)，改善水和營(yíng)養(yǎng)的吸收。還發(fā)現(xiàn)對(duì)平均根直徑的影響不大，這可能是因?yàn)橹参镌谏L(zhǎng)過(guò)程中從深層土壤中吸收水分，主根會(huì)向下扎根生長(zhǎng)，因此主根的長(zhǎng)度會(huì)不斷伸長(zhǎng)，而直徑幾乎沒(méi)有明顯變化。

5 結(jié)束語(yǔ)

連作會(huì)阻礙作物的生長(zhǎng)發(fā)育，降低產(chǎn)量和品質(zhì)。近年來(lái)，糧食作物、果樹(shù)、蔬菜、瓜果、花卉等經(jīng)濟(jì)作物都不同程度地存在連作障礙問(wèn)題，一般來(lái)說(shuō)，連作年限越長(zhǎng)，連作障礙越嚴(yán)重。連作障礙已成為制約設(shè)施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。其實(shí)，蔬菜生產(chǎn)中提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的措施很多，如化學(xué)防治、土壤消毒、增施有機(jī)肥等。但效果往往有限，如難以實(shí)施或帶來(lái)諸多負(fù)面影響等。研究表明，通過(guò)生物手段施用土壤改良劑具有安全、高效、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，是促進(jìn)作物生長(zhǎng)、提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)、克服連作障礙的有效途徑。