溫室番茄有機組合肥篩選及其肥效、土壤環境和果實品質效應

潘艷花,朱惠霞,朱建強,秦嘉海

(1.甘肅省農業科學院林果花卉研究所,甘肅 蘭州 730000;2.甘肅省農業科學院蔬菜研究所,甘肅 蘭州 730000;3.酒泉市農業技術推廣服務中心,甘肅 酒泉,735000;4.河西學院農業與生態工程學院,甘肅 張掖 734000)

甘肅省酒泉市蔬菜產業已發展成為農民增收的支柱產業之一,截至2021年全市日光溫室蔬菜種植面積1 273.33 hm2[1]。經調查,菜戶溫室種植的番茄平均產量為110 t·hm-2,尿素、磷酸二銨、硫酸鉀化肥投入量分別為1.35、0.90、0.68 t·hm-2,折合純N、P2O5、K2O分別為0.78、0.42、0.34 t·hm-2,按照生產100 t番茄吸收N、P2O5、K2O分別為0.45、0.50、0.50 t計算[2],生產110 t·hm-2番茄需要純N、P2O5、K2O分別為0.50、0.55、0.55 t·hm-2,不施肥番茄產量為77 t·hm-2,土壤提供的N、P2O5、K2O分別為0.35、0.39、0.39 t·hm-2,應補充純N、P2O5、K2O分別為0.15、0.16、0.16 t·hm-2,超量施用純N、P2O5、K2O分別為0.63、0.26、0.18 t·hm-2。長期超量施用氮、磷、鉀化肥而未施用微量元素易導致番茄種植田大量元素和微量元素比例失衡,缺素的生理性病害經常發生,有機質含量低,板結,通透性能差,可溶性鹽富集,有益微生物數量和酶活性降低,生產的番茄可溶性糖、Vc和可溶性蛋白質含量低,硝酸鹽和可滴定酸含量高,產量低且不穩定[3-4],影響了溫室蔬菜產業的可持續發展。因此研究有機物料組合肥替代傳統化肥是目前研究的熱點問題和本文的關鍵所在。

有關有機物料對土壤環境質量及作物品質和產量的影響前人做了大量的研究工作,主要包括兩個方面：其一,有機物料對土壤環境質量的影響：羊糞提高了土壤有機質含量[5],改善了土壤物理性質,降低了容重,增大了總孔隙[6],有機物料提高了土壤中>0.25 mm水穩性團聚體的數量[7-8]。有機物料和羊類有機肥降低了土壤酸堿度、電導率和堿化度,改善了緩沖性能[9-10]。雞糞和有機物料提高了土壤氮、磷、鉀和鋅的含量[11-12]。生物菌肥和有機生態肥提高了土壤微生物的數量[13-14]。麥秸和蚯蚓糞便提高了土壤酶活性[15-16]。雞糞降低了重金屬離子的生物有效性,對土壤中Pb、Cd具有較強的鈍化作用,減少了重金屬的累積,降低了玉米對Cd的吸收[17-18];豬糞提高了土壤中Cd、Hg和Zn的含量[19];有機物料降低了水稻根系對土壤Cd的吸收富集[20];牛糞與秸稈配合施用,降低了玉米籽粒中Cd含量[21]。其二,有機物料對作物品質和產量的影響：羊糞提高了火龍果總糖、Vc含量[22];秸稈改善了番茄品質并提高了產量[23];農業廢棄物提高了番茄Vc和可溶性糖含量[24];有機物料提高了黃瓜果實Vc含量[25];有機物料顯著提高了作物產量[26];有機肥料替代化肥、沼液與化肥配施能提高番茄產量和改善果實品質[27-28]。

綜上所述,前人對有機物料的研究主要集中在羊糞、有機物料、雞糞、生物菌肥、有機生態肥、麥秸、蚯蚓糞便、豬糞、牛糞、作物秸稈和沼液對土壤環境質量及作物品質和產量影響方面,而采用玉米秸稈、牛糞、食用菌渣、番茄專用肥和生物菌肥合成的有機物料組合肥對溫室土壤環境質量及番茄品質和效益影響的研究鮮有報道。經調查,甘肅省酒泉市有機物料年資源量有2.93×106t,堆放在居民點周圍污染了鄉村環境。經室內分析,這些有機物料有機質、N、P2O5、K2O含量分別為25.41%～42.27%、0.21%～1.03%、0.17%～0.81%、0.13%～0.63%。為解決研究區長期施用傳統化肥溫室土壤環境質量和番茄品質下降以及有機物料對鄉村生態環境污染的問題,本文依據番茄需肥規律和研究區域土壤供肥水平,以研究區資源豐富的制種玉米秸稈、牛糞、食用菌渣、番茄專用肥和生物菌肥為原料,采用正交試驗方法篩選配方,在室內合成有機物料組合肥,并進行田間驗證試驗,旨在為提高有機物料資源利用率、減少化肥施用量、改善土壤環境質量和番茄品質提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 試驗地概況 試驗在甘肅省酒泉市肅州區銀達鎮銀達村溫室內進行(100°15′68″E,39°05′90″N),海拔1 485 m,年降水量86 mm,年蒸發量1 950 mm,年均氣溫7.50℃,日照時數3 053 h,無霜期150 d。溫室長度、脊高、跨度分別為90、4、8 m,墻體底寬和上口寬分別為1.8 m和1.4 m,土壤類型是灌淤旱作人為土,0～20 cm土層有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為17 340、61.13、8.94、134.36 mg·kg-1,Hg、Cd、Cr、Pb、Mn、Zn、Mo分別為0.35、0.42、23.14、7.05、6.23、0.48、0.10 mg·kg-1,陽離子交換量(CEC)、可溶性鹽和pH值分別為20.92 cmol·kg-1、1.95 g·kg-1和8.26,前茬作物是黃瓜。

1.1.2 試驗材料 自制番茄專用肥按CO(NH2)2∶(NH4)2HPO4∶K2SO4∶ZnSO4·7H2O∶MnSO4·3H2O∶(NH4)2MoO4風干重量比為0.3687∶0.2995∶0.2765∶0.0276∶0.0184∶0.0093混合;自制秸稈糞便菌渣肥按玉米秸稈∶牛糞∶食用菌渣(風干重量比)為0.4167∶0.3333∶0.2500混合;自制有機物料組合肥按秸稈糞便菌渣肥∶番茄專用肥∶生物菌肥(風干重量比)為0.9709∶0.0243∶0.0048混合。番茄品種為‘中雜102’,試驗材料有效成分見表1。

表1 參試材料有效成分 Table 1 Active ingredient of the tested material

1.2 試驗方法

1.2.1 秸稈糞便菌渣肥無害化處理方法 于2016年4月1日將風干的玉米秸稈、牛糞、食用菌渣分別粉碎過10 mm篩,加入尿素(尿素加入量(kg·t-1)=玉米秸稈、牛糞、食用菌渣C/N÷25÷0.46)把碳氮比調整為25∶1,噴自來水調節水分含量達到60%～65%,在溫室內(室溫25～30℃)堆成梯形,覆蓋塑料薄膜并開直徑2～3 cm小洞若干,食用菌渣、牛糞和玉米秸稈分別發酵90、120、180 d,堆內溫度降到室溫發酵結束,放置在陰涼干燥處自然風干(含水量小于5%)得到發酵有機物料備用(表2)。

表2 有機物料發酵參數Table 2 Fermentation parameters of organic materials

1.2.2 試驗處理 試驗①：有機物料組合肥配方篩選。2017年5月22日選擇秸稈糞便菌渣肥、番茄專用肥和生物菌肥3種肥料,各設置3個梯度施用量,按正交表L9(34)配制9種有機物料組合肥(表3)。

表3 L9(34)正交試驗設計與分析Table 3 L9 (34) Orthogonal experimental design and analysis

試驗②：有機物料組合肥施用量對番茄種植田環境質量和番茄效益影響的研究。2018年5月20日,按照試驗①篩選的配方(秸稈糞便菌渣肥∶番茄專用肥∶生物菌肥(風干重量比)為0.9709∶0.0243∶0.0048)在室內合成有機物料組合肥,施肥量梯度設置為0(對照)、20、40、60、80、100 t·hm-2共6個處理,各處理重復3次,隨機區組排列。

試驗③：有機物料組合肥與傳統化肥比較對溫室番茄種植田環境質量及番茄品質和效益影響的研究。2019—2021年每年5月20日,在N、P2O5、K2O、Zn、Mn和Mo純養分投入量相等的條件下(N 0.81 t·hm-2+P2O50.37 t·hm-2+K2O 0.82 t·hm-2+Zn 0.01%+Mn 0.01%+Mo 0.01%),設置3個處理,處理1為對照(不施肥);處理2為傳統化肥(CO(NH2)21.46 t·hm-2+(NH4)2HPO40.80 t·hm-2+K2SO41.64 t·hm-2)+ZnSO4·7H2O 0.04 t·hm-2+MnSO4·3H2O 0.04 t·hm-2+(NH4)2MoO40.02 t·hm-2;處理3為有機物料組合肥(施肥量60.00 t·hm-2)。各處理重復3次,隨機區組排列。

1.2.3 種植方法 小區面積27 m2(長×寬=7.5 m×3.6 m),小區四周筑埂。番茄定植前在栽培行內挖長、寬、深分別為7.50、0.60、0.20 m土槽,按試驗設計將肥料撒入土槽內起壟,壟高、壟寬和壟距分別為35、60、60 cm,壟起好后在壟上鋪上滴灌帶和地膜,選擇苗齡60 d的番茄苗定植,深度和株距分別為10 cm和30 cm,每壟2行,每小區3壟。各小區為1個支管單元,在支管單元入口安裝閘閥、壓力表和水表,在栽培壟上安裝滴灌帶,滴頭間距30 cm,在番茄定植后、開花期、第1果穗、第2果穗、第3果穗膨大期和收獲前各滴灌1次,每個小區每次灌水量為5.40 m3。

1.2.4 樣品采集方法 番茄收獲時,每個小區選擇3壟 ,每壟采集5株,共采集15株測定單果重、單株果重、可溶性糖、Vc、可溶性蛋白質、硝酸鹽和可滴定酸。每個試驗小區單獨采收,將小區產量換算成公頃產量進行統計分析。2018年9月26日試驗②和2021年9月28日試驗③的番茄采收后,分別在試驗小區內按對角線布置5個采樣點,采集0～20 cm耕作層土樣5 kg,采用四分法留土樣3份,質量分別為2、2、1 kg,新鮮土樣收入4℃避光保存,2 kg土樣分別測定微生物數量和酶活性,1 kg土樣風干過1 mm篩供室內分析(土壤容重和團聚體用環刀采原狀土,不進行風干)。

1.2.5 測定指標與方法 采用環刀法、計算法和干篩法測定土壤容重、總孔隙度和>0.25 mm水穩性團聚體;采用酸度計法(水土比5∶1)、乙酸銨—氯化銨法、電導法和重鉻酸鉀氧化-外加熱法測定pH值、CEC、可溶性鹽、有機質和有機碳;采用烘干法和威爾科可斯法測定自然含水量和田間持水量;采用擴散法、碳酸氫鈉浸提—鉬銻抗比色法和中性醋酸銨溶液浸提—火焰光度計法測定堿解氮、速效磷和速效鉀;飽和持水量(t·hm-2)=面積(m2)×總孔隙度(%)×土層深度(m);毛管持水量(t·hm-2)=面積(m2)×毛管孔隙度(%)×土層深度(m);非毛管持水量(t·hm-2)=面積(m2)×非毛管孔隙度(%)×土層深度(m);貯水量(m3·hm-2)=土壤容重(g·cm-3)×自然含水量(%)×土層深度(m)×面積(m2);有機碳密度(kg·m-2)=土壤有機碳含量(g·kg-1) × 土壤容重(g·cm-3) × 采樣深度(cm)×0.01;采用稀釋平板法、3,5-二硝基水楊酸比色法、靛酚比色法、磷酸苯二鈉比色法和碘量滴定法測定土壤微生物、蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、多酚氧化酶;采用水楊酸硝化法、2,6-二氯靛酚滴定法、蒽酮-硫酸法、考馬斯亮藍C-250染色法、堿滴定法和PR-32α型折射計測定番茄硝酸鹽、Vc、可溶性糖、可溶性蛋白、可滴定酸、可溶性固形物;采用石墨爐原子吸收分光光度法和原子熒光光譜法測定Cd和Hg全量;采用火焰原子吸收分光光度法測定Pb和Cr全量;采用原子吸收分光光度法測定有效Mn、Zn和Mo。

1.3 數據分析

采用SPSS 19.0軟件進行數據統計分析,采用Duncan新復極差法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 有機物料組合肥配方篩選

2017年9月30日番茄收獲后測定數據顯示,3種肥料對番茄經濟性狀和產量的主次效應(R)為：番茄專用肥>秸稈糞便菌渣肥>生物菌肥。各水平平均單果重、單株果重和產量分別表現為KA1>KA3>KA2、KB3>KB2>KB1和KC3>KC1>KC2(表3),說明有機物料組合肥最優組合比例為A1秸稈糞便菌渣肥60.0 t·hm-2：B3番茄專用肥1.5 t·hm-2：C3生物菌肥0.3 t·hm-2,將60.0、1.5、0.3 t·hm-2分別除以61.80 t·hm-2,得到有機物料組合肥配方組合比例為秸稈糞便菌渣肥∶番茄專用肥∶生物菌肥為0.9709∶0.0243∶0.0048。室內測定含有機質、有機碳、N、P2O5、K2O、Zn、Mn、Mo含量分別為36.01%、20.89%、1.35%、0.61%、1.37%、0.02%、0.01%、0.01%,有效活菌數≥0.01×108個·g-1,粒徑1～20 mm。

2.2 有機物料組合肥施用量對溫室番茄種植田環境質量和番茄效益的影響

2.2.1 土壤理化性質 由2018年9月26日番茄采收后測定結果數據可知(表4,見172頁),有機物料組合肥施用量與溫室番茄種植田總孔隙度、>0.25 mm水穩性團聚體、飽和持水量、CEC和可溶性鹽含量呈正相關關系,相關系數(r)分別為0.9907、0.9909、0.9906、0.9918和0.9912,與容重和pH值呈負相關關系,相關系數(r)分別為-0.9955和-0.9916。隨著有機物料組合肥施肥量梯度的增加,總孔隙度、>0.25 mm水穩性團聚體、飽和持水量、CEC和可溶性鹽含量增加,容重和pH值降低。處理6與處理5相比,總孔隙度、>0.25 mm水穩性團聚體、飽和持水量和可溶性鹽含量變化差異不顯著(P>0.05),CEC含量變化差異顯著(P<0.05);處理6與處理4相比,>0.25 mm水穩性團聚體(P<0.05)和CEC(P<0.01)含量變化差異顯著,總孔隙度、飽和持水量和可溶性鹽、容重和pH值含量變化差異不顯著(P>0.05);處理6與處理3相比,>0.25 mm水穩性團聚體和CEC含量變化差異極顯著(P<0.01),總孔隙度、飽和持水量、容重和pH值含量變化差異顯著(P<0.05),可溶性鹽含量含量變化差異不顯著(P>0.05);處理6與處理2相比,總孔隙度、>0.25 mm水穩性團聚體、飽和持水量、CEC、容重和pH值含量變化差異極顯著(P<0.01),可溶性鹽含量變化差異不顯著(P>0.05);處理6與處理1相比,總孔隙度、>0.25 mm水穩性團聚體、飽和持水量、CEC、容重和pH值含量變化差異極顯著(P<0.01),可溶性鹽含量變化差異顯著(P<0.05)。

表4 有機物料組合肥施用量對溫室番茄種植田理化性質的影響Table 4 Effects of application rate of combined organic material on physicochemical properties of tomato planting field in greenhouse

2.2.2 有機質及有機碳和速效氮磷鉀含量 由表5(見172頁)可知,有機物料組合肥施用量與溫室番茄種植田有機質、有機碳、有機碳密度、堿解氮、速效磷和速效鉀含量呈正相關關系,相關系數(r)分別為0.9997、0.9998、0.9941、0.9915、0.9911、和0.9952。隨著有機物料組合肥施肥量梯度的增加,有機質、有機碳、有機碳密度和速效氮磷鉀含量遞增。處理6與處理5相比,有機質、有機碳和速效磷含量變化差異顯著(P<0.05),有機碳密度、堿解氮和速效鉀含量變化差異不顯著(P>0.05);處理6與處理4相比,有機質、有機碳、堿解氮和速效磷含量變化差異極顯著(P<0.01),有機碳密度和速效鉀含量變化差異顯著(P<0.05);處理6與處理3相比,有機質、有機碳、有機碳密度、堿解氮和速效磷含量(P<0.01),速效鉀含量變化差異顯著(P<0.05);處理6與處理2、處理1相比,有機質、有機碳、有機碳密度、堿解氮、速效磷和速效鉀含量變化均表現出差異極顯著(P<0.01)。

表5 有機物料組合肥施用量對溫室番茄種植田有機質及有機碳和氮磷鉀含量的影響Table 5 Effects of application rate of combined organic material on organic matter, organic carbon and N、P、K contents in tomato planting field in greenhouse

2.2.3 番茄性狀和效益 由表6(見172頁)可知,有機物料組合肥施用量與番茄株高、莖粗、單果重、單株果重和產量呈正相關關系,相關系數(r)分別為0.9875、0.9416、0.9052、0.9461和0.9144。隨著有機物料組合肥施肥量梯度的增加,株高、莖粗、單果重、單株果重、產量、增產值和施肥成本遞增,千克肥料增產量和肥料投資效率遞減。處理6與處理5相比,株高、莖粗、單果重、單株果重和產量變化差異不顯著(P>0.05);處理6與處理4相比,株高變化差異顯著(P<0.05),莖粗、單果重、單株果重和產量變化差異不顯著(P>0.05);處理6與處理3相比,株高變化差異極顯著(P<0.01),莖粗、單果重、單株果重和產量變化差異顯著(P<0.05);處理6與處理2、處理1相比,株高、莖粗、單果重、單株果重和產量變化均表現出差異極顯著(P<0.01)。有機物料組合肥施肥量由20 t·hm-2遞增到60 t·hm-2,施肥利潤隨著施肥量增加而遞增,當超過60 t·hm-2時施肥利潤開始下降。由此可見,有機物料組合肥最大利潤施肥量為60 t·hm-2。

表6 有機物料組合肥施用量對番茄性狀和效益的影響Table 6 Effects of application rate of combined organic material on tomato characters and efficiency

2.3 有機物料組合肥與傳統化肥比較對溫室番茄種植田環境質量及番茄品質和效益的影響

2.3.1 土壤理化性質 連續定點試驗3 a后,由番茄收獲后測定數據可知(表7),不同處理溫室番茄種植田容重和pH值均表現為有機物料組合肥<傳統化肥<對照;孔隙度、水穩性團聚體和CEC均表現為有機物料組合肥>傳統化肥>對照;可溶性鹽含量表現為傳統化肥>有機物料組合肥>對照。有機物料組合肥與傳統化肥相比,容重、總孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度變化差異顯著(P<0.05),水穩性團聚體、CEC、可溶性鹽和pH值變化差異極顯著(P<0.01);有機物料組合肥與對照相比,容重、pH值、總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、水穩性團聚體和CEC變化差異極顯著(P<0.01),可溶性鹽含量變化差異不顯著(P>0.05)。傳統化肥與對照相比,容重和pH值變化差異不顯著(P>0.05),而總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度和CEC,可溶性鹽含量變化差異極顯著(P<0.01),>0.25 mm水穩性團聚體變化差異顯著(P<0.05)。

表7 有機物料組合肥與傳統化肥比較對溫室番茄種植田理化性質的影響Table 7 Effects of combined organic material and traditional fertilizer on physicochemical properties of tomato planting field in greenhouse

2.3.2 持水量、有機質和有機碳含量 由表8(見175頁)可知,不同處理溫室番茄種植田田間持水量、飽和持水量、毛管持水量、非毛管持水量、自然含水量、貯水量、有機質、有機碳和有機碳密度均表現為有機物料組合肥>傳統化肥>對照。有機物料組合肥與傳統化肥相比,田間持水量、自然含水量、有機質和有機碳含量變化差異極顯著(P<0.01),飽和持水量、貯水量、毛管持水量、非毛管持水量和有機碳密度變化差異顯著(P<0.05);與對照相比,田間持水量、自然含水量、飽和持水量、毛管持水量、非毛管持水量、有機質、有機碳和有機碳密度變化差異極顯著(P<0.01),貯水量變化差異顯著(P<0.05)。傳統化肥與對照相比,田間持水量、自然含水量、飽和持水量、貯水量、毛管持水量、非毛管持水量、有機質、有機碳含量和有機碳密度變化差異不顯著(P>0.05)。

2.3.3 氮磷鉀、微量元素和重金屬含量 由表9(見175頁)可知,不同處理溫室番茄種植田堿解氮、速效磷、速效鉀、Mn、Zn和Mo含量均表現為有機物料組合肥>傳統化肥>對照;Hg、Cd、Cr和Pb含量均表現為傳統化肥>有機物料組合肥>對照。有機物料組合肥與傳統化肥相比,堿解氮、速效磷、速效鉀、Mn和Zn含量變化差異不顯著(P>0.05),Mo、Hg、Cd、Cr和 Pb含量變化差異極顯著(P<0.01);與對照相比,堿解氮、速效磷、速效鉀和Mo含量變化差異極顯著(P<0.01),Mn和Zn含量變化差異顯著(P<0.05),Hg、Cd、Cr和 Pb含量變化差異不顯著(P>0.05)。傳統化肥與對照相比,堿解氮、速效磷、速效鉀、Mo、Hg、Cd、Cr和 Pb含量變化差異極顯著(P<0.01),Mn和Zn含量變化差異顯著(P<0.05)。施用有機物料組合肥處理Hg、Cd、Cr和Pb含量雖然大于對照,但仍小于土壤污染臨界值,不會對作物造成風險。

2.3.4 微生物數量和酶活性 由表10可知,不同處理溫室番茄種植田真菌數量表現為有機物料組合肥<傳統化肥<對照;細菌、放線菌數量和酶活性表現為有機物料組合肥>傳統化肥>對照。有機物料組合肥與傳統化肥相比,真菌、細菌數量、蔗糖酶和多酚氧化酶活性變化差異極顯著(P<0.01),放線菌數量、脲酶和磷酸酶活性變化差異顯著(P<0.05);與對照相比,真菌數量、細菌、放線菌數量、脲酶、磷酸酶、蔗糖酶和多酚氧化酶活性變化差異極顯著(P<0.01)。傳統化肥與對照相比,真菌、細菌、放線菌數量、蔗糖酶和多酚氧化酶活性變化差異顯著(P>0.05),脲酶活性變化差異顯著(P<0.05),磷酸酶活性變化差異極顯著(P<0.01)。

表10 有機物料組合肥與傳統化肥比較對溫室番茄種植田微生物數量和酶活性的影響Table 10 Effects of combined organic material and traditional fertilizer on microbial quantity and enzyme activities of tomato planting field in greenhouse

2.3.5 番茄品質 由表11可知,不同處理番茄可溶性糖、Vc、可溶性蛋白質和可溶性固形物均表現為有機物料組合肥>傳統化肥>對照;硝酸鹽表現為對照<有機物料組合肥<傳統化肥;可滴定酸表現為有機物料組合肥<傳統化肥<對照。有機物料組合肥與傳統化肥相比,可溶性糖和可溶性蛋白質、硝酸鹽含量變化差異顯著(P<0.05),Vc、可溶性固形物和可滴定酸含量變化差異極顯著(P<0.01);有機物料組合肥與對照相比,可溶性糖、Vc、可溶性蛋白質、可溶性固形物和可滴定酸含量變化差異極顯著(P<0.01),硝酸鹽含量變化差異不顯著(P>0.05)。傳統化肥與對照相比,可溶性糖、Vc、可溶性蛋白質和硝酸鹽含量變化差異極顯著(P<0.01),可溶性固形物含量變化差異顯著(P<0.05),可滴定酸含量變化差異不顯著(P>0.05)。

表11 有機物料組合肥與傳統化肥比較對番茄品質的影響Table 11 Effects of combined and tradional fertilizer organic material on tomato quality

2.3.6 番茄性狀和效益 由表12可知,施用有機物料組合肥顯著改善了番茄經濟性狀,提高了其經濟效益。有機物料組合肥較傳統化肥顯著地提高了株高、莖粗、單果重、單株果重和產量。不同處理經濟性狀和產量均表現為有機物料組合肥>傳統化肥>對照。有機物料組合肥與傳統化肥相比,株高、莖粗、單果重、單株果重和產量變化差異顯著(P<0.05);與對照相比,株高、莖粗、單果重、單株果重和產量變化差異極顯著(P<0.01)。傳統化肥與對照相比,株高、莖粗、單果重、單株果重和產量變化差異極顯著(P<0.01)。不同處理經濟效益表現為有機物料組合肥>傳統化肥。有機物料組合肥與傳統化肥相比,肥料成本降低11.02%,增產值、施肥利潤和肥料投資效率分別增加27.80%、38.30%和55.14%。

3 討論與結論

施用有機物料組合肥提高了溫室番茄種植田有機質及有機碳和有機碳密度,本研究結果與前人一致[29]。究其原因認為有機物料組合肥豐富的有機質和有機碳帶入土壤,因而提高了有機質和有機碳含量。施用有機物料組合肥溫室番茄種植田容重降低,孔隙度、水穩性團聚體、田間持水量、飽和持水量、毛管持水量、非毛管持水量、自然含水量和貯水量得以提高,前人也得出了相同的結論[30]。究其原因認為,一是有機物料組合肥中的有機質使土壤松軟、疏松,因此增大了孔隙度,降低了容重;二是有機物料組合肥中的有機質在土壤中進行腐殖質過程,合成的高分子有機化合物(腐殖質)促進了水穩性團聚體的形成;三是有機物料組合肥在土壤中合成的腐殖質吸水率比黏土大,因而提高了持水量和貯水量。施用有機物料組合肥溫室番茄種植田CEC增大,pH值和可溶性鹽降低,此結論與前人研究結果相一致。究其原因認為,一是有機物料組合肥在土壤中合成的腐殖質帶負電荷,吸附了土壤中的陽離子,因而提高了陽離子交換量;二是有機物料組合肥在分解過程中產生的有機酸降低了pH值;三是有機物料組合肥在土壤中合成的腐殖質是一種含有酚羥基、羧基、甲氧基等多功能團的弱酸,因而降低了pH值;四是有機物料組合肥鹽基離子含量比化肥低,因而降低了可溶性鹽含量。施用有機物料組合肥溫室番茄種植田堿解氮、速效磷、速效鉀、Mn和Zn含量差異不顯著,究其原因是為了使試驗具有可比性,在試驗設計中有機物料組合肥和傳統化肥投入的N、P2O5、K2O、Zn和Mn純養分投入量相等。施用有機物料組合肥溫室番茄種植田真菌數量降低,細菌和放線菌數量增加,究其原因一是有機物料組合肥施入土壤改變了土壤環境條件,增加了有益微生物的數量,促進了細菌和放線菌的繁殖,抑制了真菌的生長發育;二是有機物料組合肥中的有機質及大量元素和微量元素為微生物生長發育提供了碳源和營養物質,促進了細菌和放線菌的繁殖。有機物料組合肥比傳統化肥顯著地提高了溫室番茄種植田脲酶和磷酸酶活性,極顯著地提高了蔗糖酶和多酚氧化酶活性,本結論與前人研究結果相吻合[31],究其原因一是有機物料組合肥含有豐富的有機碳,酶吸附在有機碳上為酶創造了良好的土壤生態環境條件,提高了酶的活性。施用有機物料組合肥溫室番茄種植田Hg、Cd、Cr和Pb含量比對照分別增加2.86%、2.38%、0.30%和0.71%,但含量仍小于土壤污染臨界值[32],說明研究區域有機物料組合肥重金屬含量較低,不會對作物造成風險,究其原因是有機物料組合肥中的牛糞和食用菌渣把重金屬離子帶入土壤[33]。而李傳哲等[34]研究得出施用不同種類的有機物料可使土壤重金屬離子增幅為0.90%～369.12%,此研究結果與本研究不一致,可能與研究區域有機物料重金屬離子含量有關。施用有機物料組合肥番茄農藝性狀、經濟性狀、產量和品質表現為株高、莖粗、單果重、單株果重、產量、可溶性糖、Vc和可溶性蛋白質含量提高,硝酸鹽和可滴定酸含量降低。究其原因是有機物料組合肥含有豐富的有機質及大量元素和微量元素,促進了番茄的生長發育,因而提高了番茄產量,改善了其品質。而李會合等[35]研究發現有機肥處理降低了生菜Vc和可溶性糖含量,提高了硝酸鹽含量,馬國泰等[36]研究認為畜禽糞便肥施用量增加后,辣椒Vc含量和硝酸鹽含量顯著下降,該研究結果與本研究結論不盡相同,有待今后進一步研究。

有機物料組合肥原料間的主次效應表現為番茄專用肥>秸稈糞便菌渣肥>生物菌肥。施用有機物料組合肥與傳統化肥相比,溫室番茄種植田孔隙度、水穩性團聚體、CEC、持水量、有機質、有機碳、有機碳密度、堿解氮、速效磷、速效鉀、Mn、Zn、Mo、細菌、放線菌、酶活性、番茄品質、經濟性狀和產量變化順序為有機物料組合肥>傳統化肥>對照;Hg、Cd、Cr和Pb含量變化順序為傳統化肥>有機物料組合肥>對照;溫室番茄種植田容重、pH值、真菌數量變化順序為有機物料組合肥<傳統化肥<對照;可溶性鹽含量變化順序為對照<有機物料組合肥<傳統化肥。與傳統化肥相比,有機物料組合肥顯著提高了溫室番茄種植田孔隙度、水穩性團聚體、CEC、持水量、有機質、有機碳、有機碳密度、堿解氮、速效磷、速效鉀、Mn、Zn、Mo、細菌、放線菌數量、脲酶、磷酸酶、蔗糖酶和多酚氧化酶活性、番茄可溶性糖、可溶性蛋白質、Vc、可溶性固形物、單果重、單株果重、產量、施肥利潤和肥料投資效率,降低了溫室番茄種植田容重、可溶性鹽、pH值、真菌數量、重金屬含量和番茄硝酸鹽和可滴定酸。常規化肥則提高了溫室番茄種植田重金屬、可溶性鹽、番茄硝酸鹽和可滴定酸含量,對溫室番茄種植田有機質、容重、孔隙度和團聚體、微生物數量和酶活性無顯著影響。本研究的創新之處在于將秸稈糞便菌渣肥的緩效、番茄專用肥的速效、生物菌肥的增效作用融為一體,源源不斷的為番茄生長發育提高營養,解決了長期施用傳統化肥土壤有機質含量低、土壤質量下降的問題。施用有機物料組合肥替代傳統化肥改善了溫室番茄種植田理化性質和番茄品質,提高了溫室番茄種植田有機質和番茄經濟效益,促進了農業廢棄物資源的循環利用,為保障番茄安全生產提供了技術支撐。