化肥減量配施生物有機肥對口感型番茄生長及品質的影響

祝海燕, 田素波, 李春雷, 張榮煥, 魏 宏, 王鯤霆, 胡永軍

(1.濰坊科技學院/山東省設施園藝生物工程研究中心,山東壽光 262700; 2.山東省壽光蔬菜產業集團,山東壽光 262700;3.全國蔬菜質量標準中心,山東壽光 262700)

番茄是我國十分重要的一種蔬菜作物,近年來隨著經濟和社會的不斷發展,對番茄的需求從數量不斷向口感和品質方向轉變,口感型番茄逐步成為未來番茄栽培的發展趨勢。但生產口感型番茄對種植技術要求較高,農民傳統的大水大肥管理常常導致口感番茄的優良性狀不能充分發揮,導致栽培的失敗,也限制了口感型番茄在生產上的推廣。另外由于設施栽培施用過量的水肥,不僅降低了水肥利用率造成資源的浪費,也使大量養分殘留在土壤中,并隨著土壤水分蒸發上升到土表,造成表土層鹽分積聚,導致土壤板結、次生鹽漬化、土壤養分失衡、植株死棵及各種生理性病害頻發等諸多問題[1]。李濤等在研究中指出山東全省設施菜地約39.73%出現不同程度的鹽漬化現象[2]。過量施肥造成的土壤環境惡化,已嚴重影響到設施蔬菜的產量、品質及可持續性發展,為此肥料減施增效行動已迫在眉睫。目前設施栽培中肥料減施研究已有較多報道,但針對口感型番茄進行化肥減施配施生物有機肥的研究還鮮有報道。

本研究以口感型番茄為研究對象,探討化肥減施配施生物有機肥對口感型番茄生長及品質的影響,以期為口感型番茄的栽培推廣及肥料減施提供科學依據,促進設施番茄栽培的提質增效及可持續化生產。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試口感番茄品種為山東省壽光蔬菜產業集團有限公司提供的黃津番茄3號;試驗所用肥料為生物有機肥(枯草芽孢桿菌有效活菌數≥0.2 億/g,有機質含量≥40%,N-P2O5-K2O含量≥5%,江蘇龍燈化學有限公司生產)和大量元素水溶肥(含N、P2O5、K2O分別為20%、20%、20%和18%、7%、30%,并含有3%的鋅硼鎂微量元素,河北圣德蘭化肥有限公司生產)。

1.2 試驗設計

試驗于2022年1—6月在山東省壽光蔬菜產業集團基地蔬菜小鎮溫室內進行。試驗采用盆栽,盆栽容器為上口徑23.5 cm,高26.0 cm的塑料花盆。試驗用土取自設施番茄棚室,將設施土壤取回后充分混勻,風干后過4 mm篩,裝入盆中,每盆裝土 10.0 kg。試驗土壤基本性質為：pH值7.02,EC值0.92 mS/cm,有機質含量2.5%,速效氮含量 216.51 mg/kg,速效磷含量 226.35 mg/kg,速效鉀含量516.25 mg/kg。

生物有機肥料做基肥與盆栽土壤充分混勻,生物有機肥的施用量以常規施肥量7 500 kg/hm2為100%施用量,依次設75%、50%、25%、不施生物有機肥共5個施肥標準。化學肥料采用水肥一體化形式追施,將農民常規施肥量設為100%,并依次設75%、50%、25%、不施化學肥料共5個施肥標準。化肥減施與生物有機肥配合施用處理：設化學肥料100%、化學肥料75%+生物有機肥25%、化學肥料50%+生物有機肥50%、化學肥料25%+生物有機肥75%、生物有機肥100%、不施肥共6個施肥處理,以化學肥料100%和不施肥為對照,各處理施肥量見表1。1月15日定植,每盆定植番茄1棵,定植植株大小4～5葉1心,每株留5穗果打頂。從植株定植到第1穗果開始膨大前,施用N-P2O5-K2O養分含量為20%、20%、20%的平衡型水溶肥,CK1灌溉液肥料濃度為1.5 g/L,其他處理按要求減量施用,每7～10 d滴灌溉液1次,每次每盆灌溉量 1.0 L 左右。進入果實膨大期施用N-P2O5-K2O養分含量為18%、7%、30%的高鉀型水溶肥,CK1灌溉液肥料濃度為2.5 g/L,其他處理按要求減量施用,5～7 d滴灌溉液1次,每次每盆灌溉量1.5 L左右。每處理10盆,重復3次,共180盆。

表1 不同試驗處理的施肥量

1.3 測定項目與方法

番茄株高、莖粗、葉片數量及葉面積的測定：定植后60 d左右,在植株打頂前用卷尺測定番茄植株的株高,精度為0.1 cm。用游標卡尺測量莖粗,在距地面1 cm處量取,精度為0.05 mm。在測定株高、莖粗的同時,記錄植株葉片數量。采用ADC公司生產的AM200型便攜式平板葉面積儀,測定植株葉面積,每株取中部3張完全成熟的葉片進行測量,每處理測量3株。

番茄植株鮮干質量及根系相關指標測定：定植后30 d,每處理隨機挑選3盆植株,用水將植株根系上附著的泥土沖洗干凈,吸干水分,將植株分為地上部和地下部,用1/100的天平分別測量植株地上部和地下部的鮮質量。用 LA-S型植物根系分析儀測定番茄植株根系總根長、總根表面積及總根體積。將測量了鮮質量及根系指標的番茄植株,按不同處理做好標記,每株分地上部和地下部分別裝入紙袋中,放入 80 ℃的烘箱中,烘至恒質量,用1/100的天平稱量干質量。

葉片葉綠素含量測定：在番茄盛果期每處理隨機選3株,選取同一高度、同一方向的成熟葉片,采用 95%乙醇比色法測定葉片葉綠素含量。

品質測定：選取第2穗成熟度一致的果實測定品質。可溶性固形物含量采用手持折光儀測定,可溶性糖含量采用硫酸-蒽酮比色法測定,可滴定酸含量采用酸堿滴定法測定,糖酸比為可溶性糖含量與可滴定酸含量比值,維生素C含量采用2,6-二氯靛酚滴定法測定,可溶性蛋白質含量采用考馬斯亮藍比色法測定。

產量指標測定：開花期記錄每花序開花數量,果實采收期記錄每穗果結果數量及畸形果數量,并進行測產,記錄每處理每次采收的果實數量及產量。從開始采收日起進行累計,最后計算坐果率、畸形果率、平均單果質量和單株產量。

試驗數據采用SPSS 統計軟件進行單因素方差分析,差異顯著性分析(α=0.05)采用Duncan’s法。

2 結果與分析

2.1 對株高、莖粗、葉片數量及葉面積的影響

由表2可知,不同處理番茄植株的株高在 111.00～131.00 cm之間,其中各處理間株高 CK1>T1>T2>T3>T4>CK0,與CK0相比,各處理植株株高都達到顯著差異水平(P<0.05,下同)。通過對各個處理間的株高進行比較,發現化學肥料施用量的增加有利于株高的增長,但T1、T2與CK1間株高差異不顯著,T3與 CK1相比,植株株高降低了7.38%,差異達到顯著水平。在莖粗方面各處理間表現為 T1>T2>CK1>T4>T3>CK0,但各處理間及各處理與CK間無顯著差異。不同處理番茄植株的葉片數量處于21～22張之間,各處理間及各處理與CK間葉片數量差異不顯著。不同處理的番茄植株單葉葉面積CK1>T1>T2>T3>CK0>T4,其中T1、T2與CK1相比差異不顯著,T3、T4則比CK1分別降低了16.50%、25.39%,差異達到顯著水平,而處理T1、T2、T3、T4與CK0間差異不顯著。

表2 化肥減施配施生物有機肥對口感番茄植株生長的影響

2.2 對植株葉片葉綠素含量的影響

葉片是植物重要的光合器官,為植物生長提供物質和能量,因此葉片葉綠素含量是施肥效果最直接的評價指標。由表3可知,隨著化學肥料施用量的降低各處理番茄葉片中葉綠素a、葉綠素b及葉綠素總量都總體呈不斷降低的趨勢。就葉綠素總量而言,T1～T4各處理與CK0相比分別提高了21.49%、22.31%、14.88%、14.88%,其中T1、T2顯著高于CK0,差異達顯著水平;與CK1相比,各處理葉綠素總量顯著降低,差異也達到顯著水平。說明化學肥料施用量的增加有利于番茄植株葉片中葉綠素的形成,為植株果實品質和產量的形成打下良好的基礎,但葉片中葉綠素含量并非越高越好,過高的葉綠素含量說明植株營養生長旺盛,易導致植株貪青晚熟,影響果實的產量和品質。

表3 化肥減施配施生物有機肥對口感番茄葉片葉綠素含量的影響

2.3 對番茄根系生長的影響

由表4可知,總根長方面,T2表現最高,與CK0、CK1相比分別提高了61.91%、53.16%,差異達到顯著水平。其他處理與T2相比,除T3外都顯著低于T2。總根表面積表現為T2>T3>T1>CK1>T4>CK0,T2、T3間差異不顯著,但顯著高于CK0,也顯著高于CK1,T2、T3總根表面積比CK1分別提高了36.15%、25.67%,差異達到顯著水平。總根體積T2最高,T4最低,處理T2、T3與CK1間差異不顯著,T2顯著高于CK0。從以上可以看出,番茄植株無論是總根長、總根表面積還是總根體積都呈現隨化肥不斷減施生物有機肥施用量不斷增加而先升高后降低的趨勢。

表4 化肥減施配施生物有機肥對口感番茄植株根系生長的影響

2.4 對番茄生物量的影響

由圖1可知,各處理植株地上部鮮質量表現為CK1>T2>T1>T3>T4>CK0,其中T1、T2與CK1處理間差異不顯著,但都與CK0差異達到顯著水平,分別比CK0提高了30.22%、37.72%,T3、T4顯著低于CK1, 但與CK0間差異不顯著。 地下部鮮質量T2處理最高,其次為T1,但T1到T4各處理間差異不顯著,T1、T2與CK0相比差異顯著,分別比CK0提高了31.28%、42.92%,T1、T2與CK1間無顯著差異。各處理植株地上部干質量CK1處理最高,CK0最低,T1、T2與CK1間差異不顯著,但都與CK0處理差異達到顯著水平,T3、T4與CK0間差異不顯著。地下部干質量表現為T2>T1>CK1>CK0>T3>T4,T2處理顯著高于2個對照,比CK0、CK1分別提高了25.81%、20.96%,T1、T3、T4與2個對照間無顯著差異,各處理與T2相比,T1差異不顯著,而T3、T4顯著低于T2。從以上可以看出隨著化肥減施量的增加,地上部鮮質量、干質量整體呈降低的趨勢,而地下部的鮮質量變化不顯著,地下部干質量則呈先增加后降低的趨勢。說明化學肥料的施用有利于地上部植株的生長,而生物有機肥施用量的增加有利于根系的生長。

2.5 對產量及其構成的影響

番茄植株每花序開花數量、坐果率、畸形果率、平均單果質量及單株產量是番茄果實早期產量及總產量的重要評價指標。由表5可知,番茄每花序開花數量各處理間差異不顯著,說明番茄每花序開花數量主要由基因型決定,受不同施肥處理的影響較小。坐果率隨化學肥料施用量的降低呈降低趨勢,表現為CK1>T1>T2>T3>T4>CK0,處理T1、T2、T3與CK1間差異不顯著,與CK0相比T1坐果率提高了22.54%,差異達到顯著水平,T2、T3、T4與CK0相比無顯著差異。

畸形果率表現為CK1最高,T4最低,CK1與其他各處理間差異都達顯著水平,T1、T2、T3、T4畸形果率分別比CK1降低了48.38%、48.46%、46.22%、69.26%。各處理相比,T1、T2、T3間差異不顯著,但都顯著高于T4,畸形果率整體呈現出隨化肥的不斷減施生物有機肥施用量的不斷增加而降低的趨勢。

各處理平均單果質量表現為T2>T1>T4>T3>CK1>CK0。T2與各處理相比差異都達到顯著水平,分別比CK1提高了17.45%、15.37%、16.26%,表明適量的化肥減施并配施一定量的生物有機肥能顯著提高番茄果實平均單果質量。

單株產量表現為T2>T1>T3>T4>CK1>CK0,T1、T2間差異不顯著,與CK1相比差異達顯著水平,分別比CK1提高了22.73%、24.73%。T3、T4與CK1間差異不顯著,但與CK0相比差異達到顯著水平,分別比CK0提高了35.55%、29.76%。

從以上結果可以看出,口感型番茄植株每花序開花數量受施肥處理的影響相對較小,而化學肥料施用量的降低會在一定程度上影響植株的坐果率,卻能提高果實的平均單果質量和單株產量,有利于口感型番茄總產量的提高,并且適量的化肥減施和生物有機肥增施可大幅度降低口感番茄畸形果率,提高果實的商品果率。

2.6 對番茄果實品質的影響

品質是口感型番茄栽培成功與否的關鍵,由圖2-A可知各處理可溶性固形物表現為CK1>T1>T2>T3>T4>CK0,呈現隨化肥不斷減施而降低的趨勢,其中T1與CK1處理間差異不顯著,但顯著高于CK0,T1可溶性固形物含量比CK0提高了17.97%,差異達到顯著水平。T2、T3、T4處理雖比CK0有一定提高,但與CK0相比差異不顯著。

由圖2-B可知,番茄果實可溶性糖含量T1表現最高,CK0最低,T1與CK1相比差異不顯著,T1、T2、T3、T4分別比CK0提高了19.74%、24.87%、20.47%、11.66%,除T4外差異達到顯著水平,處理T2、T3、T4間差異不顯著,但T1顯著高于T2、T3、T4。從以上結果可以看出化學肥料適量減施配施一定生物有機肥有利于口感番茄果實可溶性糖的積累。

由圖2-C可知,可滴定酸含量表現為CK1>T1>T3>T2>T4>CK0,CK1顯著高于其他處理,T1、T2、T3、T4分別比CK1降低了22.54%、28.17%、27.46%、41.55%。T1、T2、T3處理間差異不顯著,但顯著高于CK0。結果表明,化學肥料的減施及生物有機肥施用量的增加能顯著降低果實可滴定酸含量。

由圖2-D可知,果實糖酸比表現為CK0>T1>T4>T2>T3>CK1,其中CK0糖酸比超過6,T1和T4超過5,CK1最低,只有3.85,T1、T4與CK0間差異不顯著,但顯著高于CK1,分別比CK1提高了36.88%、34.29%。

由圖2-E可知,果實可溶性蛋白含量T2最高,CK1最低,T2與2個對照相比差異都達到顯著水平,T1、T3、T4與CK0間差異不顯著,但T3、T4顯著高于CK1,差異達到顯著水平。由圖2-F可知果實維生素C含量表現為T3>T4>T2>CK0>T1>CK1,T2、T3、T4顯著高于CK1,比CK1分別提高了10.17%、29.83%、16.77%,差異達到顯著水平。果實可溶性蛋白及維生素C含量都呈現出隨化肥的不斷減施生物有機肥施用量的不斷增加而先升高后降低的趨勢。

從以上結果可以看出,適量的化學肥料減施及適量生物有機肥的施用有利于番茄果實中可溶性固形物、可溶性糖、可溶性蛋白及維生素C含量的積累,并適當降低果實中可滴定酸的積累,有利于提高番茄果實的糖酸比和風味品質。

3 結論與討論

從本研究可以看出,在常規化學肥料施用量的基礎上,減施25%～50%并配施一定量的生物有機肥并不顯著影響口感型番茄植株的株高、莖粗、葉片數量及單葉葉面積,不顯著影響地上部植株的鮮質量及干質量,不顯著影響葉片中葉綠素a的含量,一定程度降低了葉綠素b的含量。當化學肥料為常規施肥量的50%并配施50%的生物有機肥時植株根系總根長、總根表面積和總根體積都達到最大值,地下部鮮質量及干質量也基本達到最大值。化學肥料的減施并配合一定的生物有機肥會適當降低口感型番茄果實的坐果率和畸形果率,提高果實的單果質量和單株產量,當化學肥料減施50%并配施50%的生物有機肥時,植株果實單果質量和單株產量達到最高。當化學肥料減施25%并配施25%的生物有機肥時不顯著影響口感型番茄果實中可溶性固形物和可溶性糖的累積,但可顯著降低果實中可滴定酸的含量,提高了果實的糖酸比。但果實可溶性蛋白含量在化學肥料減施50%并配施50%的生物有機肥時達到最高,維生素C含量在化學肥料減施75%并配施75%的生物有機肥時達到最高。

以上數據說明口感型番茄在常規施肥量的基礎上化學肥料減施25%～50%不會影響番茄植株的生長、產量及品質,還在一定程度上促進了植株根系的生長及產量品質的提高。這與許多前人的研究結果基本相一致,如韓宏偉等在研究中指出化肥減施30%可促進番茄植株的莖粗生長、增強番茄葉片的光合速率和葉片厚度,提高果實的產量和品質[3]。張國顯等研究表明,在常規施肥量的基礎上,化肥減施25%不會影響番茄植株生長、光合能力、產量及品質[4]。梁玉芹等在試驗中指出,設施番茄栽培在常規追肥量的基礎上減施40%表現為在節約成本的前提下產量最高[5]。何傳龍等也在研究中指出,在常規施肥的基礎上,化肥減施30%對番茄產量無影響[6]。韓雪等也在研究中指出,肥料的適量施用有利于番茄果實內可溶性固形物及可溶性糖的積累,但過量施肥番茄果實中可溶性糖含量則呈下降趨勢[7-8]。

另外從本研究可以看出,適當增施生物有機肥有利于口感番茄根系的生長、畸形果率及果實可滴定酸含量顯著降低,有利于果實中維生素C、可溶性蛋白質含量及糖酸比的提高,從而提高番茄的口感,且有利于番茄果實產量的增加,這與姜莉莉等的研究結果[9-11]基本一致。

從以上研究可以看出,口感型番茄實際栽培中在常規化學肥料施用量的基礎上,減施25%～50%并每畝(1 hm2=15畝)配施125～250 kg的生物有機肥不僅有利于口感型番茄的生長,也有利于番茄產量和品質的提高。