有機肥替代化肥對設施番茄產量?品質和土壤養分的影響

鄔剛 袁嫚嫚 王家寶 劉闖 王成順 孫義祥

摘要 為探索設施番茄生產中最佳的有機無機配施比例，通過田間試驗，設置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%化學氮肥（T1）、有機肥替代20%化學氮肥（T2）、有機肥替代30%化學氮肥（T3）、有機肥替代40%化學氮肥（T4），研究不同施肥處理對番茄產量、品質和土壤養分的影響。結果表明，不同有機肥替代化肥比例對番茄株高和單果重無顯著影響，而相較于CK處理，T3處理番茄的莖粗和單果數顯著增加7.47%和9.40%。隨著有機肥替代化肥比例增加，設施番茄產量呈先升后降的變化趨勢，產量大小為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、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量，改善土壤肥力，從而實現設施番茄化肥減施增效。

關鍵詞 番茄；有機肥替代；產量；品質

中圖分類號 S 641.2? 文獻標識碼 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 安徽省重點研發計劃（202104a06020031）；安徽省農業科學院科技創新團隊（2022YL023）。

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

收稿日期 2022-11-04；修回日期 2022-11-22

設施蔬菜生產作為促進農民增收和鄉村振興的重要農業產業而越來越受到關注［1］。施用化肥是保障設施蔬菜優質高產的關鍵措施，然而設施蔬菜生產中存在重施氮磷鉀元素、輕施中微量元素、區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、土壤質量下降以及面源污染和地下水污染的風險增加［3］，不利于設施番茄產業綠色可持續發展。

研究表明，有機肥替代部分化肥是科學施肥的重要技術路徑，是設施蔬菜可持續發展的必然趨勢。在設施蔬菜生產中有機肥的應用非常廣泛，它含有機質、氮、磷、鉀以及無機鹽等營養物質，能為植物提供養分，促進植物生長［4］，改善土壤質量［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量及經濟效益，夏秀波等［9］研究得出有機肥替代不同比例化學沖施肥能增加根區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施番茄產量、品質和土壤性質的影響，提出適宜有機肥替代比例，旨在為設施蔬菜科學施肥和綠色可持續發展提供科學依據。

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設施大棚內（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氣候區，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性質為有機質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（安徽省農業科學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股份有限公司生產的生物有機肥（N1.41%、P2O5 1.02%、K2O 2.82%）。

1.3 試驗設計

試驗設置5個處理，分別為100%化學氮肥（CK）、90%化學氮肥+10%有機肥氮（T1）、80%化學氮肥+20%有機肥氮（T2）、70%化學氮肥+30%有機肥氮（T3）、60%化學氮肥+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置中無機和有機養分進行配比，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，共15個小區，每個小區面積為14 m2，采用隨機區組排列，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、單株果數和單果重等生長指標進行調查。

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

1.4.3 產量測定。每個處理小區進行人工分次采收，單獨記產。

1.5 數據分析

采用WPS Office Excel進行數據處理，采用IBM SPSS 22.0進行統計分析。處理間比較采用One-way ANOVA分析，差異顯著性分析用Duncan法。

2 結果與分析

2.1 有機肥替代化肥對設施番茄生長發育的影響

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無顯著影響，對番茄莖粗和單株果數影響顯著。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，說明適當的有機肥替代化學有利于番茄的生長發育。

2.2 有機肥替代化肥對設施番茄產量的影響 由圖1可知，不同處理之間設施番茄的產量存在顯著差異，隨著有機肥替代化學氮肥比例增加，設施番茄產量呈先升后降的變化趨勢，不同處理產量大小為T3>T2>T1>CK>T4。相比CK和T4，T3處理的番茄產量分別增加了9.3%和10.4%。根據番茄產量和有機肥替代比例之間的二次函數關系式y=-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，產量最高為63.897 2 t/hm2。

2.3 有機肥替代化肥對設施番茄品質的影響

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

設施蔬菜生產中有機無機配施改善果實風味和提

高營養品質已有相關報道，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、蛋白質及番茄紅素的含量，降低硝酸鹽的含量。該研究結果表明，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維持在一定的合理范圍，不合理的配施比例也會對品質造成影響［16］。

該研究結果表明，隨著有機肥替代化肥比例的增加，土壤有機質、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］的研究結果一致。土壤有機質的增加，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。小分子有機物質再次礦化為速效態養分，因此土壤速效磷和速效鉀含量均有不同程度的提高［19］。

4 結論

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

參考文獻

［1］ 劉欽.鄉村振興戰略背景下我國蔬菜產業發展分析［J］.北方園藝，2020（4）：142-147.

［2］ 黃紹文，唐繼偉，李春花，等.我國蔬菜化肥減施潛力與科學施用對策［J］.植物營養與肥料學報，2017，23（6）：1480-1493.

［3］ 何文壽.設施農業中存在的土壤障礙及其對策研究進展［J］.土壤，2004，36（3）：235-242.

［4］ 李小萌，陳效民，曲成闖，等.生物有機肥與減量配施化肥對連作黃瓜養分利用率及產量的影響［J］.水土保持學報，2020，34（2）：309-317.

［5］ 董文，張青，羅濤，等.不同有機肥連續施用對土壤質量的影響［J］.中國農學通報，2020，36（28）：106-110.

［6］ 劉中良，高俊杰，谷端銀，等.有機肥替代化肥對土壤環境和番茄品質的影響［J］.南方農業學報，2020，51（2）：357-363.

［7］ 馬龍，高偉，欒好安，等.有機肥/秸稈替代化肥模式對設施菜田土壤氮循環功能基因豐度的影響［J］.植物營養與肥料學報，2021，27（10）：1767-1778.

［8］ 楊巖，肖建軍，徐鈺，等.設施菜地有機肥替代化肥潛力研究［J］.山東農業科學，2021，53（7）：77-81.

［9］ 夏秀波，李濤，姚建剛，等.液態有機肥部分替代化肥對設施番茄根區真菌菌群的影響［J］.北方園藝，2021（12）：79-87.

［10］ 孫曉，姜學玲，崔玉明，等.有機肥替代對設施番茄產量、品質與土壤性質的影響［J］.中國瓜菜，2021，34（4）：46-52.

［11］ 鮑士旦.土壤農化分析［M］.3版.北京：中國農業出版社，2000.

［12］ 鄭福麗，李國生，張柏松，等. 新建大棚番茄有機肥替代化肥的適宜比例及效應［J］.植物營養與肥料學報，2021，27（2）：360-368.

［13］ 張新建，寧曉光，鄭桂亮，等. 有機肥替代化肥對土壤肥力及番茄產量和品質的影響［J］.中國農學通報，2020，36（14）：59-63.

［14］ 王冰清，尹能文，鄭棉海，等.化肥減量配施有機肥對蔬菜產量和品質的影響［J］.中國農學通報，2012，28（1）：242-247.

［15］ 姜玲玲，劉靜，趙同科，等.有機無機配施對番茄產量和品質影響的 Meta 分析［J］.植物營養與肥料學報，2019，25（4）：601-610.

［16］ 徐強，王衛超，許詠梅，等.化肥減施-有機肥替代措施提高新疆甜瓜產量和含糖量研究［J］.新疆農業科學，2017，54（8）：1450-1459.

［17］ MUKTA S，RAHMAN M M，MORTUZA M G.Yield and nutrient content of tomato as influenced by the application of vermicompost and chemical fertilizers［J］.Journal of environmental science and natural resources，2015，8（2）：115-122.

［18］ 石紋碹，劉世亮，趙穎，等.豬糞有機肥施用對潮土速效養分含量及團聚體分布的影響［J］.農業資源與環境學報，2017，34（5）：431-438.

［19］ YE L，ZHAO X，BAO E C，et al.Bio-organic fertilizer with reduced rates of chemical fertilization improves soil fertility and enhances tomato yield and quality［J］.Scientific reports，2020，10（1）：1-11.