不同肥料对基质栽培樱桃番茄生长和产量的影响

杨睿，郁继华，吕剑，于宏祥，火顺利，张仙梅，盖国胜

(1.甘肃农业大学园艺学院，甘肃 兰州　730070；2.西安建筑科技大学材料与矿资学院，陕西 西安　710055；

3.清华大学材料科学与工程系粉体工程研究室，北京　100084)



不同肥料对基质栽培樱桃番茄生长和产量的影响

杨睿1，郁继华1，吕剑1，于宏祥1，火顺利1，张仙梅2，盖国胜3

(1.甘肃农业大学园艺学院，甘肃 兰州730070；2.西安建筑科技大学材料与矿资学院，陕西 西安710055；

3.清华大学材料科学与工程系粉体工程研究室，北京100084)

摘要：【目的】 研究各施肥处理对基质栽培樱桃番茄生长、产量、品质以及植株叶片光合和植株养分积累的作用.【方法】 以‘千禧’樱桃小番茄为试材，采用基质栽培方式，以试验当地无机肥料施肥量为对照，在对照基础上配合施用生物有机复合肥料T1(N-P-K=1-7-2)、T2(N-P-K=1-3-3)和磷矿粉T3、钾矿粉T4.【结果】 1)T2处理显著增加植株株高、茎粗、节位数和根冠比；2)T2处理可显著增大气孔导度、增加胞间CO2浓度，较CK显著提高植株叶片净光合速率19.2%；3)T2处理显著影响植株N、P、K积累量；4)T2、T3、T4处理产量分别为80.7、72.3和75.5 t/hm2，分别较CK显著增产16.1%、4.0%和8.6%；5)4组处理均能提高果实Vc和可溶性固形物含量，降低有机酸含量；T2处理下显著提高番茄可溶性糖含量.【结论】 生物有机肥T2处理能显著影响植株生长、提高樱桃番茄产量和果实品质，另外，钾矿粉T4作用优于磷矿粉T3.

关键词：樱桃番茄；生物有机肥；矿粉； 产量；养分含量；日光温室

樱桃番茄(Lycopersiconesculentumvar.cerasiforme.)外型晶莹别致，味道甜美，是一种鲜食价值极高的水果型番茄，同时其维生素PP(烟酸)的含量居果蔬之首，亦有较高含量的维生素C[1-2]，因此是目前深受人们喜爱的设施栽培特菜之一.樱桃番茄由于营养生长与生殖生长同时进行，需水量、需肥量都比较大[3-5]，因此在生产过程中需大量施肥.化肥的施用是提高作物单位面积产量的重要措施，但在设施栽培条件下，大量施用化肥，一方面获得高额产量，同时也带来如蔬菜硝酸盐含量过高、肥料利用率低、土壤次生盐渍化、透性变差，营养元素吸收不平衡等负效应[6-8]，而生物有机肥在一定程度上缓解了化肥造成的危害.生物有机肥是指特定功能微生物与主要以动植物残体为来源并经无害化处理、腐熟的有机物料复合而成的一类兼具微生物肥料和有机肥效应的肥料，营养元素齐全，可改善土壤理化性状，同时又能提高作物产量和品质，是一种环保型肥料[9-13].生物有机肥在木薯、豇豆、苦瓜和烟叶等作物生产的应用中，表现出促进产量和提高品质的能力[14-18].矿粉为较易得的资源，经生物活化之后对作物生产具有较好作用.磷矿粉在大田作物，如水稻，油菜和大田萝卜中使用较多[19-21]，而钾矿粉则

更多用于工业，农业运用较少[22].在设施基质栽培中，关于生物有机肥和矿粉对樱桃番茄生产方面的研究报道较少.本试验结合当地施肥实际，研究在商品基质栽培，施无机化肥条件下施用生物有机肥和矿粉对樱桃番茄产量、品质和植株不同器官养分含量等方面的影响，同时为日光温室樱桃番茄栽培中合理使用复合肥和有机肥提供科学依据.

1材料与方法

1.1试验材料

试验以‘千禧’樱桃小番茄为试材.供试肥料为清华大学粉体工程研究室采用现代粉体材料加工与生物工程技术研制的两种富磷、钾矿质生物有机肥和采用材料微晶化原理，借助粉碎过程机械力化学激发作用制成的磷、钾矿粉.肥料Ⅰ，含有机质30%，N-P2O5-K2O为1-7-2；肥料Ⅱ，含有机质30%，N-P2O5-K2O为1-3-3；肥料Ⅲ为磷矿粉，含P2O532%；肥料Ⅳ为钾矿粉，含K2O 10%.当地施用肥料(无机肥)为江苏太仓戈林农业科技有限公司生产AB肥.宁夏中青农业科技有限公司生产商品基质为栽培基质，理化性状见表1.

表1　栽培基质基本理化性状

1.2试验设计

试验于2013年11月～2014年8月，在宁夏吴忠国家农业科技示范园区日光温室中进行.试验设5个处理，分别为CK、T1(肥料Ⅰ)、T2(肥料Ⅱ)、T3(肥料Ⅲ)和T4(肥料Ⅲ)，3次重复，共计15个小区.以单施AB肥为对照.采用槽式栽培，小区(栽培槽)长12 m，宽0.5 m，深0.25 m，操作畦宽0.9 m.番茄株距30 cm，单行定植，双行滴灌带.随机区组设计.

于2013年9月25日育苗，2013年11月15日移苗定植.4种供试肥料于2014年1月16日(第0日)按4 500 kg/hm2用量施入.所有处理，在生长期内以滴灌方式施用AB肥，两天一次，施肥总量为N：284.25 kg/hm2，P2O5：124.2 kg/hm2，K2O：595.8 kg/hm2.

植株采用单干整枝，落蔓处理；5～8 d采摘一次.

1.3测定项目及方法

植株生长指标：定植后每隔40 d测量各小区番茄的株高(茎基部到生长点的长度)、茎粗(第一节上部1 cm处的粗度)及节位数；取植株地上部和地下部，用清水冲洗，擦干水分后，称鲜质量，之后105 ℃杀青15 min，80 ℃烘至恒质量，称干质量.

果实采收后，以小区为单位称质量，并统计果实数量.于盛果期取第13穗果成熟果实进行品质测定，测定方法参照《植物生理学实验指导》[23]和《植物生理生化实验原理和技术》[24]，测试项目和方法如下：Vc含量：2,6-二氯靛酚滴定法；有机酸含量：NaOH滴定法；可溶性糖含量：蒽酮比色法；可溶性固形物：阿贝折射仪测定；硝酸盐含量：硫酸-水杨酸法.

叶片光合生理使用CIRAS-2光合仪测定；植株养分含量测定参照鲍士旦《土壤农化分析》[25]，将样品粉碎后经H2SO4-H2O2消煮，再分别采用凯氏定氮法、钒钼黄比色法和火焰光度计法测定全氮、全磷和全钾含量[22].

农学利用率=(施肥区产量-缺肥区产量)/肥料施用量

肥料贡献率(%):使用某一单质化肥或复合肥料所增加的产量占总产量的百分比.

1.4数据处理

数据使用Microsoft Excel 2010及SPSS 19.0 Duncan’s多重比较法进行统计分析.

2结果与分析

2.1不同施肥处理对植株生长的影响

由图1可知，不同处理樱桃番茄的株高、茎粗和节位数都随植株的生长而增加，不同处理间的差异也随生育期的推移而逐渐增大.不同处理间株高和节位数在施肥后80 d内均无明显差异，施肥120 d后开始有差异；茎粗在肥料施入40 d时表现出差异.

拉秧时，各处理间番茄株高表现为T2>T4>T3>T1>CK，T2处理最高，为778.75 cm，显著大于CK.T1、T3、T4与CK差异不显著；节位数排序表现为T2>T3>T4>T1>CK，T2为91.7节，较CK高7.47%；茎粗排序表现为T3>T2>T4>T1>CK，T3较CK粗6.90%.可见增施供试肥后，樱桃番茄植株株高、茎粗和节位数均大于CK，其中T2处理表现最优.

2.2不同施肥处理对植株根冠比的影响

由图2可知，随着植株生育期的推进，干、鲜质量根冠比呈先上升后下降的趋势.处理40 d时，T1、T2>T4>T3>CK，之后由于植株地上部生长和果实的形成与膨大，各处理根冠比迅速下降.拉秧时，T1、T2、T3和T4鲜质量根冠比分别比CK大24.75%、17.87%、19.85%和41.88%，但相互间差异均不显著；T2和T4处理干质量根冠比分别比CK大23.33%和41.78%，且差异显著；T3处理显著小于CK.

图1　不同施肥处理对植株生长的影响Fig.1　Effect on growth of plant in different fertilizations

图2　不同施肥处理对植株根冠比的影响Fig.2　Effect on root-shoot ratio in different fertilizations

2.3不同施肥处理对植株叶片光合特性的影响

由表2可知，T2处理植株叶片净光合速率最高，为18.48 μmmolCO2/(m2·s)，较T1和CK分别增加65.0%和19.2%，且差异显著，但与T3和T4处理差异不显著；T2处理叶片的气孔导度为316 mmol/(m2·s)，显著大于其他处理；T3和T4处理间差异不显著.T2、T3和T4处理较CK分别提高77.3%、50.4%和41.5%.增施不同肥料增加了植株叶片胞间CO2浓度.胞间CO2浓度排序为T2>T3>T4>T1，较CK分别高16.9%、11.2%、10.6%和10.3%，T2处理显著大于CK，与其他处理差异不显著.T2处理植株叶片蒸腾速率最大，为7.29 mmol/(m2·s)，T3和T4次之，三者间差异不显著.T2、T3和T4较CK分别增加36.0%、25.2%和22.9%，差异显著.T1处理蒸腾速率最小，较CK小25.6%，显著小于其他处理.

表2　不同施肥处理对叶片光合指标的影响

同列数据肩标不同小写字母表示差异显著(α=0.05).

表3　不同施肥处理对植株元素含量的影响

同列数据肩标不同小写字母表示差异显著(α=0.05).

2.4不同施肥处理对植株养分积累量的影响

由表3可知，T3处理单株N积累量最高，为5.75 g，T4处理最低，为3.79 g.T2和T3单株积累N量分别比CK高39.1%和40.9%且差异显著；T4处理较CK小7.2%，且差异显著.T1、T2、T3和T4的P积累量分别比CK高出13.3%、12.9%、12.8%和7.2%，且差异显著；T3处理K含量最高，为12.81 g，T2处理次之，为12.45 g.T1、T2、T3和T4分别比CK高4.8%、12.9%、12.8%和7.2%，且所有处理间差异显著.

结果表明，T2和T4处理具有较高的农学利用率，分别为2.48 kg/kg和1.33 kg/kg，分别较T3处理高307.7%和118.3%；肥料贡献率排序为T2>T4>T3>T1.T1农学利用率接近零，说明其对增产无明显作用；肥料贡献率排序为T2>T4>T3>T1.另外，不同肥料对植株N、P、K元素吸收也有一定的影响.

2.5不同施肥处理对产量的影响

由表4可知，在施用4种肥料之后，不同处理间

产量、单株果数和单果质量均有一定差异.T2处理产量为80.71 t/hm2，较CK增幅为16.07%，且差异显著；T3、T4处理产量分别较CK增产3.96%、8.62%，但差异不显著；单株果数T2处理显著大于CK，其他处理间差异不显著；T3处理单果质量最大，为17.39 g，较CK高10.65%，T1处理增幅最小，为4.1%，各施肥处理均显著大于CK.由此可知，增施生物有机肥和矿粉均能增产，其中生物有机肥较矿粉显著，同时表现出高K处理作用较高P处理显著，而K矿粉作用大于P矿粉.

表4 不同施肥处理对产量的影响

2.6不同施肥处理对果实品质的影响

由表5可知，各施肥处理均能显著提高果实中Vc含量，其中T3和T2处理分别为5.46 mg/100g、5.40 mg/100g，较CK增加10.75%和9.53%，T4处理增幅最小，为2.2%.各处理与CK差异均达到显著水平.

T1处理可溶性固形物含量为9.3%，较T2、T3、T4处理和CK分别高9.28%、24.50%、25.17%和32.29%，各处理均显著高于CK处理，且差异显著；T3处理硝酸盐含量最低，T1、T2处理次之，较CK分别降低48.87%、7.64%和4.96%，而T4处理达到355.9 mg/kg，比CK高23.93%.

T2处理果实可溶性糖含量较CK高12%，差异显著，其他处理均低于CK；各处理有机酸含量均显著低于CK.T2处理较CK显著提高果实糖酸比，其他处理和CK差异不显著.

表5　不同施肥处理对果实品质的影响

2.7各项指标间相关性分析

表6对各项指标间作了相关分析，分别有5和7对指标间存在(极)显著相关关系.分析结果表明：株高与干质量根冠比显著相关；光合指标间，净光合速率和气孔导度、蒸腾速率间极显著相关，气孔导度和蒸腾速率极显著相关.植株养分含量方面，P含量与N含量显著相关，K含量与N、P含量极显著相关，还与气孔导度和蒸腾速率显著相关.净光合速率、气孔导度和蒸腾速率与产量显著相关.

表6　产量与各项指标相关性分析

2.8果实品质与植株生长指标间相关性分析

表7对果实品质和各项生长指标做了相关性分析，结果表明：果实中VC含量与植株中N、P、K含量及显著正相关，且与K含量的相关系数最高；可溶性固形物与净光合速率显著负相关，而与植株P含量极显著正相关；硝酸盐含量与植株N、K含量呈显著负相关关系；糖酸比与气孔导度存在显著的正相关性.果实中有机酸和可溶性糖含量与生长指标无显著性相关关系.

3讨论

N和P是植物重要的组分，以多种方式参与植物体内的生物化学过程,影响作物的生长发育、生理代谢、产量与品质，K虽然不参与物质合成，但以离子形态作为多种酶的活化剂参与多种反应，被称为品质元素.壮苗的育成是优质高产的前提，而施肥是育成壮苗的常用方法.何欣等[26]发现在香蕉营养钵育苗和大田生产中，施用生物有机肥对香蕉植株的生长均有良好的促进作用；从凌宁等[27]对西瓜的研究中得知，生物有机肥的施用能显著促进西瓜植株的生长，同时增加产量；田小明等[28]对棉花的研究中也有类似的成果；李俊艳[19]发现P矿粉对油菜生长及高产有重要意义.本试验结果与上述研究结论基本一致.由本试验得知，在无机化肥基础上配合施用4种供试肥料之后，各处理植株株高、茎粗和节位数较CK均增加，同时根、茎、叶生长均衡，干、鲜质量根冠比提高.两种供试生物有机肥中T2处理优于T1，可能是因为T2处理的N、P、K比例相对T1更符合樱桃番茄吸收规律.而两种矿粉相比，K矿粉则显著优于P矿粉，但相比之下均不及T2处理效果明显，可能与元素间互作有关，这与郑晓宇等[29]、王翰霖等[30]分别在红葱和在番茄上关于元素互作的研究结果相符合.

前人研究表明，N、P、K肥对提高番茄产量和品质均有作用，但三者配合施用，比单独施用对提高糖含量、糖酸比及Vc含量等更有效[14-18,31]，另外，合理的有机无机肥料配合施用同样可以提高作物产量，提高产品品质[32-35].在本试验条件下，4种供试肥均可增加樱桃番茄的产量，提高果实品质，但由于养分配比的不同，产量和品质表现出一定差异.在4种肥料处理中，富K肥料处理T2、T4较富P肥料处理T1、T3作用显著，而元素单一的T4处理不及含N、P、K的生物有机肥T2.结合相关性分析结果，这种情况的原因一方面可能是生物有机肥自身含有的大量的有益微生物和有机质，可以提高土壤理化特性和生物活性，增强化肥的肥效，利于养分转化，另一方面可能是生物有机肥可为作物提供渐进、持续、全面的养分供应，从而影响产量与品质[35-36].另外，T1与T2处理虽然含N量相同，但T2比T1表现优秀，分析认为T1的N、P、K比例不符合樱桃番茄吸收规律.

气孔限制是制约叶片光合能力的重要因素，而气孔限制通过气孔导度和胞间CO2浓度协同变化影响光合速率的变化[37].由本试验可知，生物有机肥T2处理可以显著增大气孔导度，增加胞间CO2浓度，有效地降低气孔限制，另外，T2处理提供较多的K+，而K+可提高光合作用中许多酶的活性，使植物能更有效地进行碳素同化作用[38-40]，在各种作用下增强叶片光合作用强度.而其他处理作用不及T2处理显著，原因可能是由于T2料中N、P、K互作影响了元素平衡吸收、气孔保卫细胞内K+和其他调节物质浓度，而其中所含微生物亦加速了基质中养分活化，以促进其他微量元素的吸收，最后影响到叶片细胞的光合作用.由表5可知，生物有机肥和矿粉的加入均显著影响了植株对P、K元素的吸收积累，但T1、T4处理对N积累作用不显著.结合肥料农学利用率和肥料贡献率可知，T2处理对番茄生产作用显著优于其他处理.

4结论

生产中重N轻P、K往往造成作物产量低，品质差[41]，结合本试验中4种供试肥料效果可知，K对N、P吸收有重要作用，P、K比例失衡的肥料对增产亦无作用.在基质栽培环境，施用无机化肥条件下，营养元素比例适宜的肥料可以通过影响植株对元素吸收和叶片的光合作用而促进作物植株生长，进而增加樱桃番茄产量，提高果实品质.4种供试肥料中T2处理对樱桃番茄优质高产作用最显著，可见生物有机肥在生产中具有重要作用，但考虑到其成本较高，在实际生产中，若矿粉易得，也可以使用复配矿粉.由本试验可知，适当的元素含量比例是肥料发挥作用的重要前提，所以建议选择肥料过程中，了解作物类型和需肥特性，适种适肥，以求更高的经济效益.

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(责任编辑赵晓倩)

Effect of fertilizers on growth and yield of cherry-tomato under substrate culture condition

YANG Rui1，YU Ji-hua1，LYU Jian1，YU Hong-xiang1，HUO Shun-li1，ZHANG Xian-mei2，GAI Guo-sheng3

(1.College of Horticulture,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China；2.College of Materials and Mineral Resources,Xi′an University of Architecture and Technology,Xi′an 710055,China;3.Department of Materials Science and Power Engineering Laboratory,Tsinghua University,Beijing 100084,China)

Abstract：【Objective】 To research the effect of fertilization treatments on growth,yield,quality and photosynthesis and nutrient accumulation in different plant organs of cherry-tomato.【Method】 Taking cherry-tomato ‘Qianxi’ cultivated in substrate as the material,fertilized two kinds of bio-organic fertilizer T1(N-P-K=1-7-2) and T2(N-P-K=1-3-3)and other two kinds of mineral powder T3(PP) and T4(PBMB) with local fertilization quantity of inorganic fertilizer as the control(CK).【Result】 Plant height,stem diameter,number of nodes and root-shoot ratio of T2 significantly increased compared to CK.T2 enlarged stomatal conductance and increased intercellular CO2 concentration significantly,improved net photosynthesis rate of plant leaves by 19.2% than that of CK and significantly affected N,P and K accumulation .The yield of T2,T3 and T4 treatment was 80.7 t/hm2,72.3 t/hm2 and 75.5 t/hm2,respectively,and significantly increasing the yield by 16.1%,4.0% and 8.6% than CK.Four treatments all increased Vc and soluble solids content of fruit and decreased organic acid content.The content of soluble sugar increased significantly under T2 treatment.【Conclusion】 Bio-organic fertilizer T2 had significant effect on the growth of cherry tomato and increased production and fruit quality and T4(PBMB) had better effect than T3(PP).

Key words：bio-organic fertilizer；mineral powder；cherry-tomato；yield；nutrient accumulation；solar greenhouse

通信作者：郁继华，男，博士，教授，主要从事蔬菜栽培生理及设施作物生产的教学和科研工作.E-mail:yujihua@gsau.edu.cn

基金项目：农业部公益性行业(农业)专项(201203001)；现代农业产业技术体系专项资金资助项目(CARS-25-C-07)；国家自然科学基金项目(51374136)；山东省科技成果转化项目(2013ZHZX1A0307)；江苏省科技支撑计划项目(BE2013312).

收稿日期：2015-03-09；修回日期：2015-04-27

中图分类号：S 641.2

文献标志码：A

文章编号：1003-4315(2016)01-0069-08

第一作者：杨睿(1989-)，男，硕士研究生，研究方向为设施蔬菜栽培生理与生长调控.E-mail:985790139@qq.com