有机复混肥替代化肥减施对日光温室番茄生长及土壤环境的影响

李英楠　白亚丽　杜南山　国志信　朴凤植

摘    要： 为探讨日光温室栽培番茄化肥减量施用技术，通过有机复混肥替代化肥减施不同比例氮，研究其对日光温室番茄植株生长、果实品质、产量、土壤酶活性、土壤微生物数量等各项指标的影响。结果表明，与对照CK（鸡粪2 000 kg·667 m-2 +常规化肥量333 kg·667 m-2）相比，有机复混肥替代化肥的减氮施肥处理可不同程度地促进番茄生长，增加产量，改善土壤环境。其中T3（鸡粪2 000 kg·667 m-2 +有机复混肥46.88 kg·667 m-2 +化肥283 kg·667 m-2）處理，即有机复混肥替代减施氮含量15%的化肥，效果显著，番茄植株生长状况最好，产量品质最佳。

关键词： 番茄; 有机复混肥; 化肥减量; 生长; 产量; 土壤环境

Abstract：In order to explore the technology of reducing fertilizer application in tomato cultivation in solar greenhouse， the effects of organic compound fertilizer alternative to chemical fertilizer to reduce different proportions of nitrogen on plant growth， fruit quality， yield， soil enzyme activity and soil microbial quantity of tomato in solar greenhouse were studied. The results showed that， compared with CK（Chicken manure 2 000 kg·667 m-2 + conventional fertilizer amount 333 kg·667 m-2 ）， different fertilization treatments of organic compound fertilizer alternative to fertilizer nitrogen reduction all promoted tomato growth， increased yield and improved soil environment to varying degrees. Among them， T3 treatment （Chicken manure 2000 kg·667 m-2 + organic compound fertilizer 46.88 kg·667 m-2 + fertilizer 283 kg·667 m-2）， that is， organic compound fertilizer replaces fertilizer with reduced nitrogen content of 15% has a significant effect， with the best growth condition and the best yield and quality in the cultivation which the total soluble sugar content is 2.623%， the vitamin C content is12.687 mg·100 g-1， the soluble protein content is 20.917 ?g·g-1， and the yield per 667 m2 is 17 142.22 kg.

Key words： Tomato; Organic compound fertilizer; Fertilizer reduction; Growth; Yield; Soil environment

日光温室是我国设施蔬菜栽培的主要形式，生产中普遍存在化肥施用过量、施肥方法不当、有机肥使用不足、专用肥料缺乏等现象，不仅增加了生产成本，还导致土壤盐渍化、水体污染、作物品质和产量下降等一系列环境和生产问题，从而降低经济效益，制约日光温室可持续生产发展[1-2]。番茄是我国设施栽培主要蔬菜之一，对肥料需求量较大[3]，但生产中大量施用化肥导致土壤有机质含量下降、土壤容重增加、土壤板结、田间持水量下降、作物养分吸收运输受阻等问题，严重影响番茄品质与产量[4]。因此有必要制定化肥减量、协调化肥养分比例、调整化肥基追肥比例、有机肥或有机物料部分替代化肥等技术方案，改善设施蔬菜施肥技术[5]，建立设施蔬菜生产全程精准施肥技术体系。有机肥富含有机质、有机酸和糖类等养分，不仅可为作物提供生长所需养分、改良土壤，还能改善作物品质、提高产量、促进高产稳产、保持土壤肥力、提高肥料利用率、降低生产成本，利用有机肥可维持农业生态平衡，提高设施栽培的生产效率和生态系统的抗逆性及恢复力[6]，在促进经济作物产业可持续发展上具有重要的研究和应用价值[7]。化肥减量施用并以有机肥替代减少的化肥是提高肥料利用率的有效途径，有机物料因其含有大量植物所需矿质元素，且释放缓慢，常用来和化肥配施，替代部分化肥，减少化肥的施用量，保证植物生长后期的养分供应[8]。采取有机肥替代部分化肥是实现化肥减施的重要措施，但替代的适宜比例以及对环境的影响等方面还有待明确[9]。笔者通过有机复混肥替代化肥减氮施肥，研究对番茄品质、产量以及土壤环境的影响，以探讨最佳的施肥方式，为实现设施蔬菜高产、优质、高效及环境友好的多重目标提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试番茄品种：‘粉都53，由河南豫艺种业科技发展有限公司提供。 供试肥料：干鸡粪（N ≥ 1.63%，P2O5 ≥ 1.54%，K2O ≥ 0.85%，有机质≥ 45%），由河南立施康肥业有限公司提供;化肥（15-15-15），由中国-阿拉伯化肥有限公司提供;有机复混肥料（16-8-16，内含高效活性体≥ 800万 ·g-1，有机质≥6%，腐殖酸≥4%），由江苏科帮生态肥有限公司提供;腐殖酸有机复合液肥高氮型（N ≥ 120 g·L-1，P2O5 ≥ 80 g·L-1，K2O ≥ 80 g·L-1，腐殖酸≥ 40 g·L-1），腐殖酸有机复合液肥高钾型（N ≥ 80 g·L-1，P2O5 ≥ 80 g·L-1，K2O ≥ 120 g·L-1，腐殖酸≥ 40 g·L-1），由葛林美（苏州）科技有限公司提供。供试培养基为TSA培养基（胰酪大豆胨液体培养基 30 g，琼脂 18 g，蒸馏水 1 000 mL）、PDA培养基（马铃薯 24 g，琼脂 18 g，蒸馏水 1 000 mL）、AIA培养基（KNO3 1 g，K2HPO4 0.5 g，MgSO4·7H2O 0.5 g，琼脂 20 g，蒸馏水 1 000 mL）。

1.2 试验设计

试验于2017年2月至2017年7月（2月15日定植，7月12日拉秧）在河南省郑州市毛庄绿源蔬菜基地日光温室进行。在日光温室内设5个处理：CK（鸡粪2 000 kg·667 m-2 +常规化肥333 kg·667 m-2）、T1（鸡粪2 000 kg·667 m-2 +化肥283 kg·667 m-2）、T2（鸡粪2 000 kg·667 m-2 +化肥233 kg·667 m-2）、T3（鸡粪2 000 kg·667 m-2 +有機复混肥46.88 kg·667 m-2 +化肥283 kg·667 m-2）、T4（鸡粪2 000 kg·667 m-2 +有机复混肥93.75 kg·667 m-2 +化肥233 kg·667 m-2），T1、T2处理化肥施用量分别减少50、100 kg·667 m-2，T3、T4处理中分别用有机复混肥替代减施氮含量的15%、30%的化肥，3次重复，随机区组设计，小区面积32.34 m2，每小区内设3垄，垄内种植2行36株番茄，垄宽80 cm，两垄间隔50 cm。利用腐殖酸有机复合液肥在整个生育期4月3日，4月16日，5月6日，6月14日进行4次追肥，高氮型和高钾型交替施用，每次施用量8 kg·667 m-2，其他按常规措施管理。

1.3 项目测定

1.3.1 番茄植株生长指标的测定 定植后30 d测定植株的株高、茎粗、叶片数，以及叶绿素含量和根系活力。叶绿素含量的测定采用V无水乙醇∶V丙酮=1∶1浸泡后，分光光度计比色法[10];根系活力的测定采用氯化三苯基四氯唑（TTC）法[11]，采用型号为L5/L5S?L6/L6S紫外可见分光光度计进行比色（以下指标比色法相同）。

1.3.2 番茄果实品质及产量的测定 结果期进行果实品质的测定。按各处理取同一节位、成熟度相同、具有代表性的果实，测定可溶性糖、维生素C、可溶性蛋白的含量。可溶性糖含量的测定采用蒽酮比色法;维生素C含量的测定采用2，6-二氯酚靛酚滴定法（采用滴定管架进行人工滴定，下同）;可溶性蛋白质含量的测定采用考马斯亮蓝比色法[12]。每小区选择生长一致的5株番茄挂牌标记，结果期记录每次采收的单株结果数及单果质量，统计各处理单果质量、单株结果数、小区产量、667 m2产量[13]，小区产量=单果质量×单株结果数×小区种植番茄数量，667 m2产量=小区产量×（667/小区面积）。

1.3.3 土壤微生物测定 番茄开花期和结果期，随机多点取根际土样。采用型号为RLD-500E-4智能人工气候箱培养微生物，将土样过60目筛后，称取1 g土样，倒入装有100 mL无菌水的三角瓶，充分振荡，梯度稀释法配制成102～108稀释液。分别将0.1 mL 105～107的稀释液均匀涂布在含五氯硝基苯的TSA培养基平板，在28 ℃人工气候箱中培养3 d后调查细菌数量;将0.1 mL 103～105的稀释液均匀涂布在含100% 乳酸的PDA培养基平板，在28 ℃人工气候箱中培养5 d后调查真菌数量;将0.1 mL 103～105的稀释液均匀涂布在含100%甘油的AIA培养基平板，在28 ℃人工气候箱中培养7 d后调查放线菌数量[14]。

1.3.4 土壤酶活性的测定 番茄结果期，随机多点取根际土样，分别测定脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和磷酸酶活性。脲酶活性测定采用苯酚钠-次氯酸钠比色法，蔗糖酶活性测定采用3，5-二硝基水杨酸比色法，过氧化氢酶活性测定采用高锰酸钾滴定法，磷酸酶活性测定采用磷酸苯二钠比色法[15]。

1.4 数据分析

采用DPS和Microsoft Excel 2013软件对数据进行统计分析，以最小显著差数法（LSD）分析差异显著性。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对番茄生长的影响

由表1可知，4个处理与CK相比显著提高番茄植株的株高，对叶片数和茎粗无显著差异，其中T3处理株高显著高于其他处理，相比CK增加31.48%。由表2可知，4个处理番茄植株的叶绿素含量较CK显著提高，T3处理效果最好，较CK提高13.09%;在提高根系活力方面，T3处理效果显著高于CK，提高12.96%，其他处理与CK相比无显著差异。

2.2 不同施肥处理对番茄品质及产量的影响

由表3可知，T3、T4处理与CK相比均显著提高番茄果实品质。利用有机复混肥替代化肥减量使番茄果实中可溶性糖、维生素C、可溶性蛋白含量明显增加，其中T3处理效果最显著，可溶性糖、维生素C、可溶性蛋白含量分别比对照提高13.43%、54.54%、89.14%。由表4可知，4个处理与CK相比单株结果数虽无显著增加，但T3、T4处理的番茄果实单果质量显著增加，T3处理的667 m2产量效果最为显著，667 m2产量最高达17142.22 kg，比对照增加11%。

2.3 不同施肥处理对番茄根际土壤微生物的影响

土壤微生物数量是表征土壤肥力的重要指标之一。由表5可知，不同施肥处理对番茄土壤微生物数量的影响程度不同，与CK相比，4个处理总体呈土壤细菌和放线菌数量增加，土壤真菌数量减少的趋势，其中T3处理增加细菌、放线菌的数量，减少真菌的数量最为显著。T3处理在番茄开花期、结果期，真菌分别比对照减少8.18%、33.98%，细菌分别比对照增加25.20%、45.83%，放线菌分别比对照增加133.21%、119.81%。结果表明，有机复混肥替代化肥减量处理中T3处理与其他处理相比可有效改善土壤微生物活动。

2.4 不同施肥处理对番茄根际土壤酶活性的影响

土壤酶活性可用以评估土壤某些营养物质的转化情况和土壤肥力状况。由图1可知，相对于CK，除化肥减量T2处理提高番茄土壤脲酶活性最为显著外，T3处理提高土壤蔗糖酶、磷酸酶的活性均最为显著，分别比对照增加81.01%、277.52%，对于土壤过氧化氢酶活性，有机复混肥替代化肥减量施用的T3、T4处理相对于其他处理显著提高过氧化氢酶活性，分别比对照增加23.41%、25.02%，但二者之间无显著差异。综合以上分析，在利用有机复混肥替代化肥减量施用T3处理条件下相对于其他处理提高土壤酶活性较为显著。

3 讨论与结论

番茄栽培过程中化肥过量施用导致土壤有机质含量降低，土壤理化性状恶化，土壤酸化加速，污染农田生态环境，造成资源严重浪费、品质下降[16-17]。研究表明，有机肥中有机质含量高、养分全面、肥效长，能改善土壤微生物群落结构，改良土壤，提高农产品品质[18]，有机肥在物质循环和环境保护上有重要作用，符合有机农业或生态农业的要求。在本研究中，与CK相比有机复混肥替代化肥减氮施肥处理对番茄生长、产量和果实品质有一定的影响，其中T3（鸡粪2 000 kg·667 m-2 +有机复混肥46.88 kg·667 m-2 +化肥283 kg·667 m-2）处理，即有机复混肥替代减氮15%化肥的处理效果最为显著。与李吉进等[19]研究指出适量减少施用化肥能够提高番茄产量和果实品质，过度施用化肥会降低产量及果实品质，并导致土壤和环境污染的结果一致。

番茄植株的生长与土壤微生物的活动以及土壤酶的活性密切相关，有机肥替代不同比例化肥减量的施肥处理在植株生长、品质产量以及土壤环境改良等方面的研究具有重要意义。土壤微生物直接接触植株根系，影响根系生理活动，并参与土壤营养元素的循环和矿物质的矿化过程，从而改善土壤肥力、作物营养水平和根际土壤环境[20];土壤酶活性高低代表土壤养分转化速率的快慢，同时综合反映土壤性质和肥力水平[21]，蔗糖酶影响土壤有机质、氮、磷含量和微生物数量，并与土壤呼吸有关，与土壤肥力呈正相关;脲酶水解尿素为氨，表示土壤的氮素状况;磷酸酶可提高植物对磷素的吸收;而过氧化氢酶可分解呼吸及其他生物氧化过程产生的H2O2，减少对土壤和生物的毒害作用[22]。在本试验中，有机肥替代化肥减氮施肥处理对番茄根际土壤细菌和放线菌数量有一定程度的增加，真菌数量呈现减少趋势，变化幅度较小，CK处理的微生物群落最少，说明有机肥和腐殖酸肥相比化肥对细菌和放线菌数量有促进作用，或者过量施用化肥对土壤根际微生物含量有抑制作用;在本试验中，有机复混肥替代化肥减氮施肥处理能够不同程度促进番茄土壤磷酸酶活性、脲酶活性、過氧化氢酶和磷酸酶活性，从而提高土壤肥力。这与宋以玲等[23]所研究的减量化肥配施不同类型生物有机肥降低根际土壤脲酶活性，提高过氧化氢酶、磷酸酶和蔗糖酶活性，但不同减增配比对不同酶活性的影响不同的结果一致。有机复混肥替代化肥减施处理的脲酶活性相比化肥减施处理的脲酶活性降低的原因可能是化肥中含有大量酰胺态氮，激发了土壤脲酶，活性过高可能会增加氮素的损失，有机复混肥可通过调节微生物的分泌代谢来改变脲酶活性，改良土壤环境。

本试验研究结果表明，T3（鸡粪2 000 kg·667 m-2+有机复混肥46.88 kg·667 m-2 +化肥283 kg·667 m-2）处理在整个生长时期植株长势突出、果实品质和产量、土壤微生物种群、土壤酶活性均有所提高。本试验主要是对日光温室中春茬栽培的番茄进行有机肥替代化肥及减氮施肥效果对比研究，对于其他设施和茬次种植试验及有机肥替代化肥的适宜比例还有待进一步研究。

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