羊粪堆肥提取液对温室番茄产量、品质和土壤养分含量的影响

杜金伟，姜 伟，付崇毅，白红梅，薛国萍

（内蒙古自治区农牧业科学院蔬菜花卉研究所，内蒙古呼和浩特 010031）

番茄（Lycopersicon esculentum），别名西红柿、番柿，茄科（Solanaceae）番茄属（Lycopersicon）草本植物，原产于南美洲。我国是世界上番茄种植面积最大、产量最多的国家[1]。2019年，我国设施蔬菜种植面积约400 万hm2，其中设施番茄种植面积约86.7 万hm2，约占设施蔬菜总种植面积的22%，年产量约9 750 万t。内蒙古设施蔬菜生产总面积约9.3 万hm2，设施番茄发展迅速，生产面积达2.7 万多hm2，约占全区设施蔬菜总生产面积的29%，总产量约300 万t。内蒙古已经成为我国设施番茄种植的主要产区之一，特别是在赤峰市宁城县大城子镇、元宝山区美丽河镇、松山区穆家营镇、松山区初头朗镇、喀喇沁旗王爷府镇，巴彦淖尔市临河区、杭锦后旗、五原县，呼和浩特市赛罕区保合少镇已形成规模化生产基地，全区其他旗（县）零星种植，有些已属国家地理标志产品，带动了当地经济的发展。内蒙古设施番茄主要茬口类型有早春茬、越夏茬、秋延后茬、越冬茬，产品常年供应黑吉辽、京津冀、陕西、广东等地区，设施番茄产业已成为当地农业提质增效、农民增收的重要支柱产业之一。

堆肥提取液是腐熟的有机物料经水浸提得到的一种高效的液体肥料，含有丰富的营养成分、有益微生物和植物生长所需的N、P、K 等大量元素，Fe、Zn 等微量元素，这些成分是植物生长必需的，它们也是很多酶、维生素、激素的重要成分，可以影响植物体内的代谢过程；堆肥提取液作为一种新型的液体肥料可以促进植株生长、提高作物产量、改善果实品质、减少病虫害以及改善土壤理化性状和微生物菌群结构[2]。

随着内蒙古设施番茄种植规模的不断扩大，不合理施肥、养分比例失调、肥效下降、资源浪费严重等问题普遍存在，致使土壤养分富集、盐分积累现象日趋严重。羊粪在设施栽培中普遍作为基肥使用，但对羊粪堆肥提取液的研究报道甚少，其他原料制备的堆肥提取液对作物生长的研究很多。陈鑫等[3]研究表明，榆黄蘑菌糠提取液对猕猴桃幼苗的生长促进作用明显。李晨晔等[4]研究表明，由大蒜和油菜秸秆制成的堆肥提取液明显促进了黄瓜的生长，改善了黄瓜的品质。另有研究表明，堆肥提取液可以防治土壤中的根结线虫。高淋淋等[5]研究发现，以平菇菌糠、水稻秸秆、香蕉茎叶等为材料的堆肥提取液中，稀释10 倍的平菇菌糠提取液对根结线虫病的防治效果最显著。

本研究以日光温室番茄为供试作物进行田间试验，研究了不同施肥处理方式对番茄植株性状、果实性状、果实品质、产量及土壤养分含量的影响，并进行了羊粪堆肥提取液对温室番茄生长影响的研究，旨在为羊粪堆肥提取液作为新型液体肥料的高效开发利用提供理论基础。

1 材料和方法

1.1 试验材料

以CM966 番茄品种为供试材料；供试肥料：腐熟羊粪堆肥、羊粪好氧堆肥提取液、羊粪厌氧堆肥提取液、氮磷钾复合肥（N∶P∶K=15∶15∶15）。

1.2 试验方法

1.2.1 羊粪堆肥提取液的制取 以水作为浸提剂，由羊粪（呼和浩特市区周边养殖户提供）和玉米秸秆在有机肥发酵剂（通用型）的作用下高温堆肥发酵后得到腐熟的羊粪有机堆肥。好氧提取方法：取充分腐熟的堆肥和去离子水（使用前通气10 h，以去除水中的氯酸根），羊粪和水按1∶10 比例放入聚乙烯塑料桶，充分混匀后制氧机持续通气，使提取液的溶解氧（DO）含量不低于62.00%，7 d 后用双层纱布过滤收集滤液，即为羊粪好氧堆肥提取液。厌氧提取方法：取充分腐熟的堆肥和去离子水（使用前通气10 h，以去除水中的氯酸根），按照羊粪和水比例1∶10 放入聚乙烯塑料桶，充分混匀后密封7 d 后用双层纱布过滤收集滤液，即为羊粪厌氧堆肥提取液。

1.2.2 试验设计 试验于内蒙古自治区农牧业科学院蔬菜花卉研究所试验温室进行。选择每年种植甜瓜和番茄两茬模式且已连续种植5年以上的温室，供试蔬菜为番茄。试验设置5 个施肥处理：对照（CK）为不施有机肥和化肥；处理1（F1）：腐熟羊粪秸秆堆肥（作基肥一次施入），有机肥用量为3.75 万kg/hm2；处理2（F2）：腐熟羊粪秸秆堆肥（作基肥施入）+最优配比（羊粪和水比例1∶10）稀释10 倍的厌氧提取的堆肥提取液（作追肥施入），腐熟羊粪秸秆堆肥用量为3.75 万kg/hm2+厌氧堆肥提取液450 L/hm2；处理3（F3）：腐熟羊粪秸秆堆肥（作基肥施入）+最优配比（羊粪和水比例1∶10）稀释10 倍的好氧提取的堆肥提取液（作追肥施入），腐熟羊粪秸秆堆肥用量为3.75 万kg/hm2+好氧堆肥提取液450 L/hm2；处理4（F4）：化肥处理（过磷酸钙和复合肥作基肥，尿素作追肥施入），过磷酸钙（有效磷18.0%）用量750 kg/hm2，复合肥（N-P2O5-K2O：15-15-15）用量450 kg/hm2，每次尿素追肥用量45 kg/hm2。另设处理F0：为上茬口结束、种植番茄前采集的土壤样品，用以对比分析处理后的土壤养分含量。

2019年2月25日定植番茄苗，株行距40cm×50cm，一畦双行，每处理3 畦，重复3 次。追肥在番茄第一穗果核桃大小时开始施入，此后每隔10 d 左右追施1 次，各处理溶液均通过定量的方式进行施肥，每株每次定量施200 mL 羊粪堆肥提取液；分别在4月16日、4月26日、5月8日、5月20日共追施4 次。6月13—20日番茄生长到第二穗果到第三穗果时随机抽取10 株，测株高、茎粗、叶幅、株幅和叶绿素相对含量，6月5日、6月12日、6月20日、6月25日、7月2日分别随机抽取10 株测第一至第五穗果的横纵径、中心糖度和平均单果重，最后计算产量；番茄采收后，随机抽取10 株测鲜重及总酸、可溶性总糖、可溶性固形物、VC 含量；在番茄定植前和采收后，分别将各处理的栽培土混匀，取样测定土壤养分指标。通过分析不同施肥处理，研究羊粪堆肥提取液对番茄植株性状、果实性状、果实品质、产量和温室土壤养分含量的影响。

1.3 测定方法

番茄植株性状、果实性状和品质指标的测定方法：采用卷尺测定番茄植株的株高、茎粗、叶幅、株幅，采用便携式叶绿素仪测定叶绿素含量、NaOH 滴定法测定可滴定酸总酸含量、蒽酮法测定可溶性总糖含量[6-7]、阿贝折射仪测定可溶性固形物含量[8]、PAL 糖度仪测定中心糖度含量、考马斯亮蓝G250法测定蛋白质含量[9]、水杨酸比色法测定硝酸盐含量、钼蓝比色法测定果实VC 含量[10]。

土壤养分指标的测定方法[11-13]：土壤pH 值含量采用电位法测定，土壤有机质含量采用容量法测定，土壤全氮含量采用半微量开氏法测定，土壤全磷含量采用钼锑抗比色法测定，土壤全钾含量采用火焰光度法测定，土壤有效磷含量采用钼锑抗比色法测定，土壤速效钾含量采用火焰光度法测定，土壤水解性氮含量采用流动分析仪测定，土壤水溶性盐总含量采用电导法测定。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2010 和SPSS 20.0 软件进行数据处理及相关分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对温室番茄植株性状的影响

由表1 可知，F1 处理、F2 处理、F3 处理、F4 处理的株高、茎粗、叶幅、株幅与CK 相比差异显著（P＜0.05）；各处理间株高的排序依次为F2＞F1＞F3＞F4＞CK，茎粗的排序依次为F2＞F3＞F4＞F1＞CK，F2 处理株高、茎粗较高，且茎粗与CK、F1 处理相比差异显著（P＜0.05），与F3 处理、F4 处理相比差异不显著（P＞0.05）。F3 处理叶幅较高，F3 处理与F1 处理、F4 处理、CK 相比差异显著（P＜0.05），与F2 处理相比差异不显著（P＞0.05）。F3 处理株幅较高，F3 处理与F1 处理、CK 相比差异显著（P＜0.05），与F2 处理相比差异不显著（P＞0.05）。F3 处理叶绿素相对含量较高，F3 处理与F1 处理、CK 相比差异显著（P＜0.05），与F2处理、F4 处理相比差异不显著（P＞0.05）。这表明羊粪堆肥提取液对番茄植株性状的影响明显，F2 处理、F3 处理株高分别为173.60、162.15 cm，茎粗分别为16.48、15.83 cm，叶幅分别为15.30 cm×8.10 cm、15.20 cm×8.50 cm，株幅分别为47.00 cm×47.00 cm、50.00 cm×55.00 cm，叶绿素含量分别为60.62%、73.45%，较F1 处理、F4 处理、CK 表现良好。

表1 不同施肥处理对温室番茄植株性状的影响

2.2 不同施肥处理对温室番茄果实性状、单果重及产量的影响

由表2 可知，各处理间番茄果实横径、纵径排序均为F2＞F3＞F4＞F1＞CK，果实横径F1 处理、F2 处理、F3 处理、F4 处理与CK 相比均差异显著（P＜0.05），F2 处理和F3 处理果实横径较高，但与F1 处理、F4 处理相比差异不显著（P＞0.05）；果实纵径除F1 处理与CK 相比差异不显著（P＞0.05），F2 处理、F3 处理、F4 处理与CK 相比差异显著（P＜0.05），F2 处理与F3 处理、F4 处理、F1 处理相比差异显著（P＜0.05），F3 处理、F4 处理与F1 处理相比差异显著（P＜0.05）。

表2 不同施肥处理对温室番茄果实性状及产量的影响

番茄的平均单果重、产量排序均为F2＞F3＞F4＞F1＞CK，F2 处理和F3 处理平均单果重、产量较高，F2 处理与F3 处理相比差异不显著（P＞0.05），F2 处理、F3 处理与F1 处理、F4 处理相比差异不显著（P＞0.05），F2 处理、F3 处理与CK 相比差异显著（P＜0.05），F1 处理、F4 处理与CK 相比差异不显著（P＞0.05）。这表明羊粪堆肥提取液F2 处理、F3 处理对番茄果实性状及产量的影响明显，F2 处理、F3 处理果实横径、纵径分别为78.02、57.68 mm，76.16、55.88 mm，平均单果重分别为0.20、0.19 kg，产量分别为138 000、136 300 kg/hm2。

2.3 不同施肥处理对温室番茄品质的影响

番茄品质指标包括总酸含量、VC 含量、可溶性总糖含量、可溶性固形物含量、中心糖度含量，这些品质指标的高低决定着番茄营养价值和口味的好坏，进而影响番茄的商品价值[14]。

由表3 可知，各处理番茄总酸含量的排序依次为F1＞F3＞F4＞F2＞CK，F1 处理总酸含量最高，为4.80 g/kg，但F1 处理与F3 处理相比差异不显著（P＞0.05），F1 处理与F2 处理、F4 处理、CK 相比差异显著（P＜0.05），F2 处理、F3 处理、F4 处理间差异不显著（P＞0.05），表明施肥对提高番茄总酸含量有效果，施用有机肥与羊粪堆肥提取液能增加番茄的酸度和甜度，达到最佳口感。

表3 不同施肥处理对温室番茄品质的影响

F3 处理对番茄的VC 含量影响明显，其VC 含量比CK 提高了11.60%；F1 处理和F4 处理的VC 含量显著降低。这说明羊粪好氧堆肥提取液对提高番茄VC 含量效果明显。

番茄果实可溶性总糖含量的排序依次为F2＞F1＞F3＞CK＞F4。F2 处理可溶性总糖含量为6.05%，F2 处理与F4 处理、CK 相比差异显著（P＜0.05），与F1 处理、F3 处理相比差异不显著（P＞0.05）；F4 处理的可溶性总糖含量低于CK，二者差异不显著（P＞0.05）。

番茄果实可溶性固形物含量的排序依次为F1＞F2＞F3＞CK=F4，F1 处理可溶性固形物含量为7.50%，F1 处理与F3 处理、F4 处理、CK 相比差异显著（P＜0.05）。F4 处理可溶性固形物含量与CK 相同，这表明有机肥处理对提高番茄的可溶性固形物含量效果明显。

不同的施肥处理均可提高番茄果实的中心糖度含量，F2 处理、F3 处理与F1 处理、F4 处理、CK 相比差异显著（P＜0.05），F2 处理与F3 处理相比差异不显著（P＞0.05），F2 处理的中心糖度含量最高，比CK提高了24.20%。

综上可见，F1 处理提高了番茄的总酸含量和可溶性固形物含量，F3 处理提高了番茄VC 含量，F2 处理增加了番茄可溶性总糖含量和中心糖度含量，这表明堆肥提取液可改善番茄的品质。

2.4 不同施肥处理对温室土壤养分含量的影响

由表4 可知，各处理的土壤有机质含量与番茄种植前采集的土壤样品F0 相比，F4 处理、CK 分别减少1.30、2.30 g/kg，但三者差异不显著（P＞0.05）；F2 处理、F1 处理、F3 处理的土壤有机质含量分别为71.00、63.30、49.00 g/kg，比F0 分别增加36.00、28.30、14.00 g/kg，增加率分别为102.86%、80.86%、40.00%，F2 处理、F1 处理、F3 处理与F4 处理、CK、F0 相比差异显著（P＜0.05），F2 处理、F1 处理、F3 处理间差异显著（P＜0.05），表明施用羊粪厌氧堆肥提取液可显著提高土壤有机质含量。

表4 不同施肥处理对温室土壤养分含量的影响

不同施肥处理间土壤全氮含量存在显著差异，F2 处理的土壤全氮含量最高，F1 处理次之，分别为3.55、3.18 g/kg，F1 处理与F2 处理相比差异不显著（P＞0.05），F1 处理、F2 处理与F3 处理、F4 处理、F0、CK 相比差异显著（P＜0.05）。CK、F4 处理的土壤全氮含量均低于F0，CK 最低，比F0 下降了13.40%，F1 处理、F2 处理、F3 处理的土壤全氮含量分别比F0 增加63.92%、82.99%、11.34%。

F1 处理和F4 处理的全磷含量均为1.66 g/kg，F1 处理、F4 处理与F0、CK 相比差异显著（P＜0.05）。

F1 处理、F2 处理、F3 处理、F4 处理的全钾含量均大于F0，CK 小于F0，为21.40 g/kg。F3 处理全钾含量为26.00 g/kg，F3 处理与其他各处理相比差异显著（P＜0.05），CK 与F0，F1 处理与F2 处理、F4 处理相比差异不显著（P＞0.05）。

各处理的土壤水解性氮含量与F0 相比，CK、F4 处理的土壤水解性氮含量分别下降26.78%、15.85%，但F4 处理与F0 相比差异不显著（P＞0.05），CK 与F0 相比差异显著（P＜0.05）；F1 处理、F2 处理、F3 处理的土壤水解性氮含量分别为242.00、262.00、240.00 mg/kg，分别较F0 增加32.24%、52.67%、31.15%，F1 处理、F2 处理、F3 处理与F0 相比差异显著（P＜0.05），F1 处理与F3 处理相比差异不显著（P＞0.05），F2 处理较F0 增加最大，为52.67%。这表明施用羊粪厌氧堆肥提取液能有效提高土壤水解性氮含量，促进作物的生长。

各处理的土壤有效磷含量与F0 相比均增加，F2 处理表现最高，为277.60 mg/kg，比F0 增加49.60%。F2 处理与F3 处理、F4 处理、CK、F0 相比差异显著（P＜0.05），与F1 处理相比差异不显著（P＞0.05）；F1 处理、F3 处理与F4 处理、CK、F0 相比差异显著（P＜0.05），F4 处理与CK 相比差异不显著（P＞0.05）。这表明施用羊粪厌氧堆肥提取液显著提高了土壤的有效磷含量。

各处理的土壤速效钾含量与F0 相比，F2 处理土壤速效钾含量最高，为535.00 mg/kg，比F0 增加88.38%，F4 处理、CK 的土壤速效钾含量分别比F0 下降27.46%、17.25%，F2 处理与F1 处理、F3 处理、F4 处理、CK、F0 相比差异显著（P＜0.05），F1 处理、F3 处理与F4 处理、CK、F0 相比差异显著（P＜0.05）。这表明施用羊粪厌氧堆肥提取液显著提高了土壤的速效钾含量，有助于弥补番茄生长对钾素的消耗。

土壤水溶性总盐含量的排序依次为F2＜F3＜F4＜F1=CK＜F0，不同施肥处理土壤中水溶性盐含量均比F0 降低，表明土壤盐渍化得到一定程度的改良，F2 处理与F1 处理、F3 处理、F4 处理、F0、CK 相比差异显著（P＜0.05），CK 与F1 处理、F3 处理与F4 处理相比差异不显著（P＞0.05），表明施用羊粪厌氧堆肥提取液可以明显改善土壤的盐渍化状况。

番茄种植后不同处理土壤pH 值变化F0 与F1 处理、F2 处理、F3 处理、F4 处理、CK 相比差异显著（P＜0.05），CK 与F1 处理，F2 处理 与F3 处理、F4 处理相比差异不显著（P＞0.05）。

不同施肥处理对温室土壤养分含量的影响分析表明，羊粪厌氧堆肥提取液增加了土壤有机质、全氮、水解性氮、有效磷、速效钾含量，明显降低了土壤中水溶性总盐含量；羊粪好氧堆肥提取液增加了土壤中全钾含量，降低了土壤的pH 值。可见，羊粪堆肥提取液对土壤的次生盐渍化改良起到了一定的积极作用。

3 结论与讨论

本试验中，施有机肥处理（F1）对番茄的总酸含量和可溶性固形物含量较其他处理影响显著；施有机肥处理（F1）和施化肥（F4）处理对土壤养分含量中的全磷含量较其他处理影响显著；羊粪厌氧堆肥提取液处理（F2）对番茄植株性状的株高、茎粗及果实性状的横径、纵径、平均单果重、产量和果实品质的可溶性总糖、中心糖度含量较其他处理影响显著，对土壤养分含量中有机质、全氮、水解性氮、有效磷、速效钾、水溶性总盐含量较其他处理影响显著；羊粪好氧堆肥提取液处理（F3）对番茄植株性状的叶幅、株幅、叶绿素相对含量及果实品质的VC 含量较其他处理影响显著，对土壤养分含量中全钾含量、pH 值较其他处理影响显著。可见，羊粪厌氧、好氧堆肥提取液不仅能明显改善番茄的植株性状、果实性状和品质，还能影响土壤中有机质、全氮、水解性氮、有效磷、速效钾、全钾含量及pH 值，降低土壤中的水溶性总盐含量，试验处理中尤以羊粪厌氧堆肥提取液处理（F2）表现最佳。这说明羊粪厌氧、好氧堆肥提取液对土壤次生盐渍化的改良起到了积极作用。

施用羊粪堆肥提取液能改善番茄植株营养状况，促进植株生长，增加番茄产量。本试验发现，羊粪厌氧堆肥提取液处理（F2）对番茄植株性状的株高、茎粗、平均单果重、产量较其他处理影响显著，平均株高173.60 cm，茎粗16.48 cm；羊粪好氧堆肥提取液处理（F3）对番茄植株性状的叶幅、株幅、叶绿素相对含量较其他处理影响显著，这与徐静等[15]、GIRSHE 等[16]的研究结果一致。

羊粪厌氧堆肥提取液处理（F2）对番茄果实性状的横径、纵径和果实品质的可溶性总糖含量、中心糖度含量较其他处理影响显著，羊粪好氧堆肥提取液处理（F3）对番茄果实品质的VC 含量较其他处理影响显著，这与李晨晔等[4]的研究结果一致。可见，羊粪堆肥提取液在改善果实性状和品质方面发挥着重要作用。

堆肥提取液还可以改善土壤性状，如土壤的结构、土壤的持水能力等，堆肥提取液中含有丰富的无机和有机成分，也能增加土壤的养分和酶活性，提高土壤的肥力[2]。本试验中，羊粪厌氧堆肥提取液处理（F2）对番茄土壤养分含量中有机质、全氮、水解性氮、有效磷、速效钾、水溶性总盐含量较其他处理影响显著；羊粪好氧堆肥提取液处理（F3）对番茄土壤生理指标中全钾含量、pH 值较其他处理影响显著。

一般认为，有机质含量越高，表明土壤盐渍化程度越低，会显著促进作物生长[17]。有机肥及微生物菌肥均能不同程度地提升盐渍土中有机质含量[18]。羊粪厌氧堆肥提取液处理（F2）对土壤养分含量的有机质影响最大，有机质含量为71.00 g/kg，高于F1 处理、F3 处理、F0、F4 处理、CK，CK 有机质含量最小为32.70 g/kg，试验结果表明，羊粪厌氧堆肥提取液可以显著提高土壤有机质含量。这与前期温室内盆栽小油菜羊粪好氧堆肥提取液土壤有机质含量最高的试验结果有所不同，分析其原因可能是受不同地块前茬施肥、种植作物等因素的影响。另外，施有机肥处理（F1）的有机质含量高于羊粪好氧堆肥提取液处理（F3），这可能受试验地块安排情况、温室环境和种植管理等因素影响，但无论是羊粪好氧还是厌氧堆肥提取液在改善土壤条件方面都起着重要的作用。同时，羊粪堆肥提取液对改善土壤盐渍化程度有着积极意义。

土壤水解性氮反映土壤近期内氮素供应情况，包括无机态氮及易水解的有机态氮。土壤有效氮量与作物生长关系密切，施肥中意义很大，一般土壤水解性<45 mg/kg 为缺乏，45～100 mg/kg 为良好，>100 mg/kg 为丰富[19]。羊粪厌氧堆肥提取液处理（F2）对土壤的全氮含量与F3 处理、F4 处理、CK、F0 相比差异显著，这说明施用羊粪堆肥提取液可以使土壤的水溶性总盐含量降低。有试验表明，设施内长期施用有机肥和无机肥均会造成水溶性盐分在土壤中大量积累，单施化肥和有机无机肥配施且施肥量大则更易造成盐分在表层土壤中的积累[20-21]。

番茄收获后，羊粪好氧堆肥提取液处理（F3）的pH 值为7.91，较处理CK、F1 处理、F4 处理、F2 处理低，说明施用羊粪好氧堆肥提取液，会导致土壤pH 值下降，这可能是由于有机氮发生矿化产生NH4+随后硝化而使土壤pH 值降低，使土壤碱性条件得以改善[22]。