菌渣有机肥在口感番茄栽培上的应用效果

李建欣，葛桂民，黄 文，申爱民

（郑州市蔬菜研究所，河南 郑州 450015）

河南省食用菌栽培面积和产量均居全国第一[1]。食用菌采摘结束后的菌渣体积庞大，科学利用是解决食用菌生产废弃物处理问题的有效途径。利用当地和周边的废弃菌渣进行发酵，生产有机肥，不仅可以解决食用菌生产的废物处理问题，而且增加了有机肥生产的原料来源。菌渣含有丰富的菌体蛋白质、多种生物活性酶和有机质[2]，发酵后不仅可以混配其他介质作为蔬菜育苗基质[3]和栽培基质[4]，还可以制作肥力持久、养分全面的菌渣有机肥[5]。大量研究表明，菌渣还田可提高作物的品质和产量，已被初步研究的作物有小白菜、大白菜、黄瓜、甜瓜、番茄、小麦、玉米、水稻、板栗等[6-14]。菌渣还田还可降低大白菜硝酸盐含量[7]，提高黄瓜口感[8]。菌渣水浸液可提高黄瓜对枯萎病的抗病性[15]。菌渣不仅营养丰富，还含有大量有益菌群，是一种优良的生物有机肥资源[11，16]。因此，菌渣发酵制作有机肥在作物栽培中的应用前景十分广阔。有关菌渣直接还田的报道很多，但是，发酵制作为商品有机肥，并在生产中应用的研究尚未见报道。

近年来，蔬菜生产更加注重口感和品质，因此，口感番茄应运而生。口感番茄即含糖量较高、糖酸比适宜、味道鲜美、酸甜可口的番茄品种。目前，市场上流行的口感番茄可溶性固形物含量一般在6.5%以上，糖酸比在8～10。口感番茄价格昂贵，仍深受消费者喜爱，在采摘园和都市周边种植面积逐渐扩大。但是，口感番茄产量低，栽培难度较大。种植户为追求产量，仍采用传统番茄栽培方法，重施化肥，甚至超量施用化肥，轻施有机肥，或不施有机肥，导致生产不出相应的高品质产品。因此，在口感番茄栽培中，施肥技术如有机肥的种类和用量以及配合化肥的合适比例，是生产上急需解决的关键问题，而这方面的研究仍未见报道。由于菌渣有机肥营养全面，同时又具备废物利用、环保节约的特点，本试验研究了菌渣发酵有机肥和玉米秸秆发酵有机肥配施过磷酸钙作基肥以及单施化肥对口感番茄光合特性、品质、产量和抗病性的影响，以探索菌渣有机肥在口感番茄栽培中的应用效果。

1 材料和方法

1.1 材料

供试有机肥包括菌渣有机肥和玉米秸秆有机肥（主要养分含量见表1），均由郑州市蔬菜研究所与鹤壁市禾盛生物科技有限公司联合研制。其中，菌渣有机肥主要原料为双孢菇菌渣，秸秆有机肥主要原料为玉米秸秆，2 种类型的有机肥均添加适量辅料和发酵菌发酵而成，已制成商品有机肥并在生产中推广应用。

表1 2种有机肥的主要养分含量Tab.1 Main nutrient contents of two organic fertilizers %

供试口感番茄品种为金色童年，无限生长类型，中小果，适合生食，风味独特，酸甜可口，由郑州市蔬菜研究所番茄课题组提供；化肥为氮磷钾三元复合肥（15-15-15）、磷酸二铵（N 18%、P2O546%）、硫酸钾（K2O 54%）和过磷酸钙（P2O512%），由河南心连心化工集团有限公司生产。

1.2 试验设计

1.2.1 不同种类肥料的筛选 秋季栽培试验于2020 年8 月在郑州市蔬菜研究发展中心日光温室内进行。温室内土壤类型为壤土，0～20 cm 土壤基本理化性质如下：土壤容重为1.39 g/cm3，总孔隙度46.7%，pH值6.92，电导率1.08 ds/m，有机质7.38 g/kg，碱解氮75.8 mg/kg，速效磷25.4 mg/kg，速效钾108.6 mg/kg。试验设3 个处理，分别为菌渣有机肥配施化肥（T1）、玉米秸秆有机肥配施化肥（T2）、单施化肥（T3），重复3 次。随机区组排列，小区面积15 m2，试验面积共135 m2。垄上双行定植，株距40 cm，垄距150 cm，每小区定植50株。常规田间管理，滴灌水肥。定植前，将不同处理的化肥和有机肥作为基肥一次性均匀撒入土壤，然后翻耕、整平、起垄。

口感番茄于2020 年7 月15 日50 孔穴盘育苗，8月20 日定植，常规管理，每株留5 穗果。3 个处理均随滴灌追施水溶肥2 次，第1 次追肥量为磷酸二铵75 kg/hm2+硫酸钾75 kg/hm2，第2 次追肥量为磷酸二铵75 kg/hm2+硫酸钾120 kg/hm2，追肥时间分别为第1 穗果和第3 穗果直径1.5～2.0 cm 时。不同处理的施肥量见表2。

表2 不同处理的施肥量Tab.2 Fertilization amount of different treatments

1.2.2 菌渣有机肥不同施入量的筛选 为了筛选菌渣有机肥在口感番茄栽培中的适宜用量，进行春季栽培试验，试验于2020 年12 月5 日育苗，2021 年3月10日定植，菌渣有机肥的用量设5个水平，分别为6 000（S1）、12 000（S2）、18 000（S3）、24 000（S4）、30 000（S5）kg/hm2，过磷酸钙用量仍为750 kg/hm2，栽培模式、追肥种类及用量同2020 年秋季栽培试验。重复3次，随机区组排列。

1.3 测定指标和方法

1.3.1 光合参数和叶绿素含量 定植后60～70 d，即2020 年10 月20—30 日，选择晴朗天气10：00—12：00，从每小区中随机选取10株具代表性的植株，用便携式光合仪Li-6400（Li-COR，USA）测定茎顶向下第5 片叶的净光合速率、胞间CO2浓度、气孔导度和蒸腾速率。同时选取茎顶向下第4片叶用叶绿素仪（SPAD-502 Plus）测定叶绿素含量。

1.3.2 产量指标 每小区选择长势基本相同的连续10 株，自第1 次采摘开始，记录单株产量和小区产量。2020 年秋季栽培试验于2021 年2 月25 日试验结束。2021 年春季栽培试验于2021 年6 月20 日结束。

1.3.3 品质指标 选取第3 穗果实测定品质指标。每小区随机选取2.5 kg 有代表性的、充分成熟的番茄测定各项指标。可溶性固形物含量采用手持糖度计（PAL-1）测定，可溶性糖测定采用蒽酮比色法，可滴定酸测定采用酸碱滴定法，维生素C 含量测定采用2，6-二氯酚靛酚滴定法，番茄红素含量测定采用高效液相色谱分析法。样品送至农业农村部果品及苗木质量监督检验测试中心（郑州）进行检测。

1.3.4 抗病性 统计2020 年秋季栽培试验各小区自定植至末穗果收获结束时的死株数、病毒病株数、灰霉病株数、脐腐病株数，并计算死株率、发病率。死株率=每小区死株数/小区总株数×100%，发病率=每小区发病株数/小区总株数×100%。

1.4 数据处理

采用DPS V17.10 软件统计分析数据，用Duncan’s 法进行多重比较（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同种类肥料对口感番茄光合特性的影响

由表3 可知，有机肥的施入能增加番茄叶绿素含量，其中T1 处理SPAD 值最高，为69.22，T2 处理为68.59，T3 处理为65.21。T1 与T2 差异不显著，但二者均显著高于单施化肥的T3 处理。T1 处理番茄功能叶的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率最高，其次是T2 处理，单施化肥的T3 处理最低；胞间CO2浓度以T3 处理最高，T1 处理最低。T1 与T2 处理差异不显著，二者与T3处理差异显著。

表3 不同种类肥料对口感番茄功能叶光合特性的影响Tab.3 Effect of different kinds of fertilizer on photosynthetic character of functional leaves of taste tomato

2.2 不同种类肥料对口感番茄品质的影响

由表4 可知，T1 处理可溶性固形物含量、可溶性糖含量、糖酸比和维生素C含量均高于其他处理。可滴定酸含量三者之间差异不显著。T1 处理果实可溶性固形物和维生素C 含量与T2 处理差异不显著，二者和T3 处理差异显著。3 个处理间番茄红素含量差异显著，T1 处理含量最高，其次是T2 处理，T3 处理最低。表明发酵菌渣有机肥可有效改善番茄品质和口感。T1 处理的番茄果实可溶性固形物含量、可溶性糖含量、糖酸比、维生素C 和番茄红素含量比T2 处理分别增加9.8%、11.8%、8.1%、0.6%和4.4%，比T3 处理分别增加37.7%、35.3%、37.5%、14.5%和18.1%。

表4 不同种类肥料对口感番茄品质的影响Tab.4 Effect of different kinds of fertilizer on quality of taste tomato

2.3 不同种类肥料对口感番茄抗病性的影响

有机肥可改善土壤团粒结构，培肥地力[17]，增加作物抗性。由表5 可知，T1 处理番茄的抗病性较高，死株率为0.53%，病毒病发病率为0，灰霉病发病率为0.59%，脐腐病发病率为6.50%。T2 处理脐腐病发病率最低，为6.24%，而单施化肥的T3 处理，达到7.92%。施入菌渣有机肥比单施化肥死株率、灰霉病和脐腐病发病率分别下降49.5%、33.7%和17.9%。

表5 不同种类肥料对口感番茄抗病性的影响Tab.5 Effect of different kinds of fertilizer on disease resistance of taste tomato %

2.4 不同种类肥料对口感番茄产量的影响

由表6 可知，T1 处理的产量比T2、T3 处理分别增加4.01%和11.11%，T2 比T3 处理增产6.82%。表明，菌渣有机肥和玉米秸秆有机肥可以增加口感番茄产量，与秸秆有机肥相比，菌渣有机肥的效果更显著。

表6 不同种类肥料对口感番茄产量的影响Tab.6 Effect of different kinds of fertilizer on yield of taste tomato

2.5 不同施入量菌渣有机肥对口感番茄品质的影响

由表7可知，随着菌渣有机肥施用量的增加，口感番茄果实中的可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸、维生素C、番茄红素含量等逐渐增加，达到一定水平时增幅减缓。S2、S3、S4 和S5 处理的可溶性固形物含量显著高于S1 处理。S3、S4 和S5 处理的可溶性糖和维生素C 含量显著高于S2 和S1 处理。随着菌渣有机肥施用量的增加，S2—S5 处理可滴定酸含量的增加幅度较小。S3处理的糖酸比最高，与其他处理差异均显著。S3、S4 和S5 处理的番茄红素含量显著高于S1 处理。综上，S3、S4 和S5 处理口感番茄的品质指标差异不显著，但S3处理的糖酸比最高，口感最好。

表7 不同施入量菌渣有机肥对口感番茄品质的影响Tab.7 Effect of different amount of mushroom residue fertilizer on quality of taste tomato

2.6 不同施入量菌渣有机肥对口感番茄产量的影响

由表8可知，随着菌渣有机肥施用量的增加，口感番茄的产量逐渐增加，达到S3 处理时，增加幅度迅速减小并趋于平稳。S3—S5 处理的单株产量差异不显著，S1—S5 相邻处理间的单株产量增产百分比分别为10.64%、7.05%、1.20%和0.60%，小区产量增产百分比分别为10.43%、7.28%、1.65%和0.71%。因此，虽然S5 处理产量最高，但是S3—S5 处理的施肥水平对产量的影响差异并不大。

表8 不同施入量菌渣有机肥对口感番茄产量的影响Tab.8 Effect of different amount of mushroom residue fertilizer on yield of taste tomato

3 结论与讨论

3.1 菌渣有机肥对口感番茄叶绿素含量的影响

菌渣中含有丰富的纤维素分解酶、木质素分解酶、木质素过氧化物酶等活性酶类，还含有葡萄糖、棉子糖寡糖、氨基酸等小分子有机物质以及食用菌生长过程中产生的生物活性物质[18-20]。因此，菌渣作为微生物“过腹”的有机物料，具备了生物有机肥的优点[11]。菌渣作为有机肥还田对作物生长发育和地力提升有显著促进作用[17]。研究表明，有机肥可增加作物叶绿素含量[21]，其用量影响作物光合能力的强弱和产量的高低。本研究结果表明，菌渣有机肥和秸秆有机肥作基肥比单施化肥可显著提高番茄功能叶SPAD 值。这可能与有机肥的持续矿化释放营养元素有关[22]。

3.2 菌渣有机肥对口感番茄功能叶光合作用的影响

光合作用的强弱受叶肉细胞光合能力和气孔导度的双重影响。本研究中净光合速率和气孔导度与胞间CO2浓度的变化相反，番茄功能叶光合性能的改变是由非气孔因素导致，非气孔因素造成了CO2的积累，阻碍了CO2的利用，使作物光合速率下降，施入有机肥降低了胞间CO2浓度，改善了不利因素的影响。本研究结果表明，施用菌渣有机肥和玉米秸秆有机肥较单施化肥均显著提高了番茄功能叶净光合速率、气孔导度，降低了胞间CO2浓度，这与冯克云等[23]有关棉花有机肥配施化肥的研究结果一致。可能原因与土壤中氮肥能够充足且持续的供给有关，一方面有机肥可以增加土壤脲酶和酸性磷酸酶活性，促进土壤尿素水解和有机肥中磷的矿化，增加土壤有机质含量，提高了土壤肥力，另一方面减少了氮肥被土壤的固定，提高了土壤养分的利用率[24]。

3.3 菌渣有机肥对口感番茄品质的影响

可溶性固形物、可溶性糖和有机酸含量是番茄果实风味品质形成的基础。糖酸比是评价口感番茄风味的重要指标，糖酸比越大，果实风味品质越好，适宜的糖酸比在6.0 以上[25]。据报道，有机肥可提高番茄果实中可溶性糖、番茄红素、维生素C、可溶性蛋白含量，同时提高糖酸比和果实风味[26]。熊小兴等[6]、徐学忠等[7]、李胜杰等[8]、赵自超等[9]研究也表明，菌渣有机肥可增加小白菜、大白菜、甜瓜和黄瓜的维生素C和可溶性糖含量。这可能是因为菌渣有机肥中含有较多的酶类、糖类和生长促进剂等物质[27]。本研究结果显示，菌渣有机肥和玉米秸秆有机肥均可以提高口感番茄果实风味，显著增加番茄果实中维生素C 和番茄红素含量，且菌渣有机肥优于玉米秸秆有机肥。

3.4 菌渣有机肥对口感番茄抗病性的影响

充分发酵腐熟的有机肥可提高植物抗病性，其原理可能是有机肥中含有多种发酵菌、细菌、活性酶、蛋白质、氨基酸等，这些成分作用于作物根部，诱导植株产生抗病性。至今已发现多种植物可被诱导产生抗病性，包括小麦、玉米、马铃薯、棉花、西瓜等重要作物[28]。有研究表明，寡雄腐霉对植物无毒性，对环境安全，能在番茄根系周围定殖，拮抗或寄生多种植物病原菌，诱导番茄产生抗病性[29]。发酵菌渣有机肥养分丰富，成分复杂多样[11]，其中的特定活性因子诱导了番茄的抗病性。本研究表明，菌渣有机肥和秸秆有机肥均可显著提高番茄的抗病性，番茄死株率、灰霉病发病率、病毒病发病率和脐腐病发病率均显著低于单施化肥，而且菌渣有机肥优于秸秆有机肥。脐腐病是由于缺钙造成的，施用秸秆有机肥处理的脐腐病发病率最低，可能是玉米秸秆有机肥中钙含量较高，降低了脐腐病的发病率。而单施化肥处理的脐腐病发病最严重，可能是土壤团粒结构不良、盐渍化等原因使土壤中钙的吸收受阻。

3.5 菌渣有机肥对口感番茄产量的影响

李燕青等[30]研究发现，施用有机肥可显著提高土壤肥力，促进作物生长，提高作物产量。有机肥部分替代氮肥施用后土壤肥力显著提升，土壤全氮和有机质含量增加明显，生菜产量显著增加[31]。郭宁等[32]研究发现，施入生物有机肥，可使番茄增产15.29%。菌渣有机肥具备生物有机肥的特点，而且疏松多孔，有利于土壤团粒结构的形成，增加土壤透气性和保水力，促进植物对养分吸收，从而提高作物的产量[33]。陈雯雯等[34]研究结果表明，菌渣可以促进花生对土壤养分的固持和吸收，从而提高产量。本试验结果表明，施用菌渣有机肥和玉米秸秆有机肥比单施化肥均显著提高口感番茄的产量，菌渣有机肥优于秸秆有机肥。因为菌渣有机肥中的大量有益菌群，可使土壤中微生物种类和数量增加，有利于养分的分解和释放，充足持续的养分供应提高了番茄的产量；另外，有机肥可刺激植株根系生长，使其吸收营养和水分的面积增大，有利于叶片的光合作用，使作物产量增加。

3.6 不同菌渣有机肥施用量对口感番茄品质和产量的影响

本试验结果表明，随着菌渣有机肥施用量的增加，番茄果实可溶性固形物、可溶性糖、维生素C 和番茄红素的积累量呈现先快速增加后增幅下降并趋于平缓的趋势。这一临界点的施肥量便是适宜的用量，过量的菌渣有机肥使番茄的可滴定酸含量增加，糖酸比下降，口感变差。根据本研究中5个处理的综合表现，18 000 kg/hm2施肥量处理口感番茄糖酸比最高，且品质佳。随着菌渣有机肥施用量的增加，番茄产量快速增高，达到18 000 kg/hm2时，产量增加幅度变小，并趋于平稳，但未下降。这可能是一定范围内腐熟的菌渣有机肥用量和化肥配施已达到了番茄生产所需要的营养要求，因此，再增加菌渣有机肥的用量虽然没有使产量下降，但对增产已无意义。这与杜中平等[35]、孙利萍等[36]的研究结果不同，随着羊粪施用量增加番茄品质和产量先增加后下降，可能与羊粪EC 值过高或者腐熟不彻底有关，大量施肥造成植株生长发育受阻，从而导致品质和产量的下降。

综上所述，菌渣有机肥用于口感番茄金色童年的栽培，番茄功能叶叶绿素含量、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均显著高于单施化肥，胞间CO2浓度显著低于单施化肥。植株叶色浓绿，茎秆粗壮，番茄果实可溶性固形物、可溶性糖、糖酸比、维生素C 和番茄红素含量显著高于单施化肥，其抗病性提高明显，病毒病发病率为0，灰霉病、脐腐病和死株率下降显著。施入菌渣有机肥处理（12 000 kg/hm2）的产量为50.52 t/hm2，比单施化肥栽培增产11.11%，比玉米秸秆有机肥栽培增产4.01%。适宜的菌渣有机肥施用量为18 000 kg/hm2，此时口感番茄糖酸比最高，达到了8.96，可溶性糖含量为4.75%，可溶性固形物含量为8.67%，产量为55.31 t/hm2。菌渣有机肥配合化肥的合适施用量及方法为菌渣有机肥18 000 kg/hm2和过磷酸钙750 kg/hm2作为基肥一次性施入，磷酸二铵150 kg/hm2和硫酸钾195 kg/hm2作为追肥在口感番茄结果期分2次施入。

本试验中，菌渣有机肥在提高口感番茄产量、品质和抗病性等方面比玉米秸秆有机肥略胜一筹，二者均优于单施化肥。随着农业机械化的发展，秸秆直接还田越来越普遍，秸秆作为有机肥厂家的生产原料越来越少，因此，在生产中利用各种食用菌菌渣，添加适当比例畜禽粪，生产以菌渣为主要原料的有机肥前景广阔。