王文嬌，曹晶晶，王世峰，李梅蘭，侯雷平

有機改良劑對溫室土壤及番茄質(zhì)量的影響

王文嬌，曹晶晶，王世峰，李梅蘭，侯雷平

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，山西 太谷 030801)

研究了優(yōu)培-海藻生物有機肥(Y)、微生物菌肥(W)和腐植酸有機肥對日光溫室土壤的理化性質(zhì)、有效態(tài)微量元素含量、酶活性以及番茄品質(zhì)等方面的影響，旨在探索快速、簡易且廉價的土壤改良方法，為日光溫室土壤改良及有機蔬菜生產(chǎn)提供理論依據(jù)。結(jié)果表明，不同土壤改良劑對土壤pH無顯著影響，在番茄生育期內(nèi)土壤pH值始終在7.0以上，沒有出現(xiàn)酸化問題；拉秧后，除中量腐植酸有機肥(FM)外，其他各處理均能有效降低土壤EC值并達到極顯著水平；各處理對提升有效態(tài)Mn、Zn和Fe含量的效果不顯著，其中，僅高量腐植酸有機肥處理(FH)能同時提高開花結(jié)果盛期0～20 cm和20～40 cm土層的有效態(tài)Zn含量，與CK相比，分別增加10.8%和13.2%；不同土壤改良劑均可提高土壤脲酶和蔗糖酶活性；不同土壤改良劑對堿性磷酸酶的酶活性影響較??；微生物菌肥對酸性磷酸酶和過氧化氫酶的酶活性影響相對明顯；不同土壤改良劑均能提高番茄可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸和維生素C的含量，其中，中量腐植酸有機肥處理提高了番茄的糖酸比。土壤改良劑可有效改善日光溫室土壤特性及番茄品質(zhì)。

土壤改良劑；有效改善；苯酚鈉比色法；有效態(tài)微量元素；土壤酶活性

隨著設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，許多問題日益突出：土壤理化性質(zhì)變劣、酸化和次生鹽漬化，害微生物大量繁殖，形成惡性循環(huán)；作物長勢變?nèi)?，根系自毒作用增強、根系活力下降；植物的抗逆能力下降，土壤病蟲害加劇，化學(xué)農(nóng)藥使用量超標(biāo)、有毒物質(zhì)富集[1-3]，嚴(yán)重影響了蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì)。目前，對設(shè)施土壤的改良措施主要有客土法、應(yīng)用各種有機無機物料及土壤改良劑、測土配方施肥、工程除鹽、改良灌溉方式、伴生和填閑等[4-5]。其中，應(yīng)用最廣泛的是使用土壤改良劑，該項技術(shù)易于推廣、見效快。

土壤改良劑能調(diào)節(jié)土壤酸堿度、緩解土壤酸化、協(xié)調(diào)土壤速效養(yǎng)分、增加土壤微量元素含量[6]。其中，施用生物有機肥能有效提高土壤微生物多樣性，從而實現(xiàn)土壤微生物生態(tài)平衡[7-8]。肖相政等[8]研究發(fā)現(xiàn)，施用生物有機肥能提高移栽后25，40 d土壤的AwcD和Shannon、Mclntosh指數(shù)，有利于提高土壤微生物對碳源的利用能力，尤其是增強對聚合物類和氨基酸類碳源的利用，從而提高土壤微生物活性。關(guān)于有機肥促進設(shè)施蔬菜生長發(fā)育的研究較多，可以改善番茄[9]、芹菜[7]、黃瓜[10-12]、青刀豆、西蘭花、甘薯、胡蘿卜、圓蔥[13]、辣椒[14]、西瓜[15]、大白菜[16]、紫甘藍[17]等的生物學(xué)性狀，提高產(chǎn)量和品質(zhì)。

設(shè)施土壤常用的土壤改良劑有礦物粉、酵母殘渣、海藻殘余物、石灰石、沸石、膨潤土、蛭石、珍珠巖、粉煤灰、石膏、作物秸稈、豆類綠肥、畜禽糞便、泥炭、生物炭、甲殼素、木質(zhì)素、腐植酸、殼聚糖、纖維素、聚丙烯酰胺、微生物接種菌、菌根和蚯蚓等。其中，有機改良劑改良設(shè)施土壤是目前研究的熱點。

本試驗研究采用有機改良劑對日光溫室土壤的理化性質(zhì)和酶活性以及作物生長和果實品質(zhì)等方面的影響，旨在探索快速、簡易并且廉價的土壤改良方法，為日光溫室土壤改良及有機蔬菜生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗在山西省呂梁市交城縣建宏農(nóng)牧科技有限公司(宏禾園)的15#日光溫室內(nèi)進行，溫室為鋼架結(jié)構(gòu)，長88 m，跨度9 m，脊高3.8 m，種植年限為5年。上茬作物為番茄。

基肥：溫室整體施40 kg有機肥(有機質(zhì)≥40%，腐植酸≥15%)、80 kg磷肥(P2O5≥12%)、50 kg復(fù)合肥(N 15%，P2O515%，K2O 15%)；施基肥的同時撒施20 kg生石灰。

1.2 試驗材料

供試蔬菜番茄(LycopersiconesculentumMill.)為北斗皇妃品種。

改良劑包括：優(yōu)培-海藻生物有機肥(有機質(zhì)≥55%，N+P+K≥5%)，由濰坊樂多收生物工程有限公司生產(chǎn)；微生物菌肥(有效活菌數(shù)≥2×108個/g)，由德州陽光科技有限公司生產(chǎn)；腐植酸銨有機肥(有機質(zhì)≥55%，腐植酸≥55%，N+P+K≥5%)，購自霍州禾豐生物肥料有限公司。

1.3 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)6個處理，對照(CK，施基肥)、Y(基肥+優(yōu)培-海藻生物有機肥)、W(基肥+微生物菌肥)、FL、FM、FH(基肥+腐植酸銨有機肥的3個水平，施入量比例為1∶2∶3)。Y、W、FM有機改良劑用量為100 kg/hm2，F(xiàn)L和FH有機改良劑用量分別為50，150 kg/hm2。所有試驗處理均施基肥。隨機區(qū)組設(shè)計，每3行作為一個小區(qū)，面積為33.6 m2，重復(fù)3次。肥料撒施后翻土25～30 cm。于2015年4-10月進行，4月30日定植。土壤采集采用菱形取樣法(五點)，每個取樣點分別選取0～20 cm，20～40 cm土層的土樣。開花結(jié)果初期(5月30日)第1次采集土樣；開花結(jié)果盛期(8月20日)第2次采集土樣，同時采集番茄樣品測定其品質(zhì)；10月8日拉秧，拉秧后采集最后一次土樣。

1.4 測定項目及方法

土壤pH值的測定是用0.01 mol/L的CaCl2浸提，采用雷磁PHS-3C pH儀(水土比2.5∶1.0)進行；土壤EC值測定用栽培實驗室臺式電導(dǎo)率測試儀(水土比5∶1)進行；土壤脲酶活性測定采用苯酚鈉比色法，酶活性大小以24 h后每克土壤中NH3-N的毫克數(shù)表示[18]；土壤蔗糖酶活性大小測定采用3，5-二硝基水楊酸比色法，酶活性以24 h后每克土壤中葡萄糖的毫克數(shù)表示[18]；土壤磷酸酶活性測定采用磷酸苯二鈉比色法，酶活性大小以24 h后每克土壤的酚毫克數(shù)表示[18]；土壤過氧化氫酶活性測定采用紫外分光光度法，酶活性大小以20 min內(nèi)每克土壤分解的過氧化氫的毫克數(shù)表示[18]；還原性維生素C測定采用2，6-二氯酚靛酚法[19]；可溶性總糖含量測定采用蒽酮比色法[20]；可溶性固形物含量采用阿貝折光儀法測定；可滴定酸含量測定用標(biāo)準(zhǔn)滴定法[19]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003和SAS軟件對數(shù)據(jù)進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對土壤pH值及EC值的影響

由表1可知，土壤pH值始終保持在7.0以上，沒有出現(xiàn)土壤酸化現(xiàn)象；在番茄的整個生育周期內(nèi)，土壤pH值持續(xù)升高，開花結(jié)果盛期和拉秧后土壤pH值比開花結(jié)果初期平均提高了5.0%和8.5%；且番茄開花結(jié)果初期和開花結(jié)果盛期，不同處理之間土壤pH值間無顯著差異；但開花結(jié)果初期各處理土壤pH值均小于CK。

番茄生育期內(nèi)，不同改良劑處理對不同時期不同深度的土壤EC值幾乎無顯著影響，僅拉秧后(除20～40 cm土層的FM處理外)各處理能極顯著降低土壤EC值。

表1 不同處理對番茄不同時期土壤pH值及EC值的影響Tab.1 The effects of different treatments on the contents of pH and EC in soil of tomato different periods

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)；同列不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01 )。表2同。

Note：Different lowercases in a column indicate significant differences at 0.05 level;different capital letters indicate significant differences at 0.01 level. The same as Tab.2

2.2 不同處理對土壤微量元素的影響

微量元素是植物體中多種酶、輔酶的組成部分和活化劑，由于其具有專一性，有時會成為作物產(chǎn)量和品質(zhì)的限制因素，因而受到廣泛關(guān)注[21]。由表2可知，只有個別處理使開花結(jié)果盛期對土壤有效態(tài)Zn含量顯著升高。其中，F(xiàn)H處理同時使開花結(jié)果盛期0～20 cm，20～40 cm的有效態(tài)Zn含量比CK分別增加了10.8%和13.2%；其他各時期與CK相比，各處理均保持或顯著降低了土壤有效態(tài)Mn、Zn、Fe含量。腐植酸有機肥的3個處理在0～20 cm土層，開花結(jié)果初期有效態(tài)Mn、Zn、Fe的含量隨有機施用量的增加而降低，在開花結(jié)果盛期有效態(tài)Mn、Zn、Fe的含量隨有機肥施用量的增加而升高，在拉秧后有效態(tài)Mn、Zn、Fe的含量又呈現(xiàn)隨有機肥施用量的增加而降低的趨勢，這3個處理在整個生育期的20～40 cm土層內(nèi)無明顯規(guī)律。

表2 不同處理對土壤有效態(tài)Mn、Zn、Fe的影響Tab.2 The effects of different treatments on soil available Mn，Zn and Fe mg/kg

2.3 不同處理對土壤酶活性的影響

土壤酶是土壤中活躍的有機成分之一，在土壤養(yǎng)分循環(huán)以及植物生長所需養(yǎng)分的供給過程中起著重要作用。

2.3.1 不同處理對土壤脲酶活性的影響 土壤脲酶作為一種酰胺酶，可水解尿素為氨和二氧化碳，是氮素轉(zhuǎn)化的重要酶類。由圖1可知，在不同的生長時期，脲酶的活性不盡相同，隨著生長時期的推進，脲酶活性呈先升高后降低的變化趨勢，在開花結(jié)果盛期達到最大值，拉秧后降低。在開花結(jié)果初期，0～20 cm土層Y處理顯著高于CK，腐植酸有機肥的3個處理差異不顯著；在開花結(jié)果盛期，各處理脲酶活性均大于CK，其中，F(xiàn)M處理的脲酶活性最大，達到7.87 mg/g；拉秧后，除0～20 cm的W處理外，其他處理脲酶活性均高于CK，其中，Y、FL和FM處理均達到顯著水平。

不同小寫字母表示差異顯著，P<0.05；不同大寫字母表示差異極顯著，P<0.01。圖2-6同。Different lowercase mean significant difference，P<0.05；Different capital letters mean extremly significant difference,P<0.01.The same as Fig.2-6.

2.3.2 不同處理對土壤蔗糖酶活性的影響 土壤蔗糖酶活性增強有利于土壤中有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化，從而改善土壤肥力，可以作為評價土壤肥力的指標(biāo)。由圖2可知，在不同的生長時期，蔗糖酶的變化趨勢與脲酶相同，隨著生長時期的推進，蔗糖酶活性呈先升高后降低的變化趨勢，在開花結(jié)果盛期達到最大值，拉秧后降低，其中，0～20 cm土壤蔗糖酶活性平均比20～40 cm土層高出36%。在番茄的開花結(jié)果初期，F(xiàn)M處理顯著高于其他處理；到番茄開花結(jié)果盛期，0～20 cm土層中FM處理顯著高于CK和相同施肥量的Y和W處理；拉秧后，0～20 cm土層，F(xiàn)M處理顯著高于CK和FH處理，20～40 cm土層，F(xiàn)M處理顯著高于其他處理。總體來說，F(xiàn)M處理對提高土壤蔗糖酶的活性效果較好。

圖2 不同處理對土壤蔗糖酶活性的影響Fig.2 The effects of different treatments on soil invertase activity

2.3.3 不同處理對土壤堿性磷酸酶活性的影響 磷酸酶可加速有機磷的脫磷速度，磷酸酶活性對土壤磷素的有效性具有重要作用。由圖3可知，隨著生長時期的推進，堿性磷酸酶呈下降的趨勢；隨土壤深度的增加，其堿性磷酸酶活性均降低；各處理與CK均未達到顯著水平。表明各處理對土壤堿性磷酸酶活性影響較小。

2.3.4 不同處理對土壤酸性磷酸酶活性的影響 由圖4可知，在不同的生長時期，0～20 cm土壤酸性磷酸酶活性呈先下降后上升的變化趨勢；20～40 cm土壤酸性磷酸酶活性隨著生育時期的推進，呈持續(xù)下降的變化趨勢。在番茄開花結(jié)果初期，0～20 cm土壤中W處理顯著高于其他處理，達到1.96 mg/g。在番茄開花結(jié)果盛期，0～20 cm土壤中Y和W處理顯著高于CK，20～40 cm土壤中W和FH處理顯著高于CK；拉秧后，F(xiàn)L處理顯著高于CK和Y、W處理?？傮w來看，W處理對提高土壤酸性磷酸酶活性的影響相對明顯。

圖3 不同處理對土壤堿性磷酸酶活性的影響Fig.3 The effects of different treatments on soil alkaline phosphatase activity

圖4 不同處理對土壤酸性磷酸酶活性的影響Fig.4 The effects of different treatments on soil acid phosphatase activity

2.3.5 不同處理對土壤過氧化氫酶活性的影響 土壤過氧化氫酶可促進過氧化氫分解，能有效防止土壤及生物體在新陳代謝過程中產(chǎn)生的過氧化氫對其的毒害。由圖5可知，番茄開花結(jié)果初期土壤過氧化氫酶活性最高，20～40 cm土層W處理顯著高于CK，此時達到最大值0.31 mg/g。20～40 cm土層過氧化氫酶活性高于0～20 cm土層。在番茄開花結(jié)果盛期，0～20 cm土層各處理與CK間無顯著差異；拉秧后W處理在0～20 cm，20～40 cm分別顯著高于CK。由此可以得出，W處理對于提高土壤過氧化氫酶活性效果最佳。

圖5 不同處理對土壤過氧化氫酶活性的影響Fig.5 The effects of different treatments on soil catalase activity

2.4 不同處理對番茄品質(zhì)的影響

從圖6可以看出，各處理均能提高番茄的可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸和維生素C的含量。不同處理下，可溶性固形物含量以FM處理最好，其大小順序為FM處理>W處理>FL處理>FH處理>Y處理>CK，分別比CK的可溶性固形物含量提高了19%，15%，15%，13%，10%；不同處理下的番茄可溶性糖含量以FM處理最好，極顯著高于Y、W、FL處理；不同處理下的番茄可滴定酸含量以W處理最高，其次是Y處理，都顯著高于CK和FM處理，W處理甚至達到極顯著水平；果實糖酸比與果實品質(zhì)密切相關(guān)，糖酸比高，果實風(fēng)味好，與對照相比，僅FM處理提高番茄的糖酸比，其余處理均降低糖酸比；不同處理均可提高番茄中維生素C含量，以FM處理最好，極顯著高于其他處理，其大小順序為FM處理>FL處理> FH處理>W處理>Y處理>CK。

圖6 不同處理對番茄品質(zhì)的影響Fig.6 The effects of different treatments on fruit quality of tomato

3 討論

3.1 不同處理對土壤pH值和EC值的影響

土壤pH值是反映土壤酸堿程度的主要指標(biāo)，也是影響土壤肥力的一個重要因子，直接影響土壤養(yǎng)分的存在狀態(tài)、轉(zhuǎn)化和有效性。在番茄開花結(jié)果初期，各處理土壤pH值均小于CK，可能是因為有機肥中含有較多有機質(zhì)、腐殖酸類物質(zhì)，施入土壤后，經(jīng)微生物分解形成新的腐殖質(zhì)，而土壤pH與腐殖質(zhì)整體組成呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系[22]。本試驗中，試驗區(qū)土壤pH值在7.0以上，沒有出現(xiàn)土壤酸化現(xiàn)象，主要是由于石灰消耗了土壤中的H+或者是有機肥處理改變了土壤的化學(xué)性質(zhì)(如電導(dǎo)率)。

土壤EC值是表征土壤水溶性鹽量高低的重要指標(biāo)，土壤EC值高，水溶性鹽分含量高[23]。本試驗中，開花結(jié)果初期0～20 cm土層各有機肥處理電導(dǎo)率均高于CK，一方面由于改良初期肥料的投入量大，導(dǎo)致鹽分積累之后作物快速生長消耗大量的養(yǎng)分；另一方面由于有機肥處理還可以對土壤中的NH4+-N吸附和固定，抑制NH4+-N的硝化作用，同時結(jié)合一部分土壤交換性鹽基離子，從而降低土壤中鹽的濃度[24]。番茄拉秧后，除20～40 cm土層中FM處理與CK差異不顯著外，其他處理均極顯著低于CK。表明有機肥處理能緩解土壤次生鹽漬化。

3.2 不同處理對土壤有效態(tài)微量元素的影響

在開花結(jié)果初期和拉秧后，0～20 cm土層土壤有效態(tài)Zn和Mn的含量一般高于20～40 cm土層含量，這與養(yǎng)分再循環(huán)及0～20 cm土層積累大量含有Zn的有機物質(zhì)有關(guān)，有機物質(zhì)分解過程中部分Zn被釋放出來，造成0～20 cm土層含有大量鋅；除此之外，土壤有機質(zhì)與Mn的氧化還原反應(yīng)，導(dǎo)致在有機質(zhì)含量高的0～20 cm土層含有較高的有效態(tài)Mn；但是在番茄開花結(jié)果盛期20～40 cm土層的有效態(tài)Mn、Zn、Fe含量高于0～20 cm，可能與土壤pH值有關(guān)，土壤pH值降低有利于提高微量元素的有效性。

對微量元素有效性的研究并不像對pH值的影響那樣顯著，究其原因可能是由于一方面土壤pH值比較高，這些微量元素離子很容易形成氫氧化物形態(tài)的沉淀而使有效性沒有明顯提高；另一方面土壤中碳酸根的存在也容易與這些微量元素離子形成難溶性的碳酸鹽[25]，因而其有效性的提高也凸顯不出來。

3.3 不同處理對土壤酶活性的影響

不同處理對不同生長期內(nèi)酶活性的影響基本相同。另外，不同土壤酶在整個作物生長期內(nèi)的變化規(guī)律有差異。脲酶、蔗糖酶活性在開花結(jié)果盛期最高；磷酸酶和過氧化氫酶開花結(jié)果初期活性最高。有機肥之所以能提高土壤酶活性，一方面是因為有機肥可促進作物根系代謝，微生物繁殖加快，從而有利于提高土壤酶活性；另一方面有機肥本身含有大量的酶類，而且有機肥可以為產(chǎn)酶微生物提供豐富的營養(yǎng)源，促進土壤的生化過程；另外，營養(yǎng)元素的施入促進了作物生長，從而增加了根系分泌物，提高了土壤酶類活性。

3.4 不同處理對作物生長及品質(zhì)的影響

蔬菜品質(zhì)性狀不僅與其栽培特性有關(guān)，還受栽培管理、栽培環(huán)境的影響，其中，以灌水、施肥對蔬菜品質(zhì)的影響尤為顯著。有機肥養(yǎng)分全面，兼有多種無機養(yǎng)分和有機養(yǎng)分，且含有大量的微生物和酶，能改變作物營養(yǎng)和生長條件，對改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)、保持其風(fēng)味具有特殊的作用。本試驗結(jié)果表明，施入3種有機肥都能提高番茄的可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸和維生素C含量，但是僅FM處理提高了番茄的糖酸比，表明腐植酸有機肥在適量施用的情況下優(yōu)勢更大。

綜合來看，腐植酸有機肥較其他有機改良劑更適合用于日光溫室番茄栽培，其中，F(xiàn)M處理要優(yōu)于FL和FH處理，可有效改善日光溫室土壤特性及番茄品質(zhì)。

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Effects of Organic Amendments on the Quality of Greenhouse Soil and Tomato Quality

WANG Wenjiao，CAO Jingjing，WANG Shifeng，LI Meilan，HOU Leiping

(College of Horticulture，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China)

To discover a rapid，simple and cheap method to improve soil properties，this experiment researched the effects of biological organic fertilizer (Y)，microbial fertilizer (W) and humic acid fertilizer on the physicochemical property of soil，content of effective microelements，enzymatic activity and the quality of tomato in greenhouse. The results showed that each soil organic amendment did not contribute significantly to the pH value of soil，the pH value of soil was always above 7.0 during the crop growth period，and no acidification problem. After harvest，all fertilizers could reduce the level of EC except the middle level humic acid fertilizer (FM). Each fertilizer had no significantly effect on the available Mn，Zn and Fe content，only the high level humic acid fertilizer (FH) could improve available Zn content in 0-20 cm(increased 10.8%) and 20-40 cm (increased 13.2%) soil layers at full fruiting stage. The activity of urease and sucrase increased after all treatments. All treatments provided less influence on the alkaline phosphatase activity. The activity of acid phosphatase and catalase was relatively affected by microbial fertilizer. All treatments increased the contents of soluble solid，soluble sugar，titratable acid and vitamin C，the middle level humic acid fertilizer improved the sugar-acid ratio among treatments. Above all，soil organic amendment could effectively improve the soil characteristics and tomato quality in greenhouse.

Soil amendment; Effectively improve; Sodium phenol colorimetry; Effective microelements; Soil enzymatic activity

2016-07-07

山西省農(nóng)業(yè)科技攻關(guān)項目(20150311010-2)；山西省煤基重大科技攻關(guān)資助項目(FT201402)；山西農(nóng)業(yè)大學(xué)科技創(chuàng)新基金項目(2015YJ14)

王文嬌(1988-)，女，山西太原人，講師，博士，主要從事設(shè)施栽培與蔬菜分子生物學(xué)研究。

侯雷平(1963-)，男，山西垣曲人，教授，碩士，主要從事設(shè)施園藝、蔬菜栽培研究。

S626.5

A

1000-7091(2017)04-0148-07

10.7668/hbnxb.2017.04.024