雍海燕 張燕 曹云娥

摘要：以粉宴1號番茄為試材，研究600、675、750、825、900 kg/hm2等5個梯度蚯蚓發(fā)酵液對番茄植株生長、抗氧化能力、土壤養(yǎng)分、品質及產量的影響，旨在獲得蚯蚓發(fā)酵液對番茄生長發(fā)育適宜施用量。結果發(fā)現(xiàn)，施用蚯蚓發(fā)酵液提高莖粗13.28%～23.88%，增加葉面積35.80%～55.60%，DPPH基清除能力、Fe2+螯合能力、-OH清除能力提高分別可達59.12%、53.45%、86.25%，促進維生素C含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白質含量、番紅色素含量和游離氨基酸含量的峰值分別達到108.69 mg/100 g、16.40 g/kg、13.74 mg/100 g、7.23 mg/100 g、6.56 mg/g，硝酸鹽含量顯著降低 19.70%～36.14%、可滴定酸25.00%～108.69%，產量和單果質量的增幅分別為10.98%～18.97%、10.97%～38.54%。不同蚯蚓發(fā)酵液施用量對各指標的影響存在顯著差異，隨蚯蚓發(fā)酵液施用量增加先增加后減少，峰值出現(xiàn)在750 kg/hm2處理。結果表明，750 kg/hm2處理效果最佳，促進番茄營養(yǎng)生長，提高土壤養(yǎng)分，改善品質，提高產量。

關鍵詞：蚯蚓發(fā)酵液;番茄;品質;產量;土壤養(yǎng)分

中圖分類號： S641.206 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2019）01-0134-05

隨著我國設施園藝迅猛發(fā)展，設施蔬菜種植面積占有比例不斷提高，從1978年的0.7 hm2到2014年386萬hm2[1]，我國成為了設施園藝生產大國。設施栽培領域屬于科學技術含量高、投入成本高、作物產出高、經濟效益高的集約化、規(guī)?；?、標準化農業(yè)生產方式[2-3]。設施園藝生產過程是一個多技術融合及相互協(xié)調的過程，其核心在于優(yōu)質高效種植，而肥料供給措施管理是種植的關鍵技術環(huán)節(jié)，正確的養(yǎng)分供給可顯著提高作物的品質、產量、經濟效益，更利于生態(tài)效益提高。實際生產中人類為了追求高產，獲取較高經濟效益，不斷增加施肥量（尤其是化肥），肥料的過量施用，導致肥水流失、病蟲害嚴重，化肥農藥用量加大，土壤次生鹽漬化和酸化加劇，作物品質劣、產量低、效益差[4-6]，并造成資源浪費、土壤和水體污染、生態(tài)環(huán)境的破壞[7]。不合理的水肥管理嚴重制約了我國設施蔬菜優(yōu)質高效的發(fā)展，更遏制了關鍵環(huán)節(jié)的突破。目前，通過施用有機肥的方法來減少化肥的投入量，以提高土壤質量，減少環(huán)境污染[8]。有機液體肥既能改善土壤環(huán)境又能減輕環(huán)境的污染，已被人們廣泛關注[9]。

蚯蚓發(fā)酵液是由蚯蚓肉體發(fā)酵形成高濃度新型有機液體肥，含有大量的生物活性酶、有益活性菌群、多肽、生命活性物質等，以及植物生長所需的各種營養(yǎng)元素及氨基酸、腐植酸等有益元素，含量全且均衡，可促進植株根系發(fā)育，增強作物抗逆性能，提高作物品質及產量。有益微生物覆蓋全，能保護植物表面，避免致病菌感染植物，減輕作物病害，對多種致病菌都有明顯的抑制作用，生物修復能力強，是純天然植物生長營養(yǎng)調節(jié)劑，能全面活化土壤，改良鹽堿地，既可作為沖施肥，也可以用作葉面肥。蚯蚓發(fā)酵液是一種綠色肥料，能被作物直接吸收，提高了吸收的速度，施入土壤后，營養(yǎng)成分可直達根系，無需經過長時間的化學變化過程，并且大大降低了某些營養(yǎng)成分被土壤固定的數(shù)量。與固體化肥相比，其利用率明顯提高，不但降低了成本，而且也降低了化肥的使用量，同時減少了對作物和環(huán)境的污染[10]。蚯蚓發(fā)酵液生物活性功能強，具有修復土壤結構、改善品質、提高產量、增加經濟效益等優(yōu)勢，在促進有機質積累以及調節(jié)土壤碳氮磷循環(huán)等生態(tài)過程中發(fā)揮著重要作用，因此大力開發(fā)液體化肥，科學合理施用液體化肥，不僅能降低農業(yè)生產成本、提高農產品的經濟效益，而且對促進農業(yè)和化肥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展起到積極的推動作用[11]。

然而，蚯蚓發(fā)酵液對設施番茄（Lycopersicon esculentum Mill.）生長發(fā)育、品質及產量等的研究在國內外報道較少。因此，本試驗通過研究不同濃度梯度的蚯蚓發(fā)酵液對番茄生長、果實品質及土壤養(yǎng)分等的影響，可為設施番茄施肥效應評價模式提供一定的參考依據(jù)，更可作為設施番茄施用蚯蚓發(fā)酵液新型有機肥料技術理論參考，為蚯蚓發(fā)酵液在設施番茄上的使用提供科學理論依據(jù)，從而達到減少化肥施用，改善農田養(yǎng)分狀況，保護農業(yè)生態(tài)環(huán)境的目的。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在寧夏回族自治區(qū)銀川市西夏區(qū)鎮(zhèn)北堡鎮(zhèn)蔬菜生產基地，種植年限4年的日光溫室中進行。鎮(zhèn)北堡鎮(zhèn)地處 106°03′E、38°37′N，氣候干燥，日照充足，光熱資源豐富，日照時數(shù)約為3 039.6 h，無霜期約為129 d，年降水量僅為99.7～233.1 mm，而年蒸發(fā)量高達1 583.2 mm，屬典型中溫帶干旱氣候[12]。

供試土壤為粉沙壤土，土壤pH值為8.21，EC值為 0.25 mS/cm，有機質含量5.02 g/kg，全氮含量0.34 g/kg，全磷含量0.46 g/kg，全鉀含量0.58 g/kg，有效氮含量 12.58 mg/kg，有效磷含量19.82 mg/kg，有效鉀含量 156.2 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試番茄為抗TY病毒品種粉宴1號。蚯蚓發(fā)酵液為褐色清液且無明顯的異味，pH值4.93，有效活菌數(shù)為2億/g，腐植酸≥40%，供試肥料由寧夏萬輝生物環(huán)?？萍加邢薰旧a。蚯蚓發(fā)酵液礦物元素含量見表1。氨基酸含量見表2。

1.3 試驗設計

供試溫室長88 m，寬7.6 m，沒有加溫和補光設備。該溫室主栽作物為番茄，于2017年2月—2017年7月之間進行。底肥施入有機肥60 t/hm2，追肥試驗按照蚯蚓發(fā)酵液的用量不同設置5個處理，處理1：不追施蚯蚓發(fā)酵液，只滴灌清水（CK），處理2：滴施600 kg/hm2蚯蚓發(fā)酵液（T-40），處理3：滴施675 kg/hm2蚯蚓發(fā)酵液（T-45），處理4：滴施 750 kg/hm2 蚯蚓發(fā)酵液（T-5），處理5：滴施825 kg/hm2蚯蚓發(fā)酵液（T-55），處理6：滴施900 kg/hm2蚯蚓發(fā)酵液（T-60）。試驗為完全隨機區(qū)組設計，每個處理3個小區(qū)，小區(qū)長4.2 m、寬7 m，每小區(qū)種植3畦，采用寬窄行方式栽培，大行距為80 cm，小行距40 cm，株距40 cm，每畦共種植36棵番茄苗。采用覆膜滴灌，在番茄生長期間，各處理的蚯蚓發(fā)酵液嚴格通過滴灌施肥系統(tǒng)精確供液，于番茄第1穗開花后追肥，連續(xù)追施2次，第1穗果核桃大小開始追施第3次，連續(xù)追施8次，全生育期共追施10次。各處理管理一致。

1.4 樣品的采集與分析

1.4.1 土壤樣品采集 土壤樣品在結果盛期由土鉆采集自植物根圍（距離植株莖2 cm左右），于每個小區(qū)中間行（最外的2行植株不采樣）選取不同部位5個采樣點，采集后將樣品混合為1個重復的總樣。將土壤樣品過2 mm篩并混勻，風干后測定有機質含量、pH值、EC值、速效磷含量、速效鉀含量。

1.4.2 生長指標的測定 采用游標卡尺測量番茄植株根莖處的莖粗，采用卷尺測量番茄植株葉片的葉面積。

1.4.2 土壤指標的測定 參考鮑士旦的方法[13]測定土壤理化性質。

1.4.3 番茄抗氧化性的測定 參照Manda等的方法[14]，測定番茄果實二苯代苦味?；杂苫宄?、羥基自由基清除能力、Fe2+螯合活性。

1.4.4 番茄品質的測定 在番茄成熟期，采用蒽酮法測定可溶性糖含量，采用2，6-二氯酚靛酚滴定比色法測定維生素C含量，采用NaOH滴定法測定可滴定酸含量，采用濃硫酸-水楊酸比色法[15]測定硝酸鹽含量，采用考馬斯亮藍G-250法[16]測定可溶性蛋白質含量，采用茚三酮顯色法測定游離氨基酸含量[17]，采用比色法測定番茄紅素含量[17]。

1.4.5 番茄產量的測定 每個小區(qū)中間行隨機選取30棵植株測量整個收獲期的果實產量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel制圖、SPSS 19.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，選用LSD法在0.05水平上進行顯著性分析。利用極差變換法[18]將番茄生長、品質及產量的原始數(shù)據(jù)化為0～1間的標準化數(shù)據(jù)。然后利用SAS軟件進行主成分分析[19]。

2 結果與分析

2.1 不同處理對土壤養(yǎng)分的影響

研究發(fā)現(xiàn)，蚯蚓發(fā)酵液對土壤堿性（pH值）和電導率（EC值）影響差異不顯著，但顯著增加土有效氮、有效磷、有效鉀及有機質含量，且隨著蚯蚓發(fā)酵液施用量增加而增加（表3）。T-40 處理有機質含量與CK差異不顯著，其他處理與CK差異顯著，其中T-60處理有機質含量最高，較CK增加了 87.96%;各處理間有效N、有效P、有效K含量均差異顯著，均以T-60處理最高，分別是CK的2.13、3.88、2.66倍。說明蚯蚓發(fā)酵液可以顯著增加土壤養(yǎng)分，提升土壤有機質，利于作物生長。

2.2 不同處理對番茄生長的影響

研究發(fā)現(xiàn)，在番茄不同生育期，隨著蚯蚓發(fā)酵液施用量增加，番茄莖粗和株高均表現(xiàn)先增加，在T-50處理處達到最大值，后略有減小的趨勢。T-55、T-60處理間番茄莖粗和葉面積差異不顯著，高于T-40與T-45，均顯著高于CK，在盛果期T-50處理莖粗和葉面積較CK增幅為26.82%、96.15%（圖1、圖2）。說明適量施用蚯蚓發(fā)酵液可以促進作物生長發(fā)育，過量會起到抑制作用。

2.3 不同處理對番茄品質的影響

研究發(fā)現(xiàn)，番茄果實可溶性蛋白質含量和番茄紅素含量隨蚯蚓發(fā)酵液施用量增加而升高，T-60處理可溶性蛋白質含量最大，T-45、T-50、T-55、T-60處理番茄紅素含量差異不顯著，顯著高于CK。番茄果實可溶性糖、維生素C、游離氨基酸含量趨勢一致，即隨蚯蚓發(fā)酵液施用量增加先升高后降低，處理間的影響均達到顯著性差異水平，其中均以T-50處理最高，分別為16.40 g/kg、108.69 mg/100 g、6.56 mg/kg，較CK增幅分別為35.54%、80.13%、48.08%（表4）。

果實硝酸鹽和可滴定酸含量隨蚯蚓發(fā)酵液施用量增加先降低后升高，其中均以T-50處理最低，處理間硝酸鹽含量差異均顯著，T-40、T-45、T-50、T-55、T-60處理較CK分別減少19.70%、27.11%、36.15%、30.43%、27.78%，T-50、T-55處理可滴定酸含量顯著高于CK，分別為CK的0.48倍、0.54倍。說明適量施用蚯蚓發(fā)酵液可以促進果實糖分、維生素及氨基酸的積累，降低果實硝酸鹽和有機酸的累計，改善果實品質（表4）。

2.4 不同處理對番茄抗氧化能力的影響

研究發(fā)現(xiàn)，蚯蚓發(fā)酵液顯著提高二苯代苦味酰基自由基（DPPH·）清除能力、Fe2+螯合能力及·OH清除能力（表5）。DPPH·清除能力與Fe2+螯合能力趨勢一致，均隨蚯蚓發(fā)酵液施用量增加先增大后減小，變現(xiàn)為T-50>T-55>T-60>T-45>T-40>CK，T-50 DPPH·清除能力與Fe2+螯合能力較CK分別增加59.12%、52.72%?！H清除能力則隨蚯蚓發(fā)酵液施用量增加依次增大，以T-60處理最大，為 86.25%，與T-55差異不顯著，較CK增加60.91%。說明適量施用蚯蚓發(fā)酵液可以提高番茄抗氧化能力。

2.5 不同處理對番茄產量的影響

研究發(fā)現(xiàn)，番茄的第1穗果至第5穗果的單果質量和單穗質量趨勢表現(xiàn)一致，均隨蚯蚓發(fā)酵液施用量增加先增大后減少，以T-50處理最高，T-55次之，與CK均差異顯著。

T-50 處理第1穗果至第5穗果的單果質量較CK分別增加35.18%、32.03%、45.77%、41.65%、38.02%，其中第3穗果增加量最大（表6）。此外，蚯蚓發(fā)酵液顯著增加番茄產量，各處理較CK增產10.98%～38.54%，其中T-50處理產量最高，其次是T-55，T-40最低，并處理間產量差異顯著（表7）。說明適量施用蚯蚓發(fā)酵液可以增加番茄的產量。

2.6 不同處理對番茄生長、品質及產量影響的綜合評價

利用主成分分析分析不同施用量蚯蚓發(fā)酵液對番茄生長、品質及產量的綜合影響。結果發(fā)現(xiàn)，第1主成分和第2主成分特征值大于1，其余主成分特征值均小于1，而第1主成分貢獻率為89.98%，所以選取第1主成分作為番茄生長、品質及產量的綜合指標（表8）。根據(jù)特征向量確定標準化變量所表達的各主成分的表達式：y=-0.224 3x1-0.212 3x2+0.201 2x3+0.216 4x4+0.203 1x5+0.217 3x6+0.224 4x7+0.222 8x8+0.218 1x9+0.229 1x10+0.221 8x11+0.209 6x12+0.226 8x13+0.209 6x14+217 3x15+0.223 6x16+0.228 0x17+0.212 6x18+0.209 6x19+0.222 8x20+0.226 8x21，構建番茄生長、品質及產量的預測評價模型w=0.899 8y。在6個外源處理中，T-50處理番茄生長、品質及產量綜合影響最好，其次是T-55處理，再次為T-60處理（表9）。

3 討論與結論

蚯蚓發(fā)酵液是蚯蚓肉體經過微生物菌劑發(fā)酵獲得的高效有機發(fā)酵液料，不僅含有大量的有益微生物，也含有大量的養(yǎng)分[20-23]。如研究人員對復合蚯蚓液營養(yǎng)成分進行分析發(fā)現(xiàn)，其含有亮氨酸、酪氨酸等15種氨基酸，鉀、鐵、鈣、鋅等10種礦物質元素，5種維生素，并含有具有抗病和促進動物生長多肽和可溶性的小分子蛋白[20]。本研究所用蚯蚓發(fā)酵液含有氨基酸16種，總量為5.253%，N+P2O5+K2O總量7.77%，有機質含量12.45 g/kg，無重金屬。顧衛(wèi)華和范啟松研究表明，蚯蚓有機液肥能夠促進柑橘生長，促進柑橘果實膨大增質量，促進果實轉色，增加果品質量[21]，與黃曉炯在番茄上應用結果[22]一致。本試驗結果表明，隨著蚯蚓發(fā)酵液施用量的增加，番茄的株高和葉面積呈先增加后降低趨勢，其中T-50處理對番茄營養(yǎng)生長促進作用最明顯，低濃度和高濃度蚯蚓發(fā)酵液反而會抑制作物的生長，這與顧衛(wèi)華和范啟松研究結論一致[21]。蚯蚓發(fā)酵液種含有豐富的大量礦物質元素、有機質和激素以及生長素類物質，有利于植物養(yǎng)分吸收與運轉，平衡養(yǎng)分應求，促進了番茄莖粗、葉片的發(fā)育，進而促進干物質的積累。改善品質，促進果實內維生素C、可溶性糖、可溶性蛋白、番紅色素和游離氨基酸含量的提高，顯著降低了果實中硝酸鹽和有機酸含量，處理效果為T-50>T-55>T-60>T-45>T-40>CK，蚯蚓發(fā)酵液含有豐富的N、P、K素，以及大量微生物，可以利于番茄葉片中光合有機產物的轉化、運輸和分配，促進番茄果實內有機產物的積累，顯著提高番茄的品質，然而施用量過高會對番茄品質產生一定的抑制作用。番茄果實的抗氧化能力也是影響植株產量和品質的重要指標[23]，蚯蚓發(fā)酵液處理后，番茄果實二苯代苦味?；杂苫宄芰?、Fe2+螯合能力及·OH清除能力顯著提高，其中 T-50 DPPH·清除能力與Fe2+螯合能力最強，T-60處理 ·OH 清除能則最強，表明蚯蚓發(fā)酵液對提高番茄果實的抗氧化能力發(fā)揮著重要的作用。

有機質是衡量土壤肥力高低的重要標志，是碳源的重要來源，同時也是氮磷素的活化載體[24-25]。本研究表明施用蚯蚓發(fā)酵液提高土壤有機質含量3.52%～87.96%，其中T-60處理有機質含量最高;土壤速效養(yǎng)分為土壤中作物直接吸收利用的礦物質養(yǎng)分，其含量的高低直接影響著作物地上部，施用蚯蚓發(fā)酵液顯著提高土壤有效氮、有效磷、有效鉀含量，處理間差異顯著，均以T-60處理最高。蚯蚓發(fā)酵液能擴大土壤的養(yǎng)分庫，促進土壤中可利用養(yǎng)分氮、磷、鉀的釋放及利用，促進養(yǎng)分轉化，利于作物吸收利用。

果實產量是番茄生產力的最終體現(xiàn)。本研究中，相較于對照，施用蚯蚓發(fā)酵液均不同程度地增加了番茄產量，較CK增產10.98%～38.54%，其中T-50處理產量最高，可能與蚯蚓發(fā)酵液改善土壤理化性狀、增強養(yǎng)分有效性、改善果實品質和促進作物生長有關。對番茄施用蚯蚓發(fā)酵液肥料效應的主成分分析結果表明，T-50處理番茄生長、品質及產量綜合影響評價最高，其次是T-55處理，T-40處理綜合評價最差。

施用蚯蚓發(fā)酵液后土壤有機質、有效氮、有效磷、有效鉀含量增加，促進番茄營養(yǎng)生長，增加莖粗和葉面積，提高番茄果實的抗氧化能力，改善果實品質，顯著提高單果質量及產量，最適施用量為750 kg/hm2，建議推廣使用。

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