王冠都， 王 俊， 王慧榮， 李勝利，張世柏， 孫清華， 汪 強

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，鄭州 450002； 2.河南省科學(xué)院化學(xué)所，鄭州 450002；3.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，鄭州 450002； 4.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，鄭州 450002）

番茄是茄果類蔬菜的代表，具有較高的營養(yǎng)價值和經(jīng)濟效應(yīng)，是我國設(shè)施蔬菜的主要作物，但不合理的施肥量不僅會使番茄減產(chǎn)還會影響番茄品質(zhì)［1-2］，結(jié)合有機農(nóng)業(yè)并探究出合理的有機液肥施用量，為解決有機農(nóng)業(yè)的追肥問題提供新材料、新方法，對有機農(nóng)業(yè)中番茄生產(chǎn)具有提質(zhì)增效的意義. 近年來，我國化肥使用總量和單位面積施肥量在全球處于高水平，其中蔬菜、果樹的施肥量更高［3］，化肥的過量施用和不合理施用不僅會給土壤帶來負面效應(yīng)：土壤肥力下降、養(yǎng)分失衡、次生鹽漬化等問題，還使作物品質(zhì)和產(chǎn)量下降［4-5］，基于此況，有機農(nóng)業(yè)被人們提出并發(fā)展起來；我國有機農(nóng)業(yè)起步較晚，20世紀90年代初才發(fā)展起來，目前有機生產(chǎn)技術(shù)和方式還不夠完善，相關(guān)的研究也不夠系統(tǒng)化，還需不斷地研究發(fā)展和完善［6-7］. 有機肥具有改善作物品質(zhì)及改良土壤環(huán)境的功效，但傳統(tǒng)固體其存在肥效慢、體積大、不易存放、施肥不便、用工成本高等問題；因此有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中對有機肥的施用多以固體肥基施為主，對番茄、黃瓜等生長期長，需肥量較大的蔬菜品種，基施的有機肥養(yǎng)分往往不能滿足作物后期對養(yǎng)分的需要，造成蔬菜生長不良，產(chǎn)量和品質(zhì)均明顯下降，達不到有機農(nóng)產(chǎn)品對品質(zhì)的預(yù)期，嚴重制約了有機農(nóng)業(yè)的發(fā)展［8-9］，隨著化肥減施等政策引導(dǎo)，有機液肥的開發(fā)和應(yīng)用成為一個熱點問題［10］. 有機液肥不僅含有植物生長所需的N、P、K元素，有的還含有氨基酸、生長素和植物所需的Ca、Mg、Fe、Cu等中微量元素，具有促進作物生長、提高品質(zhì)的作用［11-12］，解決了傳統(tǒng)有機肥存在的問題，并為有機農(nóng)業(yè)提供了灌根、葉面噴施、滴灌等高效施肥方式，極好地解決了有機農(nóng)業(yè)中追肥難的問題. 有機液肥不僅能夠明顯促進作物的長勢，還能提高果實的產(chǎn)量和品質(zhì)［13］；適宜條件下對提高作物產(chǎn)量和收益方面均優(yōu)于復(fù)合肥和配方肥，且提高了N、P、K肥農(nóng)學(xué)效率［14］. 但有機液肥也存在著施用量的問題，李惋瑾等［15］研究認為過高的有機液肥施用量會抑制沙木蓼地徑、株高和新梢的增長量. 前人的研究主要集中于化肥減量配施或和有機肥對比研究，在全程有機種植下，對有機液肥施用量的研究較少，番茄的有機生產(chǎn)研究更鮮為報道. 采用經(jīng)有機認證的蚯蚓液體肥，在全程有機種植的條件下，設(shè)置由低到高的有機液肥施肥量，研究不同處理對番茄的生長、風(fēng)味及品質(zhì)等指標的影響，為有機番茄施肥量提供一定的理論參考.

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗以“光輝101”番茄為研究材料；試驗于2021年3月至8 月在河南省開封市西姜寨樂田農(nóng)場11 號冷棚進行，試驗用地長50 m、寬10 m，試驗區(qū)屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，光照充足，氣候溫和；有機液肥選用清大元農(nóng)蚯蚓液體肥，其游離氨基酸含量為135 g/L，含N為30 g/L，P2O5為10 g/L，K2O為10 g/L，鐵+猛+鋅+硼≥25 g/L. 試驗前采用五點取樣法采集土樣并進行測定，理化性質(zhì)見表1.

表1 土壤基礎(chǔ)理化指標Tab.1 The basic property of the soil

1.2 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)置六個不同施肥量的處理，以氮養(yǎng)分為標準，施氮量分別為0、50、100、150、200、250 kg/hm2，磷鉀隨氮不同的變化等比例變化. 各處理重復(fù)三次，每個小區(qū)面積約為20 m2，除施肥量不同外，各處理其余管理均相同. 定植前整塊地施用300 kg干雞糞作為基肥，之后旋耕將土混勻、打壟. 番茄采用一壟雙行的種植方式，株距為40 cm. 2021年4月23日移栽定植，施用有機液肥的時間為5月17日、6月6日、6月26日，每次追施量為總量的1/5、2/5、2/5.

1.3 樣品采集

番茄果實產(chǎn)量及數(shù)量：從6月15日開始每七天采摘一次并記產(chǎn)，7月20日記產(chǎn)結(jié)束.

番茄植株樣品：在番茄成熟期時，各小區(qū)隨機選取十株植株樣品進行殺青、烘干等處理后測定.

番茄品質(zhì)及風(fēng)味指標：在番茄成熟期時，從各小區(qū)第三穗果中隨機選取十個果實進行測定.

1.4 測定方法

土壤指標：全氮采用凱氏定氮法測定，速效磷采用鉬藍比色法測定，速效鉀采用火焰光度法測定，有機質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法測定.

植株指標：株高采用米尺測量莖基部至生長點距離，莖粗采用游標卡尺測量子葉部上方1 cm處莖粗，葉面積采用刻度尺測量第4片真葉處近莖部葉的葉長和葉寬后用其乘積再乘以0.739［16］，氮含量采用凱氏定氮法測定，磷含量采用鉬藍比色法測定，鉀含量采用火焰光度法測定.

果實品質(zhì)指標：維生素C含量采用2，6-二氯靛酚滴定法測定，硝酸鹽含量采用紫外分光光度法測定，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250染色法測定，番茄紅素采用紫外分光光度法測定.

果實風(fēng)味指標：可溶性固形物含量采用手持式折光儀測定，可滴定酸含量采用酸堿滴定法進行測定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定.

1.5 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2016進行數(shù)據(jù)整理，使用SPSS 22進行數(shù)據(jù)處理和分析，使用Origin 2018作圖.

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥量對番茄形態(tài)指標和產(chǎn)量的影響

表2 數(shù)據(jù)顯示，隨著施肥量增加株高和葉面積呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，其中F3 株高最高，為185.97 cm，較其他處理均差異顯著，較F1提高16.66%；F4葉面積最大，為62.50 cm2，較F1、F2、F5和F6差異顯著，較F1提高42.66%；莖粗隨著施肥量增加呈現(xiàn)出逐步上升的趨勢，F(xiàn)5莖粗最大，為18.20 cm，較F1和F2差異顯著，較F1提高10.44%.

表2 施肥量對番茄形態(tài)指標的影響Tab.2 Effect of applicaton rate of organic liquid fertilizer on tomato morphological index

表3數(shù)據(jù)顯示，隨著施肥量增加番茄單株產(chǎn)量、單果重、總產(chǎn)量均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，且F4單株產(chǎn)量、單果重、總產(chǎn)量均為最高，分別為1.45 kg、123.12 kg 和43 514.24 kg/hm2. F4 單株產(chǎn)量顯著高于F1 和F2，與F3、F5、F6無顯著差異，較F1提高33.03%. F4單果重顯著高于F1、F2、F5和F6，較F1提高最多，提高14.97%，較F6顯著提高6.27%，與F3無顯著性差異. F4總產(chǎn)量較F1、F2差異顯著，較F1提高32.57%.

表3 施肥量對番茄產(chǎn)量的影響Tab.3 Effect of application rate of organic liquid fertilizer on tomato yield

2.2 施肥量對番茄養(yǎng)分吸收的影響

2.2.1 施肥量對番茄氮含量及其累積量的影響

由表4可知，隨著施肥量增加根部氮含量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，且F4含量最高，為9.99 mg/g，較F1、F2、F5和F6差異顯著，較F1顯著提高27.91%. 從莖葉氮含量來看，F(xiàn)3含量最高，為14.28 mg/g，較F1、F2、F5和F6差異顯著，較F1顯著提高33.33%. F3果實氮含量最高，達11.89 mg/g，較F1和F6差異顯著，較F1顯著提高19.73%.

表4 施肥量對不同部位氮含量的影響Tab.4 Effect of application rate of organic liquid fertilizer on nitrogen contents in different parts單位：mg/g

由表5可知，根部氮累積量最高的是F4，達7.61 kg/hm2，較F1、F2、F5和F6差異顯著，較F1提高45.40%；莖葉氮累積量最高是F3，達102.50 kg/hm2，較其他處理均差異顯著，較F1提高59.93%；果實氮累積量最高是F3，較F1和F6差異顯著，較F1提高49.67%.

表5 施肥量對不同部位氮累積量的影響Tab.5 Effect of application rate of organic liquid fertilizer on nitrogen cumulative quantities in different parts 單位：kg/hm2

由圖1 可知，隨著施肥量的增加，植株各部位氮累積量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，其中F3 最高，為150 kg/hm2，較其他處理差異顯著，比F1提高55.88%.

圖1 施肥量對植株氮累積量的影響Fig.1 Effect of application rate of organic liquid fertilizer on nitrogen cumulative quantities in plants

2.2.2 施肥量番茄對磷含量及其累積量的影響

由表6 可知，根部、莖葉和果實磷含量隨著施肥量增加呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，其中F2 根部磷含量最高，較F1、F3、F4 和F6 差異顯著，較F1 提高84.29%；F4莖葉磷含量最高，較F1、F2、F5和F6 差異顯著，較F1提高46.54%；F3 果實磷含量最高，較F1、F4、F5 和F6 差異顯著，較F1提高31.80%.

表6 施肥量對不同部位磷含量的影響Tab.6 Efect of application rate of organic liquid fertilizer on phosphorus contents in different parts 單位：mg/g

由表7 可知，根部、莖葉和果實磷累積量隨著施肥量增加呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，其中根部F2 處理磷累積量最高，為6.52 kg/hm2，較F1、F3、F4 和F6 差異顯著，較F1 提高106.98%；莖葉F3 處理磷累積量最高，為37.28 kg/hm2，較其他處理均差異顯著，較F1提高72.67%；果實F3 處理磷累積量最高，為15.05 kg/hm2，較其他處理均差異顯著，較F1提高48.84%.

表7 施肥量對不同部位磷累積量的影響Tab.7 Effect of application rate of organic liquid fertilizer on phosphorus cumulative quantities in different parts 單位：kg/hm2

由圖2 可知，隨著施肥量的增加，植株各部位磷累積量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，其中F3 最高，為58.22 kg/hm2，較其他處理均差異顯著，較F1提高66.41%.

圖2 施肥量對植株磷累積量的影響Fig.2 Effect of application rate of organic liquid fertilizer on phosphorus cumulative quantities in plants

2.2.3 施肥量對番茄鉀含量及其累積量的影響

由表8可知，根部、莖葉和果實鉀含量隨著施肥量增加呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，其中F3根部鉀含量最高，為13.86 mg/g，較其他處理均差異顯著，較F1 提高29.78%；F2 莖葉鉀含量最高，為16.54 mg/g，較F1 和F5差異顯著，較F1提高12.06%；F3果實鉀含量最高，為8.50 mg/g，較F1和F5差異顯著，較F1提高20.06%.

表8 施肥量對不同部位鉀含量的影響Tab.8 Effect of application rate of organic liquid fertilizer on potassium content in different parts 單位：mg/g

由表9可知，根部、莖葉和果實鉀累積量隨施肥量增加呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，其中F3根部鉀累積量最高，達10.48 kg/hm2，較其他處理均差異顯著，較F1 提高46.37%；F3 莖葉鉀累積量最高，較F1、F4、F5 和F6 差異顯著，達118.47 kg/hm2，較F1 提高34.08%；F4 果實鉀累積量最高，達29.85 kg/hm2，較F1、F2、F5 和F6差異顯著，較F1提高53.95%.

表9 施肥量對不同部位鉀累積量的影響Tab.9 Effect of application rate of organic liquid fertilizer on potassium cumulative quantities in different parts 單位：kg/hm2

由圖3 可知，隨著施肥量的增加，植株各部位鉀累積量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，其中F3 最高，為158.03 kg/hm2，較其他處理均差異顯著，較F1提高37.53%.

圖3 施肥量對植株鉀累積量的影響Fig.3 Effect of application rate of organic liquid fertilizer on potassium cumulative quantities in plants

2.3 施肥量對番茄品質(zhì)及風(fēng)味的影響

由表10可知，隨著施肥量增加維生素C含量、可溶性蛋白含量基本呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，其中F3維生素C含量最高，達1.08 mg/g，較F1、F2、F5和F6差異顯著，較F1提高58.82%；從可溶性蛋白含量來看，F(xiàn)5含量最高，達2.47 mg/g，較F1顯著提高19.90%，其他處理間無明顯差異；從硝酸鹽含量來看，F(xiàn)2、F3和F4硝酸鹽含量顯著低于F1，F(xiàn)2最低，較F1降低了13.79%，含量為186.08 mg/kg；番茄紅素含量隨著施肥量增加呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢，F(xiàn)6含量最高，達56.13 mg/kg，較F1、F2、F3和F4差異顯著，較F1顯著提高了41.81%.

表10 施肥量對番茄品質(zhì)的影響Tab.10 Effect of application rate of organic liquid fertilizer on tomato quality

由表11可知，隨著施肥量增加可溶性固形物和可溶性糖含量呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，其中F4可溶性固形物含量最高，達5.27%，較其他各個處理均差異顯著，較F1 提高38.32%；F3 可溶性糖含量最高，達39.85 mg/g，較F1、F4、F5和F6差異顯著，較F1提高42.27%. F3可滴定酸含量最高，達5.35 mg/g，較F1、F2和F6 差異顯著，較F1 提高34.42%；從糖酸比來看，F(xiàn)2、F4 糖酸比較高，F(xiàn)2 最高，達7.99，較F1、F5 和F6 差異顯著，較F1提高13.49%.

表11 施肥量對番茄風(fēng)味的影響Tab.11 Effect of application rate of organic liquid fertilizer on tomato flavor

2.4 施肥量對番茄利潤的影響

表12數(shù)據(jù)顯示，F(xiàn)3、F4、F5和F6果實產(chǎn)值較高，但減去肥料投入之后，F(xiàn)4相對利潤最高，為46.82萬元/hm2，較F1、F5和F6差異顯著，較F1提高18.86%.

表12 施肥量對番茄利潤的影響Tab.12 Effect of application rate of organic liquid fertilizer on tomato profit 單位：萬元/hm2

3 討論

株高、莖粗和葉面積能夠直接反映植株的生長狀況，良好的長勢能夠促進植株的生殖生長，有助于提高果實產(chǎn)量和果實品質(zhì)［17-18］. 本研究結(jié)果表明適宜的施肥量能夠顯著提高株高、莖粗和葉面積，其中株高、葉面積對施肥量的反應(yīng)表現(xiàn)較莖粗更加明顯；施肥能顯著提升番茄株高和葉面積，但過高的施肥量會使番茄株高和葉面積下降，與前人研究結(jié)果相似，莖粗隨著施肥量的增加也在逐漸增加，但提升較為緩慢，對施肥量的反應(yīng)較小. 高金虎等［19］研究發(fā)現(xiàn)水肥耦合對莖粗的影響大于只改變施肥量，在相同灌水條件下，提高施肥量莖粗有顯著提升但提升較為平緩，與本研究結(jié)果相似.

產(chǎn)量是番茄等經(jīng)濟作物的一個重要指標，適宜施肥量能促進植株生長和光合作用，從而提高作物產(chǎn)量［20］.本研究中番茄單果質(zhì)量、單株產(chǎn)量和總產(chǎn)量隨著施肥量的增加呈現(xiàn)先上升后降低的趨勢，施肥較不施肥差異顯著，且在F4時均達到最大值，研究認為植株長勢一定程度上影響?zhàn)B分吸收及干物質(zhì)累積從而決定了產(chǎn)量，且株高和葉面積對番茄產(chǎn)量的影響大于莖粗. 杜金偉等［21］研究表明羊糞厭氧堆肥提取液對番茄株高、葉面積的提升作用較為明顯，且此時產(chǎn)量也最高，與本文研究結(jié)果相似.

N、P、K是番茄生長發(fā)育過程中的必要的營養(yǎng)物質(zhì)，蛋白質(zhì)等多種物質(zhì)的組成均與氮素有關(guān)，磷素和鉀素會影響番茄的糖代謝和光合作用［22-23］；本研究中番茄根部、莖葉和果實N、P、K含量及其累積量基本隨著施肥量的增加呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，其峰值多分布在F3；史亮亮等［24］研究表明，番茄各器官中N、P、K含量基本隨著氮素投入量增加先增加后降低，與本研究結(jié)果相似，但本研究中莖葉、果實氮累積量所占植株比例較其有所不同，這可能是番茄品種不同所帶來的差異；結(jié)合各部位干重從整株N、P、K累積量來看，F(xiàn)3處理N、P、K累積量最高，但莖葉中N、P累積量占比明顯高于其他處理，存在植株過度生長的情況，可能這是導(dǎo)致F3處理產(chǎn)量沒有特別優(yōu)于F4的關(guān)鍵所在.

維生素C、可溶性蛋白、硝酸鹽和番茄紅素的含量是評價番茄品質(zhì)的重要指標，本研究中維生素C含量隨著施肥量的增加呈現(xiàn)先上升后降低的趨勢，F(xiàn)3處理維生素C含量最高，這可能是植株體內(nèi)亞硝酸鹽含量隨施肥量的增加而增加，而維生素C會和亞硝酸鹽反應(yīng)，從而降低了維生素C的含量［25-26］. 孟鑫等［27］研究結(jié)果表明，隨著營養(yǎng)液濃度的增加，可溶性蛋白和番茄紅素含量呈現(xiàn)出先升后降的趨勢；本研究中可溶性蛋白和番茄紅素的含量基本隨著施肥量的增加也在增加，F(xiàn)5可溶性蛋白含量最高，F(xiàn)6番茄紅素含量最高，但增加的幅度越來越小，可溶性蛋白質(zhì)的含量在F6即最高施肥量時，還出現(xiàn)了下降的趨勢，根據(jù)前人研究結(jié)果，若繼續(xù)提高施肥量，也可能會出現(xiàn)其含量下降的情況［28］. 番茄果實在生長過程中易累積硝酸鹽，不合理的施肥會使硝酸鹽含量超標，影響食用安全［27］，本研究中硝酸鹽含量高肥與不施肥處理相比無顯著差異，但硝酸鹽含量施肥均小于不施肥，F(xiàn)2含量最低，張新建等［29］研究表明，適宜的有機肥用量能顯著降低番茄中的硝酸鹽含量，改善果實品質(zhì)，與本研究結(jié)果相似.

可溶性糖、可滴定酸等是番茄風(fēng)味研究的主要指標，其含量的多少決定了番茄的口感風(fēng)味［30］. 本研究發(fā)現(xiàn)，番茄中可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸的含量以及糖酸比均隨著施肥量的增加呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，F(xiàn)5可溶性固形物含量最高，F(xiàn)3可溶性糖含量最高；蔡東升等［31］研究表明，隨著營養(yǎng)液供應(yīng)量的增加，番茄可溶性固形物、可溶性總糖、還原糖和糖酸比呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，與本研究相似；本研究表明適當?shù)氖┓柿磕軌蛎黠@提升番茄的風(fēng)味口感，但施肥量過高會使番茄口味變差，其中F3處理可溶性糖含量最高，但其可滴定酸含量也是最高，導(dǎo)致糖酸比的結(jié)果不夠優(yōu)異，前人研究表明，這可能是植株缺鈣導(dǎo)致酸味物質(zhì)累積過多造成的［32］，可以在實際生產(chǎn)中增施鈣肥來進行改善.

番茄作為一種經(jīng)濟作物，利潤也是一項重要指標. 本研究發(fā)現(xiàn)，果實產(chǎn)值隨施肥量增加呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，但中高肥處理間果實產(chǎn)值無明顯差異，結(jié)合肥料投入后高肥處理利潤明顯下降，在F4時，達到最高產(chǎn)量和最高經(jīng)濟效應(yīng).

4 結(jié)論

施用有機液肥能促進番茄生長及產(chǎn)量的形成、提高經(jīng)濟效應(yīng)，對番茄氮、磷、鉀的吸收及品質(zhì)和風(fēng)味的形成有顯著的促進作用，但過高的施肥量會影響番茄生長及養(yǎng)分吸收，使產(chǎn)量和品質(zhì)下降，施氮量以150 kg/hm2為最佳.