趙成雷于建郭新送朱福軍梁茂榮陳蘭強(qiáng)楊保國丁方軍申洋馬學(xué)文

(1. 山東農(nóng)大肥業(yè)科技股份有限公司/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部腐植酸類肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東泰安 271000；2. 菏澤市定陶區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，山東菏澤 274000；3. 諸城市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，山東諸城 261000)

蔬菜是我國僅次于糧食的第二大農(nóng)作物，是消費(fèi)量最大的農(nóng)產(chǎn)品，全國蔬菜產(chǎn)量超7.2 億噸，其中設(shè)施蔬菜產(chǎn)量占全國蔬菜總產(chǎn)量的35%，為我國蔬菜生產(chǎn)做出了突出貢獻(xiàn)[1-2]。 山東省是蔬菜種植強(qiáng)省，其生產(chǎn)規(guī)模化水平位居全國前列，2019年種植面積為146.4 萬公頃，總產(chǎn)量超過1億噸，占全國蔬菜產(chǎn)量的13%以上[2-3]。 蔬菜生產(chǎn)中單施化肥、少施有機(jī)肥、水肥投入過量等不合理的現(xiàn)象依然嚴(yán)重，如山東壽光每年氮肥施用量約3 200 kg/hm2[4]，造成了土壤酸化、板結(jié)、鹽漬化問題，同時常年連續(xù)生產(chǎn)擾動土壤環(huán)境，導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)分解，降低了土壤有機(jī)質(zhì)含量[5]，使得土壤肥力降低、質(zhì)量下降，影響作物生長，導(dǎo)致蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)下降[6-7]。 大量研究表明，有機(jī)肥替代化肥能夠改善土壤質(zhì)量，協(xié)調(diào)平衡作物養(yǎng)分供應(yīng)，對作物產(chǎn)量和品質(zhì)具有積極影響[8-10]。

本研究通過分析不同比例有機(jī)肥替代化肥對設(shè)施番茄產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤性狀的影響，以探求能夠協(xié)調(diào)設(shè)施番茄產(chǎn)量和品質(zhì)形成、改善土壤質(zhì)量的合理施肥方法和用量，為設(shè)施番茄綠色可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展提供合理的施肥方案及參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2021年1—5月在山東省菏澤市定陶區(qū)黃店鎮(zhèn)黃東村設(shè)施大棚進(jìn)行。 耕層土壤基礎(chǔ)理化性狀:有機(jī)質(zhì)含量21.54 g/kg、堿解氮118.14 mg/kg、有效磷81. 84 mg/kg、 速效鉀132. 06 mg/kg，pH 值7.84。

供試番茄品種為粉娜918。 試驗(yàn)用肥料為腐植酸復(fù)合肥(17-17-17S)、有機(jī)肥(有機(jī)質(zhì)60%，N-P-K 總養(yǎng)分為3%+6%+1%＝10%)、水溶肥1(N-P-K＝20-20-20)、水溶肥2(N-P-K＝13-7-40)，均由山東農(nóng)大肥業(yè)科技股份有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)置7個處理(表1)，重復(fù)3 次。 小區(qū)面積為38.5 m2，每小區(qū)6行。 番茄移植栽種前2 天進(jìn)行整地施肥，腐植酸復(fù)合肥和有機(jī)肥作為基肥一次性施入。 各處理追肥一致。 番茄于2021年1月5日移植栽種，株距30 cm，行距65 cm，種植密度51 300 株/hm2。 于2021年1月20日沖施水溶肥1(20-20-20)150 kg/hm2，每隔15 天隨水沖施1 次，共沖施3 次；于3月10日沖施水溶肥2(13-7-40)150 kg/hm2，每隔15 天隨水沖施1 次至生長周期結(jié)束。 于4月15日開始采摘，至5月28日收獲完畢。 各處理其他田間管理保持一致。

表1 試驗(yàn)處理方案kg/hm2

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 產(chǎn)量指標(biāo)測定每小區(qū)隨機(jī)選擇3個點(diǎn)，每點(diǎn)連續(xù)調(diào)查10 株，統(tǒng)計(jì)番茄單株坐果數(shù)，計(jì)算平均單株坐果數(shù)；隨機(jī)采收50個成熟轉(zhuǎn)色商品果稱重，計(jì)算平均單果重；產(chǎn)量計(jì)算公式:產(chǎn)量＝株數(shù)×單株結(jié)果數(shù)×果重×0.9(縮值系數(shù))。

1.3.2 品質(zhì)指標(biāo)測定番茄可溶性糖含量采用3，5-二硝基水楊酸法測定，可滴定酸采用氫氧化鈉滴定法測定，VC 采用2，6-二氯酚靛酚滴定法測定，可溶性固形物含量采用手持折射儀測定，含水率采用烘干法測定。

1.3.3 土壤指標(biāo)測定有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法測定，堿解氮采用凱氏定氮法測定，有效磷采用碳酸氫鈉浸提鉬銻抗比色法測定，速效鉀采用醋酸銨浸提火焰光度法測定，pH 值采用pH計(jì)測定，微生物數(shù)量測定采用平板計(jì)數(shù)法。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2019 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與作圖，使用SPSS 軟件進(jìn)行方差分析和顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同比例有機(jī)肥替代化肥對番茄產(chǎn)量的影響

由表2 可知，不同比例有機(jī)肥替代化肥對番茄單株坐果數(shù)和單果重均無顯著影響。 CK 單株坐果數(shù)最多，為16.62個，有機(jī)肥替代化肥各處理降低單株坐果數(shù)0.12%～7.10%。 T3 處理單果重最大，為0.206 kg，T4 處理單果重最低，為0.174 kg。 除T4 處理外，各有機(jī)肥替代化肥處理番茄單果重較CK 均有不同程度提高，增幅為2.14%～10.16%。

表2 不同比例有機(jī)肥替代化肥對番茄產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

由表2 看出，各處理番茄產(chǎn)量為121 110 ～147 600 kg/hm2。 T4 處理產(chǎn)量顯著低于其他處理，其他各處理較CK 均有一定程度提高，但無顯著差異。 T1、T2、T3、T5、T6 處理較CK 分別提高0.94%、0.59%、5.17%、4.13%和2.76%，T3 處理增產(chǎn)效果最好。

2.2 不同比例有機(jī)肥替代化肥對番茄果實(shí)品質(zhì)的影響

不同比例有機(jī)肥替代化肥對番茄品質(zhì)的影響不同(表3)。 有機(jī)肥替代比例達(dá)25%及以上處理(T3 ～T6)番茄可溶性糖含量均高于CK，增幅為5.81%～11.61%，但未達(dá)差異顯著水平，其中T3、T6 處理可溶性糖含量較高，較CK 分別提高11.00%、11.61%；各有機(jī)肥替代處理番茄可溶性固形物含量均高于CK，T1 處理增加最多，增幅為9.17%， T3～T6 處理增幅為1.39%～7.50%；除T2處理外，各有機(jī)肥替代比例處理番茄VC 含量均有提高，T5 處理最高，與CK 差異顯著，T3 ～T6 處理較CK 增加5.38%～12.05%，但有機(jī)肥替代比例達(dá)到100%時，VC 含量會有小幅度下降；各有機(jī)肥替代處理番茄固酸比均高于CK，T1 增幅最大，為12.98%，T3～T6 處理增加0.29%～7.18%；與CK相比，有機(jī)肥替代比例對番茄含水率、可滴定酸含量無顯著影響。

表3 不同比例有機(jī)肥替代化肥對番茄品質(zhì)的影響

2.3 不同處理番茄果實(shí)品質(zhì)綜合評價分析

對番茄產(chǎn)量、可溶性糖含量、含水率、可溶性固形物含量、可滴定酸含量、固酸比6個指標(biāo)進(jìn)行主成分分析(表4)。 根據(jù)主成分載荷矩陣和特征值計(jì)算主成分特征向量，表達(dá)式如下:

表4 主成分特征值、貢獻(xiàn)率、累計(jì)貢獻(xiàn)率及特征向量

式中:Y1、Y2分別代表第1、2 主成分；X1～X6分別代表番茄產(chǎn)量、可溶性糖含量、含水率、可溶性固形物含量、可滴定酸含量、固酸比。

根據(jù)各主成分特征值、貢獻(xiàn)率，結(jié)合方程Y1、Y2構(gòu)建番茄品質(zhì)綜合評價模型，將貢獻(xiàn)率作為分配系數(shù)，得到方程:Y ＝0.35X1+0.18X2+0.01X3+0.28X4-0.36X5+0.58X6。

圖1 顯示番茄果實(shí)品質(zhì)綜合評價得分結(jié)果，各處理表現(xiàn)為T3＞T6＞T5＞CK＞T4＞T2＞T1。 其中T3、T6 和T5 為正值，T3 綜合評價指數(shù)最高，為1.147。

圖1 各處理主成分綜合評價得分

2.4 不同比例有機(jī)肥替代化肥對土壤理化指標(biāo)及微生物數(shù)量的影響

由表5 看出，有機(jī)肥替代化肥對土壤堿解氮、有效磷、有機(jī)質(zhì)含量、真菌和放線菌數(shù)量均未造成顯著影響。 各處理土壤堿解氮含量在116.59 ～135.38 mg/kg 之間，T1 處理最高，T2 處理最低；除T1 外，其他有機(jī)肥替代處理土壤速效鉀含量較CK 均有提高，提高幅度為153.09%～495.80%，其中T3 ～T6 處理提高399.26%～495.80%；各有機(jī)肥替代處理土壤有機(jī)質(zhì)含量較CK 提高5.63%～30.65%，但差異均未達(dá)到顯著水平，其中T3 ～T6處理提高8.47%～30.65%；有機(jī)肥替代處理降低土壤pH 值，較CK 低0.01～0.62個單位，其中T3、T4、T5 處理與CK 差異顯著。

表5 不同比例有機(jī)肥替代化肥對土壤理化指標(biāo)及微生物數(shù)量的影響

各處理土壤細(xì)菌數(shù)量在(0.13 ～0.43)億個/g之間，除T1 處理外，其他有機(jī)肥替代處理的細(xì)菌數(shù)量均高于CK，T3～T6 處理提高0 ～207.14%，T3處理細(xì)菌數(shù)量最高；真菌數(shù)量在(2.83 ～6.53)萬個/g 之間，除T2 處理外，其他有機(jī)肥替代處理的真菌數(shù)量均高于CK，但差異均未達(dá)到顯著水平，T3～T6 處理提高5.11%～45.11%。 各處理土壤放線菌數(shù)量均無顯著差異。

3 討論與結(jié)論

有機(jī)肥營養(yǎng)元素齊全，養(yǎng)分具有緩釋性，有機(jī)肥替代部分化肥，能夠不同程度地提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，最優(yōu)替代量及作用效果受施肥量、土壤肥力、作物種類等多重因素的影響[11]。 張國龍等[12]的研究表明，有機(jī)肥替代50%化學(xué)養(yǎng)分時對茄子產(chǎn)量提升和品質(zhì)改善效果最佳，可顯著增產(chǎn)33%，可溶性糖含量增加63%，硝酸鹽含量降低35%。 江波等[13]的研究表明，相較于全量化肥，有機(jī)肥替代處理的辣椒產(chǎn)量增加2.3%～13.1%，維生素C 和還原糖含量分別提高4.4%～11.5%和23.9%～63.5%，有機(jī)氮替代50%時的效果最佳。鄭福麗等[14]的研究表明，有機(jī)肥氮替代比例在10%～30%范圍，番茄產(chǎn)量隨著替代比例的增加而提高。 本研究表明，相較于CK，有機(jī)肥替代化肥降低番茄坐果數(shù)；除T4 處理外，其他有機(jī)肥替代處理均增加單果重和產(chǎn)量，單果重增幅為2.14%～10.16%，產(chǎn)量增幅為0.59%～5.17%。 T3 處理產(chǎn)量最高，為147 600 kg/hm2。 相較于CK，低比例有機(jī)肥替代處理番茄可溶性糖(T1、T2)、VC 含量(T2)降低；T3～T6 處理番茄可溶性糖、VC 含量均有不同程度增加，可溶性糖含量增幅為5.81%～11.61%，VC 含量增幅為5.38%～12.05%；有機(jī)肥替代處理的固酸比均高于CK，較CK 提高0.29%～12.98%。 通過對番茄產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，T3 處理綜合評價指數(shù)最高。

有機(jī)肥替代化肥能夠改善土壤質(zhì)量，協(xié)調(diào)平衡土壤養(yǎng)分供應(yīng)，促進(jìn)作物養(yǎng)分吸收，是實(shí)現(xiàn)作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的重要技術(shù)途徑[15-17]。 本研究表明，有機(jī)肥替代化肥一定程度上能夠增加土壤速效鉀、有機(jī)質(zhì)含量，降低土壤pH 值，增加土壤細(xì)菌和真菌生物量，對土壤堿解氮、有效磷含量和放線菌數(shù)量未產(chǎn)生顯著影響。 相較于CK，T3 處理土壤速效鉀含量提高495.80%，有機(jī)質(zhì)含量提高30.65%，pH 值降低0.62個單位，細(xì)菌數(shù)量增加207.14%，真菌數(shù)量增加5.11%，T3 處理具有良好的改善土壤理化狀況、提高土壤肥力、增加土壤微生物數(shù)量的作用。

綜上所述，25%的有機(jī)肥替代比例為協(xié)調(diào)設(shè)施番茄增產(chǎn)、提質(zhì)、改善土壤的最優(yōu)替代比例。