祝海燕, 田素波, 李春雷, 張榮煥, 魏 宏, 王鯤霆, 胡永軍

(1.濰坊科技學(xué)院/山東省設(shè)施園藝生物工程研究中心,山東壽光 262700; 2.山東省壽光蔬菜產(chǎn)業(yè)集團(tuán),山東壽光 262700;3.全國蔬菜質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中心,山東壽光 262700)

番茄是我國十分重要的一種蔬菜作物,近年來隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的不斷發(fā)展,對(duì)番茄的需求從數(shù)量不斷向口感和品質(zhì)方向轉(zhuǎn)變,口感型番茄逐步成為未來番茄栽培的發(fā)展趨勢(shì)。但生產(chǎn)口感型番茄對(duì)種植技術(shù)要求較高,農(nóng)民傳統(tǒng)的大水大肥管理常常導(dǎo)致口感番茄的優(yōu)良性狀不能充分發(fā)揮,導(dǎo)致栽培的失敗,也限制了口感型番茄在生產(chǎn)上的推廣。另外由于設(shè)施栽培施用過量的水肥,不僅降低了水肥利用率造成資源的浪費(fèi),也使大量養(yǎng)分殘留在土壤中,并隨著土壤水分蒸發(fā)上升到土表,造成表土層鹽分積聚,導(dǎo)致土壤板結(jié)、次生鹽漬化、土壤養(yǎng)分失衡、植株死棵及各種生理性病害頻發(fā)等諸多問題[1]。李濤等在研究中指出山東全省設(shè)施菜地約39.73%出現(xiàn)不同程度的鹽漬化現(xiàn)象[2]。過量施肥造成的土壤環(huán)境惡化,已嚴(yán)重影響到設(shè)施蔬菜的產(chǎn)量、品質(zhì)及可持續(xù)性發(fā)展,為此肥料減施增效行動(dòng)已迫在眉睫。目前設(shè)施栽培中肥料減施研究已有較多報(bào)道,但針對(duì)口感型番茄進(jìn)行化肥減施配施生物有機(jī)肥的研究還鮮有報(bào)道。

本研究以口感型番茄為研究對(duì)象,探討化肥減施配施生物有機(jī)肥對(duì)口感型番茄生長及品質(zhì)的影響,以期為口感型番茄的栽培推廣及肥料減施提供科學(xué)依據(jù),促進(jìn)設(shè)施番茄栽培的提質(zhì)增效及可持續(xù)化生產(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試口感番茄品種為山東省壽光蔬菜產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司提供的黃津番茄3號(hào);試驗(yàn)所用肥料為生物有機(jī)肥(枯草芽孢桿菌有效活菌數(shù)≥0.2 億/g,有機(jī)質(zhì)含量≥40%,N-P2O5-K2O含量≥5%,江蘇龍燈化學(xué)有限公司生產(chǎn))和大量元素水溶肥(含N、P2O5、K2O分別為20%、20%、20%和18%、7%、30%,并含有3%的鋅硼鎂微量元素,河北圣德蘭化肥有限公司生產(chǎn))。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2022年1—6月在山東省壽光蔬菜產(chǎn)業(yè)集團(tuán)基地蔬菜小鎮(zhèn)溫室內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)采用盆栽,盆栽容器為上口徑23.5 cm,高26.0 cm的塑料花盆。試驗(yàn)用土取自設(shè)施番茄棚室,將設(shè)施土壤取回后充分混勻,風(fēng)干后過4 mm篩,裝入盆中,每盆裝土 10.0 kg。試驗(yàn)土壤基本性質(zhì)為：pH值7.02,EC值0.92 mS/cm,有機(jī)質(zhì)含量2.5%,速效氮含量 216.51 mg/kg,速效磷含量 226.35 mg/kg,速效鉀含量516.25 mg/kg。

生物有機(jī)肥料做基肥與盆栽土壤充分混勻,生物有機(jī)肥的施用量以常規(guī)施肥量7 500 kg/hm2為100%施用量,依次設(shè)75%、50%、25%、不施生物有機(jī)肥共5個(gè)施肥標(biāo)準(zhǔn)?；瘜W(xué)肥料采用水肥一體化形式追施,將農(nóng)民常規(guī)施肥量設(shè)為100%,并依次設(shè)75%、50%、25%、不施化學(xué)肥料共5個(gè)施肥標(biāo)準(zhǔn)?；蕼p施與生物有機(jī)肥配合施用處理：設(shè)化學(xué)肥料100%、化學(xué)肥料75%+生物有機(jī)肥25%、化學(xué)肥料50%+生物有機(jī)肥50%、化學(xué)肥料25%+生物有機(jī)肥75%、生物有機(jī)肥100%、不施肥共6個(gè)施肥處理,以化學(xué)肥料100%和不施肥為對(duì)照,各處理施肥量見表1。1月15日定植,每盆定植番茄1棵,定植植株大小4～5葉1心,每株留5穗果打頂。從植株定植到第1穗果開始膨大前,施用N-P2O5-K2O養(yǎng)分含量為20%、20%、20%的平衡型水溶肥,CK1灌溉液肥料濃度為1.5 g/L,其他處理按要求減量施用,每7～10 d滴灌溉液1次,每次每盆灌溉量 1.0 L 左右。進(jìn)入果實(shí)膨大期施用N-P2O5-K2O養(yǎng)分含量為18%、7%、30%的高鉀型水溶肥,CK1灌溉液肥料濃度為2.5 g/L,其他處理按要求減量施用,5～7 d滴灌溉液1次,每次每盆灌溉量1.5 L左右。每處理10盆,重復(fù)3次,共180盆。

表1 不同試驗(yàn)處理的施肥量

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

番茄株高、莖粗、葉片數(shù)量及葉面積的測(cè)定：定植后60 d左右,在植株打頂前用卷尺測(cè)定番茄植株的株高,精度為0.1 cm。用游標(biāo)卡尺測(cè)量莖粗,在距地面1 cm處量取,精度為0.05 mm。在測(cè)定株高、莖粗的同時(shí),記錄植株葉片數(shù)量。采用ADC公司生產(chǎn)的AM200型便攜式平板葉面積儀,測(cè)定植株葉面積,每株取中部3張完全成熟的葉片進(jìn)行測(cè)量,每處理測(cè)量3株。

番茄植株鮮干質(zhì)量及根系相關(guān)指標(biāo)測(cè)定：定植后30 d,每處理隨機(jī)挑選3盆植株,用水將植株根系上附著的泥土沖洗干凈,吸干水分,將植株分為地上部和地下部,用1/100的天平分別測(cè)量植株地上部和地下部的鮮質(zhì)量。用 LA-S型植物根系分析儀測(cè)定番茄植株根系總根長、總根表面積及總根體積。將測(cè)量了鮮質(zhì)量及根系指標(biāo)的番茄植株,按不同處理做好標(biāo)記,每株分地上部和地下部分別裝入紙袋中,放入 80 ℃的烘箱中,烘至恒質(zhì)量,用1/100的天平稱量干質(zhì)量。

葉片葉綠素含量測(cè)定：在番茄盛果期每處理隨機(jī)選3株,選取同一高度、同一方向的成熟葉片,采用 95%乙醇比色法測(cè)定葉片葉綠素含量。

品質(zhì)測(cè)定：選取第2穗成熟度一致的果實(shí)測(cè)定品質(zhì)。可溶性固形物含量采用手持折光儀測(cè)定,可溶性糖含量采用硫酸-蒽酮比色法測(cè)定,可滴定酸含量采用酸堿滴定法測(cè)定,糖酸比為可溶性糖含量與可滴定酸含量比值,維生素C含量采用2,6-二氯靛酚滴定法測(cè)定,可溶性蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍(lán)比色法測(cè)定。

產(chǎn)量指標(biāo)測(cè)定：開花期記錄每花序開花數(shù)量,果實(shí)采收期記錄每穗果結(jié)果數(shù)量及畸形果數(shù)量,并進(jìn)行測(cè)產(chǎn),記錄每處理每次采收的果實(shí)數(shù)量及產(chǎn)量。從開始采收日起進(jìn)行累計(jì),最后計(jì)算坐果率、畸形果率、平均單果質(zhì)量和單株產(chǎn)量。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方差分析,差異顯著性分析(α=0.05)采用Duncan’s法。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)株高、莖粗、葉片數(shù)量及葉面積的影響

由表2可知,不同處理番茄植株的株高在 111.00～131.00 cm之間,其中各處理間株高 CK1>T1>T2>T3>T4>CK0,與CK0相比,各處理植株株高都達(dá)到顯著差異水平(P<0.05,下同)。通過對(duì)各個(gè)處理間的株高進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)化學(xué)肥料施用量的增加有利于株高的增長,但T1、T2與CK1間株高差異不顯著,T3與 CK1相比,植株株高降低了7.38%,差異達(dá)到顯著水平。在莖粗方面各處理間表現(xiàn)為 T1>T2>CK1>T4>T3>CK0,但各處理間及各處理與CK間無顯著差異。不同處理番茄植株的葉片數(shù)量處于21～22張之間,各處理間及各處理與CK間葉片數(shù)量差異不顯著。不同處理的番茄植株單葉葉面積CK1>T1>T2>T3>CK0>T4,其中T1、T2與CK1相比差異不顯著,T3、T4則比CK1分別降低了16.50%、25.39%,差異達(dá)到顯著水平,而處理T1、T2、T3、T4與CK0間差異不顯著。

表2 化肥減施配施生物有機(jī)肥對(duì)口感番茄植株生長的影響

2.2 對(duì)植株葉片葉綠素含量的影響

葉片是植物重要的光合器官,為植物生長提供物質(zhì)和能量,因此葉片葉綠素含量是施肥效果最直接的評(píng)價(jià)指標(biāo)。由表3可知,隨著化學(xué)肥料施用量的降低各處理番茄葉片中葉綠素a、葉綠素b及葉綠素總量都總體呈不斷降低的趨勢(shì)。就葉綠素總量而言,T1～T4各處理與CK0相比分別提高了21.49%、22.31%、14.88%、14.88%,其中T1、T2顯著高于CK0,差異達(dá)顯著水平;與CK1相比,各處理葉綠素總量顯著降低,差異也達(dá)到顯著水平。說明化學(xué)肥料施用量的增加有利于番茄植株葉片中葉綠素的形成,為植株果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量的形成打下良好的基礎(chǔ),但葉片中葉綠素含量并非越高越好,過高的葉綠素含量說明植株?duì)I養(yǎng)生長旺盛,易導(dǎo)致植株貪青晚熟,影響果實(shí)的產(chǎn)量和品質(zhì)。

表3 化肥減施配施生物有機(jī)肥對(duì)口感番茄葉片葉綠素含量的影響

2.3 對(duì)番茄根系生長的影響

由表4可知,總根長方面,T2表現(xiàn)最高,與CK0、CK1相比分別提高了61.91%、53.16%,差異達(dá)到顯著水平。其他處理與T2相比,除T3外都顯著低于T2?？偢砻娣e表現(xiàn)為T2>T3>T1>CK1>T4>CK0,T2、T3間差異不顯著,但顯著高于CK0,也顯著高于CK1,T2、T3總根表面積比CK1分別提高了36.15%、25.67%,差異達(dá)到顯著水平?？偢w積T2最高,T4最低,處理T2、T3與CK1間差異不顯著,T2顯著高于CK0。從以上可以看出,番茄植株無論是總根長、總根表面積還是總根體積都呈現(xiàn)隨化肥不斷減施生物有機(jī)肥施用量不斷增加而先升高后降低的趨勢(shì)。

表4 化肥減施配施生物有機(jī)肥對(duì)口感番茄植株根系生長的影響

2.4 對(duì)番茄生物量的影響

由圖1可知,各處理植株地上部鮮質(zhì)量表現(xiàn)為CK1>T2>T1>T3>T4>CK0,其中T1、T2與CK1處理間差異不顯著,但都與CK0差異達(dá)到顯著水平,分別比CK0提高了30.22%、37.72%,T3、T4顯著低于CK1, 但與CK0間差異不顯著。 地下部鮮質(zhì)量T2處理最高,其次為T1,但T1到T4各處理間差異不顯著,T1、T2與CK0相比差異顯著,分別比CK0提高了31.28%、42.92%,T1、T2與CK1間無顯著差異。各處理植株地上部干質(zhì)量CK1處理最高,CK0最低,T1、T2與CK1間差異不顯著,但都與CK0處理差異達(dá)到顯著水平,T3、T4與CK0間差異不顯著。地下部干質(zhì)量表現(xiàn)為T2>T1>CK1>CK0>T3>T4,T2處理顯著高于2個(gè)對(duì)照,比CK0、CK1分別提高了25.81%、20.96%,T1、T3、T4與2個(gè)對(duì)照間無顯著差異,各處理與T2相比,T1差異不顯著,而T3、T4顯著低于T2。從以上可以看出隨著化肥減施量的增加,地上部鮮質(zhì)量、干質(zhì)量整體呈降低的趨勢(shì),而地下部的鮮質(zhì)量變化不顯著,地下部干質(zhì)量則呈先增加后降低的趨勢(shì)。說明化學(xué)肥料的施用有利于地上部植株的生長,而生物有機(jī)肥施用量的增加有利于根系的生長。

2.5 對(duì)產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

番茄植株每花序開花數(shù)量、坐果率、畸形果率、平均單果質(zhì)量及單株產(chǎn)量是番茄果實(shí)早期產(chǎn)量及總產(chǎn)量的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。由表5可知,番茄每花序開花數(shù)量各處理間差異不顯著,說明番茄每花序開花數(shù)量主要由基因型決定,受不同施肥處理的影響較小。坐果率隨化學(xué)肥料施用量的降低呈降低趨勢(shì),表現(xiàn)為CK1>T1>T2>T3>T4>CK0,處理T1、T2、T3與CK1間差異不顯著,與CK0相比T1坐果率提高了22.54%,差異達(dá)到顯著水平,T2、T3、T4與CK0相比無顯著差異。

畸形果率表現(xiàn)為CK1最高,T4最低,CK1與其他各處理間差異都達(dá)顯著水平,T1、T2、T3、T4畸形果率分別比CK1降低了48.38%、48.46%、46.22%、69.26%。各處理相比,T1、T2、T3間差異不顯著,但都顯著高于T4,畸形果率整體呈現(xiàn)出隨化肥的不斷減施生物有機(jī)肥施用量的不斷增加而降低的趨勢(shì)。

各處理平均單果質(zhì)量表現(xiàn)為T2>T1>T4>T3>CK1>CK0。T2與各處理相比差異都達(dá)到顯著水平,分別比CK1提高了17.45%、15.37%、16.26%,表明適量的化肥減施并配施一定量的生物有機(jī)肥能顯著提高番茄果實(shí)平均單果質(zhì)量。

單株產(chǎn)量表現(xiàn)為T2>T1>T3>T4>CK1>CK0,T1、T2間差異不顯著,與CK1相比差異達(dá)顯著水平,分別比CK1提高了22.73%、24.73%。T3、T4與CK1間差異不顯著,但與CK0相比差異達(dá)到顯著水平,分別比CK0提高了35.55%、29.76%。

從以上結(jié)果可以看出,口感型番茄植株每花序開花數(shù)量受施肥處理的影響相對(duì)較小,而化學(xué)肥料施用量的降低會(huì)在一定程度上影響植株的坐果率,卻能提高果實(shí)的平均單果質(zhì)量和單株產(chǎn)量,有利于口感型番茄總產(chǎn)量的提高,并且適量的化肥減施和生物有機(jī)肥增施可大幅度降低口感番茄畸形果率,提高果實(shí)的商品果率。

2.6 對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)的影響

品質(zhì)是口感型番茄栽培成功與否的關(guān)鍵,由圖2-A可知各處理可溶性固形物表現(xiàn)為CK1>T1>T2>T3>T4>CK0,呈現(xiàn)隨化肥不斷減施而降低的趨勢(shì),其中T1與CK1處理間差異不顯著,但顯著高于CK0,T1可溶性固形物含量比CK0提高了17.97%,差異達(dá)到顯著水平。T2、T3、T4處理雖比CK0有一定提高,但與CK0相比差異不顯著。

由圖2-B可知,番茄果實(shí)可溶性糖含量T1表現(xiàn)最高,CK0最低,T1與CK1相比差異不顯著,T1、T2、T3、T4分別比CK0提高了19.74%、24.87%、20.47%、11.66%,除T4外差異達(dá)到顯著水平,處理T2、T3、T4間差異不顯著,但T1顯著高于T2、T3、T4。從以上結(jié)果可以看出化學(xué)肥料適量減施配施一定生物有機(jī)肥有利于口感番茄果實(shí)可溶性糖的積累。

由圖2-C可知,可滴定酸含量表現(xiàn)為CK1>T1>T3>T2>T4>CK0,CK1顯著高于其他處理,T1、T2、T3、T4分別比CK1降低了22.54%、28.17%、27.46%、41.55%。T1、T2、T3處理間差異不顯著,但顯著高于CK0。結(jié)果表明,化學(xué)肥料的減施及生物有機(jī)肥施用量的增加能顯著降低果實(shí)可滴定酸含量。

由圖2-D可知,果實(shí)糖酸比表現(xiàn)為CK0>T1>T4>T2>T3>CK1,其中CK0糖酸比超過6,T1和T4超過5,CK1最低,只有3.85,T1、T4與CK0間差異不顯著,但顯著高于CK1,分別比CK1提高了36.88%、34.29%。

由圖2-E可知,果實(shí)可溶性蛋白含量T2最高,CK1最低,T2與2個(gè)對(duì)照相比差異都達(dá)到顯著水平,T1、T3、T4與CK0間差異不顯著,但T3、T4顯著高于CK1,差異達(dá)到顯著水平。由圖2-F可知果實(shí)維生素C含量表現(xiàn)為T3>T4>T2>CK0>T1>CK1,T2、T3、T4顯著高于CK1,比CK1分別提高了10.17%、29.83%、16.77%,差異達(dá)到顯著水平。果實(shí)可溶性蛋白及維生素C含量都呈現(xiàn)出隨化肥的不斷減施生物有機(jī)肥施用量的不斷增加而先升高后降低的趨勢(shì)。

從以上結(jié)果可以看出,適量的化學(xué)肥料減施及適量生物有機(jī)肥的施用有利于番茄果實(shí)中可溶性固形物、可溶性糖、可溶性蛋白及維生素C含量的積累,并適當(dāng)降低果實(shí)中可滴定酸的積累,有利于提高番茄果實(shí)的糖酸比和風(fēng)味品質(zhì)。

3 結(jié)論與討論

從本研究可以看出,在常規(guī)化學(xué)肥料施用量的基礎(chǔ)上,減施25%～50%并配施一定量的生物有機(jī)肥并不顯著影響口感型番茄植株的株高、莖粗、葉片數(shù)量及單葉葉面積,不顯著影響地上部植株的鮮質(zhì)量及干質(zhì)量,不顯著影響葉片中葉綠素a的含量,一定程度降低了葉綠素b的含量。當(dāng)化學(xué)肥料為常規(guī)施肥量的50%并配施50%的生物有機(jī)肥時(shí)植株根系總根長、總根表面積和總根體積都達(dá)到最大值,地下部鮮質(zhì)量及干質(zhì)量也基本達(dá)到最大值?；瘜W(xué)肥料的減施并配合一定的生物有機(jī)肥會(huì)適當(dāng)降低口感型番茄果實(shí)的坐果率和畸形果率,提高果實(shí)的單果質(zhì)量和單株產(chǎn)量,當(dāng)化學(xué)肥料減施50%并配施50%的生物有機(jī)肥時(shí),植株果實(shí)單果質(zhì)量和單株產(chǎn)量達(dá)到最高。當(dāng)化學(xué)肥料減施25%并配施25%的生物有機(jī)肥時(shí)不顯著影響口感型番茄果實(shí)中可溶性固形物和可溶性糖的累積,但可顯著降低果實(shí)中可滴定酸的含量,提高了果實(shí)的糖酸比。但果實(shí)可溶性蛋白含量在化學(xué)肥料減施50%并配施50%的生物有機(jī)肥時(shí)達(dá)到最高,維生素C含量在化學(xué)肥料減施75%并配施75%的生物有機(jī)肥時(shí)達(dá)到最高。

以上數(shù)據(jù)說明口感型番茄在常規(guī)施肥量的基礎(chǔ)上化學(xué)肥料減施25%～50%不會(huì)影響番茄植株的生長、產(chǎn)量及品質(zhì),還在一定程度上促進(jìn)了植株根系的生長及產(chǎn)量品質(zhì)的提高。這與許多前人的研究結(jié)果基本相一致,如韓宏偉等在研究中指出化肥減施30%可促進(jìn)番茄植株的莖粗生長、增強(qiáng)番茄葉片的光合速率和葉片厚度,提高果實(shí)的產(chǎn)量和品質(zhì)[3]。張國顯等研究表明,在常規(guī)施肥量的基礎(chǔ)上,化肥減施25%不會(huì)影響番茄植株生長、光合能力、產(chǎn)量及品質(zhì)[4]。梁玉芹等在試驗(yàn)中指出,設(shè)施番茄栽培在常規(guī)追肥量的基礎(chǔ)上減施40%表現(xiàn)為在節(jié)約成本的前提下產(chǎn)量最高[5]。何傳龍等也在研究中指出,在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上,化肥減施30%對(duì)番茄產(chǎn)量無影響[6]。韓雪等也在研究中指出,肥料的適量施用有利于番茄果實(shí)內(nèi)可溶性固形物及可溶性糖的積累,但過量施肥番茄果實(shí)中可溶性糖含量則呈下降趨勢(shì)[7-8]。

另外從本研究可以看出,適當(dāng)增施生物有機(jī)肥有利于口感番茄根系的生長、畸形果率及果實(shí)可滴定酸含量顯著降低,有利于果實(shí)中維生素C、可溶性蛋白質(zhì)含量及糖酸比的提高,從而提高番茄的口感,且有利于番茄果實(shí)產(chǎn)量的增加,這與姜莉莉等的研究結(jié)果[9-11]基本一致。

從以上研究可以看出,口感型番茄實(shí)際栽培中在常規(guī)化學(xué)肥料施用量的基礎(chǔ)上,減施25%～50%并每畝(1 hm2=15畝)配施125～250 kg的生物有機(jī)肥不僅有利于口感型番茄的生長,也有利于番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的提高。