摘 要：為探究蚯蚓糞作為基質(zhì)配料對(duì)番茄生長(zhǎng)發(fā)育及果實(shí)品質(zhì)的影響，以番茄品種粉印3號(hào)為試驗(yàn)材料，采用不同蚯蚓糞配比基質(zhì)進(jìn)行袋式番茄栽培試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，2/3蚯蚓糞+1/3土壤配比的基質(zhì)對(duì)番茄生長(zhǎng)發(fā)育和果實(shí)品質(zhì)提升效果最優(yōu)，可顯著提高基質(zhì)中有機(jī)質(zhì)含量及氮、磷、鉀含量，促進(jìn)微生物量氮、碳含量和有效活菌數(shù)；株高顯著高于對(duì)照，莖粗凈生長(zhǎng)量為10.59 mm，較對(duì)照提高249.5%；果實(shí)可溶性固形物、可溶性糖、有機(jī)酸、維生素C含量均最高，較對(duì)照分別提高14.60%、35.33%、52.13%和18.86%；每667 m2番茄產(chǎn)量較對(duì)照提高109.72%，凈收益達(dá)12 916.21元。主成分分析結(jié)果顯示，2/3蚯蚓糞+1/3土壤配比的基質(zhì)得分最高，是改善基質(zhì)理化性質(zhì)、植株生長(zhǎng)發(fā)育和提升果實(shí)品質(zhì)的最佳配方。

關(guān)鍵詞：番茄； 蚯蚓糞； 基質(zhì)； 生長(zhǎng)發(fā)育； 果實(shí)品質(zhì)

中圖分類(lèi)號(hào)：S641.2" " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " 文章編號(hào)：1002-204X（2023）03-0021-05

doi：10.3969/j.issn.1002-204x.2023.03.005

Effect of Different Proportions of Vermicompost Substrate

on Tomato Growth and Fruit Quality

Qu Xiaolei1， Ha Rong2， Yang Bo2， Jin Wei2， Ma Wenli2，

Chen Yongwei2， Zhang Min2， Xu Can2， Yang Guili2， Wang Hao2*

（1.Lianhu Farm Co.， Ltd.， Ningxia Agricultural Reclamation Group， Qingtongxia， Ningxia 751600; 2.Agriculture， Forestry and Animal Husbandry Technology Extension Service Center， Ningxia Agricultural Reclamation Group， Yinchuan， Ningxia 750024）

Abstract In order to explore the effects of Vermicompost as a substrate ingredient on the growth and development of tomato and fruit quality， the tomato variety Fenyin 3 was used as the experimental material， and the bag tomato cultivation experiment was conducted with different Vermicompost substrates. The results showed that the substrate of 2/3 Vermicompost with 1/3 soil ratio had the best effect on tomato growth and fruit quality improvement. It can significantly increase the content of organic matter， nitrogen， phosphorus and potassium in the substrate， and promote the content of microbial biomass nitrogen， carbon， and effective viable bacterial count; The plant height was significantly higher than the control group， with the net growth of stem diameter being 10.59 mm， 249.5% higher than the control group. The content of soluble solids， soluble sugars， organic acids and VC in the fruit was the highest， 14.60%， 35.33%， 52.13% and 18.86% higher than the control group respectively. The tomato yield showed 109.72% higher than the control group， and the net income reached 12 916.21 yuan. Through principal component analysis， 2/3 Vermicompost with 1/3 soil ratio scored the highest， thus it was the best formula to promote the growth and development of tomato plants， improve fruit quality and maintain the quality of matrix.

Key words Tomatoes; Vermicompost; Matrix; Growth and development; Fruit quality

番茄是我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)栽培面積和產(chǎn)量均為第一的蔬菜。因番茄生產(chǎn)上普遍采用土壤栽培，且種植模式單一，導(dǎo)致土壤連作障礙嚴(yán)重、土壤環(huán)境惡劣、病蟲(chóng)害頻發(fā)、產(chǎn)量及品質(zhì)下降、經(jīng)濟(jì)效益降低等問(wèn)題，嚴(yán)重制約設(shè)施番茄產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展[1-3]。

基質(zhì)栽培是無(wú)土栽培的主要形式之一，不僅能克服常規(guī)土壤種植產(chǎn)生的次生鹽漬化和連作障礙，而且能一定程度上改善番茄生長(zhǎng)介質(zhì)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)設(shè)施番茄豐產(chǎn)、高質(zhì)[4-5]。蚯蚓糞孔隙度高、透氣性強(qiáng)、保水保肥性好、營(yíng)養(yǎng)豐富、酸堿度趨于中性，是一種新型微生物有機(jī)復(fù)混肥，含有利于植物生長(zhǎng)的活性酶，可提供適宜番茄生長(zhǎng)的土壤肥力和土壤環(huán)境[6-8]。研究表明，蚯蚓糞能顯著促進(jìn)作物生長(zhǎng)、提高產(chǎn)量及品質(zhì)、改善土壤環(huán)境。董青君等[9]用蚯蚓糞作為主要基質(zhì)研究其對(duì)番茄生長(zhǎng)和品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)蚯蚓糞復(fù)配的生長(zhǎng)基質(zhì)理化性質(zhì)優(yōu)良、適宜番茄生長(zhǎng)；劉學(xué)才等[10]研究發(fā)現(xiàn)，施蚯蚓糞較不施蚯蚓糞處理顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀等養(yǎng)分含量，明顯增加土壤中細(xì)菌、放線菌數(shù)量，降低真菌數(shù)量。

蚯蚓糞作為一種優(yōu)質(zhì)高效的有機(jī)肥，近年來(lái)備受各領(lǐng)域?qū)W者的關(guān)注，但將蚯蚓糞作為基質(zhì)應(yīng)用于設(shè)施番茄的研究報(bào)道較少。該研究以蚯蚓糞與土壤不同配比為基質(zhì)，綜合評(píng)價(jià)不同配比基質(zhì)處理的理化性質(zhì)、番茄生長(zhǎng)發(fā)育、果實(shí)品質(zhì)性狀及產(chǎn)量等，篩選出適宜番茄生長(zhǎng)的最佳蚯蚓糞配比基質(zhì)，以期為蚯蚓糞在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的開(kāi)發(fā)利用及改善設(shè)施連作障礙提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及材料

試驗(yàn)于2021年5月18日至9月28日在寧夏農(nóng)墾連湖農(nóng)場(chǎng)日光溫室（長(zhǎng)86 m、寬8 m）進(jìn)行。供試番茄品種為粉印3號(hào)，蚯蚓糞由寧夏萬(wàn)輝生物環(huán)?？萍加邢薰咎峁?。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)施

試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，以蚯蚓糞不同用量為試驗(yàn)因素進(jìn)行番茄基質(zhì)袋式栽培。共設(shè)置6個(gè)基質(zhì)處理，分別為純蚯蚓糞（處理C1）、1/2蚯蚓糞+1/2土壤（處理C2）、1/3蚯蚓糞+2/3土壤（處理C3）、2/3蚯蚓糞+1/3土壤（處理C4）、純土壤（處理C5）、素沙（CK），進(jìn)行番茄基質(zhì)袋式栽培，基質(zhì)直徑為25 cm，高30 cm，由東向西排列2行種植于壟溝內(nèi)，壟溝寬80 cm，壟面寬120 cm，80株（兩壟）為1個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為28 m2，重復(fù)3次。試驗(yàn)番茄于2021年4月16日育苗，5月18日定植。采用水肥一體化系統(tǒng)施肥、灌水，各處理田間管理方式相同。每個(gè)重復(fù)選擇3株番茄掛牌標(biāo)記，經(jīng)過(guò)7 d緩苗，待番茄植株生長(zhǎng)穩(wěn)定后測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。定植前各處理基質(zhì)理化性質(zhì)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

采收后基質(zhì)理化性質(zhì)：番茄拉秧后采集各重復(fù)基質(zhì)樣品500 g，剔除植物殘?bào)w及其他雜物，相同處理樣品混合均勻后迅速置于冰盒中存放。由寧夏菲杰特檢測(cè)有限公司采用國(guó)標(biāo)法測(cè)定有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、速效氮、速效磷、速效鉀、微生物量氮、微生物量碳含量和有效活菌數(shù)。采集樣品時(shí)均佩戴無(wú)菌手套。

生長(zhǎng)指標(biāo)：于番茄定植期（緩苗7 d）、始花期、結(jié)果期、采收期測(cè)定各生長(zhǎng)指標(biāo)。用卷尺測(cè)量番茄植株高度及最大葉片的長(zhǎng)度、寬度，并計(jì)算葉面積，葉面積計(jì)算參照參考文獻(xiàn)[11]的方法進(jìn)行；使用游標(biāo)卡尺測(cè)量番茄植株莖稈粗度。

品質(zhì)指標(biāo)：共測(cè)定6個(gè)指標(biāo)。果實(shí)縱、橫徑使用游標(biāo)卡尺測(cè)量，果形指數(shù)為縱徑/橫徑；番茄硬度使用手持GY-1型果實(shí)硬度計(jì)測(cè)定；可溶性固形物、維生素C、可溶性糖、有機(jī)酸含量4個(gè)內(nèi)含物品質(zhì)指標(biāo)由寧夏菲杰特檢測(cè)有限公司采用國(guó)標(biāo)法測(cè)定。

產(chǎn)量：共測(cè)定4個(gè)指標(biāo)。番茄成熟收獲時(shí)用1%的電子天平稱(chēng)量各處理小區(qū)的番茄單果質(zhì)量、單株果實(shí)產(chǎn)量，并記錄小區(qū)產(chǎn)量，根據(jù)小區(qū)產(chǎn)量計(jì)算單位面積產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel進(jìn)行處理，采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行主成分分析、方差分析，采用Graphpad Prism 5系統(tǒng)作圖。圖表數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)的平均值，采用Duncan method（鄧肯新復(fù)極差法）進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

主成分分析：將原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入SPSS軟件，先通過(guò)Analyze菜單中Descriptive statistics菜單，用其中Descriptive程序進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，并得到FAC值，再使用Analyze菜單中Date reduction菜單中Factor對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析。

主成分因子得分：F=FAC值×對(duì)應(yīng)因子特征值的算術(shù)平方根，主成分的綜合得分是以各主成分的貢獻(xiàn)率為全體對(duì)主成分得分進(jìn)行加權(quán)平均。計(jì)算公式：

F=（F1×貢獻(xiàn)率1+F2×貢獻(xiàn)率2+F3×貢獻(xiàn)率3+F4×貢獻(xiàn)率4）/累計(jì)貢獻(xiàn)率。

2 結(jié)果與分析

2.1 番茄收獲后不同蚯蚓糞配比基質(zhì)的養(yǎng)分變化

從表2可知，番茄收獲后添加不同量蚯蚓糞基質(zhì)的有機(jī)質(zhì)、大量元素含量及有效活菌數(shù)有較大的變化。不同處理基質(zhì)的有機(jī)質(zhì)含量從高到低依次為C1、C4、C3、C2、C5、CK，處理C1基質(zhì)的有機(jī)質(zhì)含量較CK提高136.2%，各處理間差異顯著。各基質(zhì)中全氮、全磷含量均為處理C1最高，其次為處理C4，兩處理均顯著高于CK；各基質(zhì)中全鉀含量為處理C5、C3較高，處理C1～C5均顯著高于CK。各基質(zhì)中堿解氮含量以處理C4最高，其次為C5，處理C1～C5顯著高于CK。各基質(zhì)中有效磷含量處理以C1最高，其次為C4，CK最低。各基質(zhì)中速效鉀含量以處理C3最高，其次為處理C1，兩處理均顯著高于CK。各基質(zhì)中有效活菌數(shù)，處理C4略高于其他處理，為0.15億/g，各處理間差異不顯著。各基質(zhì)中微生物量氮、微生物量碳含量，處理C1顯著高于其他處理，其次為處理C4，處理C1、C4與CK間差異顯著。由此可知，處理C1、C4能夠在一定程度上提高基質(zhì)中的有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、堿解氮、有效磷、速效鉀、微生物量氮、微生物量碳含量，促進(jìn)基質(zhì)中有效活菌數(shù)量，更適宜番茄生長(zhǎng)發(fā)育。

2.2 不同蚯蚓糞配比基質(zhì)對(duì)番茄生長(zhǎng)發(fā)育的影響

在土壤中添加蚯蚓糞可有效促進(jìn)番茄生長(zhǎng)發(fā)育，但蚯蚓糞添加量不同效果不同（圖1）。由圖1可以看出，各處理番茄的株高、莖粗隨著番茄生育時(shí)期的進(jìn)程而遞增，CK相對(duì)于其他處理增幅較緩。番茄各生育時(shí)期株高均以處理C1為最高，其次為處理C2，果實(shí)收獲時(shí)處理C1的株高凈生長(zhǎng)量達(dá)129.76 cm，較CK提高323.49%，差異顯著。番茄莖粗變化均表現(xiàn)為“快—慢—快”的單S曲線，始花期、結(jié)果期處理C1和C4的莖粗最粗，處理C2、C3、C5的莖粗略低，但均高于CK；采收時(shí)處理C4的莖粗達(dá)13.05 mm，凈生長(zhǎng)量為10.59 mm，較CK提高249.5%，差異顯著。番茄葉面積，各生育時(shí)期處理C1的葉面積均優(yōu)于其他處理，其次為處理C4，CK的葉面積最小。綜合分析，發(fā)現(xiàn)添加不同量蚯蚓糞的基質(zhì)可提高番茄生長(zhǎng)速度，促進(jìn)植株株高、莖粗和葉片的生長(zhǎng)。

2.3 不同蚯蚓糞配比基質(zhì)對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)的影響

由表3可知，不同蚯蚓糞配比基質(zhì)處理對(duì)番茄品質(zhì)均有影響，處理間差異顯著。CK的果形指數(shù)為0.77，果實(shí)為扁圓形，其他處理的番茄果形指數(shù)在0.80～0.86之間，均高于CK，屬于圓形果或者近圓形果。各處理間果實(shí)硬度差異不顯著，處理C1～C4果實(shí)硬度均高于CK，處理C3果實(shí)硬度最高。果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)指標(biāo)以處理C4表現(xiàn)較好，可溶性固形物、可溶性糖、有機(jī)酸、維生素C含量均較高，分別較對(duì)照提高14.60%、35.33%、52.13%、18.86%，與CK差異均達(dá)顯著水平；其次為處理C1，處理C5一定程度上增加了各成分含量，但與CK差異不顯著。綜上表明，使用添加不同量蚯蚓糞的基質(zhì)栽培番茄，能夠提高番茄果實(shí)品質(zhì)，對(duì)果實(shí)可溶性糖、可溶性固形物、有機(jī)酸、維生素C含量的積累有促進(jìn)作用，其中處理C4番茄果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)成分的積累最佳。

2.4 不同蚯蚓糞配比基質(zhì)對(duì)番茄產(chǎn)量的影響

從表4可以看出，在土壤中添加蚯蚓糞可顯著增加番茄產(chǎn)量。各處理番茄單果質(zhì)量均高于CK，處理C4果實(shí)最重，較CK提高20.20%。番茄單株產(chǎn)量，各處理與CK間差異顯著，其中：處理C4的單株產(chǎn)量最高，為2 094.68 g，較CK提高101.08%；其次為處理C1，較CK提高100.96%。番茄單位面積產(chǎn)量，由高到低依次為C4、C1、C3、C2、C5、CK，各處理與CK間差異顯著，較CK分別增產(chǎn)109.72%、108.00%、105.93%、93.62%和82.65%。試驗(yàn)結(jié)果表明，與純土壤和素沙相比，添加蚯蚓糞的基質(zhì)可以提高番茄產(chǎn)量，但隨著添加蚯蚓糞的比例增高番茄產(chǎn)量略有降低；不同蚯蚓糞配比基質(zhì)栽培番茄以處理C4增產(chǎn)效果最佳。

2.5 不同蚯蚓糞配比基質(zhì)栽培番茄經(jīng)濟(jì)效益分析

番茄生產(chǎn)的成本消耗主要包括設(shè)施損耗、雇工、地租，以及購(gòu)買(mǎi)化肥、農(nóng)藥、種子等，在本試驗(yàn)研究中種植的番茄品種及生產(chǎn)管理方式一致，因此總成本差異主要由蚯蚓糞投入成本引起。由表5可以看出，不同蚯蚓糞配比基質(zhì)處理可提高番茄產(chǎn)量，進(jìn)而增加經(jīng)濟(jì)效益。其中：處理C4每667 m2蚯蚓糞成本投入為401.00元，番茄收益最高，凈收益達(dá)12 916.21元，較CK增加103.4%；處理C1蚯蚓糞成本投入最高，為601.51元，凈收益為12 606.56元；處理C5蚯蚓糞成本投入最低，凈收益低于其余蚯蚓糞配比基質(zhì)處理，但高于CK。凈收益由高到低依次排序?yàn)樘幚鞢4、C3、C1、C2、C5、CK。綜上可以看出，處理C4的蚯蚓糞成本投入居中，番茄凈收益最高，經(jīng)濟(jì)效益最好。

2.6 不同蚯蚓糞配比基質(zhì)栽培性能關(guān)鍵指標(biāo)主成分分析

主成分分析法（principal component analysis，PCA）是把多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)不相關(guān)綜合指標(biāo)的一種多元統(tǒng)計(jì)分析方法，利用PCA可從多因素中解析出重要的影響因素，適用于對(duì)多指標(biāo)的綜合分析[12]。將不同蚯蚓糞配比基質(zhì)的理化性質(zhì)、植株生長(zhǎng)發(fā)育、果實(shí)品質(zhì)、產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益等24個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)全部作為評(píng)價(jià)對(duì)象，對(duì)所有指標(biāo)進(jìn)行主成分分析。評(píng)價(jià)指標(biāo)具有不同的量綱與數(shù)量級(jí)，為了避免其對(duì)結(jié)果的影響，主成分分析前必須對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)通過(guò)主成分分析，從24項(xiàng)指標(biāo)中提取出3個(gè)主成分，將不同蚯蚓糞配比基質(zhì)下各參數(shù)代入公式可得主成分綜合得分。表6結(jié)果顯示，處理C4的綜合得分較高，為3.015，是栽培番茄的優(yōu)選基質(zhì)。

3 結(jié)論與討論

基質(zhì)作為作物根系提供養(yǎng)分的載體，其理化性質(zhì)、保水和保肥性能直接影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育。因此，基質(zhì)的選擇與配比對(duì)提高作物質(zhì)量有著重要意義[13]。蚯蚓糞作為一種特殊的有機(jī)肥料近些年在國(guó)內(nèi)得到了大量應(yīng)用，該研究以探討蚯蚓糞與土壤最佳配比為出發(fā)點(diǎn)，以期得到適宜番茄生長(zhǎng)的最佳蚯蚓糞配比基質(zhì)。有研究認(rèn)為，基質(zhì)pH值維持在弱酸性至中性，容重控制在0.1～0.8 g·cm-3，EC值在0.50～1.25 mS·cm-1區(qū)間可以為番茄提供良好的水、氣、肥根際環(huán)境，有利于番茄的生長(zhǎng)發(fā)育[14]。該研究結(jié)果表明，添加蚯蚓糞的基質(zhì)中有機(jī)質(zhì)、速效養(yǎng)分含量增加，微生物量氮、微生物量碳含量和有效活菌數(shù)提高，可促進(jìn)番茄生長(zhǎng)發(fā)育。但隨著蚯蚓糞比例的增加，基質(zhì)pH值逐漸增加，可能是由于生產(chǎn)蚯蚓糞的原材料（牛糞）的堿性較大，且蚯蚓糞腐殖酸含量偏低所致[15-16]。雖然不同蚯蚓糞配比基質(zhì)的pH值略高于對(duì)照，卻并未對(duì)番茄生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生太大影響，今后可通過(guò)增加蚯蚓消解處理有機(jī)廢棄物的時(shí)間，逐漸降低蚯蚓糞pH值[17]。

蚯蚓糞作為栽培基質(zhì)在西瓜[18]、草莓[19]和茄[15]等果蔬上的應(yīng)用研究表明，蚯蚓糞可促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育、改善果實(shí)品質(zhì)。該研究結(jié)果顯示，添加蚯蚓糞可使番茄株高、莖粗和葉面積生長(zhǎng)速率加快，果實(shí)可溶性固形物、可溶性糖、有機(jī)酸、維生素C含量提高，單果質(zhì)量及產(chǎn)量增加，從而增加番茄經(jīng)濟(jì)效益；但隨著蚯蚓糞比例的增加，經(jīng)濟(jì)效益呈現(xiàn)先增加后減少的現(xiàn)象，以2/3蚯蚓糞+1/3土壤基質(zhì)處理表現(xiàn)最好。究其原因，可能是蚯蚓糞用量增加雖然增加了基質(zhì)的養(yǎng)分含量，但用量過(guò)多容重增大，基質(zhì)通透性變差，抑制了根系對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，從而導(dǎo)致番茄徒長(zhǎng)，降低果實(shí)品質(zhì)及產(chǎn)量。

目前，主成分分析法已廣泛應(yīng)用于農(nóng)作物品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)[12]。評(píng)價(jià)番茄的指標(biāo)存在差異，各生長(zhǎng)、營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)間也存在不同程度的相關(guān)性，因此通過(guò)單一指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)番茄果實(shí)品質(zhì)并不客觀。主成分分析法避免了人為賦權(quán)對(duì)綜合評(píng)價(jià)的主觀影響，可客觀綜合評(píng)價(jià)蚯蚓糞基質(zhì)對(duì)番茄生長(zhǎng)發(fā)育及果實(shí)品質(zhì)的影響。該研究將24項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，提取3個(gè)主成分，并對(duì)各處理計(jì)算綜合得分，以2/3蚯蚓糞+1/3土壤基質(zhì)處理得分最高，為最優(yōu)基質(zhì)。

該研究結(jié)果表明，基質(zhì)中添加蚯蚓糞可改善土壤理化性質(zhì)，可有效促進(jìn)番茄植株前期的生長(zhǎng)發(fā)育，起到健苗、壯苗作用，同時(shí)對(duì)后期果實(shí)品質(zhì)的提高、產(chǎn)量的增加效果顯著。但蚯蚓糞添加量不宜過(guò)高，以2/3蚯蚓糞+1/3土壤配比的基質(zhì)理化性質(zhì)最優(yōu)，番茄產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益最佳。這一配比基質(zhì)對(duì)其他設(shè)施瓜菜育苗基質(zhì)的選配具有一定參考意義。

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