張 洋，張 榮，胥婷婷

（青海大學農(nóng)林科學院 西寧 810016）

蔬菜喜肥且需肥量大，為了提高蔬菜的產(chǎn)量，生產(chǎn)中普遍存在盲目偏施、濫施化肥的現(xiàn)象，尤其是氮肥以及養(yǎng)分比例失調(diào)等問題，導(dǎo)致蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)降低，引起土壤硝酸鹽累積[1]。筆者通過對青海東部地區(qū)3 個區(qū)縣的合作社和種植大戶調(diào)研了解到，大多數(shù)蔬菜種植戶氮肥的施用量為500～1000 kg·hm-2，磷肥的施用量為200～700 kg·hm-2，鉀肥的施用量為500～900 kg·hm-2，有機肥的施用量為700～1000 kg·hm-2，農(nóng)戶的實際化肥施用量遠遠高于蔬菜生產(chǎn)的需肥量，而有機肥施用量不足，使大量養(yǎng)分滯留在土壤環(huán)境中，對土壤環(huán)境產(chǎn)生了不利影響。因此，科學合理施用氮肥是目前青海東部地區(qū)設(shè)施蔬菜高效發(fā)展急需解決的問題。

利用有機肥替代氮肥進行化肥減施是目前蔬菜生產(chǎn)中普遍使用的栽培技術(shù)措施之一，可以在保證產(chǎn)量的前提下達到提高蔬菜品質(zhì)的目的。王冰清等[2]研究發(fā)現(xiàn)，化肥減量配施不同比例有機肥對黃瓜、苦瓜和甘藍的產(chǎn)量無顯著性影響，但顯著提高這3 種蔬菜的可溶性糖、維生素C 和蛋白質(zhì)含量，使硝酸鹽含量下降，化肥減量60%并配施40%有機肥的處理對蔬菜影響效果最佳。牛振明等[3]研究發(fā)現(xiàn)，適量化肥減量配施有機肥可以提高春茬甘藍幼苗株高，促進莖粗生長，提高光合效率，降低硝酸鹽與可溶性固形物含量，與當?shù)剞r(nóng)戶傳統(tǒng)施肥量相比，化肥減施30%并配施適量有機肥是合理的施肥對策。張海波等[4]研究表明，化肥減量小于30%與菌渣共同施用可提高大頭菜菜頭產(chǎn)量，適當減少化肥用量與菌渣配施可以提高大頭菜氨基酸含量，促進葉片對氮、磷、鉀的吸收，增加菜頭中鉀含量，降低菜頭硝酸鹽含量。有機肥的肥效長且持久，有利于蔬菜栽培中土壤形成良好的團粒結(jié)構(gòu)和土壤環(huán)境，土壤孔隙度增加，具有保水、保肥的能力[5]。增施有機肥，可以提高土壤田間持水量和土壤礦物質(zhì)含量，同時還可以增加土壤的總孔隙度及調(diào)整孔隙的分布狀況[6]。大量研究表明，施用等量氮條件下，作物吸氮量高，可明顯降低土壤剖面中NO3--N 的累積[7]。有機無機肥配施能提高土壤供氮能力，促進作物根系對氮的吸收利用，提高氮肥利用率[8]。

減少化肥施用量、增施有機肥是全力促進青海東部地區(qū)設(shè)施蔬菜穩(wěn)定生產(chǎn)，質(zhì)量提升，促進土壤的可持續(xù)發(fā)展，增加農(nóng)牧民收入的主線。但是，關(guān)于青海東部地區(qū)日光溫室設(shè)施蔬菜氮肥減量及有機肥替代化肥的合適比例前人研究較少。為此，筆者研究在氮肥減施條件下有機肥替代氮肥對溫室番茄產(chǎn)量、品質(zhì)和水肥效應(yīng)的影響，探索出適宜番茄生產(chǎn)的氮肥減施量+有機肥替代氮肥比例，為青藏高原地區(qū)設(shè)施番茄的高效生產(chǎn)和土壤的可持續(xù)利用提供科學合理的施肥方案和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地基本情況

試驗于2022 年4-9 月在青海省海東市互助土族自治縣東溝鄉(xiāng)姚馬村試驗基地進行。試驗地土壤類型為灰鈣土，年均降水量470 mm，全年日照時數(shù)長達2580 h。試驗地土壤基本理化性狀見表1。

表1 試驗地基本理化性狀Table 1 The basic physical and chemical properties of the field

1.2 供試品種與肥料

供試番茄品種為粉特優(yōu)，由青海省農(nóng)林科學院園藝研究所提供，該品種植株長勢旺盛，中早熟，高抗TY 病毒，連續(xù)坐果力強。供試氮肥為尿素（含N 46%，w，后同），磷肥為過磷酸鈣（含P2O512%），鉀肥為硫酸鉀（含K2O 50%）。有機肥（含N 2%，含P2O51%，含K2O 2%），有機質(zhì)含量≥30%，由青海恩澤農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司提供。

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè)置7 個處理，常規(guī)施肥減氮40%+有機肥替代氮肥20%（T1）；常規(guī)施肥減氮40%+有機肥替代氮肥40%（T2）；常規(guī)施肥減氮40%+有機肥替代氮肥60%（T3）；常規(guī)施肥減氮40%+有機肥替代氮肥80%（T4）；常規(guī)施肥減氮40%+有機肥替代氮肥100%（T5）；常規(guī)施肥（T6）；空白對照（T7）。T1～T5 處理無機養(yǎng)分用量保持一致，具體用量為N 270 kg·hm-2，P2O5300 kg·hm-2，K2O 525 kg·hm-2；T6為習慣施肥處理，無機肥料用量為N 450 kg·hm-2，P2O5300 kg·hm-2，K2O，525 kg·hm-2；T7 為不施肥處理。若有機肥帶入的氮、磷、鉀養(yǎng)分不足時，用化學無機肥料補足。具體施肥方案見表2。

表2 不同處理施肥方案Table 2 Fertilization scheme of different treatment （kg·hm-2）

試驗在一個溫室大棚內(nèi)進行，供試溫室大棚為南北走向，長度77.0 m，跨度12.0 m，高度2.8 m。試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，每處理3 次重復(fù)，共21 個小區(qū)。每壟面積1.1 m×8 m=8.8 m2，各處理小區(qū)面積8 壟×8.8 m2=70.4 m2。起壟覆膜栽培，每壟種植2行，行距100 cm，株距40 cm，壟寬70 cm，壟間距30 cm，壟高30 cm。灌水方式為滴灌，40%N、60%P2O5和40% K2O 作為基肥一次性施入，60% N、40% P2O5和60% K2O 作為追肥，自開花期開始分6～8 次隨水滴施，每次追肥時間間隔10～15 d。全部有機肥于番茄定植前作基肥一次性施入，田間管理按常規(guī)方法進行。

1.4 測定項目及方法

試驗前采用S 型取樣法采集小區(qū)耕層土壤樣品（0～20 cm）3 份，帶回實驗室，經(jīng)過風干并去除植物根系和碎石，研磨并過20、60 目篩后，測定土壤全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀、有機質(zhì)含量和pH[9]。拉秧后，每小區(qū)取0～200 cm 土壤樣品，以20 cm 為一層，每層取土壤樣品20 g，在實驗室105 ℃烘干至恒質(zhì)量后，測定土壤含水量；每20 cm 為一個土層，取土壤鮮樣放入自封袋中帶回實驗室，風干后，研磨并過0.85 mm 篩后，用1 mol·L-1氯化鉀溶液（土液質(zhì)量比為1∶10）、振蕩1 h 浸提，過濾后用連續(xù)流動分析儀測定土壤硝態(tài)氮含量，各處理土壤含水量和硝態(tài)氮含量均為3 次重復(fù)。自坐果期開始，分小區(qū)測定番茄的產(chǎn)量；盛果期采用2，6-二氯靛酚滴定法測定番茄的維生素C 含量[10]、采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量[11]、采用凱氏定氮法測定粗蛋白含量[12]、采用H2SO4-H2O2消煮法測定番茄全氮含量[9]、采用鉬銻抗吸光光度法測定全磷含量[9]、采用酸熔-火焰光度法測定全鉀含量[9]，以上測定均3 次重復(fù)。

番茄養(yǎng)分吸收量/（kg·hm-2）=番茄產(chǎn)量×番茄養(yǎng)分（氮、磷、鉀）含量。肥料農(nóng)學利用率/（kg·kg-1）=（施肥區(qū)產(chǎn)量-無肥區(qū)產(chǎn)量）/（施N 量+施P2O5量+施K2O 量）；肥料貢獻率/%=（施肥區(qū)產(chǎn)量-不施肥區(qū)產(chǎn)量）/施肥區(qū)產(chǎn)量×100[13]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 22.0 統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)處理和差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對番茄產(chǎn)量的影響

由圖1 可以看出，不同施肥處理對番茄產(chǎn)量的影響存在一定差異。T1、T2 和T3 處理，番茄產(chǎn)量較T6 處理（常規(guī)施肥）有所增加，其中T2 處理番茄產(chǎn)量最高，為41 595 kg·hm-2，增產(chǎn)8686 kg·hm-2，增產(chǎn)率26.39%；顯著高于T4、T5 和T7 處理。T4、T5和T7 處理，番茄產(chǎn)量較T6 處理（常規(guī)施肥）有所降低，其中不施肥料的T7 處理番茄產(chǎn)量最低，僅為25 250 kg·hm-2，減產(chǎn)7659 kg·hm-2，減產(chǎn)率為23.27%。

圖1 不同處理對番茄產(chǎn)量的影響Fig.1 Effects of different treatment on yield of tomato

2.2 不同處理對番茄品質(zhì)的影響

由表3 可知，不同施肥處理對番茄品質(zhì)的影響存在一定差異。T2、T3、T4 和T5 處理番茄可溶性糖含量較T6 處理（常規(guī)施肥）有所增加，T1 和T7處理則較T6 處理有所降低。其中，T2 處理番茄可溶性糖含量最高，為4.30%，顯著高于T1、T4、T5、T6 和T7 處理，與T6 處理相比，番茄可溶性糖含量顯著提高44.78%；不施肥料的T7 處理番茄可溶性糖含量最低，僅為2.04%，較T6 處理顯著降低31.31%。

表3 不同處理對番茄品質(zhì)性狀的影響Table 3 Effects of different treatment on quality characters of tomato

T2 和T5 處理番茄維生素C 含量較T6 處理（常規(guī)施肥）有所增加，T1、T3、T4、和T7 處理則較T6 處理有所降低。其中，T2 處理番茄維生素C 含量最高，為181.6 mg·kg-1，顯著高于其他處理，與T6 處理相比，番茄維生素C 含量顯著提高15.82%；不施肥料的T7 處理番茄維生素C 含量最低，僅為86.8 mg·kg-1，較T6 處理顯著降低44.64%。

T2、T3、T4 和T5 處理番茄粗蛋白含量較T6 處理（常規(guī)施肥）有所增加，T1 和T7 處理則較T6處理有所降低。其中，T2 處理番茄粗蛋白含量最高，為1.19%，顯著高于T7 處理，與T6 處理相比提高16.67%；不施肥料的T7 處理番茄粗蛋白含量最低，僅為0.62%，較T6 處理顯著降低39.22%。

2.3 不同處理對土壤硝態(tài)氮含量的影響

由表4 可知，不同施肥處理對0～200 cm 土層土壤硝態(tài)氮平均含量的影響存在差異。番茄收獲后0～200 cm 土層硝態(tài)氮含量整體呈降低的趨勢，且在160 cm 土層硝態(tài)氮含量基本趨于穩(wěn)定。T1、T2、T3、T4、T5 和T7 處理，番茄收獲后0～200 cm 土層土壤硝態(tài)氮平均含量較T6 處理均有所降低，其中T7 處理降低的最多，其次為T2 處理。T6 處理0～200 cm 土層土壤硝態(tài)氮平均含量最高，為55.63 mg·kg-1，T2 處理較T6 處理土壤硝態(tài)氮平均含量降低了20.99 mg·kg-1，降低率為37.73%。以上結(jié)果說明在合理的減施氮肥基礎(chǔ)上配合有機肥替代氮肥能降低硝態(tài)氮在各土層中的殘留。

表4 不同處理對0～200 cm 土層硝態(tài)氮含量的影響Table 4 Effects of different treatment on NO3-N content of 0-200 cm soil layers （mg·kg-1）

2.4 不同處理對土壤含水量的影響

由表5 可知，不同施肥處理對土壤含水量的影響存在差異。0～20 cm 土層土壤含水量隨著有機肥替代氮肥量的增加，土壤含水量呈增加的趨勢，其中T5 處理土壤含水量最高，為21.74%，與T6 處理相比，增加1.32 個百分點；不施肥料的T7 處理，土壤含水量較T6 處理有所降低，僅為18.34%，較T6處理降低2.08 個百分點。

表5 不同處理對0～200 cm 土層含水量的影響Table 5 Effects of different treatment on water content of 0-200 cm soil layers %

T1、T2、T3、T4 和T5 處理0～200 cm 土層平均含水量較T6 處理有所增加，其中T2 處理土壤平均含水量最高，為22.74%，與T6 處理相比，提高1.5個百分點；T7 處理土壤含水量較T6 處理有所降低，僅為17.81%，較T6 處理降低3.43 個百分點。

2.5 不同處理對番茄養(yǎng)分吸收量的影響

由表6 可知，不同施肥處理對番茄養(yǎng)分吸收量的影響存在差異。番茄對氮、磷、鉀養(yǎng)分的平均吸收量大小依次為：鉀＞氮＞磷，吸收比例為N∶P∶K=1.00∶0.30∶1.24。T1、T2 和T3 處理番茄氮素的吸收量較T6 處理顯著提高，T4、T5 和T7 處理則較T6處理顯著降低。其中，T2 處理番茄氮素的吸收量最高，為67.8 kg·hm-2，顯著高于其他處理，較T6 處理提高56.47%；T7 處理氮素的吸收量最低，僅為26.01 kg·hm-2，較T6 處理顯著降低39.97%。

表6 不同處理對番茄養(yǎng)分吸收量的影響Table 6 Effects of different treatment on nutrient absorption of tomato （kg·hm-2）

T1、T2、T3、T4 和T5 處理番茄磷素的吸收量較T6 處理有所提高。其中，T2 處理番茄磷素的吸收量最高，為19.27 kg·hm-2，顯著高于其他處理，較T6處理提高55.40%；T7 處理磷素的吸收量最低，僅為6.65 kg·hm-2，較T6 處理顯著降低46.37%。

T1、T2、T3 和T5 處理番茄鉀素的吸收量較T6 處理有所提高，T4 和T7 處理則較T6 處理有所降低。其中，T2 處理番茄鉀素的吸收量最高，為81.94 kg·hm-2，顯著高于其他處理，比T6 處理提高60.98%；T7 處理鉀素的吸收量最低，僅為33.84 kg·hm-2，較T6 處理顯著降低33.52%。

2.6 不同施肥處理對番茄肥料利用率的影響

由表7 可知，不同施肥處理對肥料的利用率存在差異。T1、T2 和T3 處理肥料貢獻率較T6 處理有所提高，T4 和T5 處理則較T6 處理有所降低。其中，T2 處理肥料貢獻率最高，為39.14%，顯著高于T4 和T5 處理，較T6 處理提高16.22 個百分點；T4 處理肥料貢獻率最低，僅為6.09%，較T6 處理降低16.83 個百分點。

表7 不同處理對番茄肥料利用率的影響Table 7 Effects of different treatment on fertilizer use efficiency of tomato

T1、T2 和T3 處理農(nóng)學利用率較T6 處理有所提高，T4 和T5 處理農(nóng)學利用率較T6 處理有所降低。其中，T2 處理農(nóng)學利用率最高，為14.93 kg·kg-1，顯著高于T4、T5 和T6 處理，較T6 處理提高148.42%；T4 處理農(nóng)學利用率最低，僅為1.54 kg·kg-1，較T6處理降低74.38%。

3 討論與結(jié)論

茹朝等[14]研究發(fā)現(xiàn)，不同肥料施用模式下產(chǎn)量差異巨大，增施生物有機肥與常規(guī)施肥相比，化肥減量30%時增產(chǎn)率在10.80%～20.91%，化肥減量40%時增產(chǎn)率在0.04%～6.48%。張俊峰等[15]研究表明，80%常規(guī)施肥+生物有機肥處理顯著增加了黃瓜單瓜質(zhì)量、經(jīng)濟產(chǎn)量和生物產(chǎn)量。閆佳會等[16]研究發(fā)現(xiàn)，大蔥有機肥替代的合適比例為40%和60%，大蔥產(chǎn)量相比全施化肥處理分別增加3.39%、4.48%。本研究中，常規(guī)施肥減氮40%+有機肥替代氮肥20%、40%、60%番茄產(chǎn)量較常規(guī)施肥均增產(chǎn)但差異不顯著，增產(chǎn)率在3.68%～26.39%，常規(guī)施肥減氮40%+有機肥替代氮肥80%、100%番茄產(chǎn)量較常規(guī)施肥減產(chǎn)5.93%～18.16%。說明合理的氮肥減施量配合有機肥替代比例能促進番茄的增產(chǎn)，反之則會造成番茄減產(chǎn)。唐宇等[17]研究發(fā)現(xiàn)，生物有機肥替代化肥有利于番茄果實的生長，品質(zhì)的提高。董家僖等[18]研究發(fā)現(xiàn)，有機肥替代化肥能增加番茄產(chǎn)量和果實維生素C 含量，并隨替代量的增加而增加?？总S[19]研究表明，有機肥部分替代化肥可以提高作物還原糖的含量。吳金棟等[20]的研究結(jié)果表明，50%有機肥替代化肥處理的茄子可溶性糖含量增加50%左右。筆者研究發(fā)現(xiàn)，常規(guī)施肥減氮40%+有機肥替代40%～100%氮肥均可以提升番茄的可溶性糖含量和粗蛋白含量；常規(guī)施肥減氮40%+有機肥替代40%、100%氮肥可以提升番茄的維生素C 含量。與常規(guī)施肥相比，常規(guī)施肥減氮40%+有機肥替代氮肥40%處理顯著提高了可溶性糖和維生素C 含量，可溶性糖、維生素C 含量分別較常規(guī)施肥處理提高44.78%、15.82%。粗蛋白含量較常規(guī)施肥處理提高16.67%，但差異不顯著。這說明與常規(guī)施肥相比，合理的氮肥減施量配合有機肥替代比例能促進番茄品質(zhì)的提高，與前人研究結(jié)果相似。

土壤硝態(tài)氮累積量隨施氮量的增加而增加[21]，因此減少氮肥的投入是降低土壤硝態(tài)氮累積量的最佳策略。在設(shè)施栽培中，大水漫灌的現(xiàn)象比較普遍。在過量灌溉的情況下，硝態(tài)氮淋失量也逐漸增加[22]。筆者在本研究中發(fā)現(xiàn)，較常規(guī)施肥處理相比，常規(guī)施肥減氮40%+有機肥替代不同氮肥比例均可以降低0～200 cm 土層土壤的平均硝態(tài)氮含量，說明合理的化肥減施與有機肥替代化肥減少了番茄種植區(qū)土壤硝酸鹽在土體中的累積，降低了因過量施肥而造成的地下水環(huán)境污染的風險，尤其是常規(guī)施肥減氮40%+有機肥替代氮肥40%處理，降低效果尤為明顯。施用有機肥可以明顯改善土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤總孔隙度，提高土壤蓄水持水能力[23]。配施有機肥處理的土壤含水量在0～20 cm 土層高于單施化肥處理[24]。筆者在本研究中發(fā)現(xiàn)，高量有機肥處理的200 cm 土層平均貯水量比對照高4.79%～7.65%（差異顯著），中量有機肥處理可顯著提高200 cm 土層平均貯水量6.50%[25]。施有機肥+生物炭處理能夠改變土壤剖面水分分布，使更多的水分集中在0～30 cm 土層，增加作物可利用的水分含量，對水分的固持作用顯著[26]。宮亮等[27]研究發(fā)現(xiàn)，有機肥可使玉米全生育期0～40 cm 土層中土壤的含水量顯著提高。研究表明，與傳統(tǒng)耕作相比，增施有機肥可使20～50 cm 土層中土壤的含水量平均提高18.0%[28]。筆者的研究與前人研究結(jié)果相似，氮肥減施條件下有機肥替代氮肥提高了0～20 cm土層土壤含水量。說明增施有機肥可充分改善土壤物理性質(zhì)、增加土壤水分，提高土壤有效水含量和作物水分利用率，且隨著有機肥施用量的增加呈增加的趨勢，這與王曉娟等[25]的研究結(jié)果一致。

筆者在本研究中發(fā)現(xiàn)番茄對氮、磷、鉀的平均吸收量大小依次為鉀＞氮＞磷，吸收比例為N∶P∶K=1.00∶0.30∶1.24，與前人研究結(jié)果相似[29]。張鳳華等[30]研究發(fā)現(xiàn)，有機肥用量75 t·hm-2即可滿足大白菜對氮養(yǎng)分的需求，在此基礎(chǔ)上增施氮肥或有機肥均無顯著增產(chǎn)效應(yīng)，卻顯著增加土壤氮素的盈余量。譚宏偉等[31]研究發(fā)現(xiàn)，在滴灌條件下對甘蔗進行化肥減施能夠有效促進甘蔗生長期對N、P、K 的吸收。有研究認為對番茄進行化肥減量相比較常規(guī)施肥，能顯著提高番茄不同生育期對N、P、K 吸收量和積累速率[32]。筆者在研究中發(fā)現(xiàn)，在氮肥減量條件下，氮、磷、鉀的吸收量隨著有機肥替代氮肥量的增加而增加，但是當替代比例超過60%以上時，養(yǎng)分的吸收量將會降低。尤其是常規(guī)施肥減氮40%+有機肥替代氮肥40%處理，養(yǎng)分吸收量最大。

肥料利用率低是我國蔬菜生產(chǎn)的突出問題，其中優(yōu)化改善肥料管理是提高肥料利用率行之有效的措施之一。過高的化肥施用量會導(dǎo)致養(yǎng)分不能被植物有效利用而造成肥料利用率的降低[33]。魏曉蘭等[34]研究發(fā)現(xiàn)，在減化肥25%范圍內(nèi)配施等量生物有機肥不僅提高土壤肥力及小白菜產(chǎn)量，還能一定程度提高肥料利用率。筆者在本研究中發(fā)現(xiàn)，減化肥30%配施不同種類有機肥均能使氮肥的農(nóng)學利用率及氮肥偏生產(chǎn)力提高且維持在較高水平；同時，有機肥處理相比化肥均有效提高農(nóng)學利用效率及偏生產(chǎn)力[35]。綜合來看，在氮肥減施條件下有機肥替代氮肥60%以下，肥料貢獻率和農(nóng)學利用率較常規(guī)施肥均有所提高，說明在化肥減施條件下合適的有機肥替代氮肥降低了化肥用量，同時能有效控制養(yǎng)分緩慢釋放以滿足作物不同階段對養(yǎng)分的需求，降低了氮素向土壤深層淋溶，確保了養(yǎng)分的高效利用，提高了肥料貢獻率和農(nóng)學利用率。

綜上所述，合理的氮肥減施量配合有機肥替代氮肥比例，能夠提高溫室番茄產(chǎn)量和品質(zhì)，提升氮、磷、鉀素的吸收量和肥料利用率，增加0～20 cm 土層土壤含水量，抑制土壤硝態(tài)氮向土壤下層的淋洗。在本研究條件下，常規(guī)施肥減氮40%+有機肥替代氮肥40%（N 162 kg·hm-2+P2O5246 kg·hm-2+K2O 417 kg·hm-2+有機肥5400 kg·hm-2）效果最佳，是青海東部地區(qū)溫室番茄生產(chǎn)最佳的施肥模式。