摘" " 要：為加快有機肥替代化肥和推廣應(yīng)用微生物肥料，實現(xiàn)化肥減量的目標，以番茄品種多吉瑞星為試驗材料，設(shè)置6個施肥處理，研究化肥減量對設(shè)施番茄光合特性及肥料利用率的影響。結(jié)果表明，株高隨著化肥減量的增加而降低。在化肥減量一致下通過配施有機肥和生物肥可促進番茄株高、根長和果穗數(shù)的增加。RFM1處理（化肥減施20%配施有機肥20%+微生物肥）增加了SPAD、氮素含量、氣孔導(dǎo)度（Gs）和凈光合速率（Pn）。有效磷和速效鉀含量隨著有機肥增加而增加，配施微生物肥后隨著有機肥增加呈下降的趨勢。氮肥利用率、磷肥利用率和鉀肥利用率以RFM2處理（化肥減施40%配施有機肥40%+微生物肥）為最高，但與RFM1處理差異不顯著。RFM1處理的番茄可溶性固形物、維生素C和番茄紅素含量均最高，且有效降低了有機酸含量。番茄產(chǎn)量以RFM1處理為最高，RF1、RFM1和RFM2處理分別較CF處理增產(chǎn)4.41%、8.14%和0.82%，RF2處理較CF減產(chǎn)6.54%。綜合考慮，在設(shè)施番茄栽培中，化肥減施20%配施有機肥20%和微生物肥，可達到化肥減施的效果。

關(guān)鍵詞：番茄；化肥減量；微生物肥，光合特性；肥料利用率

中圖分類號：S641.2 文獻標識碼：A 文章編號：1673-2871（2024）02-074-06

Effects of chemical fertilizer reduction combined with organic fertilizer and microbial fertilizer on photosynthetic characteristics and fertilizer utilization rate of tomato

ZHENG Jianchao， LI Ming， SHI Fangfang， DONG Fei

（Agricultural Science Research Institute of the Twelfth Division of XPCC， Urumqi 830088， Xinjiang， China）

Abstract： In order to reduce chemical fertilizers and speed up the replacement of chemical fertilizers with organic fertilizers and promote the application of microbial fertilizers， tomato Duojiruixing was used as the test material， and six fertilization treatments were set up in the experiment to study the effects of chemical fertilizer reduction on the growth characteristics and fertilizer utilization rate of facility tomato. The effects of chemical fertilizer reduction on the growth characteristics and fertilizer utilization rate of facility tomato were studied in order to find the appropriate reduction ratio from the response mechanism of photosynthetic characteristics and fertilizer utilization rate to chemical fertilizer reduction. The results showed that the plant height decreased with the increase of chemical fertilizer reduction， and the growth of plant height， root system and ear number of tomato could be promoted by applying organic fertilizer and biological bacterial fertilizer. RFM1 treatment increased SPAD ， nitrogen value， stomatal conductance and net photosynthetic rate. The available phosphorus and available potassium increased with the increase of organic fertilizer， and decreased with the increase of organic fertilizer after the application of microbial fertilizer. The utilization rate of nitrogen fertilizer， phosphorus fertilizer and potassium fertilizer was higher in RFM2 treatment， but not significantly different from RFM1. RFM1 treated tomato had the highest content of soluble solids， vitamin C and lycopene， which effectively reduced the content of organic acids. The yields of tomatos treated by RF1， RF2， RFM1 and RFM2 were 4.41%， -6.54%， 8.14% and 0.82% higher than that of CF， and RFM1 was highest. Collectively， in facility tomato cultivation， 20% of chemical fertilizer can be replaced by organic fertilizer and microbial fertilizer to achieve the effect of chemical fertilizer reduction.

Key words： Tomato; Fertilizer reduction; Microbial fertilizer; Photosynthetic characteristics ; Fertilizer utilization rate

番茄（Solanum lycopersicum L.）是茄科番茄屬的一年生或多年生草本植物，是世界上重要的蔬菜作物之一。因番茄具有較高的營養(yǎng)價值，且價格低廉產(chǎn)量高，深受消費者和種植戶的喜愛[1]。設(shè)施蔬菜是我國北方地區(qū)冬春蔬菜供應(yīng)和農(nóng)民增收的重要產(chǎn)業(yè)。設(shè)施溫室常年連作和密閉環(huán)境，使土壤鹽漬化、肥力下降和病蟲害增加，種植戶為獲得高產(chǎn)目標，會加大化肥、農(nóng)藥和激素的使用量，致使土壤理化性質(zhì)和微生物群落進一步破壞，從而適得其反，降低其產(chǎn)量和品質(zhì)，阻礙設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，引起了一系列生態(tài)環(huán)境和人類健康等方面的問題[2-3]?！笆奈濉睍r期是加快推進農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的重要戰(zhàn)略機遇期，對化肥減量增效提出了更高的要求。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部印發(fā)《到2025年化肥減量化行動方案》指出，要加快有機肥替代化肥和推廣應(yīng)用微生物肥料等新型肥料。前人研究表明，有機肥能夠均衡土壤養(yǎng)分，提供持續(xù)的大中微量元素，起到改善土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu)的作用[4-5]。有機肥和無機肥配施不僅能提高肥料養(yǎng)分利用率，還能降低化肥大量施用對土壤和環(huán)境的負面影響，可提高土壤肥力、增加作物產(chǎn)量及品質(zhì)，是解決不合理施用化肥問題的有效途徑之一[6-7]。張國顯等[8]研究表明，75%化肥配施25%蚯蚓糞能顯著提高番茄葉片的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和產(chǎn)量及品質(zhì)。叢孟菲等[9]研究表明，凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr）、胞間CO2濃度（Ci）、光能利用效率（Eu）、瞬時水分利用效率（WUE）隨著氮、磷施用量的減少呈先平緩后顯著降低的趨勢，合理的氮、磷施用量可提高冬小麥灌漿期旗葉葉綠素含量，改善光合作用，促進冬小麥生長和產(chǎn)量增加。孫慶圣等[10]研究認為，減施50%氮肥+接種根瘤菌可顯著提高大豆葉片葉綠素含量、光合能力和產(chǎn)量。因此，優(yōu)化和調(diào)整施肥結(jié)構(gòu)是減少化肥施用量的關(guān)鍵。近年來國家大力發(fā)展西北設(shè)施農(nóng)業(yè)，因而研究新疆設(shè)施溫室番茄化肥減量配施意義重大。筆者以設(shè)施番茄為研究材料，通過配施相應(yīng)的有機肥與微生物肥研究化肥減量對設(shè)施番茄光合特性及肥料利用率的影響，旨在從光合特性和肥料利用率方面研究化肥減量的響應(yīng)機制，尋求適宜的減增配比，為化肥施用零增長提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2022年在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第十二師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所園區(qū)設(shè)施溫室進行，供試土壤屬中壤土，施肥前0～20 cm土壤基礎(chǔ)性狀為堿解氮含量（w，后同）49.8 mg·kg-1，有效磷含量43.4 mg·kg-1，速效鉀含量260 mg·kg-1，有機質(zhì)含量24.2 g·kg-1，pH 7.83。

1.2 材料

試驗番茄品種為多吉瑞星，由壽光市東城開發(fā)區(qū)高科技示范園提供。2022年2月18日播種育苗，4月28日定植，行株距為（80+40）cm×40 cm，7月10日開始收獲，9月15日收獲完畢。供試化肥：高鉀肥（HPF）（含N 14%、含P2O5 8%、含K2O 35%）；均衡肥（BF）（含N 20%、含P2O5 20%、含K2O 20%）；有機肥（COF）為瑞呈先鋒有機肥[（N+P2O5+K2O）含量≥5%、有機質(zhì)含量≥45%]，由烏魯木齊市瑞呈伍怡農(nóng)業(yè)科技有限責(zé)任公司提供；枯草芽孢桿菌（BS）（有效活菌≥900億·g-1）由英國英爾果植物保護有限公司提供。

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè)置6個處理，CK：空白對照（不施肥）；CF：單施化肥；RF1：化肥減施20%配施有機肥20%；RF2：化肥減施40%配施有機肥40%；RFM1：化肥減施20%配施有機肥20%+微生物肥；RFM2：化肥減施40%配施有機肥40%+微生物肥。各處理施肥情況見表1。各處理3次重復(fù)，隨機區(qū)組排列，共18個小區(qū)，小區(qū)面積1.6 m×5 m=8 m2。每個處理單獨施肥，其他栽培措施參照當?shù)卦O(shè)施溫室管理。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 土壤樣品采集與測定 在番茄采收后期各處理取距滴灌帶10 cm附近0～20 cm土層土樣，至少采集5點進行混合四分法留樣測定土壤養(yǎng)分指標。采用重鉻酸鉀容量法測定土壤有機質(zhì)含量[11]；采用堿解擴散法測定土壤堿解氮含量[11]；采用碳酸氫鈉法測定土壤有效磷含量[11]；采用醋酸銨-火焰光度法測定土壤速效鉀含量[11]。

1.4.2 植株樣品采集與測定 在采收盛果期用CI-340便攜式光合儀測定光合參數(shù)，用TYS-3N植株養(yǎng)分測定儀測定葉綠素含量（SPAD）和氮含量，測定葉片為倒三葉，各處理連續(xù)測定6株。

在番茄采收期對各小區(qū)番茄果實進行實收計產(chǎn)，根據(jù)產(chǎn)量、個數(shù)及株數(shù)，計算番茄總產(chǎn)量并測定番茄品質(zhì)。采用分光光度法測定番茄紅素含量，采用手持式折光儀測定可溶性固形物含量，采用2，6–二氯靛酚滴定法測定維生素C含量，采用氫氧化鈉滴定法測定有機酸含量[12]。

在結(jié)果后期各處理隨機取3個點，每點取5株植株，按根、莖、葉、果實等不同器官分開，在105 ℃殺青30 min后，80 ℃烘至恒質(zhì)量，測定其干物質(zhì)質(zhì)量。烘干的植株樣品經(jīng)粉碎，過0.5 mm篩，用濃H2SO4-H2O2消煮，采用流動注射分析儀測定氮和磷含量；采用火焰光度計測定鉀含量[11]。

肥料利用率/%=（施肥區(qū)農(nóng)作物吸收養(yǎng)分量-無肥區(qū)農(nóng)作物吸收養(yǎng)分量）/（肥料使用量×肥料中的養(yǎng)分含量百分比）×100。" " " " " " " " " " " " " " " " " " " "（1）

肥料農(nóng)學(xué)利用率（kg·kg-1）=（施肥區(qū)產(chǎn)量-無肥區(qū)產(chǎn)量）/施肥量。" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " （2）

肥料偏生產(chǎn)力（kg·kg-1）=施肥區(qū)產(chǎn)量/施肥量。" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "（3）

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010和DPS 7.05進行數(shù)據(jù)的整理和分析，采用Duncan新復(fù)極差法進行差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 化肥減量配施有機肥和微生物肥對番茄農(nóng)藝性狀的影響

由表2可知，與不施肥處理（CK）相比，各施肥處理均顯著增加了番茄株高、葉長、葉寬和果穗數(shù)。株高隨著化肥減量的增加而降低，以CF處理最高，但與RF1和RFM1處理差異不顯著，RFM1比RF1、RFM2比RF2株高均有所增加但差異不顯著。葉長、葉寬和果穗數(shù)以RFM1處理為最高，但各施肥處理間差異不顯著。根長以RFM1處理為最大，與RF1和RFM2差異不顯著，但顯著高于其他處理。RFM1比RF1、RFM2比RF2根長分別增加13.38%和17.65%，說明配施微生物肥可以促進根系生長。

2.2 化肥減量配施有機肥和微生物肥對番茄葉片SPAD和氮素含量的影響

SPAD是表征葉片葉綠素含量的數(shù)值，而葉片葉綠素含量是反映葉片生理活性的重要指標之一，與葉片光合作用密切相關(guān)。由圖1所示，CK處理番茄葉片SPAD顯著低于其他處理。各處理中番茄葉片SPAD以RFM1處理為最高，比CF、RF1、RF2和RFM2分別提高2.73%、2.82%、4.85%和3.87%。氮是植物生長發(fā)育需求量最大的營養(yǎng)元素，是蛋白質(zhì)和葉綠素的重要組成部分，可直接影響植物的生長發(fā)育。CK處理番茄葉片氮素值顯著低于其他處理。各處理中番茄葉片氮素值以RFM1處理為最高，與CF和RF1處理差異不顯著，但顯著高于其他處理。

2.3 化肥減量配施有機肥和微生物肥對番茄葉片光合參數(shù)的影響

從表3可知，在一定光合有效輻射（PAR）條件下，化肥減量配施有機肥和微生物肥對番茄葉片的光合參數(shù)有一定影響。與CK處理相比，各施肥處理均顯著提高了番茄葉片的光合參數(shù)。蒸騰速率（Tr）以RF1為最高，各施肥處理間差異不顯著，但均顯著高于CK處理。氣孔導(dǎo)度（Gs）以RFM1處理為最高，與RF1和RFM2處理差異不顯著，但顯著高于其他處理。胞間CO2濃度（Ci）以RF1為最高，與CF和RFM1處理差異不顯著，但顯著高于其他處理。凈光合速率（Pn）以RFM1為最高，比CF、RF1、RF2和RFM2分別提高4.76%、1.17%、9.09%和4.32%。RFM1比RF1、RFM2比RF2的葉片凈光合速率分別提高1.17%和4.57%，說明配施微生物肥促進了葉片光合作用，有利于生物量的積累。

2.4 化肥減量配施有機肥和微生物肥對土壤養(yǎng)分含量的影響

由表4可知，各處理中土壤pH由高到低依次為：CFgt;CKgt;RF1gt;RFM2gt;RFM1gt;RF2，化肥減量配施有機肥和微生物肥可降低土壤pH，但各處理差異不顯著。各施肥處理與CK處理相比均顯著增加了土壤水解性氮、有效磷和速效鉀含量。與CF相比，土壤有機質(zhì)含量各減施化肥處理隨著有機肥增加而增加，配施微生物肥降低了土壤有機質(zhì)含量，RFM1比RF1、RFM2比RF2土壤有機質(zhì)含量分別顯著降低12.01%和16.35%。與CF相比，RF1、RF2、RFM2土壤水解性氮含量分別增加57.42%、28.47%、23.54%，RFM1土壤水解性氮含量降低0.41%，配施微生物肥降低了土壤水解性氮含量。土壤有效磷和速效鉀含量隨著有機肥增加而增加，配施微生物肥后隨著有機肥增加呈下降的變化趨勢。RFM1比RF1、RFM2比RF2有效磷含量分別顯著降低12.26%和36.56%。RFM1比RF1、RFM2比RF2速效鉀含量分別顯著降低8.83%和38.05%。

2.5 化肥減量配施有機肥和微生物肥對番茄肥料利用率的影響

由表5可知，與CF相比，減肥處理顯著提高了番茄氮肥利用率、磷肥利用率和肥料偏生產(chǎn)力。氮肥利用率以RFM2為最高，與RF2和RFM1處理差異不顯著。磷肥利用率和鉀肥利用率以RFM2為最高，各減肥處理間差異不顯著。肥料農(nóng)學(xué)利用率以RFM2處理為最高，與RFM1處理差異不顯著，但顯著高于其他處理。RFM1比RF1、RFM2比RF2處理肥料農(nóng)學(xué)利用率分別增加8.29%和62.83%，說明増施微生物肥能提高肥料農(nóng)學(xué)利用率。肥料偏生產(chǎn)力以RFM2為最高，顯著高于其他處理。

2.6 化肥減量配施有機肥和微生物肥對番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

由表6可知，各施肥處理與CK相比顯著降低了番茄有機酸含量，提高了番茄可溶性固形物、維生素C和番茄紅素含量。與CF處理相比，RF1、RF2、RFM1和RFM2各處理番茄可溶性固形物含量分別增加3.11%、1.56%、9.34%和8.13%；維生素C含量分別增加7.58%、4.55%、12.12%和9.09%；番茄紅素含量分別增加8.39%、4.54%、11.71%和9.03%；有機酸含量分別減少8.57%、5.71%、20.00%和11.43%。各施肥處理相比，增加微生物肥處理降低了番茄有機酸含量，提高了可溶性固形物、維生素C和番茄紅素含量。產(chǎn)量以RFM1處理為最高，RF1、RFM1和RFM2較CF處理分別增產(chǎn)4.41%、8.14%和0.82%，RF2較CF處理減產(chǎn)6.54%。說明適量減施化肥配施有機肥和微生物肥可改善番茄品質(zhì)，提高產(chǎn)量。

3 討論與結(jié)論

化肥與農(nóng)藥的大量長期施用和設(shè)施溫室的特定環(huán)境，使土壤肥力下降，病原菌數(shù)升高，土傳病害加重，造成連作障礙、鹽漬化和土壤酸化[13]。大量研究表明[14-16]，有機肥可以改善土壤理化性質(zhì)，增加土壤養(yǎng)分，為微生物繁殖提供碳源。微生物肥含有大量的有益微生物，其通過空間占領(lǐng)和營養(yǎng)競爭抑制有害細菌和真菌的定殖，同時產(chǎn)生大量的細菌素、抗生素及胞外溶解酶等抑菌物質(zhì)，改善根系發(fā)育和形成保護屏障，進而提高作物生長能力[17]。這與筆者的研究結(jié)果一致，株高隨著化肥減量的增加而降低，在化肥減量一致下通過配施有機肥和生物菌肥可促進番茄株高、根長和果穗數(shù)的增加。葉片SPAD為葉綠素含量的相對值，與葉片光合作用密切相關(guān)[18]。本研究結(jié)果表明，與CK（不施肥）處理相比，各施肥處理顯著提高了葉片SPAD和光合參數(shù)，SPAD、氮素含量、氣孔導(dǎo)度和凈光合速率均以RFM1為最高，說明配施有機肥和微生物肥促進了葉片葉綠素的合成，提高光合作用效率，促進生物量的積累。這與張國顯等[8]和候麗麗等[19]研究結(jié)果一致。

土壤微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其群落數(shù)量與結(jié)構(gòu)在不同作物和管理模式下表現(xiàn)為一定的動態(tài)變化趨勢。土壤微生物在有機物分解轉(zhuǎn)化過程中起重要作用，是評價土壤肥力的重要指標[20-21]。大量研究表明[22-24]，通過增施生物菌劑可提高土壤有益微生物的活性，進而加快分解土壤外源有機質(zhì)以釋放氮、磷、鉀，同時活化土壤中難溶態(tài)氮、磷、鉀等養(yǎng)分，與筆者的研究結(jié)果相一致。筆者研究表明，與減施化肥配施有機肥相比，配施生物菌劑降低了有機質(zhì)含量，RFM1比RF1、RFM2比RF2有機質(zhì)含量分別顯著降低12.01%和16.35%。有效磷和速效鉀含量隨著有機肥用量增加而增加，配施微生物肥后隨著有機肥增加呈下降的趨勢。氮肥利用率、磷肥利用率和鉀肥利用率以RFM2處理為最高，但與RFM1差異不顯著。RFM1比RF1、RFM2比RF2肥料農(nóng)學(xué)利用率分別提高8.29%和62.83%，說明增施微生物肥能提高肥料農(nóng)學(xué)利用率。因此減量化肥配施有機肥和生物菌劑能改善土壤物理性質(zhì)，有效增加有效磷和速效鉀含量。

化肥養(yǎng)分易被作物吸收，肥效快但持續(xù)時間短，有機肥含有大量的養(yǎng)分但釋放緩慢，而配施微生物肥可活化土壤酶活性并加快土壤外源有機質(zhì)的分解，更有利于促進作物的生長發(fā)育[25-26]。本研究結(jié)果表明，化肥減量配施有機肥和微生物菌劑提高了番茄可溶性固形物、維生素C和番茄紅素含量，降低了有機酸的含量，以RFM1番茄可溶性固形物、維生素C和番茄紅素含量為最高，且其有機酸含量最低。最終產(chǎn)量也以RFM1為最高，RF1、RFM1和RFM2分別較CF增產(chǎn)4.41%、8.14%和0.82%。

綜上所述，在設(shè)施番茄生產(chǎn)中，可通過增施有機肥和微生物菌肥替代20%的化肥，促進植株生長，提高葉片光合參數(shù)，提高品質(zhì)和產(chǎn)量，達到化肥減施的效果，在生產(chǎn)實際中具有較高的推廣應(yīng)用價值。

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