蚓粪对不同连作年限设施番茄生长、品质及产量的影响

吴盼盼+杨丽娟

摘要：以分别连续种植0、5、20年的土壤为对象，分别采取蚓粪修复（施蚓粪和化肥）、常规施肥（施鸡粪和化肥）、空白对照（不施任何肥料）3种土壤处理方式，研究其对盆栽番茄生长性状、品质及产量的影响。结果表明，蚓粪可以修复番茄土壤的连作障碍，促进植株生长和生物量增加；蚓粪修复连作0、5、20年土壤的番茄产量分别比常规施肥提高15.63%、16.43%、16.13%，产量增加效应显著（P<0.05）；蚓粪修复能够改善番茄的果实品质，果实维生素C含量、糖酸比显著提高（P<0.05），硝酸盐含量、总酸度有明显降低。

关键词：蚓粪；连作年限；番茄；生长；生物量；修复品质；产量

中图分类号： S641.206文献标志码： A文章编号：1002-1302（2017）07-0104-03

番茄是我国设施栽培的主要蔬菜之一。近年来，随着设施蔬菜的发展，番茄生产基本实现了周年生产和均衡供应。设施番茄连作种植非常普遍，从而导致番茄连作障碍十分严重，产量及品质都大幅下降，严重制约了设施番茄栽培的可持续发展。连作主要改变了土壤性质，而土壤性质的改变必然会影响根系的生长发育及吸肥、吸水能力，进而影响作物的品质和产量[1]。长期以来，施肥措施是影响土壤质量及其可持续利用的重要因素之一[2-4]，而有机肥的施用对改善土壤质量效果显著。

蚓粪是通过蚯蚓消化有机废弃物而产生的均匀颗粒，是一种天然生态有机肥，具有良好的团粒结构，疏松适度，通透性好，酸碱度中性，水气调和，有较好的保水、保肥性能，且其矿质养分丰富，有机质含量多，含多种利于植物生长的酶、腐殖质和植物激素类物质[5]。不同温室和大田试验都证实，蚓粪可提高不同作物的种子发芽率，促进其生长[6]，可改善大棚连作黄瓜和番茄的生长，提高产量，改善品质[7-8]。有研究表明，使用2.0 kg/m2蚓粪改良剂，土壤pH值、总盐分含量及养分含量适合草莓生长的需求，草莓长势好、产量高[9]。Atiyeh等将蚓粪浸提的腐殖酸加入到栽培基质中，显著增加了番茄、黄瓜的株高、叶面积和根干质量等指标[10]。周东兴等研究发现，蚓粪可有效改善番茄农艺性状，提高其坐果率、维生素C含量、可溶性糖含量等[11]。蚓粪还可以抑制土壤害虫和土传病害[12]。蔡燕飞等研究表明，施用生态有机肥可显著降低连作地番茄青枯病的发生[13]。本试验选用经蚯蚓吞食牛粪后产生的蚓粪为供试原料，研究蚓粪与化肥配施对番茄生长、品质及产量的影响，为蚓粪在设施番茄上的应用提供理论依据和技术指导。

1材料与方法

1.1试验材料

试验于2015年4—8月在沈阳農业大学科研基地温室中进行，供试土壤采自辽宁省沈阳市于洪区某种植番茄的温室，该地番茄栽培生产历史长，栽培模式和管理措施较为规范统一。为保证土壤样品本底值尽量一致，取样地点选取区域相对集中。蚓粪采自沈阳农业大学蚯蚓饲养基地，以半腐熟牛粪为饵料饲养大平2号蚯蚓。蚯蚓饲养过程中，牛粪含水量保持在70%～90%，待牛粪被蚯蚓彻底消化成均一的蚯蚓颗粒粪便时，将蚯蚓取出，分离得到蚯蚓粪，过2 mm筛，备用。供试番茄品种为辽园多丽，生育期约为120 d。

1.2试验设计

采用番茄室内盆栽方法进行试验，盆钵为底部带孔上、下口直径分别为32、22 cm，高为28 cm的塑料盆。装盆供试土壤有3种，分别为连续种植过番茄0、5、20年的土壤（表1），风干，过10目筛，每盆称土16 kg，将称好的土壤与肥料（表2）混匀装盆。试验设3个施肥处理，分别为蚓粪修复（施蚓粪和化肥）、常规施肥（施鸡粪和化肥）、空白对照（不施任何肥料），共计9个处理，编号分别为EM0、EM5、EM20、CM0、CM5、CM20、CK0、CK5、CK20。每个处理5盆，共45盆，完全随机排列。各处理氮肥、磷肥、钾肥的用量、种类一致，氮肥为含N 46.4% 的尿素、磷肥为含P2O5 12%的过磷酸钙、钾肥为含K2O 50%的硫酸钾。总氮（N）、总磷（P2O5）、总钾（K2O）分别按1 125、525、1 500 kg/hm2折算，蚓粪和鸡粪均按 45 000 kg/hm2 折算，定植前作为底肥一次性施入，用量按照当地设施番茄施肥标准确定，番茄整个生长期内不再追肥。番茄秧苗40 d左右时，选择大小、长势基本一致的秧苗进行移栽，每盆定植1株。每株留4穗果，每穗留3个果实。其他栽培条件与一般生产管理相同，各处理灌水量与通风量保持一致。

1.3测定内容及方法

定植缓苗后，每隔7 d用卷尺测量番茄株高（子叶脱落处到植株最高处的长度），用游标卡尺测量子叶脱落处茎粗。栽种120 d后拉秧，用水冲洗番茄植株地上部和根系，洗净吸干，用百分之一天平测定植株鲜质量，后将地上部、根系烘干，测定干质量。采收番茄第1穗果鲜样，分别采用2，4-二硝基苯肼比色法、碱滴定法、蒽酮比色法、水杨酸比色法测定果实维生素C含量、总酸度、可溶性糖含量、硝酸盐含量[14]。番茄果实随熟随摘，采用电子天平分别称质量，统计产量。

1.4数据统计与分析

试验数据采用Excel 2003软件进行统计、图表处理；采用SPSS 17.0软件进行单因素方差分析和Duncans多重比较。

2结果与分析

2.1不同施肥处理对番茄产量的影响

由图1可见，不同处理的番茄单株产量存在明显的差异。随土壤连作年限的延长，番茄产量呈先增加后减小的趋势，连作5年的土壤各处理番茄产量相对较高；施肥能提高番茄的产量，同一连作年限地块不同施肥处理中，番茄产量高低表现为蚓粪修复>常规施肥>空白对照，其中蚓粪修复对番茄产量的影响显著高于常规施肥（P<0.05），蚓粪修复连作0、5、20年土壤的番茄产量分别比常规施肥提高15.63%、1643%、16.13%；蚓粪修复处理中，连作5年土壤的番茄产量相对最高，连作20年土壤的番茄产量相对最低，这主要是由于连作造成番茄果实感病率相对提高，造成烂果。

2.2不同施肥处理对番茄生长指标的影响

2.2.1对番茄株高的影响由图2可见，蚓粪修复可明显增加番茄植株的株高；在4个测定时期，蚓粪处理的番茄株高大小依次为EM5>EM0>EM20；CK0处理的番茄株高相对最小；随番茄植株的生长发育，番茄植株的株高差不断增大，5月11日时EM5处理与CK0相比，番茄植株株高相差27.0 cm。

2.2.2对番茄茎粗的影响由图3可见，各处理番茄植株的茎粗呈前期迅速增加后增速放缓的趋势，与株高变化趋势稍有不同；5月11日时，EM0、EM5、EM20处理的番茄植株茎粗分别为0.877、0.895、0.846 cm，而处理CK0的茎粗相对最小，这说明施用蚓粪可促进番茄植株的增粗。

2.3不同施肥处理对番茄植株生物量的影响

由表3可见，与对照相比，经蚓粪修复和常规施肥处理的番茄地上部、根系鲜质量、干质量均有大幅度增加；不同连作年限土壤、同一施肥处理的番茄地上部和根系鲜、干质量有明显差异；蚓粪修复对连作障碍造成的番茄植株生物量有明显的增加作用，对分别连作5、20年的土壤而言，蚓粪修复的番茄地上部鲜质量分别比常规施肥、对照高20.16%、30.20%和90.52%、122.50%，根系鲜质量分别比常规施肥、对照高16.67%、27.27%和97.67%、157.58%。

2.4不同施肥处理对番茄品质的影响

由表4可见，蚓粪修复处理的番茄其维生素C含量显著高于常規施肥、对照，对分别连作0、5、20年的土壤而言，蚓粪修复的维生素C含量分别比常规施肥、对照处理高11.99%、7.01%，9.50%、12.78%，12.79%、33.33%；蚓粪修复能显著降低番茄果实中的硝酸盐含量（P<0.05），这可能是由于添加蚓粪提高了番茄的硝酸还原酶活性，从而使硝酸盐含量降低；蚓粪修复处理的果实总酸度显著低于常规施肥处理（P<0.05）；蚓粪修复连作0、5、20年土壤的番茄糖酸比相对最高，分别为15.50、11.61、8.22，显著高于同一连作年限的其他处理（P<0.05）；蚓粪修复对番茄的品质有明显改善，EM0处理的番茄品质相对最好，维生素C含量、糖酸比相对最高，分别为308.2 mg/kg、15.50，硝酸盐含量相对最低，为66.56 mg/kg。

3结论与讨论

土壤是影响蔬菜生长、产量和品质的最基本要素，良好的土壤环境质量才能保证设施蔬菜的可持续发展。有研究表明，随连作年限的增加，土壤性质会发生改变，番茄根系活力、吸水吸肥能力降低，前期表现株高下降、茎粗减小、生物量下降，后期表现产量降低，品质变劣等[1]。连作对设施番茄植株生长发育的抑制作用，是导致作物减产的重要原因。

近年来，施用有机肥可克服或缓解土壤连作障碍的举措得到国内外学者重视，但效果不尽一致。蚓粪含有各种营养元素和生理活性物质，可改善作物根系微生态环境中的理化性状及微生物活性[15]。施用蚓粪，可增加有机碳源的多样性，促进土壤微生物多样性的恢复[16]，抑制病原菌种群数量的增长，从而有效制约连作障碍的发生。施用蚓粪不仅具有改良土壤、改善作物品质、提高产量等优点，而且大大降低了农业生产的成本投入，有利于维护生态平衡，市场发展前景和利用空间十分广阔。

试验结果表明，蚓粪养分含量低于鸡粪，而蚓粪处理的番茄生长性状、品质及产量优于鸡粪施肥，这可能是由于蚓粪中含有生物活性物质及赤霉素、细胞分裂素等植物生长调节剂，这些物质可刺激植物根系活力，促进植物生长发育[17]；番茄植株地上部、根系的干质量和鲜质量与番茄产量呈现基本一致的规律，说明植株生物量是产量形成的物质基础[18]；随栽培年限的增加，番茄产量在连作栽培年限较短时出现微增的情况，与赵秋月等的研究结论[19]有些差异，这可能与栽培方式、施肥量、栽培管理等多种因素作用有关；蚓粪修复不同连作年限土壤生长的番茄植株生物量积累、产量及果实品质有较大差异，在设施番茄修复土壤连作障碍上，蚓粪应适期施用。

须指出的是，本试验仅初步探讨蚓粪对番茄植株生长、产量及品质的影响，有关蚓粪对土壤微生物群落组成结构、抑制土传病害的机理还有待进一步研究。

参考文献：

[1]吴凤芝，刘德，王东凯，等. 大棚番茄不同连作年限对根系活力及其品质的影响[J]. 东北农业大学学报，1997，28（1）：33-38.

[2]李娟，赵秉强，李秀英，等. 长期有机无机肥料配施对土壤微生物学特性及土壤肥力的影响[J]. 中国农业科学，2008，41（1）：144-152.

[3]Chanderk K，Goyals S，Nandaldp D P，et al. Soilorganicmatter microbialbiomass and enzymeactivities in atropical agroforestry system[J]. Biology and Fertility of Soils，1998，27（2）：168-172.

[4]Dilly O，Munch J C. Ratios between estimates of microbialbiomass content and microbial activity in soils[J]. Biology and Fertility of Soils，1998，27（2）：374-379.

[5]徐魁梧，戴杏庭. 蚯蚓人工养殖与利用新技术[M]. 南京：南京出版社，1998：22-34.

[6]Edwards C A，Burrows I. The potential of earthworm composts as plant growth media[M]//Edwards C A，Neuhauser E F. Earthworms in waste and environmental management. The Netherlands：SPB Academic Press，1988：21-32.

[7]许永利，张俊英，袁跃广，等. 设施番茄连作土壤的改良措施研究[J]. 北方园艺，2010（5）：60-62.

[8]张俊英，许永利，刘志强. 蚯蚓粪缓解大棚黄瓜连作障碍的研究[J]. 北方园艺，2010（4）：58-60.

[9]王永和，高亚娟，李建龙，等. 蚯蚓粪土壤改良剂克服草莓连作障碍的效果[J]. 江苏农业学报，2013，29（5）：1039-1042.

[10]Atiyeh R M，Lee S，Edwards C A，et al. The influence of humic acids derived from earthworm-processed organic wastes on plant growth[J]. Bioresource Technology，2002，84（1）：7-14.

[11]周東兴，申雪庆，周连仁，等. 蚯蚓粪对番茄农艺性状和品质的影响[J]. 东北农业大学学报，2012，43（11）：28-33.

[12]Edwards C A，Arancon N Q. Vermicomposts suppress plant pest and disease attacks[J]. ProQuest Agriculture Journals，2004，45（3）：51-54.

[13]蔡燕飞，廖宗文，章家恩，等. 生态有机肥对番茄青枯病及土壤微生物多样性的影响[J]. 应用生态学报，2003，14（3）：349-353.

[14]张宪政，陈凤玉，王荣富. 植物生理学实验技术[M]. 沈阳：辽宁科学技术出版社，1989：132-150.

[15]袁飞，张春兰，沈其荣. 酚酸物质减轻黄瓜枯萎病的效果及其原因分析[J]. 中国农业科学，2004，37（4）：545-551.

[16]陈芝兰，张涪平，蔡晓布，等. 秸秆还田对西藏中部退化农田土壤微生物的影响[J]. 土壤学报，2005，42（4）：696-699.

[17]Grappelli A，Galli E，Tomati U. Earthworm casting effect on Agaricus bisporus fructification[J]. Agrochimica，1987，31（4/5）：457-462.

[18]陈书强，许海涛. 黄淮海区群体效应对夏玉米性状指标·产量的影响[J]. 安徽农业科学，2011，39（26）：15900-15901，15910.

[19]赵秋月，张广臣. 不同连作年限的设施土壤对番茄生长发育的影响[J]. 吉林农业大学学报，2013，35（5）：541-546，551.