减量施肥对越夏番茄产量、品质及土壤养分的影响

赵 伟,杨圆圆,刘梦龙,张 锋,杨兆森,陈志杰

(1.渭南市农业技术推广中心,陕西渭南 714000； 2.陕西省生物农业研究所，西安 710043)

为满足蔬菜周年供应，蔬菜种植面积特别是设施蔬菜种植面积不断扩大。为实现高回报，菜农投入菜田的肥料量远超过蔬菜生长需求，养分投入比例严重不合理[1-3]。2011年，寿光市53个大棚的调查发现，平均N、P2O5和K2O投入量高达3 006.2 kg/hm2、1 592.2 kg/hm2和3 036.4 kg/hm2[4]。周建斌等[1]调查发现，西安地区菜农偏施磷酸二铵，土壤速效磷累积严重，表层土壤速效磷最高值达450 mg/kg。过量施肥引起土壤盐分积累、酸化等，降低土壤酶活性、番茄产量[5-7]，影响设施土壤可持续利用和农产品质量[8-9]。

渭南是陕西蔬菜种植大市，2014年渭南设施蔬菜面积达80 000 hm2，占全省总面积36.6%，产值占全省33.7%，已成为全市农业增效，农民增收的重要产业。但在蔬菜生产中，由于缺乏科学合理的施肥指导，普遍存在过量施肥、养分比例失调、肥效不高等问题[10]。番茄N∶P2O5∶K2O养分吸收比例为：1∶0.15～0.27∶1.31～1.64[11-13]，而调查发现渭南地区养分投入比例为1∶1.1∶1.2，且化肥用量普遍偏高。过去关于番茄肥料减量的研究较多[11,14]，但针对膜下暗灌大棚越夏茬番茄进行养分比例调整后再减肥的研究较少，因此，本试验针对这一问题，研究减量施肥对越夏茬番茄生长、产量、营养品质和土壤养分状况的影响，即通过降低磷肥比例，将N∶P2O5∶K2O比例降为1∶0.55∶1.2，由于氮磷钾肥用量总体较高，然后将其化肥用量分别降低20%和50%，尝试找到适合当地的化肥用量，旨在为指导菜农科学施肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验地位于渭南市大荔县陕西省科学院现代农业科技示范基地(34°56′N，109°43′E)，年均气温12～14 ℃，无霜期199～255 d，年降雨量600 mm 左右，年日照时数2 200～2 500 h。试验在单栋钢架塑料大棚内进行，棚长70 m，宽8 m，2014年2月建成。前茬作物为番茄。供试土壤为土娄土，耕层土壤基本理化性状见表1。

表1 供试土壤基本理化性状Table 1 Basic physical and chemical properties of soil used

1.2 试验设计

根据番茄养分吸收情况和农民常规施肥情况[11-13]，试验共设4个处理，分别为①常规施肥处理(CK)：N-P2O5-K2O用量为849.6-891.3-1 214.6 kg/hm2；②减肥处理1(T1)：降低CK中磷肥用量50%，N-P2O5-K2O用量为849.6-445.6-1 214.6 kg/hm2； ③减肥处理2(T2)：肥料用量为T1处理的4/5，即N-P2O5-K2O用量为679.7-356.5-971.7 kg/hm2；④减肥处理3(T3)：肥料用量为T1的1/2，即N-P2O5-K2O用量为424.8-222.8-607.3 kg/hm2，重复3次。

采用随机排列，共设12个小区。小区长、宽均为3.6 m。每小区栽6行，42株番茄。有机肥和磷肥定植前一次施入，氮肥和钾肥在定植期和前4次膨果期分5次施入，定植期施入总肥量的10%，4个膨果期均施入总肥量的22.5%。风干牛粪作为有机肥投入112.5 t/hm2，其有机碳、全氮、全磷、全钾质量分数分别为3.69 mg/kg、2.47 mg/kg、2.63 mg/kg、2.89 mg/kg。所用氮肥为尿素(N：46%)，磷肥为过磷酸钙(P2O5：12%)，钾肥为K2O(50%)。‘金鹏11号’为供试番茄品种，于2015年4月28日定植，8月20日拉秧。灌水方式采用农民常规灌溉方式，即在种植行膜下暗灌，田间采用常规管理。

1.3 测定指标与方法

盛果期每重复采3株有代表性的番茄植株，分别测定根、茎、叶、果实鲜物质量和干物质量，并测定番茄果实维生素C质量分数、还原性糖质量分数、总酸度和可溶性固形物。植株养分携出量由测定的根、茎、叶和果实干质量乘以各器官植株养分质量分数，植株养分质量分数根据参考文献[11]估算。采用2,6-二氯靛酚滴定法测定番茄维生素C质量分数；采用酸碱滴定法测定总酸度；采用斐林试剂比色法测定还原性糖质量分数[17]；用Atago公司生产的PR-32α型折射计测定可溶性固形物质量分数。

1.4 数据处理

采用SAS Verion 8.1 for Windows对文中数据进行方差分析和多重比较。

2 结果与分析

2.1 减量施肥对番茄生长的影响

由图1可见，番茄定植后16～57 d时间段，不同施肥处理番茄株高、茎粗、叶片数和株高/茎粗无显著差异。越夏茬番茄株高在定植30 d后快速生长，定植后60 d左右长至约130 cm；茎粗定植后30 d内快速增粗，之后增速放缓。说明降低氮、磷、钾肥用量对番茄植株生长无影响，可见，该地区设施番茄化肥施用量具有较大的下降空间。

2.2 减量施肥对番茄产量和养分携出量的影响

本试验表明，不同施肥处理对番茄单果质量和产量影响不显著，但随施肥量降低番茄产量呈增加趋势(表2)。番茄单果质量为173～189 g，产量为54.6～57.2 t/hm2。番茄产量为55～57 t/hm2时，氮、磷和钾养分携出量分别为210～227、30～32和245～263 kg/hm2，不同施肥处理下番茄氮、磷和钾携出量差异均不显著，但随施肥量减少，养分携出量有降低趋势。可见，过量施肥投入的养分多残留在土壤中或损失掉。

2.3 减量施肥对番茄生物量的影响

由表3可知，拉秧前与CK处理相比，减肥处理均显著降低番茄茎、叶为主的地上部干物质量，地上部总干物质量降幅为5.1%～13.3%；减肥处理较CK均显著提高番茄根干物质量，增幅为23.8%～27.0%。与CK相比，处理T3显著增加番茄根长，增幅为24.6%。减肥处理与CK比均显著增加>2 mm根数，其中T2和T3处理又显著高于T1处理(表3)。与CK处理相比，减肥处理均显著提高番茄根冠比，增幅为32.6%～44.9%。说明适量施用肥料，可以促进番茄根系的发育，增加根干物质量，过量施肥则不利于根系干物质的积累[9]。

图1 不同施肥处理对番茄株高、茎粗、叶片数和株高/茎粗比的影响Fig.1 Effect of different fertilizer treatments on plant height,stem diameter, leaf number and plant height/stem diameter of tomato

处 理Treatment单果质量/gSingle fruit mass产量/(t/hm2)Yield 养分携出量/(kg/hm2) Nutrient uptakeNPKCK173±19.2 a54.6±3.8 a227±20.4 a32±2.1 a263±19.7 aT1181±10.2 a55.1±4.3 a218±15.4 a31±1.8 a253±22.4 aT2189±5.3 a56.9±7.2 a224±11.7 a32±2.6 a261±15.4 aT3178±7.8 a57.2±6.8 a210±14.6 a30±1.9 a245±13.9 a

注：数据以“平均值±标准误”表示。同列数据后不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

Note：Data mean“Means±SE”.Different lowercase letters after the same column mean significant difference(P<0.05).The same below.

表3 不同施肥处理对番茄地上部和根系的影响Table 3 Effect of different fertilizer treatments on aboveground biomass and root of tomato

2.4 减量施肥对番茄品质的影响

与CK处理相比，减肥处理均显著提高番茄果实还原性糖质量分数和糖酸比，增幅分别为9.3%～16.5%和16.4%～25.8%。不同施肥处理对番茄总酸度、维生素C和可溶性固形物质量分数的影响不显著(表4)。

2.5 减量施肥对土壤养分和电导率的影响

2.5.2 速效磷 由表5可知，T3处理定植前和收获后土壤速效磷质量分数均显著低于CK。与CK相比，T1和T2处理显著降低收获后表层土壤速效磷质量分数，降幅分别为33%和24%；与种植前相比，3个减肥处理收获后的土壤速效磷质量分数均显著降低，而CK处理无变化。

表4 不同施肥水平对番茄品质的影响Table 4 Effect of different fertilizer treatments on the quality of tomato

图2 不同施肥处理对定植前和收获后土壤质量分数的影响Fig.2 Effect of different fertilizer treatments on soil mass fraction during different planting stages

图3 不同施肥处理对定植前和收获后土壤矿质态氮质量分数的影响Fig.3 Effect of different fertilizer treatments on soil mineral-N mass fraction during different planting stages

2.5.3 速效钾 T3处理种植前0～20 cm土层土壤速效钾质量分数显著低于其他3个施肥处理；收获后各处理速效钾质量分数快速增加，CK和T1处理增长最快，约增加500 mg/kg，T3处理增幅最小为208 mg/kg(图4)。与CK处理相比，3个减肥处理均降低了20～40 cm土层定植前与收获后土壤速效钾质量分数。不同处理40～60 cm土层土壤速效钾差异不显著(图4)。

2.5.4 电导率 由图5可知，与定植前相比，收获后各处理不同土层电导率均显著增加，0～20 cm土层增幅尤为明显，达701～985 μS/cm。与CK处理相比，T3处理显著降低了0～20 cm土层土壤电导率及其增幅；T2和T1处理土壤电导率也显著低于CK处理。

图4 不同施肥处理对定植前和收获后土壤速效钾质量分数的影响Fig.4 Effect of different fertilizer treatments on soil available K mass fraction during different planting stages

图5 不同施肥处理对定植前和收获后土壤电导率的影响Fig.5 Effect of different fertilizer treatments on soil conductivity during different planting stages

3 讨论与结论

3.1 减量施肥对番茄生长、产量、品质和番茄养分携出量的影响

本研究中，减肥处理较常规施肥处理显著降低地上部叶和茎生物量，提高根系生物量和根冠比(表3)。张彦才等[7]研究表明，适量施磷可促进番茄根系和植株的发育，而过量施磷降低根系和植株干物质的累积。而王秀康等[18]研究表明，番茄干物质累积量和根冠比随施肥量的增加而增加，这可能与其施肥量相对较低，施肥效果较好有关。

在本研究中，降低肥料用量对番茄单果质量、产量和氮、磷、钾养分携出量影响不显著，但随施肥量降低番茄产量呈增加趋势，养分携出量有降低趋势，这可能由于过量施肥造成番茄茎叶徒长，无效枝叶多，影响番茄产量和养分携出[19]。其他学者研究也表明在一定条件下施肥可增加番茄产量，但当施肥量过高后，番茄产量不再增加反而会下降[8,12,20]。

前人研究表明，过量施肥降低番茄可溶性糖和糖酸比[8,21]。本试验结果进一步证明这一点，也表明在目前过量施肥情况下，减少肥料投入是改善番茄营养品质的措施之一。

3.2 减量施肥对土壤养分和电导率的影响

本研究中，番茄收获后T1处理0～20 cm土层矿质态氮质量分数最高，T3处理最低，这可能与T1处理投入氮肥多，而携出氮素量并未增加(表2)有关，表明降低肥料用量可显著降低表层矿质态氮的累积[22]。他人研究表现，随肥料投入增加，设施蔬菜表层土壤速效磷和速效钾显著累积[7,9]。本研究表明，减肥处理可显著降低表层土壤速效磷和0～60 cm土层土壤速效钾的累积。可见，过量投入的养分不能增加番茄产量，而是增加养分在土壤中累积[23]，减少肥料投入是降低养分过量累积的有效途径[24]。

电导率可在一定程度上反映土壤盐分的累积状况，王丽英等[25]研究表明，盐分随水分来随水分去，在夏季休闲期，土壤水分向上移动，从而造成盐分在地表累积。本研究种植越夏番茄，番茄收获后期由于土壤盐分上移，表层盐分累积严重，与CK相比，3个减肥处理均显著降低收获后0～20 cm土层土壤电导率，T3处理降幅尤为明显(图5)。周博等[24]研究也表明，采用有效的水肥调控措施，可以降低土壤电导率，缓解盐分过量累积对番茄生长的不利影响。

综上可见，降低肥料用量并未降低番茄产量和氮、磷、钾养分携出量，且较常规施肥显著提高番茄根系生物量、根冠比、还原性糖质量分数和糖酸比，降低土壤矿质态氮、土壤速效磷、钾及土壤盐分的累积。其中在本试验条件下，N-P2O5-K2O用量为424.8-222.8-607.3 kg/hm2，番茄品质和土壤养分累积情况最佳。