不同功能肥料对基质栽培樱桃番茄的品质产量及基质环境的影响

谭洪吉，高艳明，李建设，魏文璐

（宁夏大学农学院，银川 750021）

功能肥料是一类新型的肥料，与传统肥料配合施用，可以节省肥料的用量，减少施肥次数，节省劳动力，同时，也能减少养分损失，提高肥料利用率，降低对环境的污染，对农业的可持续发展有着重要的意义。功能肥料意在强调肥料的功能，为农作物提供营养、改善农作物品质、培肥地力[1]、改善土壤性质[2]等。

氨基酸肥料作为一种功能肥料，具有清洁无污染、改善生态环境、提高植株抗逆能力的特点[3]。有研究表明，氨基酸肥料可直接被植物根系吸收利用[4-5]，促进植物生长，提高作物产量，并改善作物品质[6]。黄腐酸是腐殖酸的一种[7]，是土壤有机质的重要组成部分，通过促进土壤的保水与持水能力，影响土壤结构，提高土壤肥力，同时，释放土壤中的营养元素，促进作物对氮素的积累和利用，提高作物的产量与品质以及经济效益[8]。海藻素是在海藻中提取的天然肥料，含有作物生长发育过程中所必需的营养物质，如氮、磷、钾、有机质、海藻酸等，且易于被植物迅速吸收。海藻素作为一类生物刺激素，既可对作物单独施用，也可与肥料配施，不仅可以调理土壤[9]，提高养分利用效率[10]，还有一定的抑菌防病效果[11]，对作物的生长发育具有促进作用。张健等[12]研究认为，氨基酸可促进樱桃番茄生长，提高其产量和氮素利用率。张丽丽等[13]研究认为，黄腐酸有利于提高番茄磷素利用率，促进番茄生长，提高其产量和品质。杨萍等[14]研究认为，海藻肥既可提高番茄产量与品质，也可增加番茄叶片中叶绿素的含量。基于前人的研究成果，为进一步明确在基质栽培樱桃番茄生产过程中混施功能肥料的最佳组合，本试验选取3 种功能肥料，结合营养液共设置7 种组合方式，探究不同功能肥料对基质栽培樱桃番茄的品质、产量及基质环境的影响，筛选出最适合的功能肥料用于樱桃番茄的生产，提高其种植效益。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验于2020年7月—2021年1月在宁夏园艺产业园科研开发区11号日光温室中进行，采用基质栽培，供试温室长度80 m、跨度7 m。地理坐标为38°35′N，103°19′E，属于温带大陆性气候区，年降水量少，蒸发量大。

1.2 试验设计

试验所用营养液为宁夏大学专用营养液，其配方如表1所示，栽培基质为商品基质，供试樱桃番茄品种为‘香妃9 号’。试验共设置7 个处理，分别为在营养液中添加氨基酸（T1）、黄腐酸钾（T2）、海藻素（T3）3 种功能肥料，以及3 种功能肥料的混合物[氨基酸+黄腐酸钾（T4）、氨基酸+海藻素（T5）、黄腐酸钾+海藻素（T6）]，以不添加功能肥料为对照（CK），如表2所示。小区面积8.4 m2（1.4 m×6.0 m），每个处理重复3次，共21个小区。每小区布置6个泡沫栽培箱（长100 cm、宽50 cm、深30 cm），共种植樱桃番茄24株，株距24 cm，行距140 cm，三秆整枝，定植株数为1 906株/667 m2，于全生育期每日上午9：00滴灌，苗期为400 mL/（株·d），开花期为700 mL/（株·d），结果盛期为900 mL/（株·d）。

表1 营养液配方Table 1 Nutrient solution formula

表2 不同试验处理方案及肥料来源Table 2 Different experimental treatment schemes and fertilizer sources

1.3 测定指标及方法

1.3.1 叶片光合指标的测定

在晴天上午10：00 左右，采用LI-6800 光合仪（美国LI-COR公司）对盛果期叶片进行蒸腾速率、净光合速率、胞间二氧化碳（CO2）浓度、气孔导度测定。

1.3.2 基质相关酶活性的测定

参照关松荫[15]的方法，基质中脲酶活性采用苯酚钠-次氯酸钠比色法测定，碱性磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法测定，蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定，过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法测定。

1.3.3 基质微生物数量的测定

参照李阜棣等[16]的方法，细菌、真菌及放线菌数量采用稀释平板法测定，其中，细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基培养，真菌采用马丁-孟加拉红培养基培养，放线菌采用改良的高氏1号培养基培养。

1.3.4 果实品质指标的测定

在盛果期，每个处理随机摘取第2 穗果10 个，参照高俊凤[17]的方法，果实可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定，维生素C含量采用钼蓝比色法测定，硝酸盐含量采用水杨酸比色法测定，有机酸含量采用氢氧化钠滴定法测定，可溶性固形物含量采用数显糖度计测定。以可溶性糖含量与有机酸含量的比值表示糖酸比。

1.3.5 产量的测定

以小区为单位，测定第1—5穗果樱桃番茄产量，统计果数，测单果质量，并将小区产量折合成667 m2产量。

1.4 数据处理与统计分析

利用Excel 2010、Origin 2019进行数据处理、图表绘制，采用SPSS 20.0 中的最小显著差数法进行统计分析，以P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果与分析

2.1 不同处理对樱桃番茄叶片光合能力的影响

由表3 可知：各处理的蒸腾速率和气孔导度无显著差异；T3处理的净光合速率显著高于其他处理，相对于对照，增长幅度达39.97%；T1、T3、T4处理的胞间CO2浓度显著高于T5、T6处理，与对照无显著差异。综上所述，T3处理相对于其他处理可显著提高净光合速率，对胞间CO2浓度也有一定的提升效果，说明T3处理可以促进樱桃番茄的光合能力。

表3 不同处理对樱桃番茄叶片光合能力的影响Table 3 Effects of different treatments on photosynthetic capacities of cherry tomato leaves

2.2 不同处理对基质中酶活性的影响

如表4 所示：各处理的脲酶活性均显著高于CK，其中T5处理的脲酶活性显著高于其他处理，说明T5处理可显著提高基质中脲酶的活性；T4、T6处理与CK 相比可显著提高基质中碱性磷酸酶活性，T2、T3、T5处理与T4、T6处理无显著差异；T4处理的蔗糖酶活性显著高于CK、T2、T3处理，T1、T5、T6处理与T4处理无显著差异，均可提高基质中蔗糖酶活性；T5处理的过氧化氢酶活性显著高于CK、T1、T3处理，T2、T4、T6处理与T5处理无显著差异。综上可知：与对照相比，T4处理可显著提高基质中碱性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性；T5处理可显著提高脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性，而蔗糖酶活性与T4处理无显著差异；T6处理对碱性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性有促进作用，T5处理的脲酶活性显著高于T4、T6处理。综合可知，T5处理对基质中酶活性变化影响最显著，T4、T6次之。

表4 不同处理对基质中酶活性的影响Table 4 Effects of different treatments on enzymatic activities in the substrate mg/(g·h)

2.3 不同处理对基质中微生物数量的影响

如图1 所示：不同处理间微生物数量总体表现为细菌＞放线菌＞真菌，且变化显著。各处理的细菌数量表现为T4＞T6＞T5=T2＞T3=T1＞CK，T4、T6、T5和T2处理的细菌数量明显高于CK、T1和T3处理；不同处理间真菌的数量表现为T4＞T5＞T6＞T3＞T1＞T2＞CK，T4处理的真菌数量达11×105CFU/g，比对照提高450%；不同处理间放线菌数量表现为T5＞T4＞T6＞T2＞T3＞T1＞CK，T5、T4处理的放线菌数量明显高于其他处理，相对于对照分别提高了109.61%、83.12%。综上所述，T4和T5处理可以促进基质中微生物的繁殖，提高微生物的数量。

图1 不同处理对基质微生物数量的影响Fig.1 Effects of different treatments on microbial quantities in the substrate

2.4 不同处理对果实品质的影响

由表5 可知：T3、T4、T5、T6处理的维生素C 含量显著高于CK处理，其中T4、T5处理的维生素C含量最高；T3、T4、T5、T6处理的可溶性糖含量显著高于其他处理，与对照相比，分别提高了16.72%、21.74%、15.44%、20.09%；T5、T6处理的可溶性固形物含量显著高于其他处理；T3、T4、T6处理的糖酸比高于其他处理，但与T5处理无显著差异；各处理的硝酸盐含量均没有显著差异。综上所述，T4、T5处理的维生素C含量均高于其他几个处理，T4处理的糖酸比、可溶性糖含量高于T5处理，但差异不大，而T5处理的可溶性固形物含量显著高于T4处理。所以，相对于其他处理，T5处理更有利于提高樱桃番茄的品质与风味。

表5 不同处理对果实品质的影响Table 5 Effects of different treatments on fruit quality

2.5 不同处理对樱桃番茄产量的影响

由表6可知：T1、T2、T3、T4、T5处理的产量显著高于CK 处理，分别提高了20.64%、21.86%、22.32%、20.16%、12.84%；T1处理的单果质量最大，除T2外，与其他各处理相比均无显著差异。

表6 不同处理对樱桃番茄产量的影响Table 6 Effects of different treatments on yields of cherry tomatoes

2.6 基质中微生物数量、酶活性与果实品质产量间相关性分析

如图2 所示：基质中细菌数量与脲酶活性呈显著正相关（P＜0.05），与碱性磷酸酶、过氧化氢酶活性呈极显著正相关（P＜0.01）；放线菌数量与脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性呈显著正相关（P＜0.05）。果实中可溶性固形物含量与基质中碱性磷酸酶活性、真菌数量呈显著正相关（P＜0.05），与放线菌数量呈极显著正相关（P＜0.01）；硝酸盐含量与碱性磷酸酶活性、细菌数量呈显著负相关（P＜0.05）；可溶性糖含量与放线菌、真菌数量呈显著正相关（P＜0.05），与碱性磷酸酶活性呈极显著正相关（P＜0.01）；维生素C含量与脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶活性以及细菌数量呈显著正相关（P＜0.05），与真菌、放线菌数量呈极显著正相关（P＜0.01）。可见，基质中微生物数量与酶活性的关系密不可分，而微生物数量与酶活性又对果实品质有着重要影响。

图2 基质中微生物数量、酶活性与果实品质产量间相关性分析Fig.2 Correlation analysis of microbial quantities,enzymatic activities in the substrate and fruit quality and yields

2.7 主成分隶属函数分析

由表7 可知，综合光合能力、品质产量、基质微生物数量和基质酶活性等评价指标，T5处理表现最好，其次是T4处理。

表7 相关指标的主成分值、隶属函数值、综合评价值及综合排名Table 7 Principal component values,membership function values,comprehensive evaluation values and comprehensive ranking of relevant indexes

3 讨论

3.1 不同功能肥料对樱桃番茄光合效率的影响

光合效率通常以净光合速率、胞间CO2浓度、蒸腾速率和气孔导度等指标来反映[18]，其大小与类囊体反应相关，光合效率越高，植株进行碳同化时活跃的化学能越多。WANG 等[19]研究发现，海藻肥可提高海棠的光合速率和光合色素含量，促进植株生长。崔海花等[20]研究认为，喷施海藻肥可提高冬小麦的蒸腾速率和光合速率，促进冬小麦生长和干物质积累，提高其产量。本研究发现，在营养液中单独添加海藻素（T3）可明显提高樱桃番茄净光合速率和胞间CO2浓度，与对照相比，增幅分别为39.97%、6.61%，说明海藻素可以提高樱桃番茄的光合能力。本研究中单独施用氨基酸（T1）和黄腐酸钾（T2）的处理在气孔导度、蒸腾速率上与对照无差异，但分别对胞间CO2浓度和净光合速率有一定的影响，说明氨基酸和黄腐酸钾在一定程度上也可以提高樱桃番茄的光合能力。而试验中不同功能肥料组合的混合施用均未能提高樱桃番茄的光合能力，甚至略有下降，可能是2种功能肥料之间产生了拮抗作用，因而降低了其光合能力。

3.2 不同功能肥料对基质中微生物数量及酶活性的影响

土壤微生物和酶参与有机质分解、养分转化和循环等多种生化过程，是评价土壤肥力及其环境质量的重要生物学指标[21]。微生物数量越多，土壤生物活性越强[22]。脲酶是一种酰胺酶，其作用极为专性，它仅能水解尿素，形成的最终产物是氨、二氧化碳和水，其活性可以用来表示土壤的氮素状况[23]；磷酸酶可以将土壤中的有机磷转化为植物可吸收的形式，磷酸酶活性是评价土壤磷素转化方向与强度的指标[15]；蔗糖酶可水解土壤中的蔗糖，将其转化为利于植物吸收的形式，有助于植物的生长发育，其活性可用来表征土壤的肥力情况[24]；过氧化氢酶能促进生物呼吸过程中产生的过氧化氢分解为水和氧，从而降低过氧化氢对生物和土壤的毒害作用[25]。本研究发现，与对照相比，在营养液中混合添加氨基酸与黄腐酸钾、氨基酸与海藻素处理均可显著增加基质中细菌、真菌及放线菌的数量，即对基质中微生物数量的增加具有促进作用，而且可显著提高基质中脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性以及肥料的利用率，从而促进樱桃番茄的生长发育，提高果实品质。基质中微生物数量与各种酶活性呈显著正相关，可能是由于氨基酸、黄腐酸钾、海藻素可以促进基质中养分的转化，活化基质中大量及微量元素，增加基质中养分的含量，促进微生物的繁殖发育，改善基质的微生态环境，进而提高了基质的酶活性。

3.3 不同功能肥料对樱桃番茄果实品质产量的影响

品质反映了蔬果的优质程度，维生素C、可溶性糖、有机酸、硝酸盐含量与果实的口感和营养价值有着直接的关系[26]。通常，果实内糖、维生素C含量越高，硝酸盐含量越低，可在一定程度上表明果实拥有高品质。谢荔等[27]研究发现，用氨基酸肥料处理葡萄后，果皮花青苷以及果实可溶性糖、可溶性固形物含量等均显著提高；张永霞等[28]研究表明，黄腐酸钾肥料可以明显促进植物的生长，改善作物的品质；周英等[29]研究认为，喷施海藻叶面肥可明显提高菠菜和不结球白菜的可溶性糖、维生素C 含量。本试验中2种肥料混合施用与单独施用对樱桃番茄的品质和产量表现出较大的差异，总体上以混合施用氨基酸+海藻素（T5）处理最好，相比于对照，可显著提高樱桃番茄的维生素C、可溶性糖和可溶性固形物含量，每667 m2产量增长幅度可达12.84%。可能原因如下：海藻素能加强酶对糖分、淀粉、蛋白质、脂肪及各种维生素的合成运转，刺激多糖酶的活性，使多糖转化为可溶性单糖，从而提高果实甜度，改善作物品质；而氨基酸肥料可以促进植物根系对硝酸根离子的吸收与同化，进而促进植株体内氨基酸和蛋白质的合成，最终提高果实品质[30]。综上所述，氨基酸与海藻素肥料混合施用对樱桃番茄品质与产量的提升效果更好，且2种肥料施用量少，成本低，简单易操作，可有效提高樱桃番茄种植的经济效益。

4 结论

本研究表明：海藻素（T3）处理可以显著提高樱桃番茄叶片的光合能力，促进植株的生长发育，提高果实产量；氨基酸+黄腐酸钾（T4）、氨基酸+海藻素（T5）处理可以提高基质中微生物的数量，与对照相比差异显著，且两者均可以显著提升基质中脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶活性，有效提高基质环境质量，促进植株的生长发育，提高果实品质；根据主成分隶属函数分析的综合排序可知，混合施用氨基酸+海藻素处理表现最好。综上所述，在营养液中混合添加50 mg/L氨基酸+5 mg/L海藻素可有效改善基质环境，提高果实品质和产量，因此，推荐使用此配方来提高基质栽培樱桃番茄的品质和产量，改善其基质环境。