氨基酸替代和氮钾配比对樱桃番茄产量、品质和土壤养分残留的影响

高萌萌　宋梦圆　李佳璠　许盟盟　高丽红　谢越

摘要：以櫻桃番茄品种吉甜一号为试材，采用随机区组试验，研究氨基酸替代和氮钾配比对樱桃番茄产量、品质、土壤养分残留的影响，并计算番茄果实品质综合评价指数TQI。结果表明，在樱桃番茄坐果期—转色期、转色期—采收前期、采收前期—采收后期进行氨基酸替代和调整氮钾配比，不会影响樱桃番茄植株的正常生长和产量形成。T2处理，即N ∶P2O5 ∶K2O为1 ∶1 ∶1（坐果期—转色期）、1 ∶（0.3～0.4） ∶2.2（转色期—采收前期）、1 ∶（0.3～0.4） ∶3.5（采收前期—采收后期），可以提高樱桃番茄可溶性固形物含量；T3处理，即N ∶P2O5 ∶K2O为1 ∶1 ∶1（坐果期—转色期）、1 ∶（0.3～0.4） ∶2.5（转色期—采收前期）、1 ∶（0.3～0.4） ∶4.0（采收前期—采收后期），显著提高樱桃番茄的糖酸比。综合来看，T3处理提高了多项品质指标，且最大程度提高了TQI，为最佳施肥方案，可以实现樱桃番茄果实品质的综合提升。

关键词：樱桃番茄；氮钾配比；氨基酸；产量；果实品质

中图分类号：S641.206文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2023）20-0172-07

樱桃番茄（Solanum lycopersicum var. cerasiforme）别称圣女果、微型番茄、迷你番茄，属于茄科番茄属作物，是番茄属的一个变种。樱桃番茄的果实颜色和形态多样化［1-2］，食用价值和商品价值较高，富含维生素、番茄红素、矿物质盐等活性物质，营养丰富，风味独特，深受消费者喜爱［3-4］。随着对营养价值认识的不断加深，消费者对樱桃番茄品质的要求也越来越高，从数量向质量方面不断转变［5］。而风味好、糖酸比适中、外表美观、耐贮存的优异樱桃番茄品种仍比较缺乏［2］。目前生产上，樱桃番茄的产量、品质首先受品种特性影响［6］，同时也在很大程度上受环境、农艺措施因素影响，如温度、光照、水分、施肥情况等。施肥在农业生产中用于补充提供作物生长所需的各种营养物质，对番茄产量和品质的形成尤为重要［7-8］。

在番茄的实际生产中，普遍存在化肥施用严重超量、肥料运筹随意、施肥方法不当等现象，不仅导致肥料利用率和生产效益低下，还导致土壤的pH值降低、EC值升高、次生盐渍化比例较大、有机质含量普遍处于较低水平、重金属积累等一系列较为严重的问题，造成土壤养分平衡失调［9-10］，甚至造成番茄的产量、品质下降［11］。为此，亟待建立设施蔬菜生产全程精准施肥技术体系，从化肥减量、协调化肥养分比例、调整化肥基追比例等方面进行改进［10］，并制定化肥养分比例、施用新型肥料等技术对策。

在植物的生长发育过程中，氮、钾元素是构成其生命的要素，参与植物体内大部分代谢过程，对植物生长发育、产量形成及品质有重要影响［12］。大量研究表明，适宜的氮、钾配比，除了能够提高番茄产量，对番茄品质也有积极影响［13-15］。设施番茄中钾肥的合理施用，能显著提高番茄产量和经济效益，促进番茄干物质积累，增加可溶性固形物、维生素C、可溶性蛋白等营养成分含量［16-18］。除此之外，不同氮源也会对樱桃番茄的产量、品质造成影响。氨基酸水溶肥作为一种新型功能性肥料，与普通水溶肥相比，其价格高出数倍，因此实际生产中使用并不广泛，但大量研究表明，氨基酸中的有机氮能被植物直接吸收，并促进其他有效物质的吸收利用，具有促进植物生长、提高产量、改善作物品质和改善土壤环境等作用［19］。本试验研究樱桃番茄在转色期—采收前期、采收前期—采收后期，分析氨基酸肥替代部分氮源和不同氮钾配比对其产量、品质、土壤养分残留的影响，旨在建立一套高品质樱桃番茄生产施肥方案。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试樱桃番茄品种为吉甜一号，由北京天安农业发展有限公司提供。

底肥为腐熟羊粪（唐县赫辉有机肥销售公司提供），金正大复合肥（N、P2O5、K2O含量均为16%，金正大生态工程集团股份有限公司提供），磷酸二铵（N、P2O5、K2O含量各为18%、46%、0），持力硼（纯P含量为15%，Na2B4O7·4H2O含量为99%，美国硼砂集团提供），辛硫磷颗粒（总有效成分含量为5%）。

供试水溶肥为金正大水溶肥（N、P2O5、K2O含量均为20%），萌帮水溶肥（N、P2O5、K2O含量各为16%、6%、30%），尿素、磷酸二氢钾、硫酸钾、氨基酸肥、金正大动能磷冲施肥。

1.2 试验方法

试验于2020年在河北省张家口市尚义县尚义农场塑料大棚内（114°08′29.09″E，40°99′71.81″N，海拔1 496 m）进行，棚宽10 m、长65 m、面积为650 m2。试验共设置5个处理（T1、T2、T3、T4、T5），每个处理重复3次，共15个小区，小区面积9.75 m2（6.5 m×1.5 m），采用随机区组设计。追肥处理从转色期—采收前期开始进行，5个处理追肥总氮量一致，T5处理20%的氮肥被氮含量20%的氨基酸肥替代（甘氨酸）。于6月19日进行第1次施肥，后续每间隔8 d施肥1次，5个处理的追肥方案如表1所示。樱桃番茄采用1畦2行栽培模式，畦宽 1.5 m，畦面宽0.75 m，行距0.45 m，株距0.30 m，栽培畦地膜覆盖。育苗地点在尚义农场日光温室内，于2020年3月21日播种，2020年5月9日定植，苗龄50 d，采用单干整枝技术，7月22号开始陆续采摘，留7穂果摘心。在定植前 施用底肥（腐熟羊粪 30 000 kg/hm2、复合肥750 kg/hm2、磷酸二铵 300 kg/hm2、持力硼6 000 g/hm2、辛硫磷颗粒 75 kg/hm2）。樱桃番茄于定植后一次性灌溉水 40 m3；坐果—转色期灌溉水48 m3，每7～10 d灌溉1次，每次8～12 m3；转色—采收前期灌溉水32 m3，每 3 d 灌溉1次，每次5 m3；采收前期—采收后期灌溉水30 m3，每3 d灌溉1次，每次4.3 m3，整个生育期植株总灌溉水量设定为2 250 m3/hm2。

其中，坐果期定义为坐果率达到80%开始；转色期定义为第1穗果转色；采收前期定义为第2穗果采收结束。

1.2 樱桃番茄生理生化指标测定

1.2.1 植株生理指标测定

在樱桃番茄定植后 14 d，在每个小区随机选取10株生长正常的樱桃番茄植株挂牌。开花后开始测量株高（植株茎基部至生长点的距离）、茎粗（生长点以下15 cm处）、叶长和叶宽（靠近生长点完全伸展的叶片）等。其中株高、茎粗测定日期为2020年6月8日、7月7日、7月21日、8月4日，叶长、叶宽测定时间为7月7日、7月21日、8月4日，并通过计算获得其叶面积LA［20］。

LA=0.347×（L×W）－10.7。

式中，L、W分别表示叶长、叶宽。

1.2.2 产量测定 每次采摘时记录各小区的产量，最后计算各小区的总产量。

1.2.3 果实品质和土壤理化性质测定

在第1穂（8月18日）、第3穂（8月23日）、第5穗（8月28日）、第7穂（9月9日）成熟樱桃番茄果实中每次随机选取20个，测定其单果质量（电子天平）、可溶性固形物含量（TD245型数字折光仪）、可溶性糖含量（蒽酮比色法）、可滴定酸含量（酸碱滴定法）、维生素C含量（2，6-二氯酚靛酚滴定法）［21］。

樱桃番茄拉秧后，采用5点取样法取畦面上距离根区15 cm处0～30 cm的土壤，测定速效氮、速效钾、速效磷含量，pH值，EC值，速效氮采用凯氏定氮法、速效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-钼蓝比色法、速效钾采用1 mol/L NH4OAc浸提-火焰分光光度计法测定，pH值采用电位计法（水土比为2.5 ∶1）测定，EC值采用电导仪法（水土比为5 ∶1）测定［22］。

1.2.4 樱桃番茄果实品质综合评价指数TQI（tomato quality index）的计算

本研究测定的果实品质指标包括可溶性固形物、维生素C、可溶性糖、有机酸含量和糖酸比，由于以上各指标的单位不同，因此需要采用线性得分法對品质指标进行无量纲转换［23］，将其单位进行移除，以便于计算，转换后得到的各指标数值介于0～1之间。基于对人体健康的考量，本研究测定的品质指标均属于“有益指标”，因此其数值表现为“越高越好”，其计算公式如下：

T=（y-m）/（s-m）。

式中：T为各个品质指标的得分值；y表示各个指标的实际测量值；s、m分别表示各个指标所测得的最大值、最小值。将以上得分采用直接加和法，通过公式［24］计算获得樱桃番茄果实品质的综合评价指数TQI。

1.3 数据处理

使用Excel 2010、SPSS 18.0软件对试验数据进行整理和方差分析，采用Duncans差异显著性（α=0.05）。

2 结果与分析

2.1 氨基酸替代和氮钾配比处理对樱桃番茄生长指标的影响

由表2可知，氨基酸替代和氮钾配比处理只有在第1次（6月8日）所测定的茎粗有显著差异，表现为T2的茎粗显著高于T3处理。在后期生长过程中，不同处理对樱桃番茄的株高、叶面积均没有显著影响，说明氨基酸替代和氮钾配比处理不会影响樱桃番茄植株的正常生长。

2.2 氮源替代、钾肥配比处理对樱桃番茄单果质量和产量的影响

氨基酸替代和氮钾配比处理对小区产量和第1穗、第5穗、第7穗樱桃番茄单果质量均无显著影响（表3）。第3穗樱桃番茄中，T5处理单果质量最低，且达到显著水平，即当20%的追肥被氮含量20%的氨基酸肥替代后，单果质量反而显著降低。各穗的单果质量中，T2、T3处理表现较为稳定。

2.3 氨基酸替代和氮钾配比处理对樱桃番茄果实品质的影响

氨基酸替代和氮钾配比处理对樱桃番茄品质有显著影响（表4）。第1穗果的有机酸含量表现为T5处理显著低于T1处理，其他指标没有显著影响。第3穗果中，T4处理可溶性糖含量显著低于其他处理，其他指标没有受到显著影响。第5穗果仅可溶性糖、维生素C含量受到显著影响；T2处理的可溶性糖含量最高，且显著高于T3处理，但其维生素C含量最低，且差异显著。第7穗果的可溶性固形物含量和糖酸比均受到显著影响 T1、 T4处理可溶性固形物含量均显著高于T5处理，T3、T4处理的糖酸比显著高于T1处理。综合来看，T3处理的多项品质指标均处于较高水平，且在第1、3、5、7穗果中，其各项品质指标较其他处理表现更为稳定。

2.4 氨基酸替代和氮钾配比处理对樱桃番茄果实品质综合评价指数TQI的影响

通过线性得分法计算出各指标得分值，将各指标得分值采用直接加和法得到樱桃番茄果实的综合评价指数TQI（表5）。结果表明，对于樱桃番茄第1穗果，TQI由高到低的排序为T2>T3>T5>T4>T1，相较于T1处理，其他各处理均提高了TQI；对于第3穗果，TQI由高到低的排序为T4>T3>T5>T1>T2，相较于T1处理，T3、T4、T5处理提高了TQI；对于第5穗果，TQI由高到低的排序为T3>T4>T5>T1>T2，相较于T1处理，T3、T4、T5处理均提高了TQI；对于第7穗果，TQI由高到低的排序为T5>T2>T3>T4>T1，相较于T1处理，其他各处理均提高了TQI。综合考虑樱桃番茄各穗果的TQI表现，本试验认为T3处理能够最大程度提高番茄综合品质。

2.5 氨基酸替代和氮钾配比处理对土壤养分残留的影响

氨基酸替代和氮钾配比对收获后土壤速效氮、速效磷、速效钾含量及pH值均无显著性影响（图1-a至图1-d）。但与对照相比，T4处理显著提高了土壤的电导率，T2、T3、T5处理与对照相比并无显著性差异（图1-e）。

3 讨论与结论

本试验结果表明，樱桃番茄转色期—采收前期、采收前期—采收后期不同钾肥施用浓度对樱桃番茄株高、茎粗和叶面积没有显著影响。虽然第1次（6月8日）测定茎粗各处理间具有显著差异，但该次为第1次施肥（6月19日）前测定，茎粗差异并非试验因素导致，可能是受环境温度、光照等因素所影响。

番茄在不同生育阶段和供钾水平下吸氮量有一定差异，在果实采收期吸氮量最多，约占番茄一生吸氮总量的47.14%。另外，植株在初果期吸钾量开始随着植株生物量的增加而增加，至采收初期，吸钾量累积增加量占总吸收量的41.31%［25］。史亮亮等也发现，樱桃番茄果实的钾积累量随生育的推进先增加后减少，至采收初期已达到最大值［26］。

本试验在转色期—采收前期和采收前期—采收后期调整氮钾配比，对樱桃番茄品质的影响并不显著，可能是由于前期各处理肥料投入相同，转色期才开始以不同氮源和氮钾配比追肥，此时番茄已经完成生育期内氮、钾元素的主要吸收，以及受前期所施基肥干扰，土壤背景值处于较高水平，削弱了后期追肥对樱桃番茄品质的影响。本试验中多项品质指标的最高值均出现在T3处理中，且T3处理整个生长周期内的果实品质较为稳定。研究发现，单种氨基酸肥效作用低于等氮量的多种氨基酸，多数氨基酸的肥效作用低于等氮量的无机氮［27］。有研究发现，大果型番茄和樱桃番茄间存在对甘氨酸态氮的吸收差异［28］。因此，植物对氨基酸的吸收能力由环境和植物基因共同决定。本试验中T5处理的第3穗单果质量显著低于其他处理，可能是该樱桃番茄品种对施入的氨基酸吸收能力不强，导致其肥效作用低于等氮量无机氮。番茄风味品质的主要决定因素是糖和酸的比率［29］，是衡量口感的参照指标之一。谭其猛认为，番茄合适的糖酸比为 6.9～10.8［30］。齐乃敏等认为，番茄合适的糖酸比为 7～10［31］。本试验T3处理各果穗糖酸比最为接近该范围，糖酸比适宜，具有良好的口感。

张桂兰等指出，适量氮磷钾化肥配合施用，有利于提高土壤有机质和氮磷钾养分含量［32］。本试验中，转色期—采收后期，氨基酸替代和氮钾配比对土壤养分残留并无显著影響；随钾肥占比不断增大，土壤速效氮、速效磷残留量呈现先增后减的趋势，说明土壤合理的氮、钾配比更有利于植株对养分的吸收。土壤EC值能够反映土壤中的盐分浓度情况。设施栽培蔬菜生长速度快、产量高、茬数多、效益好，造成种植户过量施用化肥和大量施用有机肥，随着年份增加，设施土壤出现盐渍化现象，对作物生长造成明显障碍［33-34］。研究表明，植株对钾素的吸收不受植株自身控制，而是取决于根基周围钾素供应和根系的主动吸收，当K+过量时，会降低根系对土壤中其他离子的吸收能力，引起离子不平衡［35］。本研究中T1处理土壤电导率显著低于T4处理，且数值最低，可能是因为该处理钾素施入配比最小，K+没有抑制根系对其他元素的吸收，促进了植株对土壤其他离子的吸收能力，从而降低了土壤EC值。

单一品质指标数值的高低并不能很好地反映樱桃番茄的综合品质，番茄的风味也不是单一指标决定的。因此，利用单一指标对番茄品质进行评价是片面且存在争议的［29］。针对这个问题，本研究采用了番茄果实品质综合评价指数TQI对樱桃番茄的品质进行评价，该方法可以很好地表征各项品质指标［24］。

综上，在本试验条件下，T3处理提高了多项品质指标，能够最大程度提高樱桃番茄果实品质综合评价指数TQI，为最佳施肥方案，即按照配比 N ∶P2O5 ∶K2O 坐果期—转色期为1 ∶1 ∶1，转色期—采收前期为1 ∶（0.3～0.4） ∶2.5，采收前期—采收后期为1 ∶（0.3～0.4） ∶4，可以显著提高樱桃番茄综合品质。

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收稿日期：2022-10-16

基金项目：国家重点研发计划（编号：2019YFD1001904-05）；北京市现代农业产业技术体系果类蔬菜创新团队项目（编号：BAIC01-2021）；北京市乡村振兴科技项目（编号：20221230-01）。

作者简介：高萌萌（1996—），女，河北衡水人，硕士研究生，主要从事设施蔬菜栽培生理与环境调控研究。E-mail：15032393279@163.com。

通信作者：谢 越，博士，讲师，主要从事设施蔬菜栽培生理与环境调控研究。E-mail：yue.xie@cau.edu.cn。