王東升，陳莉莉，黃忠陽(yáng)，孫菲菲，刁春武，徐明喜，吳旭東，劉慶葉，吳志鵬，李偉明

(南京市蔬菜科學(xué)研究所，南京 210042)

產(chǎn)CO2氣肥殘余物對(duì)番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響①

王東升，陳莉莉，黃忠陽(yáng)，孫菲菲，刁春武，徐明喜，吳旭東，劉慶葉，吳志鵬，李偉明*

(南京市蔬菜科學(xué)研究所，南京 210042)

為通過(guò)田間試驗(yàn)，研究和比較了商品有機(jī)肥和產(chǎn)CO2氣肥殘余物對(duì)番茄生長(zhǎng)和品質(zhì)的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，施用商品有機(jī)肥和產(chǎn)CO2氣肥殘余物均可促進(jìn)番茄產(chǎn)量的增加，分別較CK處理增加了24.02% 和28.59%，但二者之間沒(méi)有達(dá)到顯著性差異；通過(guò)對(duì)各處理中番茄品質(zhì)指標(biāo)的結(jié)果分析，可以得知，產(chǎn)CO2氣肥殘余物顯著降底了番茄壞果率，比有機(jī)肥和CK處理分別降低了18.18% 和33.33%。產(chǎn)CO2氣肥殘余物促進(jìn)了番茄可溶性糖和維生素C含量的提升。由此可知，產(chǎn)CO2氣肥殘余物較商品有機(jī)肥，可以增加番茄產(chǎn)量、顯著降低番茄果實(shí)壞果率并改善番茄果實(shí)的品質(zhì)。

CO2施肥殘?jiān)?；番茄；產(chǎn)量；品質(zhì)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，添加化肥可以顯著促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)，但隨著研究的不斷深入，人們發(fā)現(xiàn)，化肥的長(zhǎng)期施用對(duì)土壤質(zhì)量和農(nóng)作物品質(zhì)等均造成較大的危害。孔躍等[1]和郭潔等[2]在研究中表明，化學(xué)肥料作為一種速效養(yǎng)分物質(zhì)，在短期內(nèi)可以促進(jìn)農(nóng)作物產(chǎn)量的提高和改善農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，但長(zhǎng)期施用會(huì)造成土壤酸化、次生鹽漬化，果實(shí)品質(zhì)下降；且施用化肥成本較高，易隨水流遷移，污染地下水或造成面源污染。隨著經(jīng)濟(jì)水平和生活條件的提高，人們對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的要求由簡(jiǎn)單的數(shù)量方面向質(zhì)量方面不斷轉(zhuǎn)換，因此，不斷開(kāi)發(fā)新型綠色肥料用于提升土壤質(zhì)量和農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量及品質(zhì)則尤為重要。

目前，綠色肥料主要包括商品有機(jī)肥、生物有機(jī)肥、CO2氣肥等非化學(xué)合成的養(yǎng)料。CO2施肥主要是通過(guò)CO2發(fā)生器，將農(nóng)田廢棄物在特定條件下進(jìn)行氣化，形成CO2氣體。相比較于商品有機(jī)肥和生物有機(jī)肥，CO2氣肥的施用具有就地取材、易于操作、使農(nóng)田廢棄物再循環(huán)等優(yōu)點(diǎn)而被越來(lái)越重視[3-4]。有研究表明，大棚溫室種植過(guò)程中，CO2是農(nóng)作物生長(zhǎng)的一個(gè)限制因素，在秋冬季節(jié)，這種限制性更為明顯[5]。因此，CO2氣肥的施用，有效地解決了日光溫室中因CO2短缺而導(dǎo)致的農(nóng)作物減產(chǎn)等現(xiàn)象的發(fā)生。張海柱和劉榮魁[6]研究了CO2氣肥對(duì)番茄的影響，發(fā)現(xiàn)CO2施肥可以顯著降低番茄的病害發(fā)生率并促進(jìn)番茄產(chǎn)量的增加。而對(duì)于CO2氣肥的研究，前人主要注重CO2氣體對(duì)農(nóng)作物方面的影響，對(duì)于CO2施肥過(guò)程中所產(chǎn)生的殘?jiān)鼘?duì)農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的影響研究則相對(duì)較少。為此，南京市蔬菜科學(xué)研究所開(kāi)展施用產(chǎn)CO2氣肥殘余物對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的影響研究，旨在為產(chǎn)CO2氣肥殘余物的資源化利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)在南京市蔬菜科技園溫室大棚中進(jìn)行。

供試作物為番茄，品種為“世紀(jì)粉冠”，采用穴盤(pán)育苗、人工定植的方法。

供試殘?jiān)赡暇┦惺卟丝茖W(xué)研究所自主研發(fā)的發(fā)酵裝置發(fā)酵而成(中國(guó)專(zhuān)利號(hào)：ZL201120571299.8，體積1.68 m3)，發(fā)酵原料為廢棄中藥渣和稻草，兩者體積比為7∶3，為加速發(fā)酵的進(jìn)行，向該裝置中添加10%(體積比)的BGB微生物菌劑(北京嘉博文生物有限公司研制)。產(chǎn)CO2氣肥殘余物和商品有機(jī)肥(南京寧糧公司生產(chǎn))的主要養(yǎng)分含量見(jiàn)表1。供試土壤為黃棕壤，其基礎(chǔ)養(yǎng)分含量為：有機(jī)質(zhì) 44.32 g/kg，堿解氮 108.06 mg/kg，有效磷137 mg/kg，速效鉀289 mg/kg，土壤pH 6.33。

表1 商品有機(jī)肥和產(chǎn)CO2氣肥殘余物養(yǎng)分含量Table 1 Nutrient contents in general commercial fertilizer and fermentation residues of CO2 fertilization

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)共設(shè)置3個(gè)處理：①處理1 (OF)：只施用商品有機(jī)肥，施用量為500 kg/667m2；②處理2 (CF)：只施用產(chǎn)CO2氣肥殘余物，施用量為875 kg/667m2；③處理3 (CK)：不施用任何肥料。每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，采取隨機(jī)區(qū)組排列模式，小區(qū)面積8 m2，基肥施用40 kg/667m2復(fù)合肥(15-15-15)。試驗(yàn)在南京市蔬菜科學(xué)研究所橫溪蔬菜科技園大棚中進(jìn)行，棚室栽培，商品有機(jī)肥和產(chǎn)CO2氣肥殘余物隨土壤翻耕時(shí)一次性施入，深耕15 cm。4月14日定植，每小區(qū)定植44株番茄苗，6月9日開(kāi)始采收。

1.3 測(cè)定方法

土壤有機(jī)質(zhì)含量采用油浴浸提-硫酸亞鐵比色法測(cè)定，土壤堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定，土壤有效磷含量采用NaHCO3浸提-比色法測(cè)定，土壤速效鉀含量采用KCl浸提-火焰光度計(jì)測(cè)定[7]；番茄VC含量采用2.6－二氯酚靛酚滴定法測(cè)定，番茄可溶性糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定[8]。番茄壞果率的計(jì)算：各處理在采摘期選取無(wú)病蟲(chóng)害的完好果實(shí)50個(gè)置于8℃ 的冷藏柜中20 d后記錄壞果量A，并計(jì)算壞果率=(A/50)×100%[9]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，LSD 法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，Origin 9.0進(jìn)行柱狀圖繪制。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同處理對(duì)番茄產(chǎn)量的影響

不同種類(lèi)有機(jī)肥對(duì)番茄產(chǎn)量的影響結(jié)果見(jiàn)圖1。由圖1可知，相比較于CK處理，施用商品有機(jī)肥(OF處理)和產(chǎn)CO2氣肥殘余物(CF處理)均可以顯著提高番茄產(chǎn)量，增幅為 24.02% 和28.59%，實(shí)際產(chǎn)量分別達(dá)到40.77和42.27 kg/小區(qū)，但二者之間沒(méi)有達(dá)到顯著性差異(P＞0.05)。都韶婷等[10-12]在其研究中表明，CO2氣肥發(fā)酵殘?jiān)粌H可以改良土壤，克服土壤連作障礙，更可以作為一種良好的有機(jī)肥返還到土壤中，提高作物產(chǎn)量，改善果實(shí)品質(zhì)和抑制土壤退化。本文結(jié)果也表明，商品有機(jī)肥和產(chǎn)CO2氣肥殘余物均可以促進(jìn)番茄果實(shí)產(chǎn)量的增加。產(chǎn)CO2氣肥殘余物相比較于商品有機(jī)肥而言，具有“貨架期”長(zhǎng)和抑制番茄某些細(xì)菌性病害(如青枯病)發(fā)生的優(yōu)點(diǎn)[13]。因此，本文施用產(chǎn)CO2氣肥殘余物對(duì)番茄產(chǎn)量的促進(jìn)效果也略高于商品有機(jī)肥。

圖1 不同處理對(duì)番茄產(chǎn)量的影響Fig. 1 Effects of different treatments on tomato yield

2.2 不同處理對(duì)番茄壞果率的影響

圖2所示為不同處理對(duì)番茄壞果率的影響。由圖2可知，CK、OF和CF處理番茄的壞果率分別為10.80%、8.80% 和7.20%。施用商品有機(jī)肥和產(chǎn)CO2氣肥殘余物，可以顯著降低番茄的壞果率，分別較CK處理降低了18.52% 和33.33%；而施用產(chǎn)CO2氣肥殘余物較商品有機(jī)肥，壞果率降低了18.18%。施用產(chǎn)CO2氣肥殘余物處理中番茄的壞果率最低，與CK和OF處理均達(dá)到顯著性差異(P＜0.05)。壞果率是考察番茄果實(shí)貯藏性能的重要指標(biāo)，直接反映番茄貯藏壽命的長(zhǎng)短[14]。根據(jù)本試驗(yàn)結(jié)果，可以得知，施用產(chǎn)CO2氣肥殘余物可以顯著提高番茄的保存性能，延長(zhǎng)番茄的貯存時(shí)間。

圖2 不同施肥處理對(duì)番茄壞果率的影響Fig. 2 Effects of different fertilizers on bad tomato rate

2.3 不同處理對(duì)番茄可溶性糖和維生素C含量的變化

番茄中可溶性糖含量的高低決定著番茄果實(shí)的營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味[15]。圖3所示為施用不同肥料對(duì)番茄果實(shí)可溶性糖含量的影響，由圖3可知，相比較于CK處理，OF和CF處理番茄果實(shí)可溶性糖含量顯著提高，分別較CK處理提高了13.72% 和20.63%；并且CF處理較OF處理也顯著提高番茄可溶性糖含量。結(jié)果表明，施用有機(jī)肥和產(chǎn)CO2氣肥殘余物可以明顯地促進(jìn)番茄可溶性糖含量的提高，并且產(chǎn)CO2氣肥殘余物的作用效果更為明顯。

不同處理對(duì)番茄維生素C含量的影響見(jiàn)圖4，由圖可知，施用商品有機(jī)肥和產(chǎn)CO2氣肥殘余物可以顯著促進(jìn)番茄果實(shí)維生素C含量的提高，CF和OF處理較CK處理分別提高了5.94% 和14.44%。而CF處理較OF處理又提高了8.03%，施用產(chǎn)CO2氣肥殘余物對(duì)提高番茄果實(shí)維生素C含量效果更為明顯，

番茄果實(shí)可溶性糖和維生素C含量的提升，可能是因?yàn)楫a(chǎn)CO2氣肥殘余物和有機(jī)肥施入土壤中以后，會(huì)促進(jìn)土壤中某些微生物數(shù)量的增多，對(duì)于改善作物果實(shí)品質(zhì)起到促進(jìn)作用。樊琳[16]和宗曉波[17]在研究產(chǎn)CO2氣肥殘余物與某一微生物對(duì)黃瓜的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)CO2氣肥殘余物可以使得By微生物在土壤中進(jìn)行富集，這類(lèi)微生物除了具有活化土壤有效物質(zhì)、固氮、溶磷、溶鉀的能力外，還具有抑制土壤根際病原菌數(shù)量以及改善土壤根際環(huán)境的能力。因此，施用產(chǎn)CO2氣肥殘余物之后，相比較于普通商品有機(jī)肥，在促進(jìn)黃瓜產(chǎn)量增加的同時(shí)，也促進(jìn)了黃瓜可溶性糖和維生素C含量的增加。

圖3 不同處理對(duì)番茄可溶性糖含量的影響Fig. 3 Soluble sugar concentrations in tomatoes under different treatments

圖4 不同處理對(duì)番茄維生素C含量的影響Fig. 4 Vitamin C concentrations in tomatoes under different treatments

2.4 主成分分析

主成分分析是利用降維的思想，在損失很少信息的前提下把多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為幾個(gè)綜合指標(biāo)的多元統(tǒng)計(jì)方法[18]。分析結(jié)果表明，主成分一的方差貢獻(xiàn)率為92.09%，主成分二的方差貢獻(xiàn)率為5.68%，兩者之和達(dá)到97.77%(圖5)，可代表系統(tǒng)內(nèi)的變異狀況，可以把不同施肥處理對(duì)番茄生長(zhǎng)和品質(zhì)的影響區(qū)分開(kāi)來(lái)。主成分分析結(jié)果中，3個(gè)處理相距比較遠(yuǎn)，彼此之間沒(méi)有重疊，說(shuō)明施用商品有機(jī)肥和產(chǎn)CO2氣肥殘余物的使用可以明顯地改變番茄的產(chǎn)量和品質(zhì)。

圖5 不同處理主成分分析Fig. 5 Principal component analysis of different treatments

3 結(jié)論

與對(duì)照處理相比，施用商品有機(jī)肥和產(chǎn)CO2氣肥殘余物均可以促進(jìn)番茄果實(shí)產(chǎn)量的增加，但二者之間沒(méi)有達(dá)到顯著性差異。產(chǎn)CO2氣肥殘余物的施入對(duì)于降低番茄的壞果率明顯強(qiáng)于有機(jī)肥，這為研究如何延長(zhǎng)番茄的貯存時(shí)間提供了良好的理論基礎(chǔ)。施用商品有機(jī)肥和產(chǎn)CO2氣肥殘余物對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)的改善也有促進(jìn)作用，產(chǎn)CO2氣肥殘余物可以顯著促進(jìn)番茄果實(shí)可溶性糖和維生素C含量的提高，從一定程度上顯著地促進(jìn)了番茄品質(zhì)的提升。

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Effects of Fermentation Residues of CO2Fertilization on Tomato Yield and Quality

WANG Dongsheng, CHEN Lili, HUANG Zhongyang, SUN Feifei, DIAO Chunwu, XU Mingxi,WU Xudong, LIU Qingye, WU Zhipeng, LI Weiming*
(Nanjing Institute of Vegetable Science, Nanjing 210042, China)

A field experiment was conducted to investigate the effects and differences of general commercial fertilizer and fermentation residues of CO2fertilization on the yield and quality of tomatoes. The results showed that the both fertilizers could enhance tomato yield, which increased by 24.02% and 28.59% than CK under general commercial fertilizer and fermentation residues of CO2fertilization treatments, respectively. And there was no significant difference between the two fertilizers. According to analyses on the indexes of the tomato quality, the fermentation residues of CO2fertilization significantly decreased the bad fruit rate and significantly promoted the concentrations of soluble sugar and vitamin C, for example, it deceased the bad fruit rate by 18.18% and 33.33% compared with general organic fertilizer and CK treatments, respectively. Therefore, the fermentation residues of CO2fertilization has the more advantages to enhance the tomato yield, decrease the bad fruit rates and promote the fruit quality.

Fermentation residues of CO2fertilization; Tomato; Yield; Quality

S141.4

A

10.13758/j.cnki.tr.2017.05.006

江蘇省農(nóng)業(yè)三新工程項(xiàng)目(SXGC[2016]006)、2016年南京市農(nóng)業(yè)科技推廣幫扶項(xiàng)目和南京市蔬菜科學(xué)研究所技術(shù)儲(chǔ)備項(xiàng)目資助。

* 通訊作者(liweiming1988@sina.cn)

王東升(1980—)，男，山西陽(yáng)泉人，博士研究生，主要從事土壤肥料和有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型基質(zhì)等相關(guān)研究。E-mail： wdsh000@126.com