陳修斌，楊彬，許耀照，李翊華，祖廷勛

(河西學院農(nóng)業(yè)與生物技術學院，甘肅 張掖 734000)

河西走廊東起烏鞘嶺，西至玉門關，介于南山和北山間，總土地面積約28萬km2，占甘肅總土地面積的61%，屬典型的西北荒漠化區(qū)域[1].張掖市地處河西走廊中部，具有地勢平坦、土地肥沃、日照充足等作物栽培與生長優(yōu)勢.隨著農(nóng)業(yè)種植結構的調整，日光溫室蔬菜種植已成為農(nóng)業(yè)增效和農(nóng)民增收的支柱產(chǎn)業(yè).近年來，番茄(LycopersiconesculentumMill.)已成為張掖地區(qū)日光溫室主要栽培經(jīng)濟作物.在番茄傳統(tǒng)種植栽培過程中，通常通過施用氮肥(比如，磷酸二銨，復合肥，尿素和硝銨等)提高產(chǎn)量[2]，忽視有機肥的施用[3].研究表明，施用有機肥不僅可以提高蔬菜產(chǎn)量和品質[4]，而且能夠降低土壤硝酸鹽的積累[5-6].然而，研究發(fā)現(xiàn)，過量施用有機肥料也會造成土體硝酸鹽的富集甚至淋失[7],土壤中氮磷鉀比例極不平衡、蔬菜作物營養(yǎng)失調、品質下降等問題[8-9],使得有機肥養(yǎng)分資源轉變?yōu)橹匾廴驹碵10-11]，這已經(jīng)成為影響溫室土壤肥力、實現(xiàn)土壤高效可持續(xù)利用以及制約溫室番茄高產(chǎn)優(yōu)質化生產(chǎn)的重要障礙因素.

近年來，很多學者就有機肥合理施用進行了大量研究.劉彩霞[12]研究牛糞、雞糞、羊糞和豬糞等有機肥對辣椒品質和產(chǎn)量的影響,得出施用牛糞，辣椒增產(chǎn)率為0.46%，果實內(nèi)游離氨基酸和可溶蛋白含量提高了34.79%和3.87%；習斌等[13]研究發(fā)現(xiàn)，有機無機肥料配施處理，可以保證玉米較高產(chǎn)量，玉米5 a平均產(chǎn)量較單施化肥處理提高10.3%；林新堅[14]等研究表明，施用不同來源的有機肥能夠提高花生的產(chǎn)量，采用麩酸有機復混肥，在其每千克土施N 0.1 g，N∶P2O5∶K2O=5∶4∶6時，花生莢果能夠增產(chǎn)75%；高偉等[15]研究發(fā)現(xiàn)，有機無機肥料配合施用模式為(3/4)化肥N+(1/4)豬糞配施，設施栽培的芹菜產(chǎn)量最高為121 766 kg/hm2,與習慣施肥處理相比，芹菜VC含量提高了112.2%.以上研究表明，施用不同種類有機肥可以提高作物產(chǎn)量與品質，但各地的土壤及氣候特點不同，得出的結論也不盡相同.葉綠素熒光參數(shù)是衡量植物光合能力強弱的重要指標，國內(nèi)學者在研究氮素營養(yǎng)與水肥調控時，大多運用這一指標來探究其與作物產(chǎn)量的相關性[16-17].本研究立足河西走廊荒漠溫室的番茄生產(chǎn)，選擇本區(qū)市場上常用的2種不同來源的生物有機肥，從番茄生長過程中的葉片葉綠素熒光參數(shù)、產(chǎn)量與品質等方面上，探討溫室番茄對不同種類有機肥配施響應的生理，以期獲得本區(qū)有機肥替代化肥條件下的最適用量指標，為實現(xiàn)溫室番茄高產(chǎn)、優(yōu)質、高效及環(huán)境友好的施肥模式提供科學依據(jù).

1 材料與方法

1.1 供試土壤狀況

試驗于2017年6月至2018年3月在張掖市甘州區(qū)黨寨鎮(zhèn)日光溫室蔬菜生產(chǎn)基地內(nèi)進行.供試土壤為灌漠土，有機質含量為10.12 g/kg，堿解氮54.28 mg/kg，速效磷6.78 mg/kg，速效鉀156.82 mg/kg，pH為6.67，全鹽0.87 g/kg，容重1.23 g/cm3，總孔隙度50.26%，質地砂壤.

1.2 試驗設計與種植

采用田間隨機區(qū)組排列設計方法，設6個處理(表1)，其中生產(chǎn)上常用施化肥量(CK)，依據(jù)調查張掖市的甘州區(qū)、高臺、臨澤等縣區(qū)的8個溫室番茄生產(chǎn)基地的肥料用量確定；處理A1苗思源有機肥用量依據(jù)使用說明確定[(N+P2O5+K2O)≥5%有機質≥45%，酒泉鋼鐵(集團)有限責任公司宏豐實業(yè)分公司生產(chǎn)]；處理A2老黃牛有機肥用量依據(jù)使用說明確定(K2O≥12%有機質≥45%腐殖酸≥10%，北京豐樂德農(nóng)國際肥業(yè)有限責任公司生產(chǎn))；處理A3有機肥Ⅰ和有機肥Ⅱ的配方施肥，參考番茄每形成1 t產(chǎn)品器官對N、P、K肥的吸收特點，在結合實際土壤地力狀況和目標產(chǎn)量進行確定[18]；處理A4和A5有機肥的使用量在參考周德霞[19]配方施肥基礎上，每公頃分別上浮10%和20%.

表1 試驗處理

各處理種植一畦，每處理重復3次，處理之間用塑料薄膜隔離,埋深40 cm，作畦的規(guī)格為畦長9 m、寬1.2 m；試驗中氮肥為尿素(含N46%)、磷肥為過磷酸鈣(含P2O514.5%)、鉀肥為硫酸鉀(含K2O 33%).于2017年6月5日采用72孔穴盤在日光溫室進行育苗，供試番茄品種為中雜11號，2017年7月15日定植，株距45 cm，保苗數(shù)2 346株/667m2.試驗中40%尿素和60%的鉀肥作基肥施入，過磷酸鈣作基肥一次性施入，有機肥料Ⅰ和有機肥Ⅱ用量的60%用作基肥施入，剩余60%的氮肥、40%的鉀肥、40%的有機肥料Ⅰ和有機肥Ⅱ分別在番茄開花座果的初期與盛期，分二次等量隨灌水沖施；其他管理同日光溫室常規(guī)管理相同.

1.3 測定指標

1.3.1 葉片最大量子產(chǎn)額和潛在活性測定 在番茄結果初期(2017年10月10日)、中期(2017年12月10日)、末期(2018年2月10日)，于上午10∶00～12∶00，每個處理隨機選擇6片同位的葉子，用英國Hansatech公司的Handy PEA植物效率分析儀測定經(jīng)過暗適應20min以上的葉片初始熒光(Fo)、最大熒光(Fm)、最大初始熒光(Fo)及穩(wěn)態(tài)熒光(Fs)、光照條件下最大熒光(Fm′)，每處理3次重復，并計算[20]PSⅡ原初光能轉換效率(Fv/Fm)，葉片PSⅡ活性Fv/Fo、其中，F(xiàn)v=(Fm-Fo)，F(xiàn)v/Fo=(Fm-Fo)/Fo，F(xiàn)v/Fm=(Fm-Fo)/Fm，每個處理隨機測定6株，取其平均值.

1.3.2 植株生物學性狀及產(chǎn)量測定 在番茄結果后期(8月20日)，每個處理選擇標定的6株，用卷尺測定株高、用游標卡尺測定莖粗；每次收獲時統(tǒng)計植株的結果數(shù)和單株產(chǎn)量，按不同的處理，分別統(tǒng)計產(chǎn)量，最后折合成公頃產(chǎn)量.

1.3.3 果實品質測定 隨機選取不同處理的18個果實，測定其可溶性糖、可溶性固形物、VC、番茄紅素、可溶性蛋白質和硝酸鹽含量；VC采用鉬藍比色法，用EV300PC 型紫外-可見分光光度計法測定番茄紅素和可溶性蛋白質含量，可溶性糖含量用苯酚法，硝酸鹽采用沸水浸提，紫外分光光度法測定，手持折光儀測定可溶性固形物含量[21]，重復3次,取其平均值.

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用DPS 9.50和Microsoft Excel 2003 軟件進行數(shù)據(jù)計算與分析，采用Duncan’s 法進行差異顯著性分析，顯著性水平設置為α=0.05.

2 結果與分析

2.1 不同處理對番茄葉片熒光參數(shù)的影響

2.1.1 不同處理對番茄葉片F(xiàn)o和Fv的影響Fo是PSⅡ反應中心全部開放時的熒光，其大小主要與PSⅡ天線色素內(nèi)的最初激子密度、天線色素到PSⅡ反應中心的激發(fā)能傳遞速率的結構狀態(tài)及葉綠素含量有關，而與光合作用光化學反應無關[22].Fv反映著光合作用中的PSⅡ原初電子受體QA的還原情況，其值為最大熒光與初始熒光之差(Fv=Fm-Fo)[23].從圖1可以看出，不同處理在番茄結果前期、中期和末期的Fo和Fv值，以處理A3為最高，F(xiàn)o分別為213、466和325，F(xiàn)v分別為1 024、1 764和1 436,與CK相比，F(xiàn)o分別提高38.31%、62.93%和32.11%,Fv提高31.99%、56.80%和52.44%；各處理對番茄結果前期、中期和末期Fo值影響大小順序為A3>A4>A2>A5>A1>CK，對Fv值影響大小順序為A3>A2>A4>A1>A5>CK；這說明采用處理A3的有機肥配比，其植株在結果中期光合能力較強，植株保持較強的生長活力，從而表現(xiàn)出Fo和Fv值較高，其他處理由于營養(yǎng)配比失調，植株營養(yǎng)生長不良，光合作用較弱，F(xiàn)o和Fv值表現(xiàn)較低；隨著有機肥使用量的增加，各處理與CK相比，番茄葉片在結果前期、中期和末期的Fo和Fv值，呈現(xiàn)增大趨勢，當達到處理A3的用量后，又呈現(xiàn)逐漸降低的規(guī)律.

圖1 不同處理的Fo值Figure 1 Foof different treatment

圖2 不同處理的Fv值Figure 2 Fvof different treatment

2.1.2 不同處理對番茄葉片F(xiàn)v/Fm和Fv/Fo的影響Fv/Fm為PSⅡ的光化學效率，它反應暗適應下光系統(tǒng)Ⅱ最大光化學效率，F(xiàn)v/Fo反映PSⅡ潛在活性[24].從圖3、圖4可以看出，與CK相比，在番茄結果前期、中期和末期，不同處理的Fv/Fm和Fv/Fo的值均高于CK，處理之間呈現(xiàn)一定差異，以處理A3的Fv/Fm和Fv/Fo的值為最高，結果前期、中期和末期Fv/Fm分別為0.73、0.82和0.76，F(xiàn)v/Fo值分別為2.86、4.39和3.97，與CK相比，F(xiàn)v/Fm分別提高52.08%、32.26%和31.03%，F(xiàn)v/Fo分別提高81.01%、71.48%和68.94%；明顯高于其他處理；這表明處理A3的有機肥配比的番茄，其植株葉片保持較強的光化學效率，葉片潛在活性較強，其他處理由于有機肥用量配比失調，引起土壤環(huán)境產(chǎn)生逆境脅迫的條件，因此Fv/Fm和Fv/Fo保持較低數(shù)值，這與前人的研究結果相一致[25].

圖3 不同處理Fv/Fm值Figure 3 Fv/Fmof different treatment

圖4 不同處理Fv/Fo值Figure 4 Fv/Foof different treatment

2.2 不同處理對番茄農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的影響

不同處理對番茄農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的影響見表2.從表2可以看出，以處理A3的番茄植株在株高、莖粗、單株結果數(shù)和單株產(chǎn)量等性狀表現(xiàn)上最優(yōu)，分別為180.27 cm，1.22 cm，16.37個和2.98 kg，顯著高于其他處理，與CK相比分別高出8.9%，27.08%，12.66%和33.03%，施用有機肥的各處理A1，A2，A3，A4和A5，在株高、莖粗、單株結果數(shù)、單株產(chǎn)量、小區(qū)產(chǎn)量和折667m2產(chǎn)量等性狀上不同程度均高于生產(chǎn)上常用的施肥量，這說明增施有機肥有利用于番茄生長，適宜的有機肥配比促進了番茄對養(yǎng)分的吸收，植株保持較強的生長勢與結果能力，因此，可以獲得較高產(chǎn)量.

2.3 不同處理對番茄品質的影響

由表3可以看出，不同處理對番茄可溶性糖、可溶性固形物、VC、番茄紅素和可溶蛋白的影響，以處理A3為最高，分別為45.36 mg/g、5.42%、384.12 mg/kg、73.62 μg/g和5.52 mg/g，與CK相比，分別增加了18.71%、11.52%、42.92%、36.99%和47.59%，不同處理間呈現(xiàn)一定差異；施用有機肥的各處理A1、A2、A3、A4和A5的果實中可溶性糖、可溶性固形物、VC、番茄紅素和可溶蛋白含量均比CK高；而果實中硝酸鹽的含量以處理A3為最低，與CK相比降低了43.58%，同時處理A1、A2、A3、A4和A5的果實中硝酸鹽含量也均比CK要低，這說明以處理A3的有機肥配比最適宜于番茄品質的提高.

表2 不同處理對番茄農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響

以上為6株的平均值；同列不同小寫字母表示5%的差異水平.

The average values of 6 strains are asFollows:Different lowercase letters in that same column indicate a difference level of 5%.

表3 不同處理對番茄品質的影響

3 討論

本試驗研究了不同有機肥配比對番茄葉片熒光參數(shù)的變化，研究發(fā)現(xiàn)采用處理A3的番茄，在其結果前期、中期和末期的Fo和Fv值最高，F(xiàn)o分別為213、466和325，F(xiàn)v分別為1 024、1 764和1 436，與CK相比，F(xiàn)o分別提高38.31%、62.93%和32.11%,Fv提高31.99%、56.80%和52.44%；同時葉片光化學效率(Fv/Fm)和PSⅡ潛在活性(Fv/Fo)最強，在結果前期、中期和末期Fv/Fm分別為0.73、0.82和0.76，F(xiàn)v/Fo值分別為2.86、4.39和3.97，與CK相比，F(xiàn)v/Fm分別提高52.08%、32.26%和31.03%，F(xiàn)v/Fo分別提高81.01%、71.48%和68.94%，明顯高于其他處理；這表明增施有機肥的處理，葉片保持較強的生理活性，并附著有機肥使用量的增加而呈現(xiàn)遞增趨勢，當有機肥用量超過A3處理時，其Fo、Fv、Fv/Fm、Fv/Fo在不同生長時期又呈現(xiàn)下降趨勢，這可能是由于土壤中營養(yǎng)元素失調，導致土壤溶液濃度過高或過低，使土壤環(huán)境產(chǎn)生脅迫條件，葉片的光合機構受到傷害[26]，進而使Fo、Fv、Fv/Fm、Fv/Fo的值處于較低水平；而由A3處理組成的有機肥配比(有機肥Ⅰ525 kg/hm2+有機肥Ⅱ376 kg/hm2)的Fo、Fv、Fv/Fm、Fv/Fo的值最高，說明本處理下可激發(fā)植株體葉片在暗適應下PSⅡ的最大量子產(chǎn)額及激發(fā)葉片PSⅡ潛在活性，這與Shangguan等[27]的研究相一致.

本試驗中，采用A3處理的番茄，在株高、莖粗、單株結果數(shù)、單株產(chǎn)量、小區(qū)產(chǎn)量和折667m2產(chǎn)量等性狀表現(xiàn)上，其值分別為180.27 cm、1.22 cm、16.37個、2.98 kg、113.24 kg和6 993.70 kg，顯示高于其他處理，究其原因是A3處理的配比，由于營養(yǎng)均衡，從而提高了番茄葉片光合機構活性，促進了各種光合酶類及多種電子傳遞體等組分的合成，增加了植株光合能力，有效改善了葉片的光合功能，提高了光合速率[28-29]，進而表現(xiàn)番茄有較高產(chǎn)量.從試驗結果看，增施有機肥的各處理A1、A、A3、A4和A5的番茄果實中可溶性糖、可溶性固形物、VC、番茄紅素和可溶蛋白含量均比CK(生產(chǎn)上常用施化肥量)要高，以處理A3的品質指標含量為最高，說明處理A3營養(yǎng)配比最適合番茄果實品質改善，究其原因是有機肥料含有植物所需要的各種營養(yǎng)元素和豐富的有機質，具有提高并平衡土壤養(yǎng)分、改善土壤理化性質、培肥土壤等特性[30-31]，從而提高作物產(chǎn)量、改善作物品質等[32].蔬菜體內(nèi)硝酸鹽的形成與土壤氮素的供應密切相關，研究表明，蔬菜體內(nèi)硝酸鹽的含量與氮肥施用量呈顯著正相關[33-34]，本試驗中，施有機肥的各處理與施用化肥的處理(CK)相比，番茄果實中的硝酸鹽含量顯著降低，分別降低21.11，24.78，40.64，17.89，13.10 mg/kg，這主要是有機肥的交換容量大，對銨態(tài)氮的吸附量多，分解過程中產(chǎn)生的有機酸可降低其周圍土壤中脲酶和硝化微生物活性，在一定程度上抑制了硝態(tài)氮的生成[35]，因此表現(xiàn)在果實內(nèi)的硝酸鹽含量也隨著降低,這與趙常旭等[36]，何翠等[37]的研究相吻合.

4 結論

本研究結果表明，在河西荒漠化區(qū)域溫室番茄生產(chǎn)中，采用有機肥的各處理與對照相比，均能夠不同程度提高植株光合能力，番茄保持較強的生長勢與結果能力，并且能夠顯著提高品質.以A3處理的有機肥配比(有機肥Ⅰ525 kg/hm2+有機肥Ⅱ376 kg/hm2)，其番茄葉片的Fo、Fv、Fv/Fm、Fv/Fo的值最高，植株葉片保持較強的光合能力；番茄在株高、莖粗、單株結果數(shù)和單株產(chǎn)量等性狀表現(xiàn)上最高，與對照CK相比分別高出8.9%、27.08%、12.66%和33.03%分別，同時番茄的品質最佳、硝酸鹽含量最低，這一研究結果，可為本區(qū)溫室番茄實現(xiàn)合理施肥及高產(chǎn)優(yōu)質化栽培提供理論支撐.