有机肥替代化肥对设施番茄产量?品质和土壤养分的影响

邬刚 袁嫚嫚 王家宝 刘闯 王成顺 孙义祥

摘要 為探索设施番茄生产中最佳的有机无机配施比例，通过田间试验，设置5个有机肥替代化肥比例，分别为全量施用化肥（CK）、有机肥替代10%化学氮肥（T1）、有机肥替代20%化学氮肥（T2）、有机肥替代30%化学氮肥（T3）、有机肥替代40%化学氮肥（T4），研究不同施肥处理对番茄产量、品质和土壤养分的影响。结果表明，不同有机肥替代化肥比例对番茄株高和单果重无显著影响，而相较于CK处理，T3处理番茄的茎粗和单果数显著增加7.47%和9.40%。随着有机肥替代化肥比例增加，设施番茄产量呈先升后降的变化趋势，产量大小为T3>T2>T1>CK>T4。与CK相比，T3和T4处理番茄的可溶糖含量分别显著提高了10.8%和8.8%，T3处理的番茄VC含量提高了10.7%。与CK相比，T2～T4处理的土壤有机质、全氮、有效磷含量分别显著提高了11.7%～18.5%、9.9%～13.0%和25.6%～29.2%。综上所述，适宜有机肥替代化肥比例能提高作物产量，改善土壤肥力，从而实现设施番茄化肥减施增效。

关键词 番茄；有机肥替代；产量；品质

中图分类号 S 641.2  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2023）23-0117-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.23.027

Effects of Organic Fertilizer Replacing Chemical Fertilizer on Yield， Quality and Soil Properties of Greenhouse Tomato

WU Gang1，2，YUAN Man-man1，2，WANG Jia-bao1，2 et al

（1.Soil and Fertilizer Research Institute，Anhui Academy of Agricultural Sciences，Hefei，Anhui  230031;2. Key Laboratory of Nutrient Cycling， Resources and Environment of Anhui，Hefei， Anhui 230031）

Abstract In order to explore the best ratio of organic and inorganic fertilizer in greenhouse tomato production， a field experiment was conducted to study the effects of different fertilization treatments on tomato yield， quality and soil nutrient changes by setting five proportions of organic fertilizer instead of chemical fertilizer， 100% chemical fertilizer （CK）， 10% organic fertilizer +90% chemical nitrogen fertilizer （T1），  20% organic fertilizer +80% chemical nitrogen fertilizer （T2）， 30% organic fertilizer +70% chemical nitrogen fertilizer （T3） and 40% organic fertilizer +60% chemical nitrogen fertilizer  （T4）. The results showed that the different proportion of organic fertilizers replacing chemical fertilizers had no significant difference on the plant height and single fruit weight of tomato. Compared with CK treatment， the stem diameter and single fruit number of tomato treated with T3 significantly increased by 7.47% and 9.40%. With the increase of the proportion of organic fertilizer instead of chemical fertilizer ， the yield of tomato increased first and then decreased， and the order of yield was T3 > T2 > T1 > CK > T4. Compared with CK， the soluble sugar content of tomatoes treated with T3 and T4 increased by 10.8% and 8.8% respectively， and the VC content of tomatoes treated with T3 increased by 10.7%. Compared with CK， the contents of soil organic matter， total nitrogen and available phosphorus in T2-T4 treatments were significantly increased by 11.7% -18.5%，9.9%-13.0% and 25.6% -29.2%， respectively. To sum up， the appropriate proportion of organic fertilizer instead of chemical fertilizer （20%-30%） has the potential to increase tomato yield and improve soil fertility ， so as to realize fertilizer reduction of the facility tomato.

Key words Tomato;Organic fertilizer replacement;Yield;Quality

基金项目 安徽省重点研发计划（202104a06020031）；安徽省农业科学院科技创新团队（2022YL023）。

作者简介 邬刚（1987—），男，安徽合肥人，副研究员，硕士，从事养分资源综合管理研究。*通信作者，研究员，博士，从事养分资源综合管理研究。

收稿日期 2022-11-04；修回日期 2022-11-22

设施蔬菜生产作为促进农民增收和乡村振兴的重要农业产业而越来越受到关注［1］。施用化肥是保障设施蔬菜优质高产的关键措施，然而设施蔬菜生产中存在重施氮磷钾元素、轻施中微量元素、区域间有机肥用量不均衡等问题［2］，容易造成土壤次生盐化、土壤酸化、土壤质量下降以及面源污染和地下水污染的风险增加［3］，不利于设施番茄产业绿色可持续发展。

研究表明，有机肥替代部分化肥是科学施肥的重要技术路径，是设施蔬菜可持续发展的必然趋势。在设施蔬菜生产中有机肥的应用非常广泛，它含有机质、氮、磷、钾以及无机盐等营养物质，能为植物提供养分，促进植物生长［4］，改善土壤质量［5］。刘中良等［6］研究表明减少15%化肥施用量配施适量有机肥能提高番茄的产量和番茄红素含量，马龙等［7］研究表明有机肥和秸秆替代50%化肥对番茄盛果期的氮素吸收有促进作用，杨岩等［8］研究表明有机肥替代20%推荐化肥氮用量能提高番茄和西葫芦的产量及经济效益，夏秀波等［9］研究得出有机肥替代不同比例化学冲施肥能增加根区土壤外源微生物种类，改变真菌丰富度、多样性和菌落组成。此外，合适的有机无机配施比例还能提升土壤肥力［5，10］。笔者以番茄为研究对象，探讨不同有机肥替代化肥比例对设施番茄产量、品质和土壤性质的影响，提出适宜有机肥替代比例，旨在为设施蔬菜科学施肥和绿色可持续发展提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2021年在安徽省马鞍山市和县蔬菜科技示范园内设施大棚内（118°22′19.06″E，31°45′42.19″N）进行。试验地属北亚热带湿润型季风气候区，年平均降水量1 067 mm，年平均气温15.8 ℃。试验地土壤基本化学性质为有机质17.82 g/kg，全氮1.30 g/kg，速效磷116.72 mg/kg，速效钾152.38 mg/kg，pH 4.85。

1.2 试验材料

供试品种为皖杂20（安徽省农业科学院园艺研究所培育品种）；供试肥料分别为普通尿素（N 46.0%）、重鈣（P2O5 45%）和硫酸钾（K2O 50%）；有机肥为安徽省司尔特肥业股份有限公司生产的生物有机肥（N1.41%、P2O5 1.02%、K2O 2.82%）。

1.3 试验设计

试验设置5个处理，分别为100%化学氮肥（CK）、90%化学氮肥+10%有机肥氮（T1）、80%化学氮肥+20%有机肥氮（T2）、70%化学氮肥+30%有机肥氮（T3）、60%化学氮肥+40%有机肥氮（T4）。CK处理的施肥量为N 210  kg/hm2、P2O5 90 kg/hm2、K2O 255 kg/hm2，T1～T4处理的氮肥用量按照试验设置中无机和有机养分进行配比，磷钾肥用量与CK处理保持一致，不考虑生物有机肥中磷钾的替代量（表1）。每个处理3个重复，共15个小区，每个小区面积为14 m2，采用随机区组排列，45%氮肥、100%磷肥和40%钾肥作为基肥均匀撒施，55%氮肥和60%钾肥平均分3次溶于水后随微喷灌施用，有机肥作为基肥一次性施入土壤。其他田间管理均保持一致。

1.4 样品采集与分析

1.4.1 植物样品采集和分析。成熟期每小区采集3株具有代表性的番茄地上部样品（果实和茎叶），对番茄株高、茎粗、单株果数和单果重等生长指标进行调查。

1.4.2 土壤样品采集和分析。番茄收获后，按“五点采样法”对每个试验小区采集0～20 cm混合土壤样品，土壤风干过筛用于有机质、全氮、有效磷、速效钾和pH等化学性质的测定，测定方法参考土壤农化分析方法［11］。

1.4.3 产量测定。每个处理小区进行人工分次采收，单独记产。

1.5 数据分析

采用WPS Office Excel进行数据处理，采用IBM SPSS 22.0进行统计分析。处理间比较采用One-way ANOVA分析，差异显著性分析用Duncan法。

2 结果与分析

2.1 有机肥替代化肥对设施番茄生长发育的影响

由表2可知，不同有机肥替代化肥比例对番茄株高和单果重无显著影响，对番茄茎粗和单株果数影响显著。与CK相比，T3处理的番茄茎粗显著提高了1.03 mm，增幅达7.47%，T2和T3处理的番茄单株果数分别显著增加了1.2和1.4个，增幅达8.05%和9.40%。CK、T1和T4三者之间无显著差异，说明适当的有机肥替代化学有利于番茄的生长发育。

2.2 有机肥替代化肥对设施番茄产量的影响 由图1可知，不同处理之间设施番茄的产量存在显著差异，随着有机肥替代化学氮肥比例增加，设施番茄产量呈先升后降的变化趋势，不同处理产量大小为T3>T2>T1>CK>T4。相比CK和T4，T3处理的番茄产量分别增加了9.3%和10.4%。根据番茄产量和有机肥替代比例之间的二次函数关系式y=-9.512 7x2+415.55x+59 359（R2=0.531 7），有机肥替代化肥的最佳比例为21.8%时，产量最高为63.897 2 t/hm2。

2.3 有机肥替代化肥对设施番茄品质的影响

有机肥替代化肥后不仅减少化肥的用量，还有利于番茄品质的提高（图2），施用有机肥可提高番茄的可溶糖和VC含量，降低有机酸含量。随着有机肥替代化肥比例的增加，

设施番茄可溶糖和VC含量呈先增后降的变化趋势，有机酸表现为缓慢降低趋势。与CK相比，T3和T4处理的番茄可溶糖含量显著提高了10.8%和8.8%，T4处理的番茄有机酸含量显著降低了13.7%，T3处理的番茄VC含量显著提高了10.7%。

2.4 有机肥替代化肥对土壤养分含量的影响 由表3可知，除pH外，不同有机肥替代化肥比例对土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量具有显著影响。随着有机肥替代化肥比例增加，土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量整体呈逐渐增加趋势。与CK相比，T2～T4处理的土壤有机质、全氮、有效磷含量分别显著提高了11.7%～18.5%、9.9%～13.0%和25.6%～29.2%，T4处理的土壤速效钾含量显著增加了22.1%。与T1相比，T2～T4处理的有效磷含量显著提高了12.15%～15.30%。

3 讨论

研究表明，适宜的有机无机配施比例可促进设施番茄的生长发育和产量形成。该研究结果表明，随着有机肥替代化肥的比例增加，设施番茄的产量呈先增后降的趋势，T3处理（70%化学氮肥+30%有机肥氮配施）的番茄产量最高，与郑福丽等［12］的研究结果较为一致，这可能与T3处理的单株果数增加较多有关。该研究有机肥替代化肥比例为40%时（T4），番茄的产量开始降低，这与前人［13-14］的研究结果略有不同。张新建等［13］研究表明，有机肥替代60%的化肥处理的番茄产量及经济效益最高，施肥方案中100%化肥处理的氮养分高达450 kg/hm2，而该试验的100%化肥处理（CK）中的氮养分为210 kg/hm2，因此产生了替代比例之间的差异变化。还可能与土壤肥力相关，姜玲玲等［15］研究表明土壤有机质含量小于 10 g/kg时，有机无机配施番茄增产效应不明显。

设施蔬菜生产中有机无机配施改善果实风味和提

高营养品质已有相关报道，如王冰清等［14］、刘中良等［6］研究表明有机肥替代化肥可提高黄瓜、苦瓜、甘蓝和番茄的可溶糖、维生素C、蛋白质及番茄红素的含量，降低硝酸盐的含量。该研究结果表明，施用有机肥可提高番茄的可溶糖和VC含量，减少有机酸含量，其中可溶糖和VC含量以T3处理最高，VC和有机酸含量以T4处理最低。说明有机肥的施用量应维持在一定的合理范围，不合理的配施比例也会对品质造成影响［16］。

该研究结果表明，随着有机肥替代化肥比例的增加，土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾含量呈逐渐增加的趋势，这与Mukta等［17］、石纹碹等［18］的研究结果一致。土壤有机质的增加，一方面由于有机肥中含有机碳，另一方面通过增加土壤矿化的底物促进土壤微生物的活性，将植物残体分解成小分子有机物质。小分子有机物质再次矿化为速效态养分，因此土壤速效磷和速效钾含量均有不同程度的提高［19］。

4 结论

该试验结果表明，有机肥替代化肥不仅减少了化肥的投入，还能促进番茄产量和品质的形成，同时还提高了土壤中养分含量，增加土壤肥力，其中该试验条件下最优的有机肥替代化肥比例为21.8%。

参考文献

［1］ 刘钦.乡村振兴战略背景下我國蔬菜产业发展分析［J］.北方园艺，2020（4）：142-147.

［2］ 黄绍文，唐继伟，李春花，等.我国蔬菜化肥减施潜力与科学施用对策［J］.植物营养与肥料学报，2017，23（6）：1480-1493.

［3］ 何文寿.设施农业中存在的土壤障碍及其对策研究进展［J］.土壤，2004，36（3）：235-242.

［4］ 李小萌，陈效民，曲成闯，等.生物有机肥与减量配施化肥对连作黄瓜养分利用率及产量的影响［J］.水土保持学报，2020，34（2）：309-317.

［5］ 董文，张青，罗涛，等.不同有机肥连续施用对土壤质量的影响［J］.中国农学通报，2020，36（28）：106-110.

［6］ 刘中良，高俊杰，谷端银，等.有机肥替代化肥对土壤环境和番茄品质的影响［J］.南方农业学报，2020，51（2）：357-363.

［7］ 马龙，高伟，栾好安，等.有机肥/秸秆替代化肥模式对设施菜田土壤氮循环功能基因丰度的影响［J］.植物营养与肥料学报，2021，27（10）：1767-1778.

［8］ 杨岩，肖建军，徐钰，等.设施菜地有机肥替代化肥潜力研究［J］.山东农业科学，2021，53（7）：77-81.

［9］ 夏秀波，李涛，姚建刚，等.液态有机肥部分替代化肥对设施番茄根区真菌菌群的影响［J］.北方园艺，2021（12）：79-87.

［10］ 孙晓，姜学玲，崔玉明，等.有机肥替代对设施番茄产量、品质与土壤性质的影响［J］.中国瓜菜，2021，34（4）：46-52.

［11］ 鲍士旦.土壤农化分析［M］.3版.北京：中国农业出版社，2000.

［12］ 郑福丽，李国生，张柏松，等. 新建大棚番茄有机肥替代化肥的适宜比例及效应［J］.植物营养与肥料学报，2021，27（2）：360-368.

［13］ 张新建，宁晓光，郑桂亮，等. 有机肥替代化肥对土壤肥力及番茄产量和品质的影响［J］.中国农学通报，2020，36（14）：59-63.

［14］ 王冰清，尹能文，郑棉海，等.化肥减量配施有机肥对蔬菜产量和品质的影响［J］.中国农学通报，2012，28（1）：242-247.

［15］ 姜玲玲，刘静，赵同科，等.有机无机配施对番茄产量和品质影响的 Meta 分析［J］.植物营养与肥料学报，2019，25（4）：601-610.

［16］ 徐强，王卫超，许咏梅，等.化肥减施-有机肥替代措施提高新疆甜瓜产量和含糖量研究［J］.新疆农业科学，2017，54（8）：1450-1459.

［17］ MUKTA S，RAHMAN M M，MORTUZA M G.Yield and nutrient content of tomato as influenced by the application of vermicompost and chemical fertilizers［J］.Journal of environmental science and natural resources，2015，8（2）：115-122.

［18］ 石纹碹，刘世亮，赵颖，等.猪粪有机肥施用对潮土速效养分含量及团聚体分布的影响［J］.农业资源与环境学报，2017，34（5）：431-438.

［19］ YE L，ZHAO X，BAO E C，et al.Bio-organic fertilizer with reduced rates of chemical fertilization improves soil fertility and enhances tomato yield and quality［J］.Scientific reports，2020，10（1）：1-11.