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套餐肥对设施番茄产量与品质的影响
摘 要：以设施番茄为例,探讨不同套餐肥肥效,以期为西安市设施番茄优质高效生产提供一定的理论依据.试验采用田间试验方法,设置施用济邦牌番茄套餐肥(T1)、施用欣金谷牌番茄套餐肥(T2)和施用元丰牌复合肥（T3,CK,即常规施肥对照）3 个试验处理,研究不同处理对番茄产量、品质及经济效益的影响.结果表明：（1）经过一季番茄栽培后,处理T1、T2、T3对土壤有机质含量影响不明显,但处理T1、T2有助于降低设施碱性土壤的pH值和电导率；（2）处理T3的番茄植株株高、径粗、株幅及茎叶干重等指标均高于处理T1、T2,但番茄单果重、产量、可溶性固形物和维生素C含量以及经济效益却低于处理T1、T2.总体而言,施用2 种套餐肥均优于常规施肥,但施用济邦牌套餐肥肥料成本更低,经济效益更高,能更好实现节本增效和增收目的.
关键词：套餐肥；番茄；产量；品质；经济效益
0 引言
西安城郊是传统的蔬菜生产基地,近年来设施蔬菜栽培发展也相当迅速[1- 2],目前栽培面积已超过1.6 万hm2[3],尤以设施番茄发展较为突出.设施番茄产量高、经济效益好,且需肥量大,化肥施用在设施番茄优质高效生产过程中发挥了极为重要的作用[4-7].但目前市场上化肥品牌混杂,质量良莠不齐,菜农在化肥选择上具有很大的单一性、盲目性和随意性,施肥结构不合理、养分不平衡等现象普遍存在,由此造成的农业生产成本攀升和农业污染加重等问题日趋明显[8-11].因此,在保证优质高产的前提下,减少肥料施用量,降低环境污染风险,对于西安市设施番茄可持续性发展具有十分重要的意义.
为进一步提高肥料利用率,切实保障粮食等主要农产品有效供给,不断促进现代农业可持续发展,2015年农业部印发了《到2020 年化肥使用量零增长行动方案》.为助力政策落地生根,金正大生态工程集团、深圳市芭田生态工程股份有限公司和上海国兴农现代农业发展股份有限公司等肥料企业积极将“套餐”理念引入国内肥料行业,不断创新技术和产品,并相继推出适用于大田作物和经济作物等生长的系列套餐肥.所谓套餐肥,就是指能满足作物不同生长阶段、不同方面营养需求的系列肥料组合；其核心就是将几种肥料按照不同作物在不同时期对养分的需求,科学搭配、精准配方,最终达到有的放矢、全面营养和高效施肥的目的.从肥料应用层面来看,套餐肥提供了一种作物生长周期全程营养解决方案.目前,套餐肥在国际上已经流行,美国的草莓示范田、欧洲的番茄示范田、日本的黄瓜示范田等的成功试验示范表明,套餐肥能全面提高作物的产量和品质.国内有关套餐肥的应用研究并不是特别多,且大多数研究不深入、不系统.研究对象主要涉及烟草[12]、水稻[13]、苹果[6,14]、油菜[15]、葡萄[16]、谷子[17]、玉米[18]、小麦[19]、番茄[20]、花生[21]等作物,但初步的研究已经表明,施用套餐肥可以降低肥料施用量、提高作物产量、改善果实品质和减少环境污染.
目前西安本地肥料企业生产的套餐肥主要有济邦牌套餐肥和欣金谷牌套餐肥,但其相关应用研究报道并不多见.本研究设置济邦牌套餐肥和欣金谷牌套餐肥2 个施肥处理,并以农民常规施肥为对照,采用田间试验方法研究套餐肥对设施番茄产量、品质及经济效益等的影响,以期为菜农优化施肥提供参考,并进一步为西安市番茄优质高效生产及“化肥使用量零增长行动”提供一定的理论依据和技术支撑.
1 材料与方法
1.1 试验地基本情况
试验地位于陕西省西安市长安区灵沼街道办下南丰村（34°08′57.00″ N,108°43′36.45″ E；海拔396 m）.该区属于暖温带半湿润大陆性季风气候区,年平均气温15.5℃,年均降水量约600 mm.供试菜棚建于2006年,棚内土壤类型为褐土,质地为粉砂质黏壤土.试验前土壤(0~20 cm)农化性质见表1.根据西安市菜田肥力分级参考标准[2],该土壤肥力水平较高.
1.2 供试材料
供试番茄品种为‘普罗旺斯’.该品种抗病性强,果形美观,果实硬度高,耐运输,是西安市近年来设施番茄栽培的主要品种之一.供试套餐肥为西安市肥料市场上常见的济邦牌套餐肥（西安济邦生态科技股份有限公司生产）和欣金谷牌套餐肥（陕西金谷配方肥科技推广有限公司生产）；供试的农民常规使用肥料为元丰牌复合肥（四川元丰化工股份有限公司生产）.除元丰牌复合肥外,本试验中同一品牌肥料在不同阶段配方不同,肥料配方如表2所示.
1.3 试验设计
试验于2016 年10 月底开始育苗,11 月17 日定植.栽培方式为传统畦栽,行距70 cm,株距40 cm.试验设置3 个处理,分别为施用济邦牌套餐肥(T1)、施用欣金谷牌套餐肥(T2)和施用元丰复合肥（T3,CK,即常规施肥对照）.试验采用完全随机区组设计,每处理重复3 次,共计9 个小区（各试验处理施肥情况如表3所示）.小区面积22.75 m（2 长3.5 m×宽6.5 m）.为防止不同小区间肥水侧渗,小区之间用塑料薄膜（埋深50 cm）纵向隔开.基肥在幼苗定植前1 周施入土壤；追肥分3 次（2017 年2 月上旬、3 月下旬和4 月下旬）施入土壤.另外,所有处理基肥均施加等量有机肥（腐熟鸡粪）,施用量7500 kg/hm2.其他同农户常规管理.表4 为不同施肥处理肥料施用情况.从表4 中可以看出（不含有机肥）,与T3 （即CK,常规施肥对照）相比,处理T1 （施用济邦牌套餐肥）、T2 （施用欣金谷牌套餐肥）中的氮肥（纯量,下同）用量均减少56.79%,磷肥用量分别减少71.54%和79.31%,钾肥用量分别减少54.11%和48.28%,肥料施用总量分别下降60.81%和61.46%.总体看来,与常规施肥处理相比,2 种套餐肥施用量均大幅下降,且营养更为丰富.
1.4 测定项目与方法
1.4.1 土壤农化性质测定于试验开始前和番茄拉秧期,采集土壤样品(0~20 cm),前处理后测定土壤pH值、电导率、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾.土壤pH值测定使用酸度计；电导率测定使用电导率仪测定；有机质测定采用重铬酸钾-容量法；碱解氮测定采用碱解扩散法；速效磷测定采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-矾钼蓝比色法；速效钾测定采用1 mol/L NH4OAc 浸提-火焰光度计法.
1.4.2 果实品质指标测定在番茄盛果期,采取番茄第一穗完熟果实,测定维生素C、可溶性固形物和可滴定酸含量.维生素C 含量测定采用2,6-二氯靛酚滴定法,可溶性固形物含量采用手持糖度计(BX-1)测定,可滴定酸含量采用碱滴定法测定.
1.4.3 生长发育指标测定在番茄盛果期,每个小区随机选取10 株番茄（做好标记）测定株高、株幅和茎粗；同时每株选取茎部中间叶片测定叶长、叶宽、叶绿素含量.株高、株幅及叶长、叶宽,用卷尺测定；茎粗用游标卡尺测定；叶绿素相对含量用叶绿素仪(SPAD-502)测定.在番茄拉秧期,剪取标记植株的地上部（去果,即茎叶部分）,称鲜重后放入烘箱,在105℃杀青30 min,然后于75℃烘干至恒重,并称取茎叶干重.
1.4.4 单果重和产量测定每次采摘时统计各小区番茄采摘数量并称重,最后计算单果重和总产量.
1.5 数据统计分析
用SPSS 20.0统计软件进行方差分析.
2 结果与分析
2.1 不同施肥处理对土壤农化性质的影响
表5 为不同施肥处理条件下番茄收获后土壤的pH值、有机质及电导率情况.可以看出,番茄收获后处理T1 （施用济邦牌套餐肥）、处理T2 （施用欣金谷牌套餐肥）土壤的pH值和电导率均低于T3 （即CK,常规施肥对照）,且差异达到显著性,但T1、T2之间并无显著性差异；各处理土壤有机质含量各不相同,其中T1最大,T2次之,T3最小,但三者均无显著性差异.进一步数据分析表明,番茄施用套餐肥一季收获后土壤的pH值和电导率均在一定程度上有所降低；常规施肥条件下番茄收获后土壤pH值虽无明显变化,但电导率明显增大.另外,与番茄种植前相比,3 种施肥处理条件下番茄一季收获后土壤的有机质都有不同程度提升,但差异不显著.总体来看,与番茄种植前相比,施用套餐肥可以使设施土壤pH 值和电导率降低；而农户常规施肥条件下pH值无明显变化,且土壤电导率进一步增大.
2.2 不同施肥处理对番茄产量及单果重的影响
从图1 中可以看出,不同施肥处理条件下番茄单果重和产量各不相同.就番茄产量而言,处理T1 最高,较T3增加了3027.74 kg/hm2,增长率2.94%；处理T2产量次之,较T3 增加了2324.09 kg/hm2,增长率2.26%.就单果重而言,处理T1、T2均大于T3,且差异达到显著水平,但T1、T2之间并无显著性差异.总体而言,施用2 种套餐肥较常规施肥对照均有增产效果,尤以施用济邦牌套餐肥增产效果明显,但2 种套餐肥处理条件下的番茄单果重及产量并无显著差异.
2.3 不同施肥处理对番茄生长发育的影响
由表6 可知,不同施肥处理对株高、径粗、株幅影响较大,总体看来,处理T3的株高、径粗、株幅及地上部干重值均为最大.另外,从表中还可以看出,不同施肥处理对番茄叶长、叶宽及叶绿素SPAD值影响不大,各处理间虽有差异,但未达到显著性水平.综上分析,常规施肥对番茄植株生长促进作用明显.
2.4 不同施肥处理对番茄品质的影响
从表7 可以看出,就可滴定酸含量而言,各施肥处理可滴定酸含量虽有差异,但差异并不显著.另外,从表中还可以看出,不同施肥处理番茄的可溶性固形物和维生素C含量各不相同,处理T1、T2的可溶性固形物含量和维生素含量均显著高于T3,但T1、T2之间差异不显著.由此可见,施用套餐肥可在一定程度上提高番茄可溶性固形物和维生素C含量.
2.5 不同施肥处理对经济效益的影响
降低肥料成本投入能在一定程度上提高设施栽培的经济效益.从表8 可以看出,处理T1的肥料成本最低,且产值最高,故其纯收益最高；处理T3的肥料成本最低,且产值最低,导致其纯收益为最低；处理T2的肥料成本、产值及纯收入均居于处理T2和T3之间；处理T1和T2纯收入较T3分别实现增收6.40%和4.47%.综上,番茄施用套餐肥较常规施肥对照均有明显的增收效果,且施用济邦牌套餐肥更能以较低的肥料成本投入获得更高的收益回报.
3 结论与讨论
前人研究结果表明,化肥的过量施用,尤其是氮肥过量施用,可导致番茄植株的徒长以及番茄产量的降低[10,22-24].在本研究中,常规施肥中的氮肥、磷肥、钾肥用量均为套餐肥的2 倍以上,但常规施肥条件下的单果重及产量却显著低于施用套餐肥处理,而植株的株高、径粗、株幅、茎叶干重等指标却显著高于施用套餐肥处理.这说明常规施肥存在过量问题,且植株徒长明显.分析认为,这可能是由于常规施用过量化肥,尤其是施用过量氮肥,直接促进了番茄的营养生长,导致其植株徒长,进而引起遮阴,不利于光合产物向果实的转运,故在一定程度上抑制了番茄的生殖生长,导致其产量降低.
设施栽培条件下肥料投入量多,施肥对设施土壤有机质含量、pH 值、电导率等农化性质影响较大[25-27].本研究结果表明,经过一季番茄栽培后,与常规施肥相比,施用套餐肥对土壤的有机质含量影响不明显,但有助于降低设施碱性土壤的pH值和电导率,一定程度上改良设施土壤的酸碱度,并缓解设施土壤的次生盐渍化问题.分析认为,一方面可能与肥料施用总量减少有关,另一方面可能与套餐肥自身含有的有机质、氨基酸、酵母培养基质以及丰富的钙、镁等中微量元素组合叠加效应有关,具体调节机制尚需进一步的试验研究.可溶性固形物、可滴定酸和维生素C是评价番茄综合营养品质的重要指标[28-30].不同施肥处理会对番茄如上品质指标产生很大影响.李吉进等[22]研究表明,适量施肥可以增加Vc 含量,明显改善番茄品质.李旭辉等[31]的研究表明,施微量元素锰、锌、硼能提高Vc及糖含量.本研究中,虽然可滴定酸在各处理间差异不太明显,但施用套餐肥处理的可溶性固形物含量和番茄维生素C含量高于常规施肥对照,且差异具有显著性,这说明施用套餐肥能在一定程度上提高番茄品质.分析认为,这可能与套餐肥中丰富的微量元素及减量施肥有关,但具体调节机制尚需进一步试验研究.
本研究结果表明,施用套餐肥对设施番茄增产增收效果较为明显.2 种套餐肥相比常规施肥量分别减少60.81%和61.46%,但是产量却分别增加了2.94%和2.36%,增收比例达到6.40%和4.47%,由此可见,施用套餐肥可以达到节本增效和增加收入的效果.综合施肥量,土壤农化性质,番茄单果重、产量、番茄生长发育、果实品质等指标,施用2 种套餐肥均优于常规施肥对照,且2 种套餐肥之间无显著性差异.但考虑肥料成本投入及经济效益等因素,施用济邦牌套餐肥能更好实现节本增效目的.
总体来看,就一季番茄栽培而言,施用济邦牌套餐肥和欣金谷牌套餐肥均能大幅降低肥料施用量,改善设施土壤农化化性质,提高番茄产量、品质及经济效益,具有较好的推广应用潜力.但是,目前2 种套餐肥的应用研究还处于起步阶段,针对不同作物在不同生育期的最佳用量并不清楚.且本研究只进行了一季番茄栽培,而西安城郊设施番茄大多为连作,随着设施番茄连作的进行,连续施用2 种套餐肥后土壤农化性质、番茄产量、品质及经济效益会如何变化,设施栽培作物类型改变后这些指标又如何变化,引起这些变化的具体原因又是什么,这些问题尚需进一步的研究分析才能明晰.另外,本研究中套餐肥施用总量明显低于常规施肥量,需继续开展等肥量条件下套餐施肥和常规肥对番茄产量、品质及经济效益的影响研究,以进一步探明套餐肥的肥效优势.
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