有机营养肥料对设施连作番茄生长及土壤肥力的影响

刘 馨 祁娟霞 蔡玉胜 苏 娜 马国东 赵小兵 张雪艳（宁夏大学农学院，宁夏银川 750021）

有机营养肥料对设施连作番茄生长及土壤肥力的影响

刘 馨 祁娟霞 蔡玉胜 苏 娜 马国东 赵小兵 张雪艳*
（宁夏大学农学院，宁夏银川 750021）

针对宁夏地区设施土壤连作障碍问题，研究了氨基酸肥、腐植酸肥、生物炭肥等有机营养肥料对番茄产量、品质以及土壤养分含量和微生物活性的影响。结果表明：单一有机肥和有机肥+生物炭肥3 t·（667 m2）-1，单一腐植酸肥和腐植酸肥+氨基酸肥均能较好地改善土壤酸碱度；腐植酸肥施用后，土壤速效氮含量显著提高，速效钾含量显著高于其他处理；有机肥、腐植酸肥均能有效增加土壤微生物数量，腐植酸肥+氨基酸肥处理细菌数量显著增加，单独施加腐植酸肥，真菌与放线菌数量显著增加；有机肥1 t·（667 m2）-1+生物炭肥6 t·（667 m2）-1处理番茄产量最高。综上，腐植酸肥0.4 t·（667 m2）-1+氨基酸肥0.03 t·（667 m2）-1、腐植酸肥0.4 t·（667 m2）-1+氨基酸肥0.03 t·（667 m2）-1+生物炭肥3 t·（667 m2）-1处理有利于改善土壤质量，提高番茄产量与果实品质。

连作土壤；番茄；腐植酸肥；氨基酸肥；生物炭肥；产量

我国设施蔬菜产业发展迅速，2016年栽培面积约为391.5万hm2，是我国农业生产的重要组成部分（张真和和马兆红，2017）。由于栽培设施的固定性、复种指数高，再加上各地追求连片种植、规模经营等因素，设施蔬菜连作种植非常普遍，造成了蔬菜产量及品质大幅度下降、土壤盐分积累、病原菌增加等问题（高秀兰和郝建军，1997；郭晓冬，2003），连作障碍已成为设施蔬菜生产可持续发展的主要制约因素之一（吴凤芝 等，1997）。

传统腐熟有机粪肥价格低廉，易被农户推广使用，但对土壤生态存在一定的安全隐患（徐龙飞，2006），寻找新型有机营养肥料替代传统农家肥成为现代农业可持续研究热点。腐植酸是一种无污染的有效肥料基质，其对吸附能力较强（邢尚军 等，2009），作为缓效肥料应用于农业生产具有改良土壤和提高肥力的作用，可以消除氮肥施用过量或施用方法不当产生的不良影响，能够促进作物生根和提高根系的吸收能力（王彪 等，2011）。氨基酸作为构成蛋白质的最小分子存在于肥料中，具有易于被作物吸收、提高植株抗病性、改善产品品质的功能；可以补充植物必需的氨基酸，促进植物对营养物质的吸收，刺激和调节植株快速生长（许玉兰和刘庆城，1997；李敏 等，2013）。生物炭能够有效提高土壤中有机碳的含量，改善土壤的保水、保肥性能，减少土壤养分的损失；将生物炭与肥料结合，能够起到相互补充、促进作物生长、增加产量的效果（何绪生 等，2011）。有机营养肥料的使用可以减缓并修复连作对土壤的危害，既能改善土壤的理化性状，创造良好的土壤生态环境；又能够提高作物产量（刘更另，1991）。

番茄（Solanum lycopersicum L.）作为我国设施栽培的主要蔬菜种类之一，复种指数较高，由此引发的连作障碍问题也十分突出。本试验研究了氨基酸肥、腐植酸肥、生物炭肥等有机营养肥料相对常规有机肥以及农家肥对设施连作番茄土壤养分和微生物活性、番茄产量和品质的影响，评价有机营养肥料种类及施用量与作物生产力之间的关系，探究有利于维持土壤生产力、改善土壤肥力的土壤修复模式，以期为设施番茄的可持续生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2015年8月20日至2016年2月5日在宁夏贺兰县新平产业园进行，土壤基本理化性质：速效氮含量44.69 mg·kg-1，速效磷159.24 mg·kg-1，速效钾107.33 mg·kg-1，有机质17.23 g·kg-1，pH值7.85，EC值0.86 mS·cm-1。

试验设8个处理（表1）。其中，商品有机肥基本特性：有机质含量30%、氮磷钾总量4%、腐植酸16%；腐植酸肥基本特性：腐植酸含量22.86%、有机质62.46%、氮磷钾总量8.72%、含水量20.16%、pH值5.57；生物炭肥基本特性：有机质含量65.26%、氮磷钾总量11.68%、含水量8.69%、pH值5.83；氨基酸肥基本特性：氨基酸含量8.62%、有机质45.25%、氮磷钾总量13.57%、含水量13.45%、pH值6.32。

表1 各处理具体施肥量

各处理有机营养肥料均作基肥施用，高畦栽培，小区面积43.2 m2，每处理3次重复，随机区组排列。2015年8月20日定植后，所有处理统一浇灌自配营养液；定植后第1个月每隔7 d浇灌1次，之后每隔10 d浇灌1次；营养液供应按照4穗果前N 16%、P 15%、K 20%，4穗果后N 14%、P 10%、K 28%，总生育期施用纯氮、纯磷、纯钾量分别为11.70、9.87、23.38 kg。

1.2 项目测定

11月30日、盛果期，分别取各处理0～20 cm表层土壤，采用1∶5（m∶V）土壤悬液电导法（电导仪法）测定土壤EC值，采用电位计法测定土壤pH值，采用凯氏定氮法测定土壤速效氮含量，采用NaHCO3浸提-钼锑抗吸光光度法测定土壤速效磷含量，采用1 mol·L-1NH4Ac浸提-火焰光度法测定土壤速效钾含量（鲍士旦，2005）；分别采用牛肉膏蛋白胨选择性培养基、马丁孟加拉红-链霉素选择性培养基、改良高氏1号培养基培养，稀释涂布平板法测定土壤细菌、真菌、放线菌数量（李阜棣 等，1996）。每处理取10个有代表性的果实，采用电子秤测定单果质量，取平均值；然后切碎、混合、打成匀浆，测定品质指标，采用酸碱中和滴定法测定有机酸含量，采用钼蓝比色法测定VC含量（邹琦，2004），采用手持糖量仪测定可溶性固形物含量，采用水杨酸法测定硝酸盐含量（赵世杰和刘华山，1998）。

采收期分别记录各小区产量，折算667 m2产量。

1.3 数据处理

采用Excel软件和SPSS 17.0软件进行数据处理，用LSD方法进行单因素显著性分析（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同有机营养肥料对土壤酸碱度和速效养分含量的影响

由表2可以看出，施用有机营养肥料的各处理pH值均低于原始土壤，但均显著高于对照，其中OBC6处理相对于O和OBC3处理pH值显著增高；在EC值方面，OBC6处理的EC值最低，腐植酸肥与氨基酸肥配施（HAA）及添加生物炭肥（HAABC）对降低土壤EC值效果显著。

施用有机营养肥料对土壤速效氮、速效磷、速效钾含量的影响较大。除O处理外，其他处理的速效氮含量均显著高于对照；施加商品有机肥的各处理速效磷含量均显著高于对照，其中O处理速效磷含量最高，比对照增加了5.02%；除O、OA处理外，其他处理的速效钾含量均显著高于对照，其中施加腐植酸肥的HA和HAABC处理速效钾含量显著高于施加商品有机肥的各处理。

2.2 不同有机营养肥料对土壤微生物数量的影响

由表3可以看出，施加商品有机肥的OBC3处理土壤细菌数量比对照显著增加了109.49%，施加腐植酸肥的HA、HAA处理细菌数量亦显著高于对照；施加有机肥的OBC3、OBC6处理土壤真菌数量分别比对照显著增加了105.82%和50.03%，施加腐植酸的HA、HAABC处理真菌数量分别比对照（除OBC3处理外）的果实VC含量均高于对照；施加有机营养肥料对果实硝酸盐含量有增加的趋势，但均在安全范围内。

由表4还可以看出，虽然施加腐植酸肥的HA、HAA处理显著提高了番茄单果质量，但产量最高的是OBC6处理，达到6 206.81 kg·（667 m2）-1，比对照显著增产78.27%。总体上看，腐植酸肥处理的增产效果显著高于有机肥处理（OBC6处理除外）。

表2 不同有机营养肥料对土壤理化性质的影响

表3 不同有机营养肥料对土壤微生物数量的影响

表4 不同有机营养肥料对番茄果实品质与产量的影响

3 结论与讨论

随着我国农业的发展，土壤连作现象以及次生盐渍化现象极为严重，传统农家肥料以及过量氮肥的长期施用破坏了土壤的养分平衡，以致影响作物显著增加了255.86%和121.18%；HA和OBC3处理的土壤放线菌数量较高，分别比对照显著增加了63.15%和46.29%。

2.3 不同有机营养肥料对番茄品质与产量的影响

由表4可以看出，各有机营养肥料处理的番茄果实有机酸含量均显著低于对照；施加腐植酸肥各处理果实可溶性固形物含量与对照差异不显著，施加商品有机肥各处理（除OBC6处理外）可溶性固形物含量则显著低于对照；各有机营养肥料处理生长，降低果实品质与产量。施用有机营养肥料可以改善土壤肥力，维持土壤生态平衡（孔维栋 等，2005），对我国设施蔬菜的可持续发展具有重要意义。本试验结果表明，施用有机营养肥料均能降低土壤pH值，对缓解土壤碱化具有一定的效果；然而过量施用生物炭肥（OBC6处理）的土壤pH值显著高于其他处理，这是由于生物炭的灰分中含有较多的盐基离子，其作为土壤改良剂施用后，可以交换降低土壤氢离子，从而提高土壤的pH值（丁艳丽 等，2013）。本试验中，施用常规农家肥同样可以降低土壤pH值，而且效果还显著好于有机营养肥料处理，这可能是由于相对于其他肥料，鸡粪中有机质含量相对较低，有机质可以分解释放碱性物质或有机阴离子，消耗质子使土壤pH值升高（汪吉东 等，2014）。同时，有机肥+生物炭肥6 t·（667 m2）-1、腐植酸肥+氨基酸肥、腐植酸肥+氨基酸肥+生物炭肥处理均能有效降低土壤EC值，对改良土壤次生盐渍化具有明显的效果。

施用有机肥和腐植酸肥均有提高土壤速效氮、速效磷、速效钾含量的趋势。有机肥+生物炭6 t·（667 m2）-1和腐植酸肥+氨基酸肥处理的土壤速效氮含量最高，可能是因为腐植酸与土壤中铵相互结合形成腐植酸铵，进而降低土壤中活性氮素的损失（周爽 等，2015）。有机肥的投入显著提高了土壤中速效磷的含量，这是因为有机肥料本身含有一定数量的有机磷，易于分解释放，使土壤中磷含量增加，与宇万太等（2009）的研究结果一致；施加腐植酸肥各处理的土壤速效磷含量与对照差异不显著，可能是由于腐植酸中含有的有机质具有吸附作用，增加了磷在土壤中的固定，致使速效磷含量增加不明显。有机肥+生物炭肥6 t·（667 m2）-1和施加腐植酸肥各处理的土壤速效钾含量均较高。

微生物是维持土壤质量的重要组分，其中细菌、真菌、放线菌是土壤微生物的主要组成部分，细菌对土壤的碳氮循环起着重要作用（郭子武 等，2013）；真菌分泌的酶可以降解土壤中复杂的化合物，促进作物生长（王轶 等，2014）；放线菌的存在有利于土壤中有机质的分解和合成，对自然界物质循环起重要作用（符鲜 等，2017）。本试验中，有机肥+生物炭肥3 t·（667 m2）-1、腐植酸肥和腐植酸肥+氨基酸肥处理的土壤细菌含量显著高于施用常规农家肥，这是因为生物炭既为土壤细菌提供了更多碳源，其特殊的孔隙结构又为细菌的生长提供了良好的生境（Lehmann et al.，2011）；同时，由于腐植酸与氨基酸具有结构简单易吸收的特性，使其成为微生物生长繁殖所需的重要营养物质，促使土壤细菌数量显著增加。有机肥+生物炭肥3 t·（667 m2）-1、有机肥+生物炭肥6 t·（667 m2）-1处理的土壤真菌数量均较常规农家肥处理显著增加，这是因为生物炭不但可以吸收养分和水分，吸附土壤中对微生物生长繁殖有毒害作用的物质，同时对土壤有机碳的分解产生激发效应（唐行灿和陈金林，2015），最终使土壤真菌数量增加，此结果与谷思玉等（2014）的研究结果一致；腐植酸肥的施用为土壤真菌的生长提供了有机能源，促进其营养增殖，腐植酸肥、腐植酸肥+氨基酸肥+生物炭肥处理显著提高了土壤真菌数量。由于施用有机肥料均会不同程度地增加土壤中可被生物降解的有机物，而降解后的产物可为土壤微生物的生存提供能量来源，有机肥+生物炭肥3 t·（667 m2）-1、腐植酸肥处理的土壤放线菌数量均显著高于其他处理。

传统农家肥处理的番茄果实有机酸含量显著高于其他处理，有机肥+生物炭肥6 t·（667 m2）-1处理的有机酸含量最低为0.31%，这与赵佐平等（2014）的研究结果一致；有机肥+氨基酸肥、有机肥+生物炭肥6 t·（667 m2）-1、腐植酸肥+氨基酸肥、腐植酸肥+氨基酸肥+生物炭肥处理的番茄果实VC含量显著高于对照，其中腐植酸肥+氨基酸肥+生物炭肥处理最优；有机肥+生物炭肥6 t·（667 m2）-1和腐植酸肥各处理的番茄果实可溶性固形物含量较高，这是因为有机肥料中除含有番茄生长所需的大量元素之外，还含有中微量元素和活性物质，能够改善果实品质。

施用有机营养肥料各处理的番茄单果质量与产量均明显增加，其中有机肥+生物炭肥6 t·（667 m2）-1处理的产量最高，比对照增产78.27%，这与李小玉等（2016）的研究结果一致。

综上所述，腐植酸肥0.4 t·（667 m2）-1+氨基酸肥0.03 t·（667 m2）-1、腐植酸肥0.4 t·（667 m2）-1+氨基酸肥0.03 t·（667 m2）-1+生物炭肥3 t·（667 m2）-1处理有利于改善土壤质量，提高番茄果实品质与产量。

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Effects of Organic Nutrient Fertilizer on Growth of Continuous Cropping Tomato and Soil Fertility Improvement

LIU Xin，QI Juan-xia，CAI Yu-sheng，SU Na，MA Guo-dong，ZHAO Xiao-bing，ZHANG Xue-yan*
（School of Agronomy，Ningxia University，Yinchuan 750021，Ningxia，China）

In view of the obstacle of continuous cropping in protected soil of Ningxia area，this paper studied the effect of amino acid fertilizer，humic acid fertilizer，biological carbon fertilizer on tomato（Solanum lycopersicum L.）yield，quality，soil nutrients and microorganism activity．The results showed that single organic fertilizer and organic fertilizer+biological carbon fertilizer （45 t·hm-2），single humic acid fertilizer and humic acid fertilizer+amino acid fertilizer all could better improve soil pH．The application of humic acid fertilizer could significantly increase the content of soil available nitrogen．The soil available potassium content was significantly higher than that of the other treatments．Organic fertilizer and humic acid fertilizer could effectively improve soil microbial quantity．Humic acid fertilizer+amino acid fertilizer could remarkably increase the number of bacteria．Single humic acid application could make the numbers of fungi and actinomycetes significantly higher than that of the other treatments．Treatment of applying organic fertilizer（15 t·hm-2）+biological carbon fertilizer（90 t·hm-2）could obtain the highest tomato yield．The treatments of humic acid fertilizer（6 t·hm-2）+amino acid fertilizer（0.45 t·hm-2）and humic acid fertilizer（6 t·hm-2）+amino acid fertilizer（0.45 t·hm-2）+biological carbon fertilizer（45 t·hm-2）were favorable for improving soil quality and increasing tomato fruit quality and yield．

Continuous cropping soil；Tomato；Humic acid fertilizer；Amino acid fertilizer；Biological carbon fertilizer；Yield

刘馨，女，硕士研究生，专业方向：设施蔬菜栽培与生理，E-mail：1162398187@qq.com

*通讯作者（Corresponding author）：张雪艳，女，副教授，硕士生导师，专业方向：设施蔬菜栽培与生理，E-mail：zhangxueyan123@sina.com

2016-08-26；接受日期：2017-05-13

国家自然科学基金项目（31460531），国家科技支撑计划项目（2014BAD05B02），自治区国内引才312计划项目