化肥减量配施有机肥和微生物肥对番茄光合特性和肥料利用率的影响

摘    要：为加快有机肥替代化肥和推广应用微生物肥料，实现化肥减量的目标，以番茄品种多吉瑞星为试验材料，设置6个施肥处理，研究化肥减量对设施番茄光合特性及肥料利用率的影响。结果表明，株高随着化肥减量的增加而降低。在化肥减量一致下通过配施有机肥和生物肥可促进番茄株高、根长和果穗数的增加。RFM1处理（化肥减施20%配施有机肥20%+微生物肥）增加了SPAD、氮素含量、气孔导度（Gs）和净光合速率（Pn）。有效磷和速效钾含量随着有机肥增加而增加，配施微生物肥后随着有机肥增加呈下降的趋势。氮肥利用率、磷肥利用率和钾肥利用率以RFM2处理（化肥减施40%配施有机肥40%+微生物肥）为最高，但与RFM1处理差异不显著。RFM1处理的番茄可溶性固形物、维生素C和番茄红素含量均最高，且有效降低了有机酸含量。番茄产量以RFM1处理为最高，RF1、RFM1和RFM2处理分别较CF处理增产4.41%、8.14%和0.82%，RF2处理较CF减产6.54%。综合考虑，在设施番茄栽培中，化肥减施20%配施有机肥20%和微生物肥，可达到化肥减施的效果。

关键词：番茄；化肥减量；微生物肥，光合特性；肥料利用率

中图分类号：S641.2 文献标识码：A 文章编号：1673-2871（2024）02-074-06

Effects of chemical fertilizer reduction combined with organic fertilizer and microbial fertilizer on photosynthetic characteristics and fertilizer utilization rate of tomato

ZHENG Jianchao， LI Ming， SHI Fangfang， DONG Fei

（Agricultural Science Research Institute of the Twelfth Division of XPCC， Urumqi 830088， Xinjiang， China）

Abstract： In order to reduce chemical fertilizers and speed up the replacement of chemical fertilizers with organic fertilizers and promote the application of microbial fertilizers， tomato Duojiruixing was used as the test material， and six fertilization treatments were set up in the experiment to study the effects of chemical fertilizer reduction on the growth characteristics and fertilizer utilization rate of facility tomato. The effects of chemical fertilizer reduction on the growth characteristics and fertilizer utilization rate of facility tomato were studied in order to find the appropriate reduction ratio from the response mechanism of photosynthetic characteristics and fertilizer utilization rate to chemical fertilizer reduction. The results showed that the plant height decreased with the increase of chemical fertilizer reduction， and the growth of plant height， root system and ear number of tomato could be promoted by applying organic fertilizer and biological bacterial fertilizer. RFM1 treatment increased SPAD ， nitrogen value， stomatal conductance and net photosynthetic rate. The available phosphorus and available potassium increased with the increase of organic fertilizer， and decreased with the increase of organic fertilizer after the application of microbial fertilizer. The utilization rate of nitrogen fertilizer， phosphorus fertilizer and potassium fertilizer was higher in RFM2 treatment， but not significantly different from RFM1. RFM1 treated tomato had the highest content of soluble solids， vitamin C and lycopene， which effectively reduced the content of organic acids. The yields of tomatos treated by RF1， RF2， RFM1 and RFM2 were 4.41%， -6.54%， 8.14% and 0.82% higher than that of CF， and RFM1 was highest. Collectively， in facility tomato cultivation， 20% of chemical fertilizer can be replaced by organic fertilizer and microbial fertilizer to achieve the effect of chemical fertilizer reduction.

Key words： Tomato; Fertilizer reduction; Microbial fertilizer; Photosynthetic characteristics ; Fertilizer utilization rate

番茄（Solanum lycopersicum L.）是茄科番茄属的一年生或多年生草本植物，是世界上重要的蔬菜作物之一。因番茄具有较高的营养价值，且价格低廉产量高，深受消费者和种植户的喜爱[1]。设施蔬菜是我国北方地区冬春蔬菜供应和农民增收的重要产业。设施温室常年连作和密闭环境，使土壤盐渍化、肥力下降和病虫害增加，种植户为获得高产目标，会加大化肥、农药和激素的使用量，致使土壤理化性质和微生物群落进一步破坏，从而适得其反，降低其产量和品质，阻碍设施蔬菜产业的发展，引起了一系列生态环境和人类健康等方面的问题[2-3]。“十四五”时期是加快推进农业绿色发展的重要战略机遇期，对化肥减量增效提出了更高的要求。农业农村部印发《到2025年化肥减量化行动方案》指出，要加快有机肥替代化肥和推广应用微生物肥料等新型肥料。前人研究表明，有机肥能够均衡土壤养分，提供持续的大中微量元素，起到改善土壤养分结构的作用[4-5]。有机肥和无机肥配施不仅能提高肥料养分利用率，还能降低化肥大量施用对土壤和环境的负面影响，可提高土壤肥力、增加作物产量及品质，是解决不合理施用化肥问题的有效途径之一[6-7]。张国显等[8]研究表明，75%化肥配施25%蚯蚓粪能显著提高番茄叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和产量及品质。丛孟菲等[9]研究表明，净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）、胞间CO2浓度（Ci）、光能利用效率（Eu）、瞬时水分利用效率（WUE）随着氮、磷施用量的减少呈先平缓后显著降低的趋势，合理的氮、磷施用量可提高冬小麦灌浆期旗叶叶绿素含量，改善光合作用，促进冬小麦生长和产量增加。孙庆圣等[10]研究认为，减施50%氮肥+接种根瘤菌可显著提高大豆叶片叶绿素含量、光合能力和产量。因此，优化和调整施肥结构是减少化肥施用量的关键。近年来国家大力发展西北设施农业，因而研究新疆设施温室番茄化肥减量配施意义重大。笔者以设施番茄为研究材料，通过配施相应的有机肥与微生物肥研究化肥减量对设施番茄光合特性及肥料利用率的影响，旨在从光合特性和肥料利用率方面研究化肥减量的响应机制，寻求适宜的减增配比，为化肥施用零增长提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2022年在新疆生产建设兵团第十二师农业科学研究所园区设施温室进行，供试土壤属中壤土，施肥前0～20 cm土壤基础性状为碱解氮含量（w，后同）49.8 mg·kg-1，有效磷含量43.4 mg·kg-1，速效钾含量260 mg·kg-1，有机质含量24.2 g·kg-1，pH 7.83。

1.2 材料

试验番茄品种为多吉瑞星，由寿光市东城开发区高科技示范园提供。2022年2月18日播种育苗，4月28日定植，行株距为（80+40）cm×40 cm，7月10日开始收获，9月15日收获完毕。供试化肥：高钾肥（HPF）（含N 14%、含P2O5 8%、含K2O 35%）；均衡肥（BF）（含N 20%、含P2O5 20%、含K2O 20%）；有机肥（COF）为瑞呈先锋有机肥[（N+P2O5+K2O）含量≥5%、有机质含量≥45%]，由乌鲁木齐市瑞呈伍怡农业科技有限责任公司提供；枯草芽孢杆菌（BS）（有效活菌≥900亿·g-1）由英国英尔果植物保护有限公司提供。

1.3 试验设计

试验设置6个处理，CK：空白对照（不施肥）；CF：单施化肥；RF1：化肥减施20%配施有机肥20%；RF2：化肥减施40%配施有机肥40%；RFM1：化肥减施20%配施有机肥20%+微生物肥；RFM2：化肥减施40%配施有机肥40%+微生物肥。各处理施肥情况见表1。各处理3次重复，随机区组排列，共18个小区，小区面积1.6 m×5 m=8 m2。每个处理单独施肥，其他栽培措施参照当地设施温室管理。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 土壤样品采集与测定 在番茄采收后期各处理取距滴灌带10 cm附近0～20 cm土层土样，至少采集5点进行混合四分法留样测定土壤养分指标。采用重铬酸钾容量法测定土壤有机质含量[11]；采用碱解扩散法测定土壤碱解氮含量[11]；采用碳酸氢钠法测定土壤有效磷含量[11]；采用醋酸铵-火焰光度法测定土壤速效钾含量[11]。

1.4.2 植株样品采集与测定 在采收盛果期用CI-340便携式光合仪测定光合参数，用TYS-3N植株养分测定仪测定叶绿素含量（SPAD）和氮含量，测定叶片为倒三叶，各处理连续测定6株。

在番茄采收期对各小区番茄果实进行实收计产，根据产量、个数及株数，计算番茄总产量并测定番茄品质。采用分光光度法测定番茄红素含量，采用手持式折光仪测定可溶性固形物含量，采用2，6–二氯靛酚滴定法测定维生素C含量，采用氢氧化钠滴定法测定有机酸含量[12]。

在结果后期各处理随机取3个点，每点取5株植株，按根、茎、叶、果实等不同器官分开，在105 ℃杀青30 min后，80 ℃烘至恒质量，测定其干物质质量。烘干的植株样品经粉碎，过0.5 mm筛，用浓H2SO4-H2O2消煮，采用流动注射分析仪测定氮和磷含量；采用火焰光度计测定钾含量[11]。

肥料利用率/%=（施肥区农作物吸收养分量-无肥区农作物吸收养分量）/（肥料使用量×肥料中的养分含量百分比）×100。                                       （1）