生物炭用量对拱棚番茄产量和品质的影响

摘    要：为了探究生物炭对拱棚番茄生长的影响，设置了0、0.5、1.0、2.0、4.0 kg·m-2共5个生物炭用量处理，分别标记为CK、T1、T2、T3、T4，研究了不同生物炭用量对0～20 cm土层土壤EC值、pH值以及番茄生长、果实产量和品质的影响。结果表明，生物炭用量对土壤EC值和pH的影响不显著。随着生物炭用量的增加，植株的叶片干质量和株高呈现增大的趋势，最大值均出现在T4处理，分别为52.66 g和146.15 cm，与CK相比分别增加了52.99%和7.80%，且均与CK差异显著;各处理之间的单株果数、单果质量和产量差异不显著;番茄的可溶性糖、维生素C、可溶性固形物、番茄红素含量均呈现出先增大后减小的趋势，最大值都出现在T2处理，分别为4.45%、51.84 mg·100 g^-1、5.60%和16.92 mg·kg^-1，与CK相比分别增加了43.09%、44.64%、7.69%、64.75%，差异达到显著水平，故T2处理果实品质最佳。综上所述，在拱棚番茄生产中施用1 kg·m^-2生物炭时，果实品质最好。本研究结果可为设施优质番茄生产提供借鉴。

关键词：番茄;生物炭;产量;果实品质;拱棚

中图分类号：S641.2 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2022）07-086-06

Biochar dosage affects yield and quality of tomato in arch shed

YE Xiaolong FENG Di ZHANG Jinlei WANG Zhihe ZHU Haiyan ZHANG Jingmin

（1. Jia Sixie Agronomy College， Weifang University of Science and Technology， Shouguang 262700， Shandong， China; 2. Facility Horticulture Key Laboratory of Universities in Shandong， Shouguang 262700， Shandong， China）

Abstract： ln order to investigate the effects of biochar on the growth of tomato， five treatments were set to investigate the effects of different biochar dosages （0， 0.5， 1.0， 2.0 and 4.0 kg·m^-2） on the soil electrical conductivity （EC） and pH within 0-20 cm soil layer， and the growth， fruit yield and quality of tomato， labeled as CK， T1， T2， T3 and T4， respectively. The results showed that， the effect of biochar dosage on soil EC and pH was not significant. With the increase of applied biochar dosage， the leaf dry mass and plant height showed a increasing trend with the maximum values of 52.66 g and 146.15 cm in T4 treatment， which was significantly higher than that in CK by 52.99% and 7.80%， respectively ; the three indexes of fruit number per plant， fruit quantity per plant and yield had no significant difference among treatments; the soluble sugar， VC， soluble solids， and lycopene contents of tomatoes showed a trend of first increasing and then decreasing. The maximum values of 4.45%， 51.84 mg·100 g^-1， 5.60%， and 16.92 mg·kg^-1 in T2 treatment， significantly higher than CK by 43.09%， 44.64%， 7.69%， and 64.75%， respectively. T2 treatment had the best fruit quality. In conclusion， the best fruit quality was obtained when 1 kg·m^-2 biochar was applied in tomato production in the arch shed. This study can provide a reference for the production of high-quality tomatoes in facilities.

Key words： Tomato; Biochar; Yield; Fruit quality; Arch shed

设施栽培技术自引入以来，在我国政策鼓励和科学引导下得到了高速发展。我国已是设施园艺产品第一生产国，全国设施栽培总面积已超过370万hm²，占世界设施园艺总面积的80%以上[1]。随着人民生活水平的提高，大众对蔬菜的需求已经不仅仅满足于数量的充足，而是开始追求更加优良的品质。已有研究表明，合理施肥、适度干旱或盐胁迫、合理补光，以及适量施入生物炭等都有利于蔬菜品质的提升[2-5]。其中，关于生物炭对农业生产领域的影响是当前的研究热点。生物炭（Biochar）是指由畜禽粪便、秸秆、花生壳、稻壳等农林废弃物在缺氧或无氧环境下经过高温裂解（通常低于700 ℃）得到的难溶的固体富碳产物[6]。生物炭不仅具有强吸附能力，可用于修复土壤问题[7-8]，还含有大量氮、磷、钾、钙、镁等矿质营养元素，可使土壤肥力大幅度提升[9]，可通过多方面改变植物根际生长环境。

在我国设施栽培蔬菜中，番茄的栽培面积居首位，达到81万hm²[10]。有研究表明，施入30 t·hm^-2生物炭可改善樱桃番茄果实营养品质且提高产量[11]。吴伟健等[12]试验发现，施入生物炭可减少番茄对镉元素的积累，显著提高土壤中各种酶活性，通过改良土壤性质，从而提高了番茄的果实品质。郭丽丽[13]通过大棚和盆栽番茄试验结合的方式，表明了生物炭可促进土壤水稳性大团聚体的形成，增加土壤的保水保肥能力，提高土壤酶活性，改善叶片光合特性，从而促进番茄生长，提高番茄产量及品质，并给出了最佳用量为70 t·hm^-2。吴珏等[14]研究发现，施用生物炭可降低土壤容重，提升有机质含量，提高番茄产量及品质，但品质和产量最佳时施入量不同，分别为4、2 t·hm^-2。李欣雨等[15]报道了施加生物炭可有效增加土壤保水性和番茄产量，且在不同的灌水量处理下，生物炭作用的响应结果不同，二者共同影响着番茄产量及其生理特性。

综上所述，在不同的设施环境和土壤条件下，设施番茄适宜的生物炭用量存在较大差异。目前拱棚（冷棚）在全国设施农业中的占比依然很大[16]。由于拱棚生产的番茄生育期恰逢高温发生时段，番茄品质不高，影响了产品价格，因此，探讨拱棚条件下高品质番茄生产的栽培技术具有重要的实践指导价值。为此，笔者以高品质番茄戴安娜为供试材料，探究不同生物炭用量对番茄生长、产量和品质的影响，以期探明拱棚高品质番茄提质生产的生物炭最佳施用量。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2021年4—8月在潍坊科技学院西南角拱棚内进行。供试番茄品种为戴安娜（由寿光市旺林农业发展有限公司提供），该品种是从韩国引进的杂交一代番茄新品种，属早熟品种，无限生长类型，糖分等含量是普通番茄的2倍多。生物炭由平顶山市绿之源活性炭有限公司提供，是以秸秆、木屑和果壳的混合物为原料，通过600 ℃的高温热解，粉碎为50～100目的粉末。试验土质为壤土，其与生物炭基本化学及养分状况见表1。肥料使用“亲土1号”（N+P₂O₅+K₂O≥60%，20-20-20+TE）复合肥。

1.2 试验设计

试验采用单因素随机区组设计，参考前人试验中生物炭施用量水平和推荐用量[13-15]，设置5个生物炭施用量处理，分别为0、0.5、1.0、2.0和4.0 kg·m^-2，依次标记为CK、T1、T2、T3、T4。每个处理2次重复，每个小区长3.0 m、宽1.2 m，小区内种植2行番茄，行距60 cm，株距30 cm，共20株。采用滴灌的方式进行灌水，番茄苗（4叶1心）移栽后铺设滴灌带，每个滴头与番茄苗相对应，相距3 cm。在T1、T3处理随机选取2个滴头，在其正下方20 cm处埋设负压计监测土壤基质势。当土壤基质势低于-35 kPa时灌水，灌水定额10 mm。每周保证随水施肥1次，若未到灌水下限，则将肥料随1/3定额灌溉水施入，复合肥每次施用1.1 g·株^-1。在番茄果实生长至5穗果后，对全部番茄进行打顶处理。将番茄生育期分为苗期、开花期、坐果期、快速成长期和成熟期，依据各个时期的需要进行除草、杀虫、整枝、吊蔓、田间管理等。

1.3 测定项目与方法

设施内温湿度的测定：采用标智GM1365温湿度记录仪测定设施内空气温度和湿度，每1 h记录1次。

株高及茎粗测定：于8月15日在每个处理随机选取5株番茄，分别采用卷尺和游标卡尺测量株高和茎粗。

干质量的测定：于8月20日在每个处理随机选取4株番茄，采集茎、叶后使用烘箱先在105 ℃杀青30 min，之后在75 ℃下烘干至恒质量，并用分析天平（0.001 g）称量。

产量及其构成的测定：调查所有番茄植株每穗的坐果数，并于采摘期分批次采摘调查单果质量;计算获得单株产量/kg=单果质量×果实个数。番茄产量/（t·hm^-2）=小区植株数×单株产量/小区面积。

果实品质的测定：于成熟期在每个处理植株的第2、第3穗选取大小和成熟度基本一致的果实10颗，每一颗切取1/4放入榨汁机内制成待测样品，3次重复。采用紫外-可见分光光度法测定番茄红素含量[17];采用数显折射计测定可溶性固形物含量;采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量[18];采用酸碱滴定法测定有机酸含量[18];采用可溶性糖含量与有机酸含量之比计算糖酸比;采用2，6-二氯酚靛酚溶液滴定的方法测定维生素C含量[18]。

土壤EC值和pH值的测定：8月20日在每个小区随机采集3份0～20 cm深度的土样，风干后分别称取10 g土和50 mL去离子水制成混合液，充分搅拌3 min后采用电导率仪（上海仪电科学仪器股份有限公司的雷磁DDS-307A）和pH计（雷磁PHS-2F）测量土壤EC值和pH值。