不同土壤调理剂配施对连作番茄土壤特性和产量与果实品质的影响

朱慧　何颖悦

摘    要：为解决番茄连作障碍问题，分别设置常规施肥（CK）、常规施肥配施聚丙烯酰胺（T1）、常规施肥配施硅钙钾镁（T2）、常规施肥配施几丁质（T3）、常规施肥配施壳寡糖（T4）处理，研究不同土壤调理剂配施对连作番茄土壤特性和产量与果实品质的影响。结果表明，处理T2和T4均提高了土壤中有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量，降低了pH值，提高了土壤过氧化氢酶和脲酶活性；
土壤调理剂配施处理（T1～T4）对番茄光合特性产生的影响均较小，但均显著提高了番茄的根系活力，且均提高了果实可溶性糖、可溶性固形物、可滴定酸和维生素C含量，其中处理T4的可溶性固形物和维生素C含量均最高；
处理T4产量最高，较CK显著增加了26.26%。综上，常规施肥配施壳寡糖（T4）处理效果最好，能提高土壤肥力，改善番茄品质、提高产量。

关键词：番茄；
土壤调理剂；
连作；
土壤；
产量；
品质

中图分类号：S641.2 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2023）05-104-05

Effects of different soil conditioners on soil characteristics and fruit yield and quality of continuous cropping tomatoes

ZHU Hui HE Yingyue

（1. Shangqiu Polytechni， Shangqiu 476100， Henan， China; 2. Henan Yuyi Seed Industry Technology Development Co.， Ltd.， Zhengzhou 450000， Henan， China）

Abstract：
In order to solve the problem of continuous cropping of tomato，conventional fertilization （CK）， conventional fertilization with polyacrylamide（T1）， conventional fertilization with silicon calcium potassium magnesium（T2）， conventional fertilization with chitin（T3）， conventional fertilization with chitosan oligosaccharide（T4）were set， and the effects of different soil conditioners on soil characteristics and fruit yield and quality of continuous cropping tomato were studied.The results showed that treatment of T2 and T4 could  increase soil organic matter， alkali-hydrolyzed nitrogen， available phosphorus and available potassium content， reduce pH value， and increase soil catalase and urease activities. The little effects of the four soil conditioners（T1-T4）on the photosynthetic characteristics of tomato were found， but all of them could significantly improve the root vigor of tomato，and the contents of soluble sugar， soluble solids， titratable acid and VC in tomato of the four soil conditioner treatments increased ， the contents of soluble solid and VC in T4 treatment were the highest， and the yield of T4 was the highest， increasing 26.26% compared with CK.Therefore， conventional fertilization with chitosan oligosaccharide（T4）was the best， it could improve soil fertility， tomato quality and yield.

Key words：
Tomato; Soil conditioner; Continuous cropping; Soil; Yield; Quality

近年來，随着观光采摘农业、设施农业发展速度的加快，我国设施蔬菜种植面积不断增加。截至2018年底，我国设施蔬菜种植面积已超过400 hm²，在设施园艺生产中占据重要地位[1]。番茄是一种重要的蔬菜作物，也是消费最广泛的蔬菜作物之一，果实中含有丰富的营养成分，其中番茄红素具有防癌和抗癌的重要作用，再加上风味独特，受到人们的广泛喜爱，全球每年的总产量超过1.5亿t[2]。番茄作为我国设施栽培蔬菜的主要种类之一，其生产规模常年保持稳定，产量在设施栽培蔬菜中常年居于首位[3]。近年来由于我国番茄市场需求量增加，种植户为了提高收入，不断加大化肥投入量且长期连作种植，再加上受到高温、高湿环境的影响，导致病虫害蔓延、土壤板结、养分不平衡等连作障碍问题日益凸显，严重制约了番茄产业的可持续发展[4-5]。轮作可以有效缓解长期连作导致的土壤质量问题，但是会影响到市场和种植户的收益，难以大规模实施[6]。因此，急需通过改良土壤生态环境、促进微生物活性等措施来提高土壤养分和生产力，这也对番茄产业的发展具有重要的现实意义。

土壤调理剂大多是以天然矿物质、人工合成聚合物为主要原料复配而成的，适量施入土壤中可提高土壤的疏松度、保水性能，使土壤的物理特性得到改善，从而促进作物生长，最终实现提高产量的目标[7]。目前，市场上出现的土壤调理剂品种繁多，但是各品种的成分、功能、作用机制均不同，施入土壤后的效果具有较大差异，只有适用于特定作物和耕作环境的土壤调理剂才能发挥出功效[8]。壳寡糖、几丁质、硅钙钾镁、聚丙烯酰胺是常见的几种土壤调理剂，其中，壳寡糖具有分子小、易溶于水等优点，且具有生物活性，在促进作物生长、增产和提升质量方面作用明显[9]；
几丁质的碳氮元素含量丰富，吸附能力和螯合能力较强，对土壤改良和作物生长具有较好的促进作用[10]；
硅钙钾镁可以为土壤补充多种中微量元素，可有效调节土壤pH值，增加土壤氮磷钾含量[11]；
聚丙烯酰胺具有良好的絮凝性，可以改善土壤结构，防止水分和肥料流失[12]。上述4种土壤调理剂的配施效果已有研究报道，但是在连作番茄土壤中的应用效果鲜见报道。为了使研究结果更加贴近实际生产，笔者基于前人研究中各土壤调理剂的最佳施用量，研究了壳寡糖、几丁质、硅钙钾镁、聚丙烯酰胺配施对连作番茄土壤特性和果实产量与品质的影响，以期为连作番茄土壤制定科学的改良模式提供理论依据，为解决番茄连作障碍问题提供技术指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2020年3－8月在郑州市河南豫艺种业科技发展有限公司试验基地温室大棚内进行，试验区已进行6年大棚番茄连作生产。试验地土壤pH值8.14、有机质含量（w，后同）24.27 g·kg^-1、碱解氮含量141.09 mg·kg^-1、有效磷含量114.23 mg·kg^-1、速效钾含量135.94 mg·kg^-1。

供试番茄品种：粉都金冠，由河南豫艺种业科技发展有限公司选育。供试肥料：复合肥（N∶P₂O₅∶K₂O质量比为16∶7∶8），购自保罗蒂姆汉（潍坊）生物科技有限公司。土壤调理剂：壳寡糖、几丁质，均购自河北旺润农业科技有限公司；
硅钙钾镁、聚丙烯酰胺，均购自烟台众德农业科技有限公司。

1.2 试验设计

试验共设置5个处理。对照（CK）：常规施肥，按照当地施肥习惯，施入猪粪肥3500 kg·hm^-2、复合肥700 kg·hm^-2；
T1：常规施肥配施聚丙烯酰胺22.5 kg·hm^-2；
T2：常规施肥配施硅钙钾镁375.0 kg·hm^-2；
T3：常规施肥配施几丁质52.5 kg·hm^-2；
T4：常规施肥配施壳寡糖75.0 kg·hm^-2。所有处理均于定植前7 d施入并进行翻耕，土壤调理剂在施入前先与30 kg细土充分混匀，并经过多次翻耕，保证与耕层土壤混匀。

试验材料于2020年3月20日定植，各处理均设3次重复，随机区组设计，每小区面积为28 m²，每小区均为2垄，双行种植，各小区定植100株，行距70 cm、株距40 cm。各小区日常管理措施按照当地种植户习惯。

1.3 样品采集与测定方法

1.3.1 光合特性参数测定 于番茄盛果期，晴朗的天气下选取长势良好且较为一致的5株番茄植株，各处理3次重复，从顶部向下第3片展平功能叶测定相关参数，记录数据并取平均值。于08：30—11：30用CIRAS-3便携式植物光合作用测定仪测定叶片的净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、胞间CO₂浓度（C_i）、蒸腾速率（T_r）。

1.3.2 根系活力测定 于番茄盛果期，选取长势良好且较为一致的5株番茄植株，各处理3次重复，采集番茄植株的根系，洗净根系后称取根尖，采用改良氯化三苯基四氮唑（TTC）法[13]测定番茄根系活力。

1.3.3 土壤性质指标和測定 于番茄一穗果期、盛果期、收获末期分别按照多点采样法取各小区0～20 cm耕层土壤样品，并混合均匀。参照鲍士旦[14]的方法，测定土壤pH值及有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量，其中pH值采用pH酸度计进行测定，有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别采用重铬酸钾-硫酸亚铁滴定法、碱解扩散法、硫酸钼锑抗比色法、火焰光度计进行测定；
参照关松萌[15]的方法，分别采用苯酚钠-次氯酸钠比色法、高锰酸钾滴定法、3，5-二硝基水杨酸比色法测定土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶活性。

1.3.4 果实品质指标和测定 于番茄一穗果期、盛果期、收获末期分3次随机采集成熟的番茄样品，盛果期选取第3穗果实，收获末期选取第5穗果实，各小区均选5株，测定果实可溶性糖、可滴定酸、可溶性固形物、维生素C含量，结果取平均值。参照李炎艳[16]的方法，采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量，采用NaOH滴定法测定可滴定酸含量，采用高效液相色谱法测定维生素C含量，采用手持折射仪测定可溶性固形物含量。

1.3.5 果实产量测定 从第一穗果成熟开始，收获各穗果，统计产量。

1.4 数据处理

试验结果以3次重复测定的平均值表示。采用Microsoft Excel 2003软件进行试验数据处理，采用SPSS20.0软件进行方差分析和处理间多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同土壤调理剂配施对土壤养分含量的影响

由表1可知，番茄一穗果期至盛果期，土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量均快速降低，说明该阶段番茄结果对养分需求量较大。且在土壤调理剂配施的4个处理中，仅处理T2和T4在盛果期和收获末期土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量高于CK，且差异均达显著性水平。可以看出，硅钙钾镁和壳寡糖配施均可以有效提高土壤养分含量。

2.2 不同土壤调理剂配施对土壤pH值的影响

由表2可知，番茄一穗果期各处理的土壤pH值均低于CK，但与CK的差异均未达到显著水平；
盛果期除处理T3外，其他处理的土壤pH值均低于CK，但处理T1、T3与CK的差异不显著，处理T2和T4分别较CK降低0.13、0.16，且均与CK的差异达到显著水平；
收获末期各处理的土壤pH值均低于CK，但处理T1、T3与CK的差异均不显著，处理T2和T4分别较CK降低0.18、0.26，且均与CK的差异达到显著水平。可以看出，硅钙钾镁和壳寡糖配施均可以降低土壤pH值。

2.3 不同土壤调理剂配施对土壤酶活性的影响

由表3可知，各处理的过氧化氢酶活性在一穗果期、盛果期、收获末期均逐渐降低，处理T4在各个时期的活性均为最高，其次为处理2，且处理T4和T2在各个时期的活性均显著高于CK；
各处理蔗糖酶的活性在一穗果期、盛果期、收获末期大致呈逐渐升高的趋势，处理T2在各个时期的活性均为最高；
各处理脲酶的活性在一穗果期、盛果期、收获末期均逐渐降低，处理T4在各个时期的活性均为最高，其次为处理T2，且处理T4和T2在各个时期的活性均显著高于CK。可以看出，硅钙钾镁和壳寡糖配施均可以提高土壤过氧化氢酶和脲酶活性。

2.4 不同土壤调理剂配施对番茄光合特性的影响

由表4可知，与CK相比，处理T1、T2、T3、T4在净光合速率和蒸腾速率方面均表现出显著提高，其中净光合速率较CK分别提高13.62%、16.36%、10.41%和18.31%，蒸腾速率分别较CK提高23.26%、33.69%、24.87%和34.22%，且处理T4的净光合速率和蒸腾速率均最高；
各处理间的气孔导度较为接近，均无显著差异；
处理T1、T2、T3、T4的胞间CO2浓度均略高于CK，但均未达显著差异水平。可以看出，土壤调理剂配施不会对番茄光合特性产生较大的影响，但是可以提高番茄的光合效率。

2.5 不同土壤调理剂配施对番茄根系活力的影响

由图1可知，处理T1、T2、T3、T4的根系活力均显著高于CK，分别较CK提高28.60%、31.08%、30.18%和34.56%，且处理T1、T2、T3、T4间差异均不显著。可以看出，土壤调理剂配施有利于提高番茄根系活力，促进番茄生长，且处理T4的活力最高。

2.6 不同土壤调理剂配施对番茄品质和产量的影响

由表5可知，各处理在产量方面的表现，处理T1、T2、T3、T4均提高了番茄的产量，且处理T1、T2、T4与CK的差异均达显著水平，处理T4的产量最高。品质方面，处理T1、T2、T3、T4均提高了番茄可溶性糖、可滴定酸、可溶性固形物、维生素Ｃ含量。其中，处理T2和T4的可溶性糖含量均显著高于CK，处理T1、T3均高于CK，但与CK的差异不显著；
可溶性固形物含量方面，处理T1、T2、T3、T4均显著高于CK，处理T4含量最高；
可滴定酸含量方面，处理T1、T2、T3、T4均高于CK，但仅处理T3与CK的差异达显著水平；
维生素Ｃ含量方面，处理T1、T2、T3、T4均显著高于CK，处理T4含量最高。可以看出，土壤调理剂配施有利于改善番茄的品质，且以壳寡糖配施的效果更佳。

3 讨论与结论

关于土壤调理剂配施改良土壤效果的研究已有报道，且大多研究认为土壤调理剂配施可以一定程度提高土壤养分含量[17-18]。笔者的研究结果表明，几种不同土壤调理剂配施均对土壤养分产生不同程度的影响，其中硅钙钾镁和壳寡糖配施均可显著提高土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量，且以壳寡糖的效果更佳，这可能是由于壳寡糖分子小且易溶于水，施入土壤中可以改善土壤耕层的理化性质、并促进腐殖质形成，增强了养分的有效性，同时壳寡糖性质较为活泼，可以与土壤中的部分金属离子直接结合，结构稳定，可以降低营养流失[19]。因此，壳寡糖配施可以更大程度上提高土壤中的养分含量。

有研究结果表明，在盐碱地配施土壤调理剂可以有效降低土壤pH值，减缓土壤离子的毒害作用[20]。本研究结果表明，聚丙烯酰胺和几丁质配施对土壤pH值未产生明显影响，而硅钙钾镁和壳寡糖配施则可以降低土壤pH值，這与戴黎等[21]经过研究得出硅钙钾镁可提高土壤pH值的结论不同，分析原因可能是硅钙钾镁调理剂中的钙、镁离子与试验盐碱地中的碱性物质产生反应，降低了土壤的碱化度[22]。

土壤酶活性可以反映土壤中营养元素的转化能力和运移能力，可用于衡量土壤的肥力状况[23]。土壤中的过氧化氢酶能够反映有机质的转化状况，其活性与土壤的有机质含量关系密切；
蔗糖酶可以反映出土壤的呼吸强度，并为植物生长提供营养，促进作物生长；
脲酶可以促进生成氨与二氧化碳，促进根系生长，提高根系对养分的吸收能力。本研究结果表明，硅钙钾镁、壳寡糖配施在提高土壤过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性方面的效果优于聚丙烯酰胺和几丁质，且配施壳寡糖的效果更加明显。这说明壳寡糖配施可以促进植株根系的生长，且对提高土壤养分具有积极作用。

光合作用是植物在生长发育过程中积累物质的重要基础，净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度、蒸腾速率可以直观地反映出植物光合作用的能力[24-25]。本试验结果表明，4种不同土壤调理剂配施均可以显著提高番茄净光合速率、蒸腾速率，但气孔导度、胞间二氧化碳浓度均与CK无显著差异，表明土壤调理剂配施对番茄光合特性的影响较小，但是可以提高番茄的光合效率。

根系活力可以反映根系的吸收功能，是评价植株长势的重要指标。靳辉勇等[26]研究指出，施入土壤调理剂可以有效提高烤烟生长发育中后期的根系活力。李停锋等[27]研究指出，土壤调理剂可以显著提高连作压砂田西瓜根系活力，且配施菌剂效果更显著。本研究结果表明，4种不同土壤调理剂配施均可以显著提高番茄根系活力，这与上述的研究结果相一致。这主要是由于土壤调理剂为土壤中微生物的生长和代谢提供了良好的环境，提高了土壤的通气与保肥能力，提升了土壤中不同养分的含量，从而促进番茄根系对营养物质的吸收，因此提高了根系活力。

关于土壤调理剂配施对提高作物产量和改善果实品质方面的研究已有较多报道。徐胜涛等[28]研究指出菌渣配施土壤改良剂可以有效提高马铃薯中淀粉、粗蛋白、维生素C的含量，同时可以提高产量；
崔保伟等[29]指出，配施土壤调理剂既可以显著提高马铃薯产量，还可以显著改良马铃薯的品质。本研究结果表明，4种不同土壤调理剂配施均提高了番茄可溶性糖、可溶性固形物、可滴定酸、维生素C含量和产量，尤其是配施壳寡糖的效果尤为明显，这是由于配施壳寡糖改善了土壤耕层的理化性质、促进了腐殖质形成，调节了土壤pH值，对土壤养分起到很好的稳定作用，从而促进植株生长，最终达到提质增产的效果。

综上所述，硅钙钾镁、壳寡糖配施在提高土壤养分、改善土壤肥力、缓解连作障碍、促进番茄生长、提高番茄的品质与产量方面的效果较好，且壳寡糖配施的综合效果更佳，值得推广。

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