有机生态肥对日光温室土壤有机质和番茄的影响

    毛涛 王勤礼 赵蕊 闫芳 李文伟 赵霞

    

    

    

    摘要：在张掖市甘州区日光温室内进行了施用有机生态肥对日光温室土壤有机质和有机碳及番茄生产影响的试验。结果表明，在纯养分投入量相等的條件下，施用有机生态肥22.50 t/hm2与当地习惯施肥（施尿素860 kg/hm2+磷酸二铵1 410 kg/hm2+硫酸钾620 kg /hm2+ 硫酸锌80 kg/hm2+ 硼酸 60 kg/hm2+钼酸铵20 kg/hm2）相比较，土壤有机质、有机碳和有机碳密度分别增加27.69%、27.72%和7.79%。番茄单果重、单株果重和折合产量分别增加7.07%、5.69%和7.21%;产值、施肥利润和肥料投资效率分别增加7.16%、34.33%和9.62%。说明合理施用有机生态肥，可明显提高土壤有机质和番茄生产效益。在张掖市日光温室番茄生产中，有机生态肥（自制畜禽粪便组合肥、自制番茄专用肥和自制生物增效肥按风干重比0.866 7 ∶ 0.120 0 ∶ 0.013 3混合搅拌均匀，含有机质22.92%、N 3.48%、P2O5 2.90%、K2O 1.41%、Zn 0.06%、B 0.02%、Mo 0.04%，有效活菌数0.20亿/g）施肥量为22.50 t/hm2时，番茄折合产量为106.03 t/hm2，分别较纯养分投入量相等的当地习惯施肥处理、不施任何肥料处理（CK）增产7.21%、38.13%，为有机生态肥的最佳施肥量。

    关键词：有机生态肥;番茄;日光温室;土壤;有机质;产量;经济效益

    中图分类号：S641.2;S147.2? ?文献标志码：A? ?文章编号：1001-1463（2020）09-0013-05

    doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2020.09.005

    Abstract：In this experiment， 10 wheat varieties（Strains） with better planting performance in longzhong semi-arid area were selected for the analysis of yield， WUE and drought-resistance index and some agronomic traits in recent years.The drought-resistance of each variety（Strains） and the optimum planting area? with the above mentioned indexes were evaluated. With the increase of irrigation amount， the plant height of all tested wheat varieties（Strains） increased. The lodging area of wheat varieties longzhong no. 4 and longzhong no.1 reached 32.6% and 40.7%， repectively， and the yield of zhongmai 175 reached 5 531.0 kg/hm2 under the T3 treatment. The varieties with third level for drought resistance index including longzhong no.5， CA13012 and 200833-3 and 200917-2. According to the comprehensive analysis for yield， WUE， drought-resistant index and lodging area， the varieties（Strains） suitable for planting in the area with rainfall of 350～550 mm including longzhong no.4， longzhong no.5， CA12003， longyu no.10， 200707-2-2.The varieties （Strains） suitable for planting in the region with rainfall of 350～650 mm are：CA13012， 200833-3， 200917-2.The variety wheat zhongmai 175 should be planted for the area with rainfall in 450～650 mm.

    Key words：Winter wheat;Drought-resistance index;WUE;Yield

    甘肃省张掖市地处河西走廊中段、祁连山北麓，是典型的灌溉农业区。区内日照充足，昼夜温差大，灌溉条件便利，土壤肥力水平相对较高，生产的蔬菜品种多产量高。截至2018年，全市各类蔬菜种植面积达到 5.59万hm2[1 ]。经调查，张掖市日光温室种植的番茄折合产量为105～110 t/hm2，氮磷钾纯养分投入量为1.74 t/hm2，而有机肥氮磷钾纯养分投入量仅为0.31 t/hm2。长期施用化肥导致土壤质量下降，有机质含量低，可溶性盐分积累，土壤酶活性降低，生产的蔬菜品质差 [2 - 6 ]。近年来，有关有机肥料对作物产量和品质影响已有相关文献报道，而针对有机生态肥对温室土壤主要性质和番茄品质及效益影响的研究未见文献报道。我们以区域日光温室番茄为突破口，选择自主研发的畜禽粪便组合肥、番茄专用肥和生物增效肥为原料，采用正交试验方法筛选出有机生态肥最佳配方，并对该配方有机生态肥在番茄生产中进行试验验证，旨在用有机生态肥替代部分化肥，为保障蔬菜安全生产，减少化肥施用量，改善蔬菜品质提供技术支撑。

    1? ?材料与方法

    1.1? ?试验地概况

    试验于2019年在甘肃省张掖市甘州区沙井镇沙井村日光温室进行。当地海拔? ? ?1 451 m，100° 15′ 56″ E，39° 39′ 01″ N，年均降水量116 mm，年均蒸发量1 850 mm，年均气温7.50 ℃，年日照时数3 246 h，无霜期160 d。试验地土壤类型为灌漠土[7 ]，土壤质地为壤质，结构为块状。0～20 cm耕作层土壤含有机质20.15 g/kg、有机碳11.69 g/kg、 碱解氮66.31 mg/kg、速效磷9.56 mg/kg、速效钾142.36 mg/kg、有效硼0.42 mg/kg、有效锰9.43 mg/kg、有效铜1.12 mg/kg、有效锌0.48 mg/kg、有效铁7.64 mg/kg、有效钼0.13 mg/kg，pH 8.08，CEC为18.56 cmol/kg，可溶性盐含量为2.22 g/kg，容重为1.46 g/cm3、总孔隙度为44.91%、大于0.25 mm团聚体为30.37%。前茬黄瓜。

    1.2? ?供试材料

    供试肥料有尿素（含N 46%，由中化化肥有限公司生产并提供）、磷酸二铵（含N 18%、P2O5 46%，由云南云天化国际化工股份有限公司生产并提供）、硫酸钾（含K2O 50%，由国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司生产并提供）、硫酸锌（含Zn 23%，郑州圣丹利化工产品有限公司生产并提供）、硼酸（含B 17.50%，郑州圣丹利化工产品有限公司生产并提供）、钼酸铵（含Mo 54.30%，郑州圣丹利化工产品有限公司生产并提供）、腐熟牛粪（含有机质24.31%、有机碳14.10%、N 0.35%、P2O5 0.15%、K2O? 0.31%，由张掖市耕地质量建设管理站提供）、腐熟羊粪（含有机质31.40%、有机碳18.21%、N 0.65%、P2O5? 0.47%、K2O? 0.23%，由张掖市耕地质量建设管理站提供）、腐熟鸡粪（含有机质26.09%、有机碳15.13%、N 1.20%、P2O5? 0.40%、K2O? 0.71%，由张掖市耕地质量建设管理站提供）、生物菌肥（含有机质4.12%、N 2.50%、P2O5? 3.50%、枯草芽孢桿菌2.50亿/g，由张掖市耕地质量建设管理站提供）、农用氨基酸（含氨基酸54.85%、有机质59.45%、有机碳34.48%、N 17.89%、P2O5? 1.05%、K2O? 2.12%，由张掖市耕地质量建设管理站提供）、螺旋藻渣（含氨基酸3.60%、蛋白质4.51%，由张掖市耕地质量建设管理站提供）。指示番茄品种为FA-1890，由以色列海泽拉种子公司提供。

    1.3? ?试验方法

    1.3.1? ? 有机生态肥配制? ? 选择畜禽粪便组合肥、番茄专用肥和生物增效肥3种原料，每种原料设计3个水平施肥量，按正交表L9（34）配制筛选有机生态肥最佳配方[8 ]。将自制畜禽粪便组合肥（腐熟牛粪、腐熟羊粪和腐熟鸡粪按风干质量比0.50∶0.38∶0.12混合配制而成，含有机质25.74%，有机碳14.93%，N 0.59%，P2O5 0.43%，K2O 0.35%）、自制番茄专用肥（尿素、磷酸二铵、硫酸钾、硫酸锌、硼酸和钼酸铵按风干质量比0.334 5∶0.445 0∶0.180 6∶0.022 2∶0.011 1∶0.006 6混合配制而成，含N 20.70%、P2O5 9.03%、K2O? 0.51%、Zn 0.20%、B 0.36%、Mo 0.33%）和自制生物增效肥（生物菌肥、农用氨基酸和螺旋藻渣按风干质量比0.496 2∶0.364 5∶0.139 3混合配制而成，含有机质22.20%、有机碳12.88%、N 6.66%、P2O5? 0.37%、K2O? 0.74%、氨基酸20.35%、蛋白质0.51%）按风干重量比为0.866 7∶0.120 0∶0.013 3混合搅拌均匀得到自制有机生态肥，其含有机质22.92%、N 3.48%、P2O5 2.90%、K2O 1.41%、Zn 0.06%、B 0.02%、Mo 0.04%，有效活菌数0.20亿/g。

    1.3.2? ? 试验设计? ? 试验共设3个处理，处理1为不施肥（CK）;处理2为当地习惯施肥，即尿素860 kg/hm2+磷酸二铵1 410 kg/hm2+硫酸钾620 kg/hm2+ 硫酸锌80 kg/ hm2+ 硼酸 60 kg/hm2+钼酸铵20 kg/hm2;处理3，施与当地习惯施肥纯养分投入量相等的自制有机生态肥22.50 t/hm2。习惯施肥处理在番茄定植前将磷酸二铵、硫酸钾、硫酸锌、硼酸和钼酸铵分别按试验设计用量撒入小区后起垄，番茄第1果穗乒乓球大小时结合灌水追施尿素300 kg/hm2，番茄第2果穗乒乓球大小时结合灌水追施尿素560 kg/hm2，追施方法为穴施。自制有机生态肥处理在番茄定植前分别按试验设计用量将自制有机生态肥撒入小区后起垄。试验采用随机区组排列，3次重复，小区面积24 m2，小区四周筑埂。施肥后按垄高35 cm、垄距60 cm的规格起垄覆膜，在每个栽培垄上各安装1条薄壁滴灌带，滴头间距35 cm，流量2.40 L/h，每个支管单元压力控制为0.12 Mpa。于2019年5月30日选择株高20～22 cm的番茄壮苗按株行距35 cm×60 cm定植，定植深度10 cm，每垄定植2行，每小区定植3垄。定植后前7 d，室温保持26～28 ℃;定植7 d后，白天室温控制为22～26 ℃，夜间室温控制为10～12 ℃。分别在番茄定植后、开花期、第1果穗乒乓球大小时、第2果穗乒乓球大小时、第3果穗乒乓球大小时和收获前各滴灌1次，每次灌水量相同，全生育期灌水量为120 m3/hm2。番茄收获时每小区选择 3行，每行采集5株，共采集15株，分别测定株高、茎粗、地上部分鲜重、单果重和单株果重。每个小区每次采收分别计产，统计小区每次的合计产量并计算折合产量，对产量结果进行统计分析。

    1.4? ?测定项目与方法

    番茄拉秧后，在试验小区内按对角线布置5个采样点，采集0～20 cm耕作层土样2 kg，用四分法留1 kg，风干过1 mm筛，采用重铬酸钾法测定土壤有机质。有机碳按公式（有机碳=有机质测定值÷1.724）求得，茎粗测定采用游标卡尺法。地上部分干重测定：60 ℃下杀青1 h，105 ℃烘至恒重。增产值按公式（增产值=增产量×产品市场销售价格）求得;施肥成本按公式（施肥成本=肥料施肥量×肥料市场销售价格）求得;施肥利润按公式（施肥利润=增产值-施肥成本）求得;肥料投资效率按公式（肥料投资效率=施肥利润÷施肥成本）求得。

    土壤有机碳密度（kg/m2）= 土壤有机碳含量（g/kg）×土壤密度（g/cm3）×采样深度（cm）×0.01[9 ]

    1.5? ?数据分析方法

    采用SPSS 16.0统计软件进行数据统计分析，采用Duncan新复极差法进行多重比较。

    2? ?结果与分析

    2.1? ?不同处理对日光温室土壤有机质及有机碳的影响

    番茄拉秧后不同处理的土壤有机质、有机碳和有机碳密度由大到小的顺序依次为处理3、处理2、处理1（CK）。处理3较处理2的有机质和有机碳分别增加23.29%和23.30%（P < 0.01），有机碳密度增加5.56% （P < 0.05）;处理3较CK的有机质和有机碳分别增加27.69%和27.72%（P < 0.01），有机碳密度增加7.79%（P < 0.05）;处理2较CK有机质、有机碳和有机碳密度增加3.57%、3.59%和2.08%（P > 0.05）。由此可以看出，施用有机生态肥可显著增加日光温室土壤有机质、有机碳和有机碳密度，而当地习惯施肥则无显著变化。

    2.2? ?不同处理对番茄农艺性状的影响

    从表1可以看出，株高以处理3最高，为196 cm，较处理2增加4.81%（P > 0.05），较CK增加33.33%（P < 0.01）;处理2次之，为187 cm，较CK增加27.21%（P < 0.01）。茎粗以处理3最粗，为2.23 cm，较处理2增加12.63%（P < 0.01），较CK增加26.71%（P < 0.01）;处理2次之，为1.98 cm，较CK增加12.50%（P < 0.01）。地上部分鲜重以处理3最高，為3.05 kg/株，较处理2增加8.16 %（P < 0.05），较CK增加26.56%（P < 0.01）;处理2次之，为2.82 kg/株，较CK增加17.01%（P < 0.01）。地上部分干重以处理3最高，为1.07 kg/株，较处理2增加8.08%（P < 0.05），较CK增加27.38%（P < 0.01）;处理2次之，为0.99 kg/株，较CK增加17.86%（P < 0.01）。

    2.3? ?不同处理对番茄经济性状的影响

    从表2可以看出，单果重以处理3最高，为196.05 g，较处理2增加7.07%（P<0.05），较CK增加24.95%（P < 0.01）;处理2次之，为183.11 g，较CK增加16.71%（P < 0.01）。单株果重以处理3最高，为2.23 kg，较处理2增加5.69%（P < 0.05），较CK增加30.41%（P < 0.01）;处理2次之，为2.11 kg，较CK增加23.39%（P < 0.01）。

    2.4? ?不同处理对番茄产量的影响

    从表2可以看出，不同处理番茄的折合产量由大到小的顺序依次为处理3、处理2、处理1（CK）。以处理3折合产量最高，为106.03 t/hm2，分别较处理2、处理1（CK）增产7.21%（P < 0.05）、38.13%（P < 0.01）;处理2次之，折合产量为98.90 t/hm2，较处理1（CK）增产28.84%（P < 0.01）;处理1（CK）折合产量最低，为76.76 t/hm2。可见施用有机生态肥较当地习惯施肥增产显著，较对照增产极显著，当地习惯施肥较对照增产极显著。

    2.5? ?不同处理对番茄经济效益的影响

    由表3可知，不同处理番茄的经济效益由大到小的顺序依次为处理3、处理2、处理1（CK）。处理3较对照增加产值7.02万元/ hm2，增加施肥成本1.19万元/hm2，增加利润5.83万元/hm2，肥料投资效率为4.90;处理2较对照增加产值5.32万元/ hm2，增加施肥成本0.97万元/hm2，增加施肥利润4.35万元/hm2，肥料投资效率为4.47。处理3与处理2相比较，产值、施肥成本、施肥利润和肥料投资效率分别增加7.16%、22.68%、34.33%和9.62%。可见，施用有机生态肥明显提高了产值、利润和肥料投资效率。

    3? ?结论与讨论

    试验结果表明，在纯养分投入量相等的条件下，施用有机生态肥（自制畜禽粪便组合肥、自制番茄专用肥和自制生物增效肥按风干重量比为0.866 7∶0.120 0∶0.013 3混合搅拌均匀，含有机质22.92%、N 3.48%、P2O5 2.90%、K2O 1.41%、Zn 0.06%、B 0.02%、Mo 0.04%，有效活菌数0.20亿/g）22.50 t/hm2处理与当地习惯施肥处理（施尿素860 kg/ hm2+磷酸二铵1 410 kg/hm2+硫酸钾620 kg / hm2+ 硫酸锌80 kg /hm2+ 硼酸 60 kg /hm2+钼酸铵20 kg /hm2）相比较，土壤有机质、有机碳和有机碳密度分别增加27.69%、27.72%和7.79%，番茄单果重、单株果重和折合产量分别提高7.07%、5.69%和7.21%，产值、施肥利润和肥料投资效率分别增加7.16%、34.33%和9.62%。说明合理施用有机生态肥，可显著增加土壤有机质、有机碳和有机碳密度，对番茄株高增加不显著;可显著增加茎粗、地上部分鲜重、地上部分干重、单果重、单株果重和折合产量，同时明显提高了产值、施肥利润和肥料投资效率。可见，本试验条件下，在张掖市日光温室番茄生产中，上述有机生态肥最佳施量为22.50 t/hm2，此时番茄折合产量为106.03 t/hm2，分别较当地习惯施肥处理、不施任何肥料处理（CK）增产7.21%、38.13%。

    施用有机生态肥可显著提高土壤有机质含量，而当地习惯施肥的土壤有机质无显著变化，究其原因是有机生态肥将大量的有机质带入土壤。畜禽粪便肥中的有机碳是土壤微生物生命活动能量物质和营养物质的直接来源，土壤微生物直接参与畜禽粪便肥有机质的分解，对土壤中有机态养分和难溶性养分的分解和转化起着重要的作用[10 ]。施用有机生态肥可显著提高番茄单果重、单株果重和产量，究其原因，其有效地解决了土壤养分比例失衡的问题，促进了番茄的生长发育，提高了产量，改善了品质。

    参考文献：

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    （本文责编：郑立龙）