沼液与化肥不同比例配施对番茄产量和品质的影响

来源:用户上传      作者:任寒硕 MuhammadAzeem 孙吉翠 张忠兰 杨守军

　　摘    要：采用随机区组设计，共6个处理，分别为CK（空白对照）、CF（有机肥基施和化肥追施）、ZF 40%+HF 60%（40%沼液+60%化肥）、ZF 60%+HF 40%（60%沼液+40%化肥）、ZF 80%+HF 20%（80%沼液+20%化肥）、ZF 100%（純沼液），研究了沼液与化肥不同比例配施对番茄产量和品质的影响。结果表明，沼液与化肥配施提高了番茄叶片叶绿素含量，其中以ZF 60% + HF 40%处理最高，且在番茄定植后的30、65和110 d分别比CF和ZF 100%处理提高了3.74%和7.52%、3.36%和21.38%、30.76%和37.22%。沼液与化肥配施提高了番茄果实中维生素C和可溶性糖含量，降低了可滴定酸含量，沼液施用量越多，对果实品质改善效果越明显。番茄产量以ZF 60% + HF 40%处理最高，分别是CK、CF、ZF 40%+HF 60%、ZF 80%+HF 20%、ZF处理的1.58倍、1.15倍、1.08倍、1.12倍和1.21倍。ZF 80%+HF 20%和ZF100%处理果实中检测到铜、锌等重金属，所有处理均未检出抗生素。综合分析认为，ZF 60%+HF 40%处理能明显提高番茄产量和改善果实品质。
　　关键词：番茄;沼液;化肥;产量;品质
　　中图分类号：S641.2 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2020）09-034-05
　　Abstract： The experiment was conducted to evaluate the effect of biogas slurry combination with chemical fertilizer on the Yield and quality of tomato， based on the different proportion application. Six treatments were carried out in this experiment， which were CK （control）， CF （organic fertilizer base application and chemical fertilizer additional application）， ZF 40% +HF 60% （40% biogas slurry + 60% chemical fertilizer）， ZF 60% +HF 40% （60% biogas slurry + 40% chemical fertilizer）， ZF 80% +HF 20% （80% biogas slurry + 20% chemical fertilizer） and ZF 100% （only biogas slurry）. The results showed that the combined application of biogas slurry and chemical fertilizer could increase the chlorophyll content of tomato leaves， of which ZF 60%+HF 40% was the highest. Compared with the treatment of CF and ZF 100%， the chlorophyll content of tomato leaves of ZF 60%+HF 40% treatment increased by 3.74%， and 3.36%， 30.76% and 7.52%， 21.38% and 37.22% on 30， 65 and 110 days after planting， respectively. The combination of biogas slurry and chemical fertilizer increased the contents of vitamin C and soluble sugar in tomato fruit， but decreased the content of titratable acid， and the more amount of biogas slurry applied， the more obvious effect it had on fruit quality improvement. ZF 60% + HF 40% treatment was found the highest yield which was 1.58， 1.15， 1.08， 1.12 and 1.21 times higher than CK， CF， ZF 40% and HF 60%， ZF 80% and HF 20%， respectively. Heavy metals of copper and zinc were detected in ZF 80% + HF 20% and ZF 100% treatments， and no antibiotics detection was found in all treatments. It was concluded that ZF 60% and HF 40% treatment could significantly improve tomato yield and quality.
　　Key words： Tomato; Biogas slurry; Chemical fertilizer; Yield; Quality
　　目前我国畜禽养殖业规模化、集约化发展迅速，肉奶蛋等畜禽产品供应充足的背后是亟待解决的畜禽粪便的处理问题[1]。畜禽粪水的厌氧发酵在获取清洁能源的同时，起到粪水无害化处理的作用，符合国家大力提倡的畜禽粪水资源化和清洁化利用的要求。 　　沼液作为厌氧发酵残留物，其所含养分的经济价值和不合理使用造成的环境污染是不容忽视的[2-3]。沼液不仅含有丰富的氮磷钾等大量营养元素和锌等微量营养元素，而且含有多种氨基酸、活性酶[4]。沼液所含有的营养元素基本上是以速效养分形式存在的，养分可利用率高，是多元的速效复合肥料，能迅速被农作物吸收利用[5]。沼液施用提高植株生理活性、增强植株长势效果明显，增加番茄主茎分枝数、主茎花序数、单果质量，与空白对照相比，沼液施用量越多，番茄产量提高越明显[6-7]。魏荔等[8]研究认为，沼液施用使番茄果实硝酸盐含量、总酸含量降低，维生素C含量、可溶性固形物含量和糖/酸比值均提高。王靖荃等[9]研究也表明，沼液配施化肥用于番茄生产中，果实中维生素C、总糖含量均显著提高，酸度显著降低。沼液虽然能促进作物的生长，但是不合理的施用方式，不仅降低作物的产量和品质，而且还能对土壤的生态环境产生危害。研究表明，沼液施用存在重金属超标污染和农产品质量的安全隐患，虽然沼液施用引起重金属污染的风险较小，但仍需合理管控Cd、As等可能引起土壤环境和农产品的污染问题[10-12]。因此，笔者以番茄为试材，探讨沼液与化肥不同比例的配施对番茄产量和品质的影响，以期为沼液的资源化利用提供可借鉴技术。
　　1 材料与方法
　　1.1 材料
　　本试验始于2018年5月，试验地点为中国农业大学烟台研究院试验基地。试验地土壤为棕壤土，其碱解氮、有效磷、有效钾质量分数分别为57.87、23.37和78.45 mg·kg-1，有机质质量分数为0.73%，pH值为6.39，土壤中重金属铅、砷、汞、铬、镍均未检出，铜、锌、镉质量分数分别为7.588、35.748、0.029 mg·kg-1，土霉素、金霉素、四环素、强力霉素均未检出。试验材料为一年生番茄（Lycopersicon escu-lentum Mill.），品种为‘欧迪’，由寿光友贤种业有限公司提供，为国外引进长货架大红品种，无限生长型，果实微扁圆形，单果质量250 g左右。试验所用沼液由山东某沼气公司提供，其全氮、全磷、全钾质量分数分别为0.59%、0.02%和0.37%，pH值为7.50，重金属铅、砷、汞、铬、镍、铜、锌、镉质量分数分别为0.054、0.27、0.004 3、0.24、0.063、2.6、25.5、0.003 6 mg·kg-1，土霉素、金霉素、四环素、强力霉素均未检出。
　　1.2 试验设计
　　试驗采用完全随机区组设计，共6个处理，3次重复。分别为CK（空白对照）、CF（有机肥基施和化肥追施）、ZF 40%+HF 60%（40%沼液+60%化肥）、ZF 60%+HF 40%（60%沼液+40%化肥）、ZF 80%+HF 20%（80%沼液+20%化肥）、ZF 100%（纯沼液）。每个小区内种植番茄2行，共20株，目标产量为45 000 kg·hm-2。肥料总施入量N-P2O5-K2O：202.5-103-271 kg·hm-2，基肥占总养分的25%，30、65、110 d追肥分别占总养分的15%、25%、35%。沼液用量以氮含量进行折算，所缺磷、钾养分以化肥补齐。基肥与追肥情况详见表1和表2。
　　1.3 样品采集与测定方法
　　在番茄苗定植后的30、65、110 d，分别测量各处理番茄的株高，同时采集各处理的成熟叶片用于叶绿素含量的测定。在番茄转色期至完熟期，每个处理随机选取5株，调查每株的结果数，并随机选取10个果实称质量后计算单果质量，然后用于果实品质、重金属和抗生素含量的测定。叶绿素含量测定采用丙酮提取法，可溶性固形物含量测定采用手持折光仪法，果实维生素C含量测定采用2，6-二氯靛酚滴定法，果实总酸含量测定采用氢氧化钠滴定法;土壤中Cu、Zn、Cd、Cr、Pb、Ni含量测定采用原子吸收分光光度法[13]。土壤中As、Hg含量测定分别采用二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法和氢化物发生-原子吸收分光光度法[14-15]。土霉素、四环素、金霉素、强力霉素含量检测采用高效液相色谱法[16]。番茄产量采用如下公式进行计算：
　　番茄单位面积产量=单位面积株数×单株结果数×平均单果质量×缩值系数（0.9）。
　　1.4 数据统计分析
　　试验数据采用Excel 2013和SPSS 17.0进行统计分析，采用最小显著差异法（LSD法）分析差异显著性。
　　2 结果与分析
　　2.1 沼液与化肥不同比例配施对番茄不同生长期叶片叶绿素含量的影响
　　在番茄的生长周期中，叶片叶绿素含量始终以ZF 60%+HF 40%处理最高，CK处理最低。在定植后30、65和110 d，ZF 60%+HF 40%处理的叶绿素含量分别比CF和ZF 100%处理显著提高了3.74%、3.36%、30.76%和7.52%、21.38%、37.22%。由表3可以看出，各处理叶片叶绿素含量的最高值均出现在定植后110 d，最低值均出现在定植后65 d。其中，定植后110 d的CK、CF、ZF 40%+HF 60%、ZF 60%+HF 40%、ZF 80%+HF 20%、ZF 100%处理的叶片叶绿素含量分别比定植后65 d上升了101.42%、132.21%、180.13%、193.77%、195.53%、159.87%。
　　2.2 沼液与化肥不同比例配施对番茄不同生长期株高的影响
　　由表4可以看出，在番茄的生长周期中，番茄平均株高始终以ZF 60%+HF 40%处理最高，CK处理最低。在定植后30 d，沼肥与化肥配施处理与其他处理间平均株高差异显著;定植后65 d和110 d，CK处理与其他施肥处理间平均株高差异显著。在定植后的30、65和110 d，ZF 60%+HF 40%处理的平均株高分别比CF、ZF100%处理提高了9.69%、7.33%、4.09%和14.70%、9.03%、8.30%。其中，ZF 100%处理番茄平均株高低于CF处理和沼液与化肥配施的3个处理，而沼液与化肥配施的3个处理平均株高又高于CF处理。在定植后30、65和110 d，CF处理的平均株高分别比ZF 100%处理提高了4.58%、1.58%、4.04%。 　　2.3 沼液与化肥不同比例配施对番茄产量和品质的影响
　　由表5可以看出，不同处理果实中维生素C和可溶性糖含量均以ZF 100%处理最高，CK处理最低。统计分析表明，ZF 60%+HF 40%、ZF 80%+HF 20%、ZF 100%处理间可溶性糖含量无显著差异。ZF 60%+HF 40%处理的维生素C和可溶性糖含量分别是CK、CF处理的2.78倍、1.31倍和1.45倍、1.09倍。果实中可滴定酸含量以CF处理最高、CK处理次之，ZF 100%处理最低。果实产量以ZF 60%+HF 40%处理最高，分别是CK、CF、ZF 40%+HF 60%、ZF 80%+HF 20%、ZF 100%处理的1.58倍、1.15倍、1.08倍、1.12倍、1.21倍。
　　2.4 沼液与化肥不同比例配施对番茄果实中重金属含量的影响
　　从表6可以看出，所有处理果实中Pb、As、Hg、Cd均为未检出。仅ZF 100%处理检出Cr、Ni，质量分数分别为0.024和0.012 mg·kg-1。ZF 80%+HF 20% 和ZF 100%处理均检出Cu、Zn，随沼液施用量的增加，果实中重金属Cu、Zn含量均有上升趋势。
　　2.5 沼液与化肥不同比例配施对番茄果实中抗生素含量的影响
　　3 讨论与结论
　　叶片叶绿素含量反映了植物体内营养状况，叶绿素在植物光合作用的反应中吸收光能并参与原初反应。植物叶片中叶绿素含量直接决定着光合作用的效率 [17-18]。本研究结果表明，ZF 60%+HF 40%处理的叶片叶绿素含量始终高于其他处理，而纯沼液施用处理叶片叶绿素含量低于常规施肥处理或沼液与化肥配施处理，这说明沼液与化肥合理配施能提高叶片叶绿素含量，一方面因为沼液是优质的液体有机肥，与无机化肥配合施用具有相互促进的效果，改善了土壤结构，使土壤通透性和养分含量增加[19-20];另一方面，沼液中含有叶绿素组分的Ca、Mg、Cu、Fe、Zn等矿质元素，在叶绿素的生物合成中有催化作用或其他间接作用[17]。ZF 60%+HF 40%处理在提高叶片叶绿素含量和提高叶片光合效率的同时，为株高的增加提供了充足的光合产物，这与李轶与董晓涛等[21-22]研究结果相一致。
　　沼液中含有丰富的氨基酸、腐殖质、有机小分子物质及生物活性物质，对作物品质的改善起到关键作用。在施入氮、磷、钾总养分相同的前提下，沼液与化肥配施明显降低了西红柿的可滴定酸含量，提高了维生素C和可溶性糖含量[23]。沼液可以提高土壤阳离子交换能力，利于土壤团聚体的形成，改善土壤保肥保水能力，促进根系对养分的吸收，使产量明显高于常规施肥和纯化肥处理[24]。ZF 60%+HF 40%处理的番茄产量最高和果实品质最优，可能是因为沼液和化肥的合理配施比例，既保证了番茄生长对大量养分元素的需求，又为品质的改善提供了中微量元素和其他的活性物质。
　　进入土壤的重金属不能被微生物所降解，且会在农作物体内富集，不仅影响作物正常生长发育，还可能危害人体健康[25-26]。本试验结果表明，ZF 80%+HF 20%与ZF 100%处理果实中均檢测到Cu、Zn，且含量随沼液施用量的增加而升高。根据中华人民共和国国家标准《GB 2762—2012食品中污染物限量》，番茄果实中重金属含量均未超标。沼液和供试土壤中均未检出四环素、金霉素、土霉素、强力霉素，番茄果实中亦无抗生素检出。
　　沼液与化肥配施能提高番茄产量和改善果实品质，具有常规施肥和单施沼液无法比拟的优势。60%的沼液与40%的化肥配施显著增加叶片叶绿素含量，促进番茄生长，提高番茄果实中维生素C和可溶性糖含量，且无重金属和抗生素污染风险。
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