蚯蚓糞有機肥對番茄產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤化學性質(zhì)的影響

吳 玨,李建勇,劉 娜

(1上海市奉賢區(qū)蔬菜技術(shù)推廣站,上海201499;2上海市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心,上海201103;3上海市農(nóng)業(yè)科學院設(shè)施園藝研究所,上海201403)

施用化肥已成為一種普遍的農(nóng)業(yè)措施,但是長期大量施用化肥也帶來了諸如土壤板結(jié)、土壤有機質(zhì)含量減少、果蔬中硝酸鹽含量過高等負面問題。蚯蚓糞有機肥被稱作最好的肥料,具有良好的物理、化學和生物學特性,施用蚯蚓糞有機肥能夠改善土壤環(huán)境,促進植物生長,提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[1-3]。加快推進農(nóng)作物秸稈資源綜合利用是中國一項亟待解決的問題[4]。秸稈中含有豐富的有機質(zhì)、氮磷鉀和微量元素,秸稈還田既可以減少化肥使用量,又能夠提高土壤有機質(zhì)含量[5]。利用菜田蚯蚓養(yǎng)殖技術(shù),可有效利用農(nóng)業(yè)廢棄物,生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)蚯蚓糞有機肥,既實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用,減少了面源污染和環(huán)境破壞,又可生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的生物有機肥料,經(jīng)濟效益和生態(tài)效益顯著。此外,番茄是我國栽培最為普遍的果菜之一,深受城鄉(xiāng)居民的喜愛,近年來,人們充分認識到番茄的營養(yǎng)價值,消費量呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢[6]。

本研究采用設(shè)施保護地大棚栽培番茄大田試驗方法,探討蚯蚓糞有機肥對番茄產(chǎn)量、品質(zhì)的影響以及對設(shè)施菜地土壤性狀的影響,以期為蚯蚓-蔬菜種養(yǎng)結(jié)合、農(nóng)作物秸稈資源化利用等提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試番茄品種為‘歐曼T-180’,由山東省壽光市青大農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司生產(chǎn)。

試驗用的蚯蚓糞有機肥來自上海揚升農(nóng)副產(chǎn)品專業(yè)合作社。在八型棚內(nèi)沿垂直于大棚長的方向鋪設(shè)2條蚯蚓養(yǎng)殖床,每條寬3 m,厚15 cm,中間過道寬度1.5 m。餌料接種‘太平二號’蚯蚓種,投放量為6 000 kg∕hm2?？刂葡鄬穸?5%—75%,溫度15—25℃。蚯蚓餌料采用購于奉賢區(qū)四團華亨奶牛場鮮牛糞,與揚升農(nóng)場的粉碎后茄果類秸稈,按照2∶1的比例進行配置發(fā)酵10—15 d后的混合物。根據(jù)蚯蚓食量每10—15 d投喂1次,每次2—3 t∕hm2。養(yǎng)殖6個月后,分離出蚯蚓后的灰色物質(zhì)即為蚯蚓糞。經(jīng)檢測有機質(zhì)含量為 293.0 g∕kg,全氮為11.8 g∕kg,全磷15.2 g∕kg,全鉀9.6 g∕kg,pH 6.6。 無機肥料使用深圳市芭田生態(tài)工程股份有限公司生產(chǎn)的芭田復合肥(N-P2O5-K2O質(zhì)量分數(shù)為15%-15%-15%)。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2016年1—7月在上海市奉賢區(qū)揚升農(nóng)副產(chǎn)品產(chǎn)銷專業(yè)合作社四連棟塑料大棚內(nèi)進行。番茄于2016年1月20日播種,3月4日定植,5月30日開始采收,7月11日最后一次采收。供試土壤pH為7.64;有機質(zhì)含量為 16.3 g∕kg;全鹽量為 2.01 g∕kg,堿解氮為 393.67 mg∕kg,有效磷為234.3 mg∕kg,速效鉀為 966.5 mg∕kg。

試驗設(shè)4個處理,3次重復,隨機區(qū)組排列。小區(qū)面積100 m2,每小區(qū)定植400株。處理Ⅰ：蚯蚓糞有機肥 7 500 kg∕hm2+525 kg∕hm2復合肥;處理Ⅱ：蚯蚓糞有機肥 15 000 kg∕hm2+525 kg∕hm2復合肥;處理Ⅲ：蚯蚓糞有機肥 22 500 kg∕hm2+525 kg∕hm2復合肥;CK：欣革有機肥 15 000 kg∕hm2+600 kg∕hm2復合肥,各處理肥料作為底肥一次性施入。其他栽培管理措施各處理相同。

每處理隨機挑取10個番茄測定單果質(zhì)量、橫徑,以及總糖、蛋白質(zhì)、維生素C、檸檬酸等指標,番茄種植前以及采收后采集0—20 cm耕層土壤,送實驗室測定pH、有機質(zhì)、堿解氮、有機磷、速效鉀、全鹽量等指標。

1.3 測定方法

在番茄果實成熟期,各處理選取長勢均勻的植株,摘取紅熟番茄用于品質(zhì)測定[7]。維生素C含量用改進的2,6-二氯靛酚滴定法測定,可溶性蛋白質(zhì)含量用考馬斯亮藍G-250染色法測定,糖含量用蒽酮比色法測定,檸檬酸含量用可見分光光度法測定。

采集土壤樣品,去除植物根系后,測定土壤基本理化性質(zhì)[8]。土壤pH采用電位法測定,土壤全鹽量用質(zhì)量法測定,土壤中有機質(zhì)用重絡(luò)酸鉀氧化-外加熱法測定,堿解氮用堿擴散法測定,有效磷用0.5 mol∕L碳酸氫鈉浸提比色法測定,速效鉀用1 mol∕L乙酸銨浸提-原子吸收分光光度法測定。

試驗數(shù)據(jù)使用Excel 2007和SAS 9.13軟件統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 使用蚯蚓糞有機肥對番茄產(chǎn)量的影響

由表1可知,施用蚯蚓糞有機肥的處理,番茄單果質(zhì)量、果實橫徑及產(chǎn)量均大于對照。其中處理Ⅱ的番茄果實單果質(zhì)量、橫徑及單位面積產(chǎn)量最大,其果實橫徑達到9.04 cm,較對照增加5.48%,與對照相比差異顯著;單果質(zhì)量達到303.18 g,顯著優(yōu)于對照和處理Ⅰ;其產(chǎn)量較對照提高16.22%。處理Ⅰ、處理Ⅲ產(chǎn)量分別比對照提高4.90%和11.79%,單果質(zhì)量及果實橫徑與對照差異不顯著。需要關(guān)注的是,三個試驗處理化肥用量較對照減少12.50%,其果實橫徑、單果質(zhì)量及產(chǎn)量等指標均優(yōu)于對照處理,尤其是產(chǎn)量具有不同程度提高,可見同等有機肥用量下,施用蚯蚓糞有機肥可實現(xiàn)化肥減量、蔬菜增產(chǎn)增效的目標。

表1 不同蚯蚓肥用量對番茄果實性狀及產(chǎn)量的影響Table 1 Different dosage of vermicompost on tomato fruit traits and yield

2.2 使用蚯蚓糞有機肥對番茄品質(zhì)的影響

從表2可以看出,不同試驗處理的番茄總糖、可溶性蛋白、維生素含量等基本都優(yōu)于對照處理。其中處理Ⅱ的總糖含量達到2.29 mg∕g,顯著高于對照和其他處理,較對照提高9.3%。處理Ⅲ的可溶性蛋白含量最高,顯著高于對照,處理Ⅰ的維生素C含量顯著高于對照和其他處理。對照處理的檸檬酸含量達到5 661.0 mg∕kg,顯著高于其他處理,而可溶性蛋白、維生素C含量均為最低,營養(yǎng)價值和風味較差。由此可見使用蚯蚓糞有機肥可以提高番茄品質(zhì),但是從用量上來看,低含量的蚯蚓糞有機肥可以促進番茄果實內(nèi)維生素C、總糖含量的增加。其原因可能是蚯蚓糞中高含量的鹽分離子對該物質(zhì)的積累產(chǎn)生抑制影響,從而影響了番茄果實中的維生素C和糖分的積累,這與周東興等[9]的研究結(jié)果一致。

表2 不同蚯蚓肥用量對番茄品質(zhì)的影響Table 2 Different dosage of vermicompost on the quality of tomato

2.3 使用蚯蚓糞有機肥對設(shè)施番茄土壤性質(zhì)的影響

研究表明,土壤有機質(zhì)含量與土壤質(zhì)量呈正相關(guān)關(guān)系[10]。由表3可以看出,與對照相比,各試驗處理有機質(zhì)、全鹽量、堿解氮等指標部分差異顯著,而pH、有效磷、速效鉀等指標差異不顯著。施用蚯蚓糞的處理,有機質(zhì)含量均顯著提升,過量使用肥料導致處理Ⅲ土壤全鹽量顯著高于其他處理和對照,其堿解氮含量則顯著低于其他處理。與試驗前土壤相比,除了對照外,其他處理有機質(zhì)含量均有增加,且隨著施用量的增加,土壤中有機質(zhì)含量也隨之升高。其中,處理Ⅲ的土壤有機質(zhì)含量最高,比種植前增加58.57%,較對照增加67.5%。施用蚯蚓糞有機肥,番茄采收后土壤pH較種植前有所提升,增幅為5.06%—8.33%,而施用商品有機肥的對照組,種植前后pH變化不大;種植后各處理全鹽量均有降低,其中處理Ⅰ的降幅最大為46.27%,其次為處理Ⅱ,降幅為43.78%,處理Ⅲ的降幅最小,但也達到了21.89%,說明施用有機肥可減輕土壤次生鹽漬化,對土壤質(zhì)量保育有一定效果。

表3 不同蚯蚓肥用量對番茄土壤養(yǎng)分影響Table 3 Different dosage of vermicompost on tomato soil nutrients

采收后各處理的堿解氮、有效磷及速效鉀的含量均比種植前有所降低,其中堿解氮降幅最大的是處理Ⅲ,減少了71.75%;有效磷降幅最大的為處理Ⅱ,減少了18.9%;速效鉀降幅相對較低,處理Ⅰ和對照組較種植前有所增加但均無顯著差異。從土壤中氮磷鉀含量變化可以看出,蚯蚓糞比普通有機肥在土壤中會更快更多地釋放有效養(yǎng)分,原因是有機廢棄物在經(jīng)過蚯蚓吞噬消化后,有機物質(zhì)得到進一步分解,釋放出較多更容易被植物吸收的養(yǎng)分,此結(jié)論在呂振宇等[10]的研究中也有證實。

3 結(jié)論與討論

很多學者研究表明,蚯蚓糞有機肥有利于培育番茄壯苗[11-13]。施用蚯蚓糞有機肥能夠提高番茄作物的產(chǎn)量[14-16],證明了生物肥料的有效性。蚯蚓糞有機肥除提供作物生長所需的N、P和K外,還含有大量有益微生物及赤霉素、細胞分裂素等促進番茄生長和果實發(fā)育的物質(zhì)[17-18]。此外,蚯蚓糞的添加還能有效改善土壤結(jié)構(gòu),有利于作物生長[19]。

本研究結(jié)果表明,蚯蚓糞可以提高土壤中速效養(yǎng)分含量,增加土壤全量養(yǎng)分儲存量,提高土壤供肥能力。施用蚯蚓糞有機肥可以提高土壤中有機質(zhì)含量,減輕土壤鹽漬化發(fā)生程度。且從種植前后土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量變化來看,施用蚯蚓糞有機肥的土壤比普通有機肥更能快速釋放土壤有效養(yǎng)分,以利于作物吸收。有研究表明,施用蚯蚓糞可以增加土壤有益微生物含量,改變土壤容重、孔隙度、團聚體穩(wěn)定性,改良土壤結(jié)構(gòu),使土壤疏松,提高土壤保肥能力[20]。

與施用普通有機肥的處理相比,施用蚯蚓糞有機肥不僅能提高番茄產(chǎn)量,也可提高果實品質(zhì),總糖、可溶性蛋白和維生素C含量均顯著增加。蚯蚓糞有機肥的施用能顯著促進番茄的生長發(fā)育,3個施用蚯蚓糞有機肥的處理中,番茄產(chǎn)量均有不同幅度增加,其中以15 000 kg∕hm2的處理最高。高用量的處理番茄產(chǎn)量反而有所降低,這或許是由于土壤或肥料中腐殖質(zhì)含量高出一定值時,對植物生長有抑制作用[21]。

不同施用量的蚯蚓糞有機肥對番茄品質(zhì)的影響效果也不同,但都優(yōu)于施用普通有機肥的對照組。低用量的處理能顯著提高番茄的維生素C含量,中用量的處理能顯著提高番茄的可溶性蛋白含量,而高用量的處理則顯著提高番茄的總糖含量。由于蚯蚓糞中含大量腐殖質(zhì),其超過一定水平會對作物產(chǎn)生毒害作用,不利于營養(yǎng)物質(zhì)的積累[17-18],本試驗雖然得到類似的結(jié)果,但具體原因尚不明確,需要進一步研究。

綜上所述,施用蚯蚓糞有機肥在減少化肥用量12.50%的基礎(chǔ)上,仍然可以促進番茄生長,提高其產(chǎn)量和品質(zhì),其中以蚯蚓糞有機肥用量15 000 kg∕hm2的處理效果最佳。此外,施用蚯蚓糞有機肥可有效降低化肥用量、減少面源污染,保護和修復土壤,對于保護環(huán)境、綠色發(fā)展有重要意義。