土壤改良劑和嫁接栽培對日光溫室土壤性狀與番茄品質產量的影響

田敏嬌，李 樂，李建設,2，高艷明,2*

(1.寧夏大學 農學院，寧夏 銀川 750021；2.寧夏現代設施園藝工程技術研究中心，寧夏 銀川 750021)

【研究意義】番茄是我國也是世界上設施栽培面積最大的蔬菜作物，在蔬菜生產中具有重要的地位。我國設施蔬菜栽培采用傳統的大水大肥管理方式，常年連作導致了嚴重的土壤性狀變劣，蔬菜產量品質下降，限制可持續發展[1]。因此，如何改良設施土壤質量，實現高產優質高效，是設施蔬菜面臨的一個重要課題?！厩叭搜芯窟M展】土壤連障礙主要是根際土壤理化性質的變劣及微生物環境的變惡造成的，因此，改善根際土壤微生態環境成為國內外緩解土壤連作障礙的主要措施。目前，人們對土壤改良的研究主要集中在選育抗性品種和砧木、土壤消毒、添加土壤改良劑、生物防治及栽培管理措施等方面。番茄嫁接可減輕和避免土傳病害，克服連作障礙。一些研究認為，嫁接可以提高作物抗逆性，促進植株生長發育，提高產量和改善品質[2-4]，同時改變植物根系的吸收特性[5]。袁婷婷等[6]認為嫁接栽培番茄較自根栽培土壤氮、磷、鉀供應能力都有所提高。不同的土壤改良劑根據原料的來源不同，其改良土壤的作用機制也不同，但有幾方面具有類似的效果：施用土壤改良劑后，都能改善土壤理化性質、持留土壤養分、促進植物生長等。生物炭由于其孔隙結構發達、比表面積大、表面官能團豐富等特性，使得生物炭可以通過改變土壤的理化性質來改良土壤性能，增強土壤肥力[7]，張宏等[8]在土壤中施加生物炭后，土壤的肥力有明顯的提高，對小麥高產有積極的促進作用。脫硫石膏由于其獨特的理化性質，經大量研究證明可應用于農業生產以及土壤改良等方面。脫硫石膏能改變土壤的理化性質，增加土壤有機質的含量，提高作物的產量[9]；脫硫石膏具有較好的吸附性，可以用來吸附土壤中的重金屬離子，減少土壤的重金屬污染[10]；除此之外，脫硫石膏中含有少量的碳酸鈣，可以用來改良鹽堿土[11]?！颈狙芯壳腥朦c】前人大多數的研究主要集中在單一改良劑或嫁接栽培對番茄生長發育與土壤改良的影響，而在改良土壤的研究上開展嫁接栽培和土壤改良劑配施的研究相對較少，所以本試驗以此為研究點，研究不同土壤改良劑與嫁接栽培對土壤肥力、番茄品質產量及光合作用的影響?！緮M解決的關鍵問題】通過種植自根苗與嫁接苗、增施生物炭與脫硫石膏，探明彼此差異，提出有效土壤改良和番茄高產優質技術，促進設施蔬菜可持續發展。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及試驗材料應將兩種改良劑基本性狀說明

試驗于2018年7-12月在寧夏園藝產業園11號日光溫室進行。供試番茄接穗‘代爾1668’， 無限生長型，粉果，中熟品種；砧木為‘金鵬’。試驗所用脫硫石膏、生物炭購置于寧夏豐源生物科技有限公司。脫硫石膏主要成分為CaSO4·2H2O，含量為75.85 %，全氮3.31 g·kg-1，全磷30.26 g·kg-1，pH為7.58。生物炭是稻殼于500 ℃下炭化制備而成的，含碳量52.53 %，全氮7.34 g·kg-1，全磷17.67 g·kg-1，pH為8.55。試驗地供試土壤pH為7.5，EC為1.48，全氮4.34 g·kg-1，全磷10.43 g·kg-1，速效氮539.25 mg·kg-1，速效磷143.25 mg·kg-1,速效鉀247.6 mg·kg-1。

1.2 試驗設計

試驗設計2個因素：不同土壤改良劑、栽培苗。土壤改良劑3個水平：F1不施土壤改良劑；F2生物炭(10 t/hm2)；F3脫硫石膏(5 t/hm2)。栽培苗2個水平：S1自根苗；S2嫁接苗。采用多因素隨機區組試驗，共6個處理，3次重復，共18個小區，以F1S1(CK)為對照。

1.3 田間實施底肥、營養液用量需說明

人工翻地，翻地前各處理按照試驗設計施入土壤改良劑，7月23日番茄4葉1心雙行定植，行距65 cm，株距38 cm，每小區面積7.8 m2，種植32株。定植時澆透清水以促進緩苗，整個生育期采用日本園試配方1/3劑量營養液滴管，灌溉量依據植物生長需求及天氣情況確定，保持單株灌溉量一致。番茄采用單稈整枝方式，留四穗果打定，每穗留4～5個果實。12月26日拉秧，拉秧前5 d停止灌水。

1.4 試驗測定項目與方法

1.4.1 植株生長指標的測定 各處理標記6株長勢相對一致且無病害番茄植株，定植緩苗后每7 d測定株高、莖粗、葉綠素、葉面積等指標；株高測量位置為根基部到莖頂端生長點的自然高度，用鋼卷尺測量；莖粗測量位置為根基部距離地面約1 cm處的直徑，用游標卡尺測量；葉面積用鋼卷尺測量葉長、葉寬后分生育期帶入吳遠潘[12]的葉面積公式進行計算。葉綠素采用SPAD502葉綠素儀測定番茄植株中部長勢一致的3片葉子的含量并取平均值。

1.4.2 植株光合性能的測定 在盛果期，采用德國GFS-3000光合儀測定植株的光合指標，包括葉片凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)等的測定。

1.4.3 番茄果實品質的測定 三穗果成熟時，各處理隨機采6個鮮果用于測定番茄果實品質，Vc含量用鉬藍比色法測定；可溶性糖用H2SO4-蒽酮比色法測定；硝酸鹽含量用硫酸-水楊酸法測定[13]；葡萄糖、果糖、蔗糖含量參考張志良[14]等的方法測定：取樣稱量后置于研缽中，加入少量石英砂和20 mL 80 %乙醇進行研磨提取，然后轉入到離心管中，在80 ℃條件下水浴30 min，取出以3600～5000 r/min離心20 min，取上清液用80 %乙醇定容至50 mL。

1.4.4 土壤養分含量的測定 盛果期從根周圍取0～20 cm(和植株距離)土層土壤，用于測定土壤相關指標；土壤pH測定用1∶5(m∶v)土壤懸液電位計法，土壤EC值測定采用電導率法，全氮測定用H2SO4催化劑消煮-凱氏定氮法測定，全磷測定用H2SO4-HClO4消煮-鉬銻抗比色法測定，速效氮測定用飽和K2SO4浸提-凱氏定氮法測定，速效磷測定用0.5 mol·L-1碳酸氫鈉溶液浸提-鉬銻抗比色法測定；速效鉀測定用1 mol·L-1乙酸銨溶液浸提-火焰光度法測定[15]。

1.4.5 番茄產量的統計 番茄成熟時，記錄每次的采收日期，各處理按小區對產量進行實測，稱其重量并記錄果實個數，以計算平均單果質量，最終折合畝產量。

1.4.6 隸屬函數值計算U(Xij)=(Xij-Xmin)/(Xmax-Xmin) ，式中，U(Xij)為第i個處理第j項指標的隸屬函數值，且U(Xij)∈[0，1]，Xij表示第i個處理第j個指標測定值，Xmax、Xmin為所有處理中第j項指標的最大值和最小值。若某指標與其所屬性狀呈負相關，則以反隸屬函數計算：u(xj)= 1-(Xij-Xmin)/(Xmax-Xmin)，此方法參考龍海濤等[16]的研究。

1.4.7 數據統計 用Excel 2010軟件進行數據計算，結果以平均值±標準誤表示。用SPSS 21軟件對實驗數據進行多重比較分析，用LSD法檢驗不同處理間的差異顯著性，用Origin 2018軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同處理對番茄生長指標的影響

由圖1-A可以看出，F2S2處理株高最高，F3S2處理次之，與F1S2、F2S1處理差異不顯著，與CK、F3S1差異顯著。由圖1-B可得，F3S2處理莖粗最粗，F2S2次之，F3S1、F2S1、F1S2居中，與CK差異均顯著。由圖1-C可知，F2S2處理葉綠素含量最高，F1S2、F3S2處理居中，均顯著高于CK、F2S1、F3S1。由圖1-D可知，F2S2處理葉面積最大，與F3S2、F2S2處理差異不顯著，F3S1、F1S2居中，均顯著高于CK。

F1S1為不施肥+自根苗，F1S2為不施肥+嫁接苗，F2S1為生物炭+自根苗，F2S2為生物炭+嫁接苗，F3S1為脫硫石膏+自根苗，F3S2為脫硫石膏+嫁接苗，圖上不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05),下同F1S1 is non-fertilizing + self-rooting seedlings, F1S2 is non-fertilizing + grafting seedlings, F2S1 is biochar + self-rooting seedlings, F2S2 is biochar + grafting seedlings, F3S1 is desulfurizing plaster + self-rooting seedlings, and F3S2 is desulfurizing plaster + grafting seedlings Different lowercase letters on the graph indicate significant differences between treatments (P<0.05),the same as below

2.2 不同處理對土壤化學性狀的影響

2.2.1 pH和EC 由圖2-A可知，與CK相比，F1S2、F2S1、F3S1、F3S2處理顯著降低土壤pH，F1S2、F2S1、F3S1處理間差異不顯著，F2S2處理顯著提高土壤pH。由圖2-B可知，與CK相比，F2S2處理顯著降低土壤EC，F1S2、F2S1、F3S1、F3S2處理顯著提高土壤EC。

圖2 不同處理對土壤pH(A)、EC(B)的影響Fig.2 Effect of different treatments on soil pH(A) and EC(B)

2.2.2 土壤養分含量 由表1可知，F2S1處理土壤全氮含量最高，顯著高于其他處理；F3S1處理土壤全磷含量最高，與F2S1、F3S2處理差異不顯著，均顯著高于其他處理；F1S2、F2S1、F2S2、F3S2土壤速效氮含量處理顯著高于CK，分別提高103.47 %、258.86 %、276.61 %、140.48 %，F3S1處理與CK差異不顯著；F2S2、F3S1、F3S2處理土壤速效磷含量顯著高于CK，分別提高26.00 %、11.32 %、12.40 %，F2S1與CK差異不顯著；F1S2、F2S1、F2S2處理土壤速效鉀含量顯著高于CK，分別提高17.05 %、8.25 %、20.90 %，F3S1、F3S2處理與CK差異不顯著。從平均隸屬度可知，F2S2 > F2S1> F3S2 > F1S2 > F3S1 > CK，可見，施入土壤改良劑有利于土壤養分的提高。

表1 不同處理對土壤養分含量的影響

2.3 不同處理對茄植株光合作用和產量的影響

2.3.1 光合特性 由表2可知，F2S2、F2S1處理蒸騰速率顯著高于其他處理；F2S2處理氣孔導度顯著高于其他處理，顯著高于CK 42.14 %；F2S2、F3S2處理凈光合速率顯著高于其他處理，分別較CK高出52.56 %、45.30 %；F2S1、F2S2、F3S2處理胞間CO2濃度與CK差異顯著，分別較CK高出11.33 %、10.78 %、9.11 %。

表2 不同處理對植株光合指標的影響

2.3.2 果實產量 由表3可得，各處理平均單果重顯著高于CK，F2S2處理單果重最大，與CK相比，顯著提高46.02 %；除F3S2處理外，其他各處理果數與對照差異顯著，各處理間差異不顯著；F2S2處理小區平均產量最高，與其他處理差異顯著，與CK相比，顯著提高68.95 %；各處理產量均顯著高于CK，F2S2處理667m2產量最高，與CK相比，顯著提高68.93 %。

表3 不同處理對設施番茄果實產量的影響

2.4 不同處理對設施番茄品質的影響

由表4可得，F2S2處理的維生素C含量最大，與F2S1處理無顯著性差異，顯著高于其他處理；F3S2處理的可溶性糖含量最大，顯著高于其他處理；CK有機酸含量最高，與F3S2處理差異顯著，與其他處理差異不顯著；F3S2處理葡萄糖含量最大，顯著高于其他處理，F2S2處理含量次之；F2S2處理蔗糖含量最高，與F2S1處理差異不顯著，但顯著高于其他處理；F3S2處理果糖含量最高，與F2S2差異不顯著，但顯著高于其他處理。F3S2處理糖酸比最高，顯著高于對照，與其他處理差異不顯著。

表4 不同處理對番茄品質的影響

根據不同處理對番茄品質的平均隸屬度，可將其進行排名：F3S2>F2S2>F2S1>F1S2>F3S1>CK，由此可得，各處理的品質都優于對照，其中脫硫石膏與嫁接苗(F3S2)處理品質最優，生物炭與嫁接苗(F2S2)處理次之。

3 討 論

株高和莖粗能直觀的反應植株的生長狀況,孫艷等[17]、郁繼華等[18]研究都發現，嫁接黃瓜的葉綠素含量、光合速率均高于自根苗。高方勝等[19]研究發現，番茄嫁接植株較自根植株的株高、莖粗、葉面積、生物量均有所提升。嫁接促進番茄生長、產量的原因是其根系強大的吸收能力促進了K+的吸收和轉運，使其在莖葉和果實積累，增強了植物的光合作用原動力[20-21]。劉易等[22]研究表明，生物炭施入土壤后可提高植株葉綠素含量，促進光合作用，增加產量，原因主要是施加生物炭后番茄土壤含水率有效提高，保證了番茄植株生長，提高光合和蒸騰速率，提高番茄植株干物質積累，從而提高產量。王金滿等[23]通過盆栽試驗表明,施用脫硫石膏可增加向日葵的出苗率和產量。本試驗研究得出，與CK相比，施生物炭或脫硫石膏的處理株高、莖粗、葉綠素、葉面積、光合速率、產量均有所提高，且生物炭效果優于脫硫石膏，嫁接苗番茄生長狀況優于自根苗，最終以生物炭與嫁接苗(F2S2)處理為最優組合，這可能是由于生物炭的特殊性能與嫁接苗砧木發達的根系提高了植株吸收水分和礦質養分的能力，增強根部物質合成能力，提高地上部的代謝活性有關，從而增強了植株光合性能。

高方勝等[19]研究發現，10個砧木材料均能提高番茄接穗果實的可溶性固形物、維生素C和有機酸含量；但Turhan等[28]則發現，大多數高抗砧木材料會不同程度地降低番茄果實品質。張玉勤等[29]研究發現施用脫硫石膏可以提高枸杞葉綠素含量、凈光合速率、果實糖含量指標，但過量會加劇葉綠素的分解導致光合速率的降低。王彩云[30]研究表明生物炭連續施入較連作栽培顯著提高了可溶性糖、可溶性固形物和 Vc 的含量，生物炭連續施入與單次施入相比，顯著增加了可溶性糖和 Vc 含量，說明生物炭連續施入更能滿足植株對養分的吸收利用，促進了植株對養分的利用效率，從而提高果實品質。本研究結果表明，嫁接對果實品質的改善通過施入不同的改良劑效果不同，施入脫硫石膏的嫁接苗果實Vc、可溶性糖、有機酸、葡萄糖、果糖含量較自根苗有所提高，而施入生物炭，嫁接苗比自根苗品質的改善效果不明顯，總體來看，處理組的品質均優于對照，其中以生物炭與嫁接苗(F2S2)處理品質最好。

4 結 論

生物炭與嫁接苗(F2S2)為優良組合，能有效改善土壤肥力，促進光合作用從而影響植株生長，提高果實產量，保持品質。