摘要：为促进蔬菜废弃物资源化利用和化肥减施，通过与不施底肥和羊粪底肥进行对比，研究番茄、辣椒秸秆堆肥与化肥配施还田对日光温室番茄生长、产量和品质的影响，以期为蔬菜废弃物 肥料化利用提供依据。结果表明：相比不施有机底肥对照，在 100%化肥水平下，羊粪、番茄和辣椒秸秆堆肥还田处理均能提高番茄品质和产量，且番茄和辣椒秸秆堆肥处理肥效更佳；化肥减量施用，使得番茄和辣椒秸秆堆肥处理的果实综合品质得到提升，产量显著增加，以辣椒或番茄秸秆堆肥 +50%化肥处理产量最高（6662.53、6333.24 kg/667 m2 ），综合品质最优，因此在宁夏地区日光温室番茄夏秋茬栽培中，利用番茄或辣椒秸秆堆肥与 50% 化肥配施，肥料生产效率高， 产量和品质较佳。
中国是蔬菜生产和消费大国，近十年中国蔬菜种植面积和产量年均增长为 2.79%，到2016 年蔬菜播种总面积为 2233.3 万 hm2，产量达 7.98 亿 t。在蔬菜产业规模稳定增加的同时，蔬菜废弃物的产生量也急剧增加，据统计，2005 年中国蔬菜废弃物年产量占全国秸秆总产量的 9.09%，仅次于水稻、玉米和小麦，成为中国第四大农作物废弃物 ，到 2013 年可资源化利用的蔬菜废弃物为 2.15 亿 t，大量的蔬菜废弃物在田间地头无序堆放，污染环境，传播病菌，产生了严重的环境问题，急需对蔬菜废弃物进行无害化处理和资源化利用。
由于蔬菜作物植株浸提液、根系分泌物以及植株残体腐解物中普遍存在化感物质 ，且废弃秧蔓常常携带病菌和害虫源，所以直接还田利用有难度，而通过生产堆肥可以利用高温发酵对蔬菜残体进行无害化处理，有效控制有害病原菌的传播，分解化感物质 ，将废弃物转化为肥料，是蔬菜废弃物无害化处理和资源化利用的有效途径 。近年来关于蔬菜废弃物肥料化利用的研究引起学者关注，将蔬菜残株堆肥还田后，具有能够改善土壤生物活性，增加土壤有机质含量、促进蔬菜生长，提升果实品质，增加番茄果实风味等优点，可见蔬菜废弃物堆肥还田对于菜田清洁生产具有重要意义。
番茄是宁夏日光温室主要种植的蔬菜作物之一，宁夏地区 7 月初定植，国庆前上市，是继露地越夏番茄之后的主要茬口，但生产中存在水肥管理粗放，肥料利用效率低等问题，据报道宁夏引黄灌区设施番茄 - 黄瓜两季蔬菜的氮、磷肥利用率都不到 7%，钾肥利用率最高仅为 12.3%，尤其是目前水肥一体化技术的应用普及，提高蔬菜生产肥料利用率迫在眉睫。因此试验利用水肥一体化设备，基于农民化肥的常规使用量基础上，开展番茄和辣椒秸秆堆肥与化肥配量减施应用研究，为促进蔬菜废弃物资源化利用，减少化肥使用提供科学依据。
试验材料为 2018 年拉秧废弃的番茄和辣椒秸秆，经过晾晒粉碎后，添加发酵菌剂进行堆肥，材料理化特性见表 1。
表1 番茄和辣椒秸秆堆肥养分质量分数
试验于 2018 年 7~12 月在宁夏吴忠国家农业科技园区日光温室内进行，土壤理化性质：全氮 0.95 g/kg、全磷 1.08 g/kg、全钾 15.5 g/kg、碱解氮 111.3 mg/kg、速效磷 110 mg/kg、速效钾 331 mg/kg、有机质 18.3 g/kg。试验设计见表 2，小区面积 12.6 m2，3 次重复，试验小区依次排列，羊粪、番茄和辣椒秸秆堆肥、磷酸二铵全部作为底肥施入，羊粪、番茄和辣椒秸秆堆肥均为等 N 施入，使用量见表 2，羊粪为常规农户施用量，番茄和辣椒秸秆堆肥为等 N 替换羊粪计算施入量。沟施后起垄，垄底宽 80 cm，垄高20 cm，垄沟间距 60 cm，垄长 9 m，铺设 2 行滴管带后覆膜，番茄于 7 月 5 日定植，品种为'G124’，100% 化肥按照文献报道 和本地农民常规化肥用量（N：18 kg/667 m2、P2O5：10.8 kg/667 m2、 K2O：25.6 kg/667 m2），采用水肥一体化装置施肥，化肥选用宁夏地区主要水溶肥：以色列海法公司的“磨粒丰”（N:P:K=16:8:32）和磷酸二铵（N:P=18:16），追肥定植后 30 天以及拉秧前30 天，每月 2 次，其他时间每月追肥 4 次，CK、TR1、TR2、TR5 水溶肥每次用量 4 kg/667 m2，TR3、TR6 水溶肥每次 3 kg/667 m2，TR4、TR7水溶肥每次 2 kg/667 m2。
表2 试验设计
分别在番茄定植后 30 天和 60 天调查番茄株高和茎粗，每个处理随机选择 10 株番茄挂牌监测；选择番茄第 2~3 穗成熟期一致的果实进行品质分析，每个小区取 30 个番茄，各取1/10 进行混合打浆，总酸依据国家标准 GB/T 12456-2008《食品中总酸的测定方法》，维生素 C 依据国家标准 GB 5009.86-2016《食品中抗坏血酸的测定方法》。采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量，可溶性固形物采用手持糖量计测定，可溶性蛋白质采用考马斯亮蓝法 测定，番茄开始采收后记录每个小区采收量。
数据采用 DPS 软件进行 Duncan 多重比较差异显著性。隶属函数值 X(μ)=（X-Xmin）/ （Xmax-Xmin），X 为番茄果实成熟时某一品质指标测定值，Xmax 为所有处理该指标的最大值，Xmin 为所有处理该指标的最小值。反隶属函数值X(μ)=1-（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）。番茄、辣椒秸秆堆肥与化肥配施
对番茄植株生长的影响
试验对番茄植株坐果前期生长最快的时期进了调查，由表 3 可见，在定植后 1 个月时（8 月 5 日），不同处理之间株高和茎粗差异显著，空白对照 CK、羊粪施肥对照 CK1 和番茄秸秆堆肥 TR1~2 的株高显著高于辣椒秸秆堆肥还田处理 TR4~6（P <0.05），茎粗则是 TR3 处理显著高于其他处理，其中空白对照 CK 的茎粗最小，说明有机底肥能够促进番茄植株生长前期茎粗的增加。到 9 月 5 日期间，TR6 株高生长速度最快，每天达到 3.20 cm，显著高于其他处理，因此株高也是显著高于其他 7 个处理，剩余处理除 TR4 株高较低外，其他处理株高之间没有显著差异；从茎粗生长速度来看，CK1 的茎粗生长速度最慢，显著低于其他处理，在番茄秸秆堆肥还田处理中，随着化肥的减施，茎粗生长速度减慢，而在辣椒秸秆堆肥处理中，随着化肥的减施，茎粗生长速度加快，因此，CK、CK1 的茎粗显著低于其他 5 个处理，TR6 茎粗则显著高于其他 7 个处理。
番茄、辣椒秸秆堆肥与化肥配施
对番茄果实品质的影响
由 图 1 可见，相比空白对照 CK， 除 TR6以外，羊粪、番茄秸秆堆肥和辣椒秸秆堆肥作为底肥均能显著增加番茄果实中可溶性糖和可溶性固形物含量，在番茄秸秆堆肥还田处理中，随着化肥的减施，番茄果实糖含量和可溶性固形物增加，其中 TR3 果实糖含量和可溶性固形物在所有处理中最高，并达到显著水平（P <0.05），而在辣椒秸秆堆肥还田处理中，随着化肥的减施，番茄果实糖含量及可溶性固形物下降，可见化肥与不同种类有机肥配施对番茄果实品质的影响特征不同；从番茄果实维生素 C 含量变化来看，相比空白对照，增加有机底肥均能显著增加番茄果实中维生素 C 含量，降低总酸含量，而且番茄和辣椒堆肥处理的番茄维生素 C 含量均显著高于 CK1，总酸含量则低于 CK1，随着化肥的减施，辣椒和番茄秸秆堆肥还田处理维生素 C 含量均表现为上升的趋势，总酸含量除 TR6 显著降低外，其他 5 个堆肥处理之间没有显著差异；除 TR1 的果实可溶蛋白质含量与 CK1 和 CK 无显著差异外，其他5 个处理均显著高于对照，其中在番茄秸秆堆肥中，随着化肥的减施，果实中可溶性蛋白质增加，在辣椒秸秆堆肥 3 个处理之间则没有显著差异；番茄和辣椒秸秆堆肥还田处理果实的糖酸比显著高于 CK 和 CK1，化肥量的变化对糖酸比的影响不显著。
图1 不同堆肥还田处理对番茄果实品质的影响
番茄、辣椒秸秆堆肥与化肥配施
对番茄果实品质影响的综合评价
隶属函数评估法是采用模糊数学原理，通过计算构成品质各指标相应的隶属函数值，进行加权得到果实品质综合评价值，可较为全面地对果实品质进行综合评价 ，试验所测指标为番茄果实营养品质主要构成 指 标， 因 此 权 重 均 赋 值 为 1，通过隶属函 数 比 较 发 现， 不 同 处 理 综 合 品 质 依 次 为TR3>TR4>TR6>TR5>TR2>TR1>CK1>CK， 可见番茄和辣椒秸秆堆肥等 N 替换羊粪可显著提升番茄果实品质，其中番茄秸秆堆肥与化肥减施 50% 处理果实品质最优。
表4 不同处理番茄果实综合隶属函数值
由表 5 可见，在宁夏地区，日光温室番茄7 月初定植，采收期为 9 月 28 日 ~12 月 28 日，采收的第一个月产量占总产量的 50% 以上，其 中 TR1~4 月产量处于第一梯队，TR5、6 和CK1 处于第二梯队，CK 为第三梯队，差异达到 显 著 水 平，TR1 月 产 量 占 比 最 高，TR6 月产量占比最低，说明在相同化肥水平下，番茄秸秆堆肥能够显著促进番茄前期产量的增加，辣椒秸秆堆肥与羊粪对番茄前期产量的影响相近，化肥减施对番茄秸秆堆肥还田 3 个处理番茄前期产量没有显著影响，但降低了辣椒秸秆堆肥前期产量；番茄 11 月产量占总产比为18.73%~27.8%，CK 占比最低，TR6 占比最高，同时月产量处理之间开始差异显著，这个时期，产量较高的是 TR4 和 TR6，说明化肥减施能够增加番茄中期产量；随着温度的降低，到 12 月产量进一步下降，占比仅为 12.28%~21.56%，其 中 TR4 占比最低，TR6 占比最高，月产量最高的也是 TR6，最低为 CK1，说明化肥减施能够增加辣椒秸秆堆肥处理中后期产量；综合比较总产量，分别为 TR2、TR3、TR4、TR6>TR2、TR5>CK、CK1。TR6 产 量 最 高，达到 6662.53 kg/667 m2，显著高于 CK 和 CK1 34.6% 和 27.77%，TR3 产量与 TR6 产量没有显著差异，说明番茄、辣椒秸秆堆肥与化肥减量50% 配施，增产效果最为显著。
表5 番茄、辣椒秸秆堆肥与化肥配施对番茄产量的影响
番茄和辣椒秸秆废弃物经过高温堆肥无害化处理后可以进行肥料化循环利用，研究发现番茄秸秆堆肥与园土以 10% 的混配比例种植番茄时可以促进番茄植株的生长发育，显著提高产量，有效改善果实品质 ，辣椒秸秆与鸡粪联合堆肥对番茄生长和根结线虫防治效果更好 ，试验发现，相比不施有机底肥处理，在100% 化肥水平下，羊粪、番茄和辣椒秸秆堆肥均能提高番茄综合品质和产量，与常规羊粪施肥相比，辣椒秸秆堆肥还田处理能够促进番茄植株株高和茎粗的生长，并且与 50% 化肥配施效果最佳，番茄秸秆堆肥对于株高和茎粗促进作用与羊粪相近，可能是辣椒秸秆堆肥的综合养分含量更高，或是番茄与辣椒秸秆堆肥腐解物质可能不同所致；番茄和辣椒秸秆堆肥还田相比羊粪施肥均显著提升了番茄的综合品质和产量，可能是堆肥中含有大量活性物质，还田后可直接增加土壤微生物的数量，加快土壤中养分吸收和释放的速率 ，且这些微生物可将堆肥中的碳和氮同化后为自身所用 ，因此肥效较好。
从番茄和辣椒秸秆堆肥与化肥减施对番茄产量和品质的影响来看，在 100% 化肥条件下，辣椒秸秆堆肥处理产量和品质优于番茄堆肥处理，在 75% 化肥条件下，番茄秸秆堆肥的产量和品质优于辣椒秸秆堆肥，在 50% 的化肥条件下，辣椒秸秆堆肥和番茄秸秆堆肥处理之间产量没有显著差异，但番茄秸秆堆肥与 50% 化肥配施处理果实的综合品质最优 , 由于番茄和辣椒秸秆堆肥养分、C/N的差异，可能导致化肥与堆肥养分释放及腐解特征互作机制不同，有待进一步研究土壤理化性质、番茄作物与堆肥互作效应；从产量分布来看，辣椒和番茄堆肥与 50% 化肥配施均增加中后期番茄产量，随着化肥的减施，番茄和辣椒秸秆堆肥还田处理总产量均有增长，在日光温室夏秋茬栽培中，随着番茄坐果期的延长，温室温光条件逐步下降，根系吸收养分的能力也减弱，可能是辣椒和番茄秸秆促进了根系在低温条件下根系的养分吸收和利用能力，而过量的化肥施入导致根层养分浓度上升，可能抑制番茄根系的发育和养分吸收，试验将进一步探讨辣椒和番茄秸秆堆肥还田条件下作物根系发育和养分吸收特征。
综上，在宁夏地区日光温室夏番茄夏秋茬（7~12 月）栽培中，利用番茄或辣椒秸秆堆肥与 50% 化肥配施，肥料生产效率较高，产量和品质稳定。
作者：杨冬艳，冯海萍，赵云霞，桑婷（宁夏农林科学院种质资源研究所）
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