王鵬勃，李建明，丁娟娟，劉國(guó)英，鄭 剛

(1 西北農(nóng)林科技大學(xué) 園藝學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2 農(nóng)業(yè)部西北設(shè)施園藝工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100)

水肥耦合對(duì)日光溫室袋培番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

王鵬勃1,2，李建明1,2，丁娟娟1,2，劉國(guó)英1,2，鄭 剛1,2

(1 西北農(nóng)林科技大學(xué) 園藝學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2 農(nóng)業(yè)部西北設(shè)施園藝工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100)

【目的】 探討水分和肥料對(duì)有機(jī)基質(zhì)袋培番茄產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，為有機(jī)基質(zhì)袋培番茄的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。【方法】 在日光溫室條件下，以番茄品種“金鵬1號(hào)”為試材，設(shè)置低肥36 029 mg(LF)、中肥 51 470 mg(AF)、高肥66 911 mg(HF)3種單株施肥量水平和低水量84 L(LW)、中水量120 L(AW)、高水量156 L(HW)3種單株灌水量水平，將二者耦合為9個(gè)處理(LFLW、LFAW、LFHW、AFLW、AFAW、AFHW、HFLW、HFAW及HFHW)，并以常規(guī)土壤栽培作為對(duì)照(CK)，研究水肥耦合對(duì)有機(jī)基質(zhì)袋培番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，同時(shí)基于主成分分析對(duì)水肥耦合不同處理進(jìn)行了多目標(biāo)綜合評(píng)價(jià)?！窘Y(jié)果】 袋培番茄的產(chǎn)量隨著水肥施用量的升高而增加；在相同水分條件下，番茄果實(shí)中的硝酸鹽、可溶性蛋白和可滴定酸含量隨著肥料用量的升高而增加，而Vc、番茄紅素、還原糖以及可溶性糖含量卻呈現(xiàn)先增加后減少的變化趨勢(shì)；在相同肥料用量下，隨著基質(zhì)含水量的增加，番茄果實(shí)中的硝酸鹽、Vc、可溶性蛋白、還原糖以及可溶性糖含量逐漸降低，表現(xiàn)為“稀釋效應(yīng)”，番茄紅素含量則在中水處理下較高；基于番茄產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)的主成分分析結(jié)果顯示，品質(zhì)因子、產(chǎn)量因子及蛋白質(zhì)因子包含了所有產(chǎn)量和品質(zhì)信息的93.254 0%，其在不同水肥耦合水平上因子得分的變化趨勢(shì)與方差分析結(jié)果基本相符，能更加直觀和科學(xué)地對(duì)不同水肥耦合水平下的栽培效果作出評(píng)價(jià)?！窘Y(jié)論】 中肥(5 1470 mg)中水(120 L)處理的綜合得分值最高，可以作為有機(jī)基質(zhì)袋培番茄的最佳水肥配比。

有機(jī)基質(zhì)；水肥耦合；番茄；主成分分析；日光溫室

近年來(lái)，隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，溫室番茄在番茄生產(chǎn)與消費(fèi)中的比例越來(lái)越大[1]，同時(shí)人們對(duì)園藝產(chǎn)品的需求已經(jīng)從數(shù)量型向質(zhì)量型轉(zhuǎn)變[2]。但由于溫室具有高溫高濕的生長(zhǎng)環(huán)境以及土壤鹽漬化的特點(diǎn)，極易產(chǎn)生病蟲(chóng)害[3]，致使番茄的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和產(chǎn)量大幅降低。肥料和水分是影響園藝產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)的主要因素[4]，灌水可以增加作物的產(chǎn)量，但會(huì)降低果實(shí)Vc、糖、有機(jī)酸等品質(zhì)指標(biāo)[5]，合理的營(yíng)養(yǎng)液濃度能促進(jìn)果實(shí)內(nèi)可溶性固形物、還原糖以及游離氨基酸含量的增加[6]，如何進(jìn)行合理的水肥管理，在保證一定產(chǎn)量的前提下改善果實(shí)品質(zhì)，尋找二者之間的平衡點(diǎn)，已成為溫室番茄高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)種植過(guò)程中的關(guān)鍵難題。

有機(jī)基質(zhì)栽培是一種簡(jiǎn)易的無(wú)土栽培方式，是將農(nóng)業(yè)廢棄物經(jīng)發(fā)酵后按一定比例配成復(fù)合基質(zhì)栽培作物，作物生長(zhǎng)所需的部分養(yǎng)分來(lái)自于栽培基質(zhì)，不足的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)可通過(guò)施肥補(bǔ)充供給[7]。這種方式可有效克服土壤鹽漬化、土傳病蟲(chóng)害嚴(yán)重等連作障礙問(wèn)題，減少農(nóng)藥和肥料的使用量，同時(shí)提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[8]。近年來(lái)，針對(duì)溫室內(nèi)土壤栽培番茄水肥耦合效應(yīng)的研究已有大量報(bào)道[9-10]，然而關(guān)于有機(jī)基質(zhì)栽培番茄的研究大多集中在基質(zhì)配方的篩選[11-12]及水分和肥料單一因素的影響效應(yīng)方面[13-15]，且以槽式栽培為主。袋式栽培植株因根系生長(zhǎng)空間有限，其根系形態(tài)、根系生長(zhǎng)環(huán)境及植株生長(zhǎng)與其他栽培方式有很大區(qū)別[16]，但是針對(duì)有機(jī)基質(zhì)袋培番茄水肥耦合效應(yīng)的相關(guān)研究尚未見(jiàn)報(bào)道。因此，本試驗(yàn)以番茄品種“金鵬1號(hào)”為試驗(yàn)材料，研究水肥耦合對(duì)有機(jī)基質(zhì)袋培番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，同時(shí)利用主成分分析法確定袋式基質(zhì)栽培番茄的最佳水肥配比，以期為番茄小根域袋式基質(zhì)栽培提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試番茄品種為“金鵬1號(hào)”，由陜西楊凌農(nóng)城種業(yè)提供。栽培基質(zhì)為前期育苗試驗(yàn)所甄選的優(yōu)質(zhì)配方：V(菇渣)∶V牛糞)∶V(珍珠巖)=3∶3∶4。其中的菇渣由杏鮑菇廢棄菌棒經(jīng)粉碎腐熟后風(fēng)干制得，由楊凌康龍菌業(yè)提供；腐熟牛糞和珍珠巖購(gòu)于陜西康照農(nóng)業(yè)有限公司；基質(zhì)袋為無(wú)土栽培專用袋(規(guī)格為60 cm×40 cm，材質(zhì)為外白內(nèi)黑的PE薄膜)。將菇渣、牛糞和珍珠巖混勻配制成復(fù)合基質(zhì)，其基本理化性質(zhì)如下：體積質(zhì)量0.25 g/cm3，總孔隙度64.04%，通氣孔隙度20.30%，持水孔隙度43.74%，pH 6.52，EC值3.09 ms/cm，速效氮 1 882.04 mg/kg，速效磷251.40 mg/kg，速效鉀 3 310.38 mg/kg，代換鈣990.17 mg/kg，代換鎂182.36 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

試驗(yàn)于2013-03-01-06-30在楊凌現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園日光溫室(長(zhǎng)度50 m，跨度10 m，脊高4.7 m)及農(nóng)業(yè)部西北地區(qū)設(shè)施園藝工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。將復(fù)合基質(zhì)裝袋，每袋裝基質(zhì)6 kg，待番茄長(zhǎng)至四葉一心時(shí)定植幼苗2株，留6穗果打頂，種植期間不噴施任何農(nóng)藥和激素，利用水肥一體化系統(tǒng)進(jìn)行水肥處理，除水分和肥料外其他管理措施同常規(guī)栽培。

試驗(yàn)設(shè)置水分和肥料2個(gè)自變量，單株施肥量設(shè)3個(gè)水平：低肥36 029 mg(LF)、中肥51 470 mg(AF)、高肥(HF)66 911 mg ；單株灌水量設(shè)3個(gè)水平：低水量84 L(LW)、中水量120 L(AW)、高水量156 L(HW)。將水分和肥料二因素耦合，得到9個(gè)處理(LFLW、LFAW、LFHW、AFLW、AFAW、AFHW、HFLW、HFAW及HFHW)，以常規(guī)土壤栽培作為對(duì)照(CK)，共10個(gè)處理。按照隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，每個(gè)小區(qū)定植44株番茄，3次重復(fù)，共30個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為6.88 m2(0.8 m×8.6 m)，小區(qū)內(nèi)栽培袋雙行擺放，株行距為40 cm×40 cm。

試驗(yàn)中的AF根據(jù)霍格蘭(Hoagland)和阿農(nóng)(Arnon)營(yíng)養(yǎng)液試驗(yàn)中番茄植株一生N、P、K、Ca、Mg的吸收量來(lái)確定，而LF和HF由AF分別向上、向下浮動(dòng)30%來(lái)確定。實(shí)際生產(chǎn)中，各處理營(yíng)養(yǎng)液中化合物用量的算法如下：霍格蘭(Hoagland)和阿農(nóng)(Arnon)的研究表明，正常生長(zhǎng)番茄(AF)一生中N、P、K、Ca、Mg的吸收量分別為14 790，3 680，23 060，7 100，2 840 mg/株，共計(jì)51 470 mg/株，減去復(fù)合基質(zhì)中的速效氮、速效磷、速效鉀、代換鈣、代換鎂的含量(單位為mg/kg)，可得每株番茄需要補(bǔ)充的N、P、K、Ca、Mg的量分別為653.13，94.38，335.78，102.98和94.36 mmol，然后根據(jù)灌水量計(jì)算灌溉營(yíng)養(yǎng)液中各元素的濃度，最后確定所需化合物的用量，結(jié)果見(jiàn)表1。試驗(yàn)中AW根據(jù)預(yù)試驗(yàn)中袋培番茄生長(zhǎng)所需水量確定，而LW和HW分別是AW向上、向下浮動(dòng)30%的結(jié)果，具體水分處理見(jiàn)表2(水肥處理均在06-28停止)。本試驗(yàn)參考前人研究結(jié)果[9]，將番茄整個(gè)生育階段劃分為：苗期，定植后至現(xiàn)花期(2013-03-01-2013-03-18)；開(kāi)花坐果期，現(xiàn)花期至第一穗果長(zhǎng)至核桃大小時(shí)(2013-03-19-2013-04-04)；果實(shí)膨大期,第一穗果核桃大小至采收前(2013-04-05-2013-04-25)；采收期，開(kāi)始采收至拉秧(2013-04-26-2013-06-28)。

表1 日光溫室袋培番茄水肥耦合試驗(yàn)的肥料處理Table 1 Fertilizer treatments on water and fertilizer coupling for tomato cultivated with organic substrate in bag

表2 日光溫室袋培番茄水肥耦合試驗(yàn)的水分處理Table 2 Water treatments on water and fertilizer coupling for tomato cultivated with organic substrate in bag

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 基質(zhì)理化性質(zhì) 在番茄定植前，測(cè)定復(fù)合基質(zhì)的理化性質(zhì)，其中基質(zhì)的體積質(zhì)量、總孔隙度以及通氣孔隙度等物理特性參照連兆煌[17]的方法測(cè)定，基質(zhì)的化學(xué)特性參照《土壤農(nóng)化分析》[18]中的方法測(cè)定。

1.3.2 番茄果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì) 番茄果實(shí)于2013-04-28開(kāi)始采摘，06-30結(jié)束。番茄產(chǎn)量和結(jié)果數(shù)量在每次采摘時(shí)以小區(qū)為單位進(jìn)行測(cè)定，最后累積計(jì)算產(chǎn)量。在第3穗番茄成熟期，每小區(qū)隨機(jī)采取 1 500 g果實(shí)鮮樣，蒸餾水洗凈后用組織搗碎機(jī)研磨均勻，測(cè)定其品質(zhì)指標(biāo)?？扇苄缘鞍子每捡R斯-G250染色法測(cè)定，維生素C用2,6-二氯靛酚滴定法測(cè)定，可溶性糖用蒽酮比色法測(cè)定，還原糖用 3,5-二硝基水楊酸法測(cè)定，可滴定酸用 0.1 mol/L NaOH 滴定法測(cè)定，番茄紅素參照GB14215-2008中的方法進(jìn)行測(cè)定，硝酸鹽以沸水浸提后用紫外分光光度法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

1.4.1 番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的主成分分析與綜合評(píng)價(jià) 由不同處理的番茄品質(zhì)和產(chǎn)量指標(biāo)構(gòu)成主成分分析的相關(guān)矩陣, 根據(jù)主成分分析確定的不同主成分的線性組合與貢獻(xiàn)率之積的和，綜合評(píng)價(jià)水肥耦合對(duì)番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，從而選出最佳水肥組合。

假定有n個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象，每個(gè)對(duì)象有p個(gè)測(cè)定指標(biāo)，記為x1,x2,…，xp，形成數(shù)據(jù)矩陣X：

具體分析、評(píng)價(jià)步驟如下：

1)為保證綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的優(yōu)劣方向一致，需要對(duì)低優(yōu)指標(biāo)進(jìn)行同趨化處理,方法為在低優(yōu)指標(biāo)前加負(fù)號(hào)，即xij′=-xij。

2)為消除不同評(píng)價(jià)指標(biāo)的量綱影響，需對(duì)同趨化處理后的評(píng)價(jià)指標(biāo)分別進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。即：

3)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)價(jià)指標(biāo)zj=(z1j,z2j,…,znj)T的相關(guān)關(guān)系矩陣。即：

式中：rik表示評(píng)價(jià)變量zj與zk之間的相關(guān)系數(shù)，k=1，2，…，p。

4)計(jì)算R的特征根λk及相應(yīng)的特征向量αk=(αk1,αk2,…,αkp)T，得到第k個(gè)主成分fik。

fik=αk1zi1+αk2ziz+…+αk2zip。

式中：zip(i=1,2,…,n)為標(biāo)準(zhǔn)化處理后的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

5)以主要主成分的方差貢獻(xiàn)率η為權(quán)重，將少數(shù)m個(gè)主要主成分(累積方差貢獻(xiàn)率大于85%)進(jìn)行線性組合，形成各樣本的綜合得分值Fi，然后根據(jù)各樣本的綜合得分進(jìn)行排名評(píng)價(jià)。

Fi=η1fi1+η2Fi2+…+ηmfim。

1.4.2 數(shù)據(jù)處理 采用DPS 7.05軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析和方差分析，不同處理間的多重比較采用Duncan’s新復(fù)極差法，用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 水肥耦合對(duì)番茄產(chǎn)量的影響

由表3可以看出，各水肥耦合處理番茄平均單果質(zhì)量的差異并不顯著，其中處理AFAW和AFHW的平均單果質(zhì)量較大，分別為169和168 g，LFLW、HFHW和CK處理的平均單果質(zhì)量最小，均為143 g。

表3 水肥耦合對(duì)日光溫室袋培番茄產(chǎn)量的影響Table 3 Effect of water and fertilizer coupling on yield of tomato cultivated with organic substrate in bag

注：LF、AF、HF分別表示低肥、中肥、高肥，LW、AW、HW分別表示低水量、中水量高水量；同列數(shù)據(jù)后標(biāo)不同字母表示在P<0.05水平差異顯著；下同。

Note:LF,AF,and HF express low fertilizer,average fertilizer,and high fertilizer.LW,AW,and HW express low water,average water, and high water.Values followed by different small letters in each column are significantly different atP<0.05.The same below.

表3還表明，在相同施肥量條件下，番茄平均單果質(zhì)量隨著基質(zhì)含水量的升高而增大；而在相同水分條件下，平均單果質(zhì)量卻隨著基質(zhì)營(yíng)養(yǎng)狀況的改善呈先增大后減小的變化趨勢(shì)。HFHW處理的單株產(chǎn)量和單位面積產(chǎn)量均最大，比對(duì)照增產(chǎn)21.9%，但與處理HFAW、AFHW以及AFAW并無(wú)顯著差異；除LFLW處理之外，其他處理番茄的各產(chǎn)量指標(biāo)均大于對(duì)照處理；番茄產(chǎn)量隨著水肥用量的升高而增加，但在相同肥料條件下，各水分處理番茄產(chǎn)量的增加趨勢(shì)明顯減緩。

2.2 水肥耦合對(duì)番茄品質(zhì)的影響

2.2.1 硝酸鹽含量 由表4可知，不同水肥處理對(duì)番茄果實(shí)硝酸鹽含量有顯著影響，其中CK處理番茄果實(shí)的硝酸鹽含量最高，為254.26 mg/kg，顯著高于其他處理；而水肥耦合各處理中以LFHW處理的硝酸鹽含量最少，為51.02 mg/kg，分別比硝酸鹽含量最高的HFLW處理和CK降低了67.2%和79.9%。水分和肥料對(duì)番茄果實(shí)硝酸鹽含量的影響趨勢(shì)不同，相同水分條件下，果實(shí)硝酸鹽含量隨著肥料用量的升高而增加，并且增加趨勢(shì)非常明顯；而在相同肥料條件下，果實(shí)硝酸鹽含量卻隨著基質(zhì)含水量的增加而降低。

表4 水肥耦合對(duì)日光溫室袋培番茄品質(zhì)的影響Table 4 Effect of water and fertilizer coupling on quality of tomato cultivated with organic substrate in bag

2.2.2 營(yíng)養(yǎng)品質(zhì) 表4顯示，Vc、番茄紅素、可溶性蛋白、還原糖和可溶性糖的含量均以CK最低，且顯著低于各水肥耦合處理；不同的水肥組合對(duì)番茄品質(zhì)的影響趨勢(shì)不同，在相同水分條件下，番茄果實(shí)的可溶性蛋白和可滴定酸含量隨著肥料用量的升高而增加，而番茄中的Vc、番茄紅素、還原糖及可溶性糖含量卻呈現(xiàn)先增加后減少的變化趨勢(shì)；在相同肥料用量下，隨著基質(zhì)含水量的增加，番茄果實(shí)的Vc、可溶性蛋白、還原糖及可溶性糖含量逐漸降低，而番茄紅素含量則以中水處理下較高。

表5 水肥耦合對(duì)日光溫室袋培番茄口感接受度的影響Table 5 Effect of water and fertilizer coupling on flavor acceptability of tomato cultivated with organic substrate in bag

2.3 基于番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的主成分分析

以番茄的單果質(zhì)量(x1)、單株產(chǎn)量(x2)、硝酸鹽(x3)、Vc(x4)、番茄紅素(x5)、可溶性蛋白(x6)、還原糖(x7)、可溶性糖(x8)、可滴定酸(x9)及口感接受度(x10)為評(píng)價(jià)指標(biāo)，利用DPS7.05數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的主成分分析法得到各指標(biāo)的特征向量和特征值見(jiàn)表6和表7。由表6、表7可知，前3個(gè)主成分的方差累積貢獻(xiàn)率達(dá)到93.254 0%(主成分F4～F10只包含了原始數(shù)據(jù)變異信息的6.75%，故表中未列出其數(shù)據(jù))，包含了原始數(shù)據(jù)的大部分變異信息，故選擇前 3 個(gè)主成分評(píng)價(jià)水肥耦合效應(yīng)對(duì)有機(jī)基質(zhì)袋培番茄的影響是可靠和科學(xué)的。其中第1主成分(F1)的方差貢獻(xiàn)率為47.685 4%，在還原糖、可溶性糖、Vc、口感接受度、硝酸鹽等品質(zhì)指標(biāo)上均有較大的因子載荷，包含了大部分的品質(zhì)變異信息，可以稱其為品質(zhì)因子；第2主成分(F2)則主要反映與番茄產(chǎn)量相關(guān)的信息，其方差貢獻(xiàn)率為26.726 6%；決定第3主成分(F3)的是可溶性蛋白，其因子載荷值最大，可以稱F3為蛋白質(zhì)因子，屬于品質(zhì)因子的一種，其方差貢獻(xiàn)率為18.842 1%。

表6 水肥耦合影響日光溫室袋培番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的前3個(gè)主成分的特征向量Table 6 Eigenvectors of the first three main principle components for effect of water and fertilizer coupling on yield and quality of tomato cultivated with organic substrate in bag

表7 水肥耦合影響日光溫室袋培番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的前3個(gè)主成分的特征值和貢獻(xiàn)率Table 7 Eigenvalues and contributions of the first three main principle components for effect of water and fertilizer coupling on yield and quality of tomato cultivated with organic substrate in bag

2.4 水肥耦合效應(yīng)的綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)各主成分的因子得分，可以更直觀地判斷各水肥耦合處理番茄產(chǎn)量和品質(zhì)在所有處理中的位置和優(yōu)劣程度，可以更加科學(xué)地篩選出最佳水肥耦合配比。從表8可以看出，各水肥耦合處理番茄的品質(zhì)因子得分和產(chǎn)量因子得分均高于常規(guī)土壤栽培(CK)。其中AFLW處理的品質(zhì)因子得分最高，達(dá)到2.858 2，但其產(chǎn)量因子的得分卻較低；HFHW處理的品質(zhì)因子得分較低，而產(chǎn)量因子得分較高；蛋白質(zhì)因子的得分隨著基質(zhì)含水量的降低而升高，隨著肥料用量的增加而增大，這些均與方差分析結(jié)果一致。各處理的主成分分析綜合得分排名順序由大到小依次為AFAW>AFLW>AFHW>LFAW>LFLW>HFLW>LFHW>HFAW>HFHW>CK，其中以AFAW處理最佳，其綜合得分為1.362 1，AFLW處理次之，CK的綜合得分最低，為-2.862 1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)差于不同水肥耦合處理。

表8 水肥耦合處理對(duì)日光溫室袋培番茄產(chǎn)量和品質(zhì)影響的綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)Table 8 Comprehensive evaluation on effect of water and fertilizer coupling on yield and quality of tomato cultivated with organic substrate in bag

3 討論與結(jié)論

3.1 水肥耦合對(duì)有機(jī)基質(zhì)袋培番茄產(chǎn)量的影響

本研究結(jié)果表明，不同水肥耦合處理下的番茄產(chǎn)量隨著水肥施用量的升高而增加，這與劉燕等[21]的研究結(jié)果一致，只是增加的速率逐漸降低，這可能是因?yàn)樗趾头柿蠈?duì)番茄產(chǎn)量的增加存在一個(gè)閾值，一旦超過(guò)這個(gè)閾值，其產(chǎn)量便不會(huì)再增加反而可能會(huì)降低。另外，有機(jī)基質(zhì)袋培番茄的產(chǎn)量顯著高于常規(guī)土壤栽培，這與Martinini等[22]和Berner等[23]的研究結(jié)果相符，可能是因?yàn)橛袡C(jī)基質(zhì)可以改善番茄植株的根際微環(huán)境，從而促進(jìn)根系發(fā)育，增強(qiáng)根系活力，使其吸收更多的養(yǎng)分供給地上部分；另一方面，有機(jī)基質(zhì)中含有大量的有益微生物，并在根系表面形成“微生物防御墻”，可有效抑制病原菌的入侵，使植株健康生長(zhǎng)，最終促進(jìn)番茄產(chǎn)量的增加。

3.2 水肥耦合對(duì)有機(jī)基質(zhì)袋培番茄品質(zhì)的影響

對(duì)蔬菜品質(zhì)的評(píng)價(jià)和相互比較是復(fù)雜且充滿爭(zhēng)議的，即使在相同的種植條件下，增加土壤的微生物數(shù)量或改變電磁環(huán)境，都會(huì)對(duì)蔬菜的Vc和礦物質(zhì)含量產(chǎn)生影響[24]。本研究發(fā)現(xiàn)，在相同的肥料用量下，隨著基質(zhì)含水量的增加，番茄果實(shí)的硝酸鹽、Vc、可溶性蛋白、還原糖以及可溶性糖含量均逐漸降低，表現(xiàn)出“稀釋效應(yīng)”，這與夏秀波等[13]的研究結(jié)果一致；而番茄紅素含量在中水處理下較高，這是因?yàn)榉鸭t素是一種具有極強(qiáng)抗氧化能力的物質(zhì)，其本身非常不穩(wěn)定，可能對(duì)肥料用量的升高較為敏感，所以才會(huì)呈現(xiàn)這種變化趨勢(shì)。

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在相同的基質(zhì)含水量條件下，袋培番茄果實(shí)的硝酸鹽、可溶性蛋白和可滴定酸含量均隨著肥料用量的升高而增加，這與張國(guó)紅等[25]的研究結(jié)果相近。硝酸鹽含量的升高會(huì)影響人體健康，而可溶性蛋白含量的升高會(huì)使番茄植株的抗病性降低[26]。同樣在相同基質(zhì)含水量條件下，隨著肥料用量的增加，番茄中的Vc、番茄紅素、還原糖以及可溶性糖含量卻表現(xiàn)出先增加后減少的變化趨勢(shì)，這說(shuō)明適度改善基質(zhì)中的營(yíng)養(yǎng)供給可以提高番茄的品質(zhì)，若肥料過(guò)量反而會(huì)使其品質(zhì)降低。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，相對(duì)于常規(guī)土壤栽培，有機(jī)基質(zhì)栽培可以顯著提高園藝產(chǎn)品的品質(zhì)，這與前人[27-28]的研究結(jié)果基本一致；宋曉曉等[29]的研究結(jié)果表明，12種有機(jī)基質(zhì)栽培生菜的硝酸鹽含量是常規(guī)土壤栽培的15.65%～71.72%，可見(jiàn)有機(jī)基質(zhì)栽培可以大幅度減少園藝產(chǎn)品的硝酸鹽含量，而本研究中各水肥處理的硝酸鹽含量同樣遠(yuǎn)低于常規(guī)土壤栽培。有機(jī)基質(zhì)可以保證番茄植株的營(yíng)養(yǎng)平衡，控制硝酸鹽累積，其原因可能有二：一是有機(jī)基質(zhì)為某些微生物(如反硝化細(xì)菌)提供了充足的能源和養(yǎng)分，提高了其活性，而反硝化細(xì)菌可降低栽培基質(zhì)中的硝酸鹽含量，從而有效減少果實(shí)中硝酸鹽的積累；二是有機(jī)基質(zhì)能提供較多的鉀和磷素營(yíng)養(yǎng)。相關(guān)研究表明，鉀可以降低蔬菜中的硝酸鹽含量[30-31]，當(dāng)基質(zhì)中富含鉀素時(shí)，硝態(tài)氮能很快被轉(zhuǎn)化為合成氨基酸的原料[32]；磷也有利于硝酸根的轉(zhuǎn)化，缺磷時(shí)硝酸還原酶的活性較低，容易導(dǎo)致硝酸鹽積累。本試驗(yàn)采用的菇渣復(fù)合基質(zhì)同樣富含鉀和磷，其在一定程度上抑制了硝酸鹽的積累。

3.3 基于主成分分析的綜合評(píng)價(jià)

作物產(chǎn)量和品質(zhì)是實(shí)現(xiàn)商品價(jià)值的重要因素，二者的同步提高已成為當(dāng)代園藝生產(chǎn)所追求的主要目標(biāo)，但一般來(lái)講，品質(zhì)的提高往往伴隨著產(chǎn)量的下降[33]。主成分分析在小麥、玉米等多種作物性狀評(píng)價(jià)與種質(zhì)資源的綜合評(píng)價(jià)中已得到了廣泛運(yùn)用[34-35]，而有關(guān)水肥耦合對(duì)番茄產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究，依然停留在運(yùn)用數(shù)量分布和方差分析等層面，很難客觀全面地對(duì)其綜合效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

本研究以番茄產(chǎn)量和10個(gè)品質(zhì)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)要素進(jìn)行了主成分分析和綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，前3個(gè)主成分包含了所有產(chǎn)量和品質(zhì)信息的93.254 0%，可以作為評(píng)價(jià)水肥耦合對(duì)有機(jī)基質(zhì)袋培番茄綜合影響的主要因子，可以稱其為品質(zhì)因子、產(chǎn)量因子和蛋白質(zhì)因子。不同水肥處理對(duì)番茄產(chǎn)量及各品質(zhì)指標(biāo)的影響趨勢(shì)和影響力不同，從這3個(gè)主成分在不同處理上的得分值及其分布情況可以看出，評(píng)價(jià)效果與方差分析結(jié)果基本一致，能更加直觀和系統(tǒng)地對(duì)水肥耦合效應(yīng)的影響效果作出評(píng)價(jià)，綜合得分越高則栽培效果越好，其中AFAW處理即中肥(51 470mg)和中水(120L)處理的綜合得分值最高，在保證產(chǎn)量不顯著降低的情形下品質(zhì)最優(yōu)，因此可以選擇其作為有機(jī)基質(zhì)袋培番茄的最佳水肥組合。

[1]BaoH,LiYX.Effectofstage-specificsalineirrigationongreenhousetomatoproduction[J].IrrigationScience,2010,28(5):421-430．

[2] 劉明池,張慎好,劉向莉.虧缺灌溉時(shí)期對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量的影響 [J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2005,21(S):92-95.

LiuMC,ZhangSH,LiuXL.Effectsofdifferentdeficitirrigationperiodsonyieldandfruitqualityoftomato[J].TransactionsoftheCSAE,2005,21(S):92-95.(inChinese)

[3]ZengCH，BieZL，YuanBZ.Determinationofoptimumirrigationwateramountfordrip-irrigatedmuskmelon(Cucumis meloL.)inplasticgreenhouse[J].AgriculturalWaterManagement,2009,96(4):595-602.

[4]PheneCJ,HutmacherRB,DavisKR,etal.Waterandfertilizermanagementofprocessingtomatoes[J].ActaHorticulture,1990,277:137-193.

[5]BaselgaYrisarryJJ,PrietoLosadaMH,RodríguezdelRincónA.Responseofprocessingtomatotothreedifferentlevelsofwaterandnitrogenapplications[J].ActaHort,1993,335:149-153.

[6] 李 邵,薛緒掌,齊 飛,等.不同營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)溫室盆栽黃瓜產(chǎn)量與品質(zhì)的影響 [J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2011(6):1409-1416.

LiS,XueXZ,QiF,etal.Effectofdifferentnutrientsolutioncontentsonyieldandqualityofgreenhousepottedcucumber[J].PlantNutritionandFertilizerScience,2011(6):1409-1416.(inChinese)

[7] 蔣衛(wèi)杰,鄭光華,汪 浩,等.有機(jī)生態(tài)型無(wú)土栽培技術(shù)及其營(yíng)養(yǎng)生理基礎(chǔ) [J].園藝學(xué)報(bào),1996,23(2):139-144.

JiangWJ,ZhengGH,WangH.StudyontechniqueofecologicalsoundorganicsoillesscultureanditsNutrientphysiology[J].ActaHorticultureSinia,1996,23(2):139-144.(inChinese)

[8] 段崇香,于賢昌.有機(jī)基質(zhì)栽培黃瓜化肥施用技術(shù)的研究 [J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2003,9(2):238-241.

DuanCX,YuXC.Techniquesofapplicationofchemicfertilizerforcucumbercultivatedinorganicsubstrateundersolargreenhouse[J].PlantNutritionandFertilizerScience,2003,9(2):238-241.(inChinese)

[9] 石小虎,曹紅霞,杜太生,等.溫室膜下溝灌水氮耦合對(duì)番茄品質(zhì)的影響與評(píng)價(jià)研究 [J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2013(3):79-82,105.

ShiXH,CaoHX,DuTS，etal.Impactofwaterandnitrogencouplingonqualityofgreenhousetomatowithfurrowirrigationunderfilm[J].AgriculturalResearchintheAridAreas,2013(3):79-82,105.(inChinese)

[10] 周 博,陳竹君,周建斌.水肥調(diào)控對(duì)日光溫室番茄產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤養(yǎng)分含量的影響 [J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2006,34(4):58-62,68.

ZhouB,ChenZJ,ZhouJB.Effectofdifferentfertilizerandwatermanagementsontheyieldandqualityoftomatoesandnutrientaccumulationsinsoilcultivatedinsunlightgreenhouse[J].JournalofNorthwestA&FUniversity:NaturalScienceEdition,2006,34(4):58-62,68.(inChinese)

[11] 周艷麗,程智慧,孟煥文,等.有機(jī)基質(zhì)配比對(duì)番茄生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響 [J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2005,33(1):79-82.

ZhouYL,ChengZH,MengHW,etal.Influenceoftheformulaoforganicwastesubstratefromcropproductionongrowthandyieldoftomato[J].JournalofNorthwestA&FUniversity:NaturalScienceEdition,2005,33(1):79-82.(inChinese)

[12] 劉升學(xué),于賢昌,劉 偉,等.有機(jī)基質(zhì)配方對(duì)袋培番茄生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響 [J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2009(3):184-188.

LiuSX,YuXC,LiuW,etal.Effectoforganicsubstratecompositionongrowthandqualityoftomatocultivatedinbag[J].ActaAgricBor-OccidSin,2009(3):184-188.(inChinese)

[13] 夏秀波,于賢昌,高俊杰.水分對(duì)有機(jī)基質(zhì)栽培番茄生理特性、品質(zhì)及產(chǎn)量的影響 [J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2007,18(2):2710-2714.

XiaXB,YuXC,GaoJJ.Effectsofmoisturecontentinorganicsubstrateonthephysiologicalcharacters,fruitqualityandyieldoftomatoplant[J].ChineseJournalofAppliedEcology,2007,18(2):2710-2714.(inChinese)

[14] 李建勇,高俊杰,徐守國(guó),等.化肥施用量對(duì)有機(jī)基質(zhì)栽培番茄養(yǎng)分吸收利用的影響 [J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2011(3):602-606.

LiJY,GaoJJ,XuSG,etal.Effectofchemicalfertilizerdoseonnutrientabsorptionandutilizationoftomatoculturedinorganicsubstrate[J].ChineseJournalofEco-Agriculture,2011(3):602-606.(inChinese)

[15] 柴喜榮,程智慧,孟煥文,等.追肥對(duì)農(nóng)業(yè)廢棄物有機(jī)基質(zhì)栽培番茄生長(zhǎng)發(fā)育和養(yǎng)分吸收的影響 [J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2013(2):20-24.

ChaiXR,ChengZH,MengHW,etal.Influenceoftopdressingongrowthandnutrientabsorptionoftomatocultivatedinorganicsubstratemixedwithagriculturalresidue[J].JournalofNanjingAgriculturalUniversity,2013(2):20-24.(inChinese)

[16] 王燦磊,孫 亮,冷 平,等.無(wú)紡布限根栽培對(duì)西瓜根域溫度、植株生長(zhǎng)和果實(shí)品質(zhì)的影響 [J].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2011(3):81-86.

WangCL,SunL,LengP,etal.Rootzonetemperature,plantgrowthandfruitqualityofwatermelonaffectedbynonwoven-fabric-root-restriction-cultivation[J].JournalofChinaAgriculturalUniversity,2011(3):81-86.(inChinese)

[17] 連兆煌.無(wú)土栽培技術(shù)與原理 [M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,1994.

LianZH.Technologyandtheprincipleofsoillessculture[M].Beijing:ChinaAgriculturePress,1994.(inChinese)

[18] 鮑士旦.土壤農(nóng)化分析 [M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2000.

BaoSD.Analysisofsoilandagri-chemistry[M].Beijing:ChinaAgriculturePress,2000.(inChinese)

[19] 王 柳,張福墁,魏秀菊.不同氮肥水平對(duì)日光溫室黃瓜品質(zhì)和產(chǎn)量的影響 [J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2007,23(12):225-229.

WangL,ZhangFM,WeiXJ.Effectsofdifferentnitrogenfertilizationlevelsonqualityandyieldofcucumbercultivatedinsolargreenhouse[J].TransactionsoftheCSAE,2007,23(12):225- 229.(inChinese)

[20]MalundoTMM,ShewfeltRL,ScottJW.Flavorqualityoffreshtomato(Lycopersicon esculentumMill.)asaffectedbysugarandacidlevels[J].PostharvestBiologyandTechnology,1995,6(1/2):103-110.

[21] 劉 燕,鄒志榮,陳立宇,等.不同水肥處理對(duì)有機(jī)基質(zhì)型砂培番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響 [J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2011(9):89-94.

LiuY,ZouZR,ChenLY,etal.Effectsofdifferentwaterandfertilizerstreatmentonyieldandqualityoftomatogrowninorganicsandysubstrate[J].ActaAgricBor-OccidSin,2011(9):89-94.(inChinese)

[22]MartininiEA,BuyerJS,BryantDC,etal.Yieldincreasesduringtheorganictransition:Improvingsoilqualityorincreasingexperience[J].FieldCropsResearch,2004,86:255-256.

[23]BernerA,HildermannI,FilessbachA,etal.Cropyieldandso-ilfertilityresponsetoreducedtillageunderorganicmanagement[J].SoilandResearch,2008,101:89-96.

[24]DaissN,LoboMG,SocorroAR.Theeffectofthreeorganicpre-harvesttreatmentsonSwisschardquality[J].EurFoodResTech,2008,226:345-353.

[25] 張國(guó)紅,袁麗萍,郭英華,等.不同施肥水平對(duì)日光溫室番茄生長(zhǎng)發(fā)育的影響 [J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2005,21(S):151-154.

ZhangGH,YuanLP,GuoYH,etal.Effectsoffertilizationlevelsonthegrowthanddevelopmentoftomatoinsolargreenhouse[J].TransactionsoftheCSAE,2005,21(S):151-154.(inChinese)

[26] 趙 冰.蔬菜品質(zhì)學(xué)概論 [M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003.

ZhaoB.Overviewofqualityofvegetablesscience[M].Beijing:ChemicalIndustryPress,2003.(inChinese)

[27] 曹林奎,陸貽通,李亞紅.生物有機(jī)肥料在溫室蔬菜上的應(yīng)用(英文) [J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào):農(nóng)業(yè)科學(xué)版，2002,20(3)：181-185.

CaoLK，LuYT,LiYH.Effectsofbiologicalorganicfertilizerappliedtogreenhousetovegetables[J].JournalofShanghaiJiaotongUniversity:AgriculturalScience,2002,20(3):181-185.

[28] 何隨成,江志陽(yáng),尹 微,等.生物有機(jī)肥對(duì)提高土壤肥力及作物品質(zhì)等綜合效果研究 [J].腐植酸,2006(1):39-44．

HeSC,JiangZY,YinW,etal.Researchontheeffectofbiologicalmanureonincreasingsoilfertilizerandcropquality[J].HumicAcid,2006(1):39-44.(inChinese)

[29] 宋曉曉,鄒志榮,曹 凱,等.不同有機(jī)基質(zhì)對(duì)生菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響 [J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2013,41(6):153-160.

SongXX,ZouZR,CaoK,etal.Effectsofdifferentorganicsubstratesontheyieldandqualityoflettuce[J].JournalofNorthwestA&FUniversity:NaturalScienceEdition,2013,41(6):153-160.(inChinese)

[30] 丁華萍,陳 斌,張和蘭,等.氮鉀肥施用量對(duì)秋季大白菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響 [J].土壤通報(bào),2006,37(3):533-535.

DingHP,ChenB,ZhangHL,etal.EffectofNandKamountsonyieldandqualityofautumnChinesecabbage[J].ChineseJournalofSoilScience,2006,37(3):533-535.(inChinese)

[31] 王鳳婷,艾希珍,劉金亮,等.鉀對(duì)日光溫室黃瓜糖、維生素C、硝酸鹽及其相關(guān)酶活性的影響 [J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2005(5):682-687,703.

WangFT,AiXZ,LiuJL,etal.Effectsofpotassiumonsugar,vitaminC,nitratecontentsandtheirrevantenzymesofcucmerinsolargreenhouse[J].PlantNutritionandFertilizerScience,2005(5):682-687,703.(inChinese)

[32] 何天秀.作物鉀素營(yíng)養(yǎng)與診斷 [M].成都:成都科技大學(xué)出版社,1994:45-70.

HeTX.DiagnosisofKinplants[M].Chengdu:ChengduUniversityofScienceTechnologyPress,1994:45-70.(inChinese)

[33] 王 峰,杜太生,邱讓建.基于品質(zhì)主成分分析的溫室番茄虧缺灌溉制度 [J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2011,27(1):75-80.

WangF,DuTS,QiuRJ.Deficitirrigationschedulingofgreenhousetomatobasedonqualityprinciplecomponentanalysis[J].TransactionsoftheCSAE,2011,27(1):75-80.(inChinese)

[34] 張曉煜,劉 靜,王連喜.枸杞品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)體系構(gòu)建 [J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2004,37(3):416-421.

ZhangXY,LiuJ,WangLX.AsyntheticsystemestablishedforassessingthequalityofLycium barbarumL[J].ScientiaAgriculturaSinica,2004,37(3):416-421.(inChinese)

[35] 鄒德堂.黑龍江省稻米品質(zhì)性狀的主成分分析 [J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2008,39(3):17-21.

ZouDT.AnalysisofprincipalcomponentsofqualitytraitsinriceinHeilongjiangProvince[J].JournalofNortheastAgriculturalUniversity,2008,39(3):17-21.(inChinese)

Effect of water and fertilizer coupling on yield and quality of tomato cultivated with organic substrate in bag

WANG Peng-bo1,2,LI Jian-ming1,2,DING Juan-juan1,2,LIU Guo-ying1,2，ZHENG Gang1,2

(1CollegeofHorticulture,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China; 2KeyLaboratoryofProtectedHorticultureEngineeringinNorthwestChina,Yangling,Shaanxi712100,China)

organic substrate;water and fertilizer coupling;tomato;principal component analysis;sunlight greenhouse

時(shí)間:2015-09-09 15:41

10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.10.017

2014-03-14

國(guó)家“863”高技術(shù)研究與發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(2011AA100504)；國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2011BAD29B01)；西安市科技計(jì)劃項(xiàng)目(NC1213-3)

王鵬勃(1986-)，男，陜西乾縣人，碩士，主要從事設(shè)施作物生理生態(tài)研究。E-mail：635043924@qq.com

李建明(1966-)，男，陜西洛川人，教授，博士，博士生導(dǎo)師，主要從事設(shè)施園藝研究。E-mail:lijianming66@163.com

S625.5;S641.2

A

1671-9387(2015)10-0129-09

網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20150909.1541.034.html