生物腐殖酸對番茄產量、品質和土壤養分含量的影響

師楊杰 靳紅梅 管益東 盛良全 朱燕云 朱寧

師楊杰，靳紅梅，管益東，等. 生物腐殖酸對番茄產量、品質和土壤養分含量的影響［J］. 江蘇農業學報，2023，39（8）：1739-1746.

doi：10.3969/j.issn.1000-4440.2023.08.014

收稿日期：2022-12-21

基金項目：江蘇省重點研發計劃社會發展項目（BE2022788）；江蘇省農業科技自主創新基金項目[CX（20）1011]

作者簡介：師楊杰（1998-），女，河南開封人，碩士研究生，研究方向為有機廢棄物高效轉化與利用。（E-mail）20201248130@nuist.edu.cn

通訊作者：朱? 寧，（E-mail）ning.zhu@jaas.ac.cn

摘要：為探明生物腐殖酸對番茄植株生長性狀、果實產量和品質及土壤養分含量的影響，本研究以金陵露比番茄品種為試驗材料，設置3個處理：對照、每株根施生物腐殖酸37.5 mg、每株根施生物腐殖酸150.0 mg。結果表明，根施生物腐殖酸可以顯著促進番茄植株生長，明顯改善果實品質，當生物腐殖酸施用水平為每株150.0 mg時，番茄部分生長性狀指標、產量和品質指標（番茄紅素含量除外）最佳。與對照相比，生物腐殖酸施用量為每株150.0 mg時，番茄植株的株高、莖粗、SPAD值顯著提高，果實單株產量、單位面積產量明顯提升，果實維生素C含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量顯著增加。生物腐殖酸施用對總氮、速效磷、有效鉀、有機質等土壤養分含量無顯著影響。綜合考慮各項指標，每株根施生物腐殖酸150.0 mg對番茄植株生長和果實發育促進效果最顯著。

關鍵詞：番茄；生物腐殖酸；施用水平；產量；品質

中圖分類號：S641.2????? 文獻標識碼：A????? 文章編號：1000-4440（2023）08-1739-08

Effects of biological humic acid on tomato yield， quality and soil nutrient content

SHI Yang-jie1，2 JIN Hong-mei2，3 GUAN Yi-dong1 SHENG Liang-quan4 ZHU Yan-yun2，3 ZHU Ning2，3

（1.School of Environmental Science and Engineering， Nanjing University of Information Science and Technology， Nanjing 210044， China;2.Institute of Agricultural Resources and Environment， Jiangsu Academy of Agricultural Sciences， Nanjing 210014， China;3.Jiangsu Collaborative Innovation Center for Organic Solid Waste Resource Utilization， Nanjing 210095， China；4.Fuyang Normal University， Fuyang 236037， China）

Abstract：To explore the effects of biological humic acid （BHA） on tomato plant growth characteristics， fruit yield and quality， and nutrient content of soil， this study used Jinling Ruby tomato as the experimental material， and set up three treatments： control， root application of BHA at 37.5 mg per plant， root application of BHA at 150.0 mg per plant. The results showed that root application of BHA could significantly promote tomato plant growth and improve fruit quality. When the application level of BHA was 150.0 mg per plant， the indices of some growth traits， yield and quality indices （except lycopene content） of tomato were the best. Compared with the control， the plant height， stem diameter and SPAD value at 150.0 mg per plant application level were significantly improved， the fruit weight per plant and the yield per square meter were significantly improved， and the contents of vitamin C， soluble sugar and soluble protein in fruits were significantly increased. The application of BHA had no significant effect on the content of soil nutrients such as total nitrogen， available phosphorus， available potassium and organic matter. Taking all indicators into account， root application of 150.0 mg BHA per plant had the most significant effect on promoting the growth of tomato plant and fruit development.

Key words：tomato;biological humic acid;application level;yield;quality

番茄屬于茄科茄屬植物，因其風味獨特、營養價值較高深受消費者青睞，在現代設施園藝的發展中具有較高的經濟效益[1]。中國番茄年產量約5.5×107 t，占蔬菜總產量的7%左右[2]。番茄含有豐富的營養物質，包括維生素C、可溶性糖、可溶性蛋白、番茄紅素等，食用番茄及其衍生品有許多益處[3]，番茄優質高產的協同提高已成為滿足市場需求的重要途徑[4]。因此，研發能夠提高番茄產量和品質的新型肥料對推動番茄產業可持續發展具有重要意義。

腐殖酸是有機物質在物理化學和微生物作用下形成的一類富含多種活性官能團的高分子非均相聚合物[5]，具有離子交換性、滲透性、親水性、吸附性、絡合性等特點[6]，起到改良土壤結構、提高肥效、改善產品品質、促進植株生長的作用，如孫向春等[7]利用礦源腐殖酸降低了土壤pH和容重，提高了土壤速效養分含量；宋摯等[8]將礦源腐殖酸應用于葡萄種植，顯著提高了葡萄的可溶性固形物、維生素C、可溶性糖含量等。目前大多數研究所用的腐殖酸是通過化學方法從泥炭、褐煤和風化煤中提取獲得的[9-11]。除少量黃腐酸外，大部分礦物腐殖酸生物活性較低，且具有較高的分子量、較少的螯合性和親水性基團，短時間內很難被土壤微生物分解利用。生物腐殖酸是一種新型綠色高效肥料，主要以有機廢棄物為原料，經過微生物發酵產生。生物腐殖酸相對分子質量小、含有活性基團（如羧基和羥基等）多，易被植物吸收利用。除有機質和N、P、K等營養物質外，生物腐殖酸中還含有多種有益功能微生物和對植物生長有利的生物活性組分，如氨基酸、有機酸、類黃酮等，具有促進作物增產和提高作物品質的效果[12-13]。但關于生物腐殖酸在番茄栽培中的應用研究鮮有報道，且生物腐殖酸對番茄植株生長、果實發育以及土壤養分含量的影響尚不清楚。

本研究擬以金陵露比番茄品種為試驗材料，研究不同根施水平下生物腐殖酸對番茄植株生長性狀、果實產量和品質及土壤養分含量的影響，以期為高效栽培優質番茄提供技術支撐。

1? 材料與方法

1.1? 試驗區概況

試驗區位于江蘇省南京市江寧區，地理位置為31°42′N，118°55′E，屬北亞熱帶季風氣候，年平均氣溫為17.1 ℃，年平均降水量為1 294.2 mm。試驗地土壤類型為潮土，其pH為5.90、電導率（EC）為98.51 μS/cm、有機質含量為29.41 g/kg、總氮含量為1 930.00 mg/kg、堿解氮含量為130.00 mg/kg、速效磷含量為9.74 mg/kg、有效鉀含量為367.71 mg/kg。

1.2? 供試作物與材料

1.2.1? 供試作物??? 供試番茄品種為金陵露比，該品種為櫻桃型番茄，全生育期約為90 d。

1.2.2? 供試生物腐殖酸制備方法??? 生物腐殖酸發酵復合菌劑由擬康氏木霉、裂褶菌、哈茨木霉、絨毛木霉、深綠木霉按照一定比例組成，均為本實驗室保存菌種。

1.2.2.1? 復合菌劑制備??? 將上述5株菌活化后于28 ℃培養7～10 d，待菌絲長滿整個平板后，刮取菌絲表面孢子加入到適量無菌水中，并用渦旋儀充分振蕩制成孢子懸液，采用血球計數板法計算獲得孢子含量，然后用無菌水稀釋孢子懸液，調整孢子含量為1 ml 1×107個，將各菌株孢子懸液等量混合均勻，獲得復合液體菌劑。

1.2.2.2  生物腐殖酸制備??? 采用固體發酵方式制備，發酵底物為麥麩和豆餅，兩者質量比為1.0∶0.8，混合物料含水率調整為70%，pH為6，復合菌劑接種量為1 g 1×107個孢子（干基），于28 ℃發酵15 d。

1.2.2.3? 生物腐殖酸提取??? 發酵結束后，采用提取液（0.1 mol/L NaOH+0.1 mol/L Na4P2O7，體積比為1∶1）按照1∶10（質量體積比）從發酵物料中提取腐殖酸，室溫下振蕩2 h，4 000 r/min離心10 min，提取上清液，固體渣按照上述操作重復3次提取過程，合并上清液即為腐殖酸。

1.3? 試驗設計與管理

試驗時間為2022年4-7月。在志清農產品專業合作社進行穴盤嫁接育苗。采取大小行起壟定植，大行距75 cm、小行距54 cm、株距43 cm。試驗區域劃分為9個小區，每個小區長11.0 m、寬1.5 m、面積為16.5 m2，每小區定植60株番茄。番茄苗定植前，有機肥基施，雞糞有機肥（有機質含量為297.63 mg/g、總氮含量為17.68 mg/g）施用量為15 t/hm2，鈣鎂磷肥（購自湖北金明珠化肥有限公司，P2O5含量＞12%，氧化鎂含量為8%，氧化鈣含量為25%）施用量為750 kg/hm2，復合肥（購自江蘇華昌化工股份有限公司，N含量+P2O5含量+K2O含量≥45%）施用量為750 kg/hm2，硼肥（購自上海益田生物科技有限公司，純度≥98%）施用量為15 kg/hm2。定植后，施用內生菌根菌劑（南京翠京元生物科技有限公司產品，1 ml有效繁殖體數≥70 個）15 kg/hm2。設置2種生物腐殖酸用量，分別為每株37.5 mg（T1）和150.0 mg（T2），分別在番茄苗定植和第一穗果坐果后施用，施用方式為根施，以不施用腐殖酸為對照（CK），每個處理3個平行小區。

1.4? 樣品采集與測試方法

1.4.1? 樣品采集與預處理??? 番茄果實采集：于采收期在每個小區隨機采摘色澤、硬度和成熟度相同的10個番茄果實，放入保溫箱，12 h內運送至實驗室，擦凈果實后，在冰浴條件下用研缽充分研磨獲得勻漿樣品，保存于0～4 ℃的冰箱待測。

土壤樣品采集：分別在拉秧期、坐果期、盛果期和采收期，采用5點取樣法取土壤樣品，用土鉆取0～10 cm的土壤樣品，保存于自封袋中，12 h內將采集的土樣運回實驗室，均勻分為2部分：一部分保存于-20 ℃冰箱，另一部分置于陰涼通風處風干，風干后研磨過100目篩待測。

1.4.2? 測定方法??? 生物腐殖酸成分測定：總氮含量測定采用過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法[14]；總磷含量測定采用過硫酸鉀-鉬銻抗分光光度法[15]；總鉀含量測定采用火焰光度計法[16]；游離氨基酸含量采用自動氨基酸分析儀測定[17]；多糖含量測定采用硫酸—蒽酮比色法[18]；參照《水溶肥料 鈣、鎂、硫、氯含量的測定》（NY/T 1117-2010）[19]測定鈣、鎂元素含量。

植株生長指標測定：每個小區隨機選取10株番茄，分別在拉秧期、坐果期、盛果期和采收期測定番茄植株的株高和莖粗，用皮尺測量株高，用游標卡尺測量莖粗，用便攜式葉綠素測定儀測定SPAD值。

番茄產量指標測定：在番茄第一穗果采收期，每個小區選取10株計算其穗果數并測定其單株產量，這10株番茄穗果的總質量與總個數比值即為單果質量。

番茄品質指標測定：可溶性糖含量測定采用硫酸-蒽酮比色法[20]；采用南京建成生物工程科技有限公司生產的試劑盒測定維生素C（Vc）含量（比色法）；采用南京建成生物工程科技有限公司生產的試劑盒測定可溶性蛋白含量（考馬斯亮藍法）；采用氫氧化鈉堿溶液滴定法測定可滴定酸（總有機酸）含量[21]；可溶性糖含量與總有機酸含量的比值即為糖酸比；參照《番茄制品中番茄紅素、葉黃素、胡蘿卜素含量的測定 超高效液相色譜法》（GB/T 41133-2022）[22]測定番茄紅素含量。

土壤養分指標測定：采用重鉻酸鉀容量法測定土壤有機質（SOC）含量，采用凱氏定氮法測定總氮（TN）含量，采用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定速效磷（AP）含量，采用冷HNO3浸提-火焰光度法測定有效鉀（AK）含量[23]。

1.5? 數據處理與分析

采用 Microsoft Excel 2019 處理數據，采用 SPSS Statistics 26.0進行不同樣本數據之間的差異顯著性分析，采用Duncan法（α=0.05）進行多重比較，采用 Origin 2019b 進行作圖。

2? 結果與分析

2.1? 生物腐殖酸成分分析

生物腐殖酸不僅具有良好的生物活性，還包含植物生長所需要的營養元素，如有機質、氮、磷、鉀、氨基酸、糖類等，對作物生長發育具有重要作用。本研究中制備得到的液體生物腐殖酸中腐殖酸含量為16.14 g/L，總氮、總磷、總鉀含量分別為56.64 g/L、11.82 g/L、2.60 g/L，總養分含量達86.85 g/L，這明顯高于尾菜水熱法制備的腐殖酸中總養分含量（約為1.00 g/L）[24]。本研究中生物腐殖酸游離氨基酸含量和多糖含量分別為1.11 g/L、3.96 g/L，而劉秋梅等[25]制備的木霉氨基酸有機肥的氨基酸水解原液中氨基酸總量僅為0.13 g/L，低于本研究水平，這可能是因為本研究腐殖酸發酵原料中豆餅蛋白質在功能菌株作用下分解產生氨基酸[26]。復合菌劑中裂褶菌在固態發酵中可以產生裂褶多糖，這會進一步增加腐殖酸中的糖類含量[27]。生物腐殖酸中鈣、鎂含量分別為11.15 mg/L、2.04 mg/L，可以給植物提供適當的礦物元素。另外，制備生物腐殖酸所用到的微生物也會產生代謝活性組分，這些組分同樣可以作用到植物上，調節植物的生長發育。

2.2? 生物腐殖酸對番茄植株生長性狀的影響

由圖1可知，生物腐殖酸對番茄植株生長的促進效果明顯。與CK相比，T1、T2處理株高顯著增加，分別增加了4.68%～39.56%和13.84%～60.14%。在不同番茄生育期，T1、T2處理的株高總是顯著高于CK，且高施用水平（T2處理）番茄株高顯著高于低施用水平（T1處理）。施用生物腐殖酸同時增加了番茄植株莖粗，與CK相比，T1、T2處理莖粗顯著增加了13.82%～24.80%和16.38%～28.93%。不同生物腐殖酸施用水平下番茄植株莖粗無顯著差異。同時，施用腐殖酸促進了番茄植株葉片中葉綠素的積累，與CK相比，T1處理和T2處理SPAD值分別顯著增加了3.90%～7.06%和4.49%～6.52%。這表明不同施用水平下生物腐殖酸均可促進番茄植株生長發育，使植株保持較強生長勢，并且高施用水平下生物腐殖酸效果更好。

圖中不同小寫字母表示同一生育期不同處理之間差異顯著（P＜0.05）。CK：清水對照；T1：每株番茄根施生物腐殖酸37.5 mg；T2：每株番茄根施生物腐殖酸150.0 mg； T1、T2處理分別在番茄苗定植和第一穗果坐果后施用2次生物腐殖酸，每次生物腐殖酸施用量相同。

2.3? 生物腐殖酸對番茄產量的影響

生物腐殖酸施用對番茄產量的影響如表1所示。由表1可知，生物腐殖酸對番茄果實產量有明顯的提升效果，且不同腐殖酸施用水平下提升作用存在差異。與CK相比，T1、T2處理單果質量顯著增加（P＜0.05）。與CK相比，T2處理單株產量和單位面積產量顯著增加，分別增加了21.24%和13.96%。以上結果表明，施用適量的生物腐殖酸不僅促進了番茄植株的生長，還顯著提高了番茄果實產量。

2.4? 生物腐殖酸對番茄品質的影響

由圖2可知，施用生物腐殖酸后，番茄果實品質得到了極大的改善。與CK相比，T1處理和T2處理的Vc含量顯著增加，分別增加了9.98%和22.99%，并且T2處理Vc含量顯著高于T1處理Vc含量。與CK相比，T1、T2處理的可溶性蛋白含量也顯著增加，分別增加了18.69%和24.82%，但T1處理和T2處理之間可溶性蛋白含量無顯著差異。施用生物腐殖酸后，番茄果實的番茄紅素得到了一定改善，T1處理的番茄紅素含量較CK增加了50.48%，T2處理的番茄紅素含量與CK無顯著差異。施用生物腐殖酸還增加了番茄的可溶性糖含量，同時降低了番茄的總有機酸含量，與CK相比，T1、T2處理的可溶性糖含量分別顯著增加了17.39%和39.18%， T2處理的總有機酸含量顯著下降了12.86%。生食果實的糖、酸含量以及糖酸比共同決定了其風味，與CK相比，T1、T2處理的糖酸比分別增加了27.73%和44.52%，這表明施用生物腐殖酸改善了番茄的風味。

2.5? 生物腐殖酸對土壤養分含量的影響

腐殖酸富含多種活性基團，可以作為調理劑作用于土壤，其能改善土壤團粒結構、提高土壤有機質含量和土壤養分含量[28]。施用生物腐殖酸對番茄田土壤養分含量影響如表2所示。本研究在番茄苗定植和第一穗果坐果后施用2次生物腐殖酸，分別于番茄拉秧期、坐果期、盛果期、采收期采集并測定土壤養分含量，結果發現，不同生物腐殖酸施用水平下生物腐殖酸對土壤有機質、總氮、速效磷、有效鉀含量均無明顯提升作用，這可能是因為施用的生物腐殖酸相對分子質量較小，大部分被番茄植株吸收利用，殘留于土壤中的腐殖酸量較少，未達到提升土壤養分含量的作用。而孫向春等[7]、劉艷等[29]施用的礦源腐殖酸提升了土壤速效養分含量，這可能是因為礦源腐殖酸多為大相對分子質量腐殖酸，在土壤中具有很好的殘留效應，并且二者施用的礦源腐殖酸量（600～1 200 kg/hm2）高于本研究中施用的生物腐殖酸量。

圖中不同小寫字母表示各處理之間差異顯著（P＜0.05）。CK、T1處理、T2處理見圖1注。

不同字母表示各處理之間差異顯著（P＜0.05）。CK、T1、T2處理見圖1注。

3? 討? 論

本研究制備出來的生物腐殖酸不僅含有植物所需的多種養分，還含有氨基酸、糖類、鈣、鎂等營養物質，而礦源腐殖酸一般只含腐殖酸、氮、磷、鉀等成分[30-31]。本研究中，不同施用水平下生物腐殖酸均能顯著提高番茄植株的株高、莖粗和葉片SPAD值，其中較高施用水平的生物腐殖酸對番茄植株株高的提升效果最明顯。高原等[32]將腐殖酸應用于辣椒種植，顯著促進了辣椒植株的生長和辣椒的干物質積累；王云赫等[33]將腐殖酸施用于小麥，小麥的株高、葉片葉綠素含量最高增幅分別為8.54%、3.74%，其研究結果均與本研究結果相似。有研究結果表明，腐殖酸對植物根系的刺激作用是其促進植物生長的直接原因[34]，這種刺激作用主要表現為腐殖酸促進植株根長度和側根數量的增加，植物生長所需養分主要是通過根部吸收，發達的根系使得植物可以吸收更多可利用的養分促進自身生長。本研究中的生物腐殖酸聚合程度低、相對分子質量小，更容易刺激植株根系生長和根系細胞質膜分泌H+-ATP酶，提高酶活性，使得植株吸收更多養分，促進番茄植株生長[35]。有研究結果表明，腐殖酸能夠提高植物對微量元素的吸收，并且能夠抑制分解葉綠素蛋白酶的活性，維持較高的葉綠素含量，提高植株葉片光合作用的能力[36-37]。本研究中，根施生物腐殖酸可能通過促進番茄植株根系對微量元素的吸收，提高了植株葉片中的葉綠素含量。

本研究中，施用生物腐殖酸能達到提升番茄果實產量和改善果實品質的效果，其中每株150.0 mg施用水平下生物腐殖酸對番茄果實產量提升效果顯著。丁守鵬等[38]將礦源腐殖酸粉應用于番茄栽培發現，當腐殖酸施用量為600 kg/hm2時，其對番茄生長、產量、品質提升效果最好，植株株高、莖粗、葉片葉綠素含量明顯提高，番茄產量、可溶性固形物含量、維生素C含量、糖酸比明顯增加；周麗等[39]將礦源腐殖酸應用于蘋果種植，當腐殖酸用量為600 kg/hm2時，蘋果的單果質量、產量顯著提高，果實維生素C含量、可溶性糖含量、糖酸比明顯增加。這2種礦源腐殖酸對作物品質的提升效果均低于本研究。分析其原因可能是生物腐殖酸中存在氨基酸等小分子物質，這些小分子物質被番茄植株吸收利用后，以類激素的方式調節番茄植株體內的新陳代謝過程，包括植物中碳水化合物的儲存和轉移等[40]。另外，生物腐殖酸促進番茄植株對鈣、鎂元素的吸收，這些礦物元素的綜合效應共同影響著番茄果實的產量和品質[41]。還有研究結果表明，分次施用腐殖酸對植株促生效果優于一次性施用[31]，這可能也是本研究中生物腐殖酸對番茄促生效果較明顯的原因。

研究結果表明，腐殖酸能提高土壤有機質、總氮、速效鉀、速效磷等養分含量，達到提高土壤養分含量、改善土壤結構的效果[42-49]。本研究中，施用生物腐殖酸并未達到顯著提升土壤養分含量的效果，這可能是因為生物腐殖酸施用量較低（2.7 kg/hm2和10.9 kg/hm2），而孫海燕等[50]和Hu等[51]將腐殖酸用于提升土壤質量時，其腐殖酸用量為390.0～1 500.0 kg/hm2。另外，由于土壤生態系統本身具有一定的穩定性，肥料對土壤結構及養分含量的影響大多是一個長期作用的結果[52]。Li等[53]連續3年在花生田開展腐殖酸施用試驗，結果表明，腐殖酸提高了花生田土壤總氮、總磷、全鉀、有機質等養分含量，并且在第三年表現出最大效應。與之相比，本研究中生物腐殖酸施用周期僅為3個月，因此短期內較低施用水平下生物腐殖酸難以對土壤產生顯著影響。

4? 結? 論

本試驗測定了制備的生物腐殖酸的養分含量，并通過大田試驗探究了不同根施水平下生物腐殖酸對番茄植株生長性狀、番茄果實產量和品質以及番茄田土壤養分含量的影響。結果表明，生物腐殖酸不僅含有氮、磷、鉀等養分，還含有氨基酸、糖類、鈣、鎂等營養物質；不同根施水平下生物腐殖酸均能促進番茄植株生長、改善番茄果實品質，但2種施用水平下生物腐殖酸對土壤養分含量提升作用并不明顯。綜合考慮，每株根施150.0 mg可作為生物腐殖酸在番茄上的最佳施用水平。

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（責任編輯：陳海霞）