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生物刺激剂配施富氢水对设施番茄品质和土壤改良的效果分析(二)

2 结果与分析

  1. 1 微生物菌剂和富氢水复配对番茄生长的影响

株高和茎粗等指标是番茄地上部生长最为直观的指标。在春茬番茄中,微生物菌剂处理(M)同对 照(CK1)相 比 ,定 植 15 和 30 d 株高分别提高了58% 和 3. 50%,定植 50 d 株高降低了 2. 02%,定植 15、30 和 50 d 的叶绿素含量分别提高了 1. 65%、60% 和 17. 58%,节间长度降低了 4. 92%。微生物菌剂和富氢水复配(HM)在定植前期株高较CK1、M 处理分别提升了 16. 94%、5. 76%,定植后期株高较其他处理相对降低,花序间距显著降低了6%(P<0. 05,表 1)。在秋茬番茄中,微生物菌剂处理定植 15 和 50 d 茎粗分别提高了 9. 24% 和80%,坐果率提升了 13. 51%。HM 处理 15 d 株高 较 M 和 CK1分别显著提高了 26. 13%、13. 18%(P<0. 05),定植 15、30 和 50 d 的茎粗较 CK1显著提升了 15. 13%、21. 90% 和 38. 85%(P<0. 05),坐果率 较 M 和 CK1显著提升了 16. 67%、32. 43%(P<05)。HM 处理的效果具有明显优势:生长前期促进纵向生长,后期通过增加茎粗、缩短花序间距等优化株型,促进养分向生殖器官输送,同时提升叶绿素含量以增强光合效率,最终显著提高坐果率。表明该复配处理能有效协调番茄营养生长与生殖生长的平衡,利于保障番茄植株的生长势稳定性、养分吸收与转化效率,为后期产量形成和果实品质提升奠定坚实基础。此外,秋茬中 HM 处理对茎粗和坐果率的提升幅度更大,说明其在不同茬口下的应用效果可能受到环境因素的影响。

 

  1. 2 微生物菌剂和富氢水复配对番茄品质的影响

春茬番茄品质测定结果表明(表 2),M 处理与CK1相比第 1、4、5 穗果维生素 C 含量分别提高了61%、7. 12% 和 27. 08%,第 1、2 穗果可溶性固形物含量提高了 3. 32% 和 5. 87%。 HM 处理与CK1相比第 1、4、5 穗果维生素 C 含量分别显著提高了 45. 65%、44. 06% 和 31. 69%(P<0. 05),第 1、2 穗果可溶性固形物含量分别显著提高了 4. 98%和 9. 05%(P<0. 05);HM 处理较 M 第 1、4 穗果维生素 C 含量分别提高了 24. 90%、20. 13%,较第 1、2 穗果可溶性固形物含量分别提高了 1. 60%、00%。秋茬番茄品质测定表明,M 处理使可溶性固形物含量和糖酸比与 CK1相比分别提高了06% 和 23. 27%。HM 处理较 CK1相比可溶性固形物含量和糖酸比分别显著提高了 6. 51% 和61%,可滴定酸含量显著降低了 32. 28%(P<05);HM 处理与 M 相比维生素 C 含量、糖酸比分别显著提升了 43. 07%、25. 42%(P<0. 05)。 HM处理在春、秋茬番茄中均展现出优于 M 和 CK1品质的提升效果:春茬中侧重提高维生素 C 和可溶性固形物等营养成分,秋茬中则在增强营养的同时,显著优化糖酸比、降低酸度,更贴合果实风味改善的需求。这种协同效应可能源于微生物菌剂对土壤微环境的优化与富氢水抗氧化作用的结合,共同促进了植株对养分的吸收转化及果实中物质的积累。番茄果实品质受多种因素综合影响,单一评价指标难以全面反映其品质优劣,需借助合评价指数(TQI)进行系统性评估(表 2)。与 CK1相比,HM 处理的各穗番茄果实的 TQI 值均呈现不同程度的提升,差异未达到显著性水平(P>0. 05)。这一结果初步表明,富氢水和微生物菌剂在改善番茄果实综合品质方面具有潜在作用,但其效果的稳定性和显著性仍需进一步研究验证。

 

  1. 3 微生物菌剂和富氢水复配对土壤理化性质的影响

微生物菌剂单独施用(M)和微生物菌剂与富氢水联合施用(HM)均能降低土壤 pH 和 EC,同时提高速效磷、速效钾、全氮和有机质含量(图 1)。其中,HM 处理使 pH 和 EC 分别显著降低了 4. 99% 和57%(P<0. 05),速效磷、速效钾和全氮含量分别提高了 30. 04%、12. 79% 和 14. 76%。在秋茬土壤中,M 和 HM 处理同样降低了土壤 pH、EC,HM处理的效果依旧突出 ,使 pH 和 EC 分别降低了14% 和 29. 33%。M 处理使速效磷和速效钾含量分别提升 23. 72%、74. 94%,而 HM 处理进一步将速效钾含量提升至 85. 01%,体现出富氢水与微生物菌剂的协同作用对钾素活化的增效效应。HM 处理在春、秋茬中均展现出优于 M 处理的土壤改良效果,即可通过降低 pH 和 EC,缓解土壤盐渍化和酸化问题,改善根系生长环境;又通过提升速效养分和全氮、有机质含量,增强土壤肥力,为番茄生长提供持续稳定的养分供给。

 

  1. 4 生物刺激剂和富氢水复配对番茄生长的影响

春茬番茄不同处理的生长指标呈现阶段性差异(表 3),其中富氢水+微生物菌剂+有机钙处理(HMC)表现突出 。 定 植 15 d,HMC 处理和富氢水+微生物菌剂+甜菊苷处理(HMK)处理的株高显著提高了 23. 39% 和 22. 02%(P<0. 05),说明这2 种处理在生长前期纵向生长明显,HMC 处理节间长度较 CK2缩短约 2. 8%,利于株型紧凑;而 HMK处理因节间长度增加 9. 1% 可能导致株型松散。秋茬番茄中,HMC 处理的优势更为显著,是表现最佳的处理。株高方面,定植 15 d 时 HMC 处理较 CK2提高约 5. 9%,30 d 提高约 9. 4%,全生长期纵向生长促进作用明显;茎粗上,各时期均表现优异,定植50 d 茎粗较 CK2提高约 42. 1%,茎秆健壮生长,增强支撑能力 ,效果优于 HMK。 坐果率上 ,M、MK、HMC 和 HMK 处理分别较 CK2提高约 21. 6%、0%、24. 3% 和 24. 3%,坐果率提升,生殖生长优势明显。

综合来看,HMC 处理在 2 茬番茄生长中整体表现最优。春茬中,HMC 前期株高提升显著且株型紧凑,利于快速构建生长框架;秋茬中,HMC 处理整体优势更明显,其全期株高提升稳定,茎粗提升尤为显著,株型紧凑且坐果率提升显著,兼顾植株健壮与坐果效率,以实现番茄优质高产。

 

  1. 5 生物刺激剂和富氢水复配对番茄品质的影响

春茬番茄不同处理的果实品质指标呈现显著差异(表 4)。HMC 处理表现最优,第 1 穗果的维生素 C含量较 CK2显著提高了 49. 8%(P<0. 05),可溶性固形物提升了 6. 1%,糖酸比提升了 13. 8%;果实品质综合指数显著提升了 104. 4%(P<0. 05),综合品质优势明显。在后续的第 2 至 5 五穗果中,HMC 处理在维 C含量上较 CK2多有提升,但在可溶性固形物、糖酸比及TQI等指标上表现不稳定。秋茬番茄中,MC 处理表现较为突出,较CK2维C含量提升约13. 6%、可溶性固形物提升 11. 1%、糖酸比提升 23. 4%、TQI 提 升02%。HMC处理较 CK2相比可溶性固形物提升了55%、糖酸比提升约 12. 44%。

综合来看,春茬中,HMC 处理在第 1 穗果的维C 含量、可溶性固形物和糖酸比上有一定提升,但在第 2、3、4 穗果的部分指标表现不如 CK2或其他处理;秋茬中,MC 处理在多个品质指标上有明显提升,HMC 处理部分指标也有改善。

 

  1. 6 生物刺激剂和富氢水复配对土壤理化性质的影响

在土壤 pH 和电导率方面,春茬与秋茬存在差异。HMC 处理作用效果最好,显著降低了土壤 pH和 EC 值(P<0. 05),春 茬 pH 和 EC 分别降低了94% 和 39. 37%,秋茬分别降低了 5. 77% 和8%(图 2)。菌剂和生物刺激剂提高了土壤全氮含量,其中 HMC 处理效果最佳,使春茬和秋茬的全氮含量分别显著提高 15. 32% 和 22. 65%(P<05)。土壤速效磷含量在不同处理下的春茬和秋茬数据差异明显,速效钾含量同样受到不同处理影响,HMC 处理使春茬和秋茬的速效钾含量分别提高了 56. 62% 和 91. 34%。综合而言,HMC 处理在调节土壤酸碱度、降低电导率以及提升土壤关键养分含量上都有良好表现,对改善土壤理化性质,促进番茄植株健康生长、提高果实产量和品质都具有积极意义。

 

3 讨论与结论

本研究中,微生物菌剂单独施用及其与富氢水联合施用对番茄植株生长调控及土壤改良具有协同增效作用。微生物菌剂单独施用和与富氢水联合施用均显著促进了番茄的生长。其中微生物菌剂和富氢水的联合施用在定植初期对株高的提升效果更为显著,但生长后期株高增速减缓、茎粗增加,表明富氢水可能通过调节植物内源激素平衡,优化了营养生长与生殖生长的分配,这一现象与 Xu等[30] 的研究结果一致,调节植物氧化还原状态影响生长激素的合成与分配。除了调节植物内源激素平衡外,微生物菌剂中的有益菌群与富氢水还存在着更为复杂的相互作用。富氢水中氢离子富集,而北方土壤多为弱碱性或碱性土壤[31] ,富氢水灌溉后中和土壤碱性,降低 pH 和 EC 值。适宜的 pH 和 EC值有利于更多有益微生物的生长繁殖,从而形成更稳定的土壤生态系统[32]。为丛枝菌根真菌提供了适宜的生存环境,促进了其增殖和代谢活动[33],从而更有效地生成更多的菌丝附着植株根系、分解土壤有机物,为番茄植株提供更多的营养物质[34] 。番茄根系的生长环境得到改善,根系可以更健康地生长,增加对养分的吸收面积和效率[35]。同时,这种协同作用可能具有一定的普遍性和特殊性,在不同土壤类型和气候条件下表现出不同的效果。在肥沃的土壤中,微生物菌剂与富氢水的协同作用可能更侧重于优化土壤环境[36];而在贫瘠的土壤中,可能更侧重于促进养分的释放和吸收。长期来看,这有助于提高土壤的可持续利用能力,减少土壤退化的风险[37] 。

在果实品质方面,富氢水和微生物菌剂的联合施用显著提高了果实的维生素 C 和可溶性固形物含量,可能源于富氢水对超氧化物歧化酶SOD)、过氧化物酶(POD)等相关酶活性的提升效果[33] ,通过减少自由基对维生素 C 的氧化分解,从而增加其含量;而可溶性固形物含量的提高可能与富氢水促进光合作用产物的合成与运输有关[38]。富氢水可能通过提高叶绿体的光合效率,增加碳水化合物的合成,同时促进糖分在植物体内的运输和分配,使更多的糖分积累在果实中[30] 。此外,微生物菌剂可以通过改善根际微环境,促进根系发育、养分的吸收与转运,从而促进植物生长、提升果实品质[14]。本研究土壤环境分析表明,微生物菌剂单独施用和与富氢水联合施用显著降低土壤 pH 和 EC 值,缓解土壤盐渍化,改善土壤环境,其可能是通过微生物代谢产生有机酸或者富氢水产生氢离子从而调节离子平衡实现 pH 和 EC 值的降低[30] 。同时,微生物菌剂与富氢水联合施用处理显著提高了速效磷和速效钾,表明微生物菌剂与富氢水协同增强了土壤养分活化能力,这与潘妮等[38] 的研究结果一致。值得注意的是,微生物菌剂单独施用对土壤有机质的提升效果优于与富氢水联合施用,可能与富氢水加速有机质矿化有关。

 

在添加微生物菌剂的基础上进一步引入有机钙和甜菊苷,探究其与富氢水的协同效应。结果表明,生物刺激剂和富氢水的复配处理对番茄生长具有显著的促进作用,但其效果因生长阶段和处理组合不同而有所不同。富氢水+微生物菌剂+有机钙(HMC)和富氢水+微生物菌剂+甜菊苷HMK)处理在不同生长阶段和茬口的表现,反映了有机钙和甜菊苷不同的作用特点。有机钙主要参与细胞壁的形成和维持细胞结构稳定,在植物生长前期,充足的有机钙供应可以增强细胞壁的稳定性,促进细胞的分裂和伸长,从而对茎粗增加和植株健壮性提升的作用更明显[39]。而甜菊苷可能通过调控根系发育[26] ,促进了养分的吸收并影响植物的生理代谢过程,如调节糖分运输和分配,从而在果实品质改善方面发挥作用。在果实品质方面,HMC 处理显著提高了第 1、4、5 穗果的维生素 C 含量,而 HMK处理则显著提升了第 1 穗果的可溶性固形物含量(P<0. 05)。研究结果与王子凡等[40]的研究一致,表明钙肥和甜菊苷可通过不同的生理途径改善番茄品质。且所有处理均降低了秋茬果实可滴定酸含量,提高了糖酸比,改善了番茄的口感。生物刺激剂和富氢水复配显著改善了土壤的理化性质。HMC 处理均显著降低了土壤 pH 和 EC 值,表明富氢水与有机钙的复配可能通过调节土壤微生物群落结构,促进了有机酸的分泌,降低了土壤的盐分含量[41] 。此外,所有处理均显著提高了土壤速效钾含 量 ,其 中 HMC 处理在春茬中比对照提高了62%。钾是植物生长发育的关键元素,其有效性的提高可能与微生物菌剂通过解钾作用释放了土壤中的固定态钾有关[42] 。

 

本研究中富氢水与微生物菌剂复配(HM)可有效协调番茄营养生长与生殖生长,显著提升春茬定植初期株高、秋茬茎粗和坐果率(P<0. 05),改善果实维生素 C 和可溶性固形物含量,并通过降低土壤pH、EC 值及提升速效磷、全氮含量改良土壤环境,为番茄生长提供有利条件。生物刺激剂的加入可进一步增强协同效应,其中富氢水+微生物菌剂+有机钙(HMC)处理表现最优:较 CK2及其他处理显著提高春茬果实维生素 C 含量和两茬土壤速效钾、全氮含量(P<0. 05),显著降低土壤 pH 和 EC 值(P<0. 05),同时促进植株茎粗增长和多穗位果实品质提升,综合效果优于 HMK 处理。不同茬口结果差异表明,环境因子(如温度、光照等)可能影响处理效果,秋茬中 HMC 对土壤速效钾的提升幅度高于春茬,表明生产中需根据茬口特点优化施用方案。综上,富氢水与微生物菌剂复配是改善设施番茄生长、品质及土壤的有效措施,联合施用有机钙可进一步增强效果,为设施番茄优质高效生产及土壤可持续利用提供了可行的技术参考。