樱桃番茄风味独特，口感极佳，深受消费者的青睐，在现代设施园艺的发展中具有较高的经济效益和农业附加值^[1]。有机栽培作为一种遵循自然规律和生态学原理、发展可持续的生产管理模式，其能够促进作物养分平衡和内源激素平衡，协调作物供氮性能与碳氮代谢，有利于作物产量和品质的形成^[2]。同时，有机栽培中整个农业生产与生态环境的协调发展过程绿色优质、安全性高，能够解决传统种植模式中化肥农药的过量投入、土壤盐渍化、产量品质下降等资源、环境和效益问题，促进农业的高质量发展^[3]。有机肥料中富含有机物质及植物生长所需的各种养分，营养丰富全面。有机养分的释放和供应是有机栽培中养分平衡的关键因素，直接影响有机栽培的成效^[4]。研究发现有机栽培能够提高蔬菜维生素 C、还原糖和可溶性糖含量^[5-6]。有机营养液作为一种堆肥的浸提液，可以补充栽培过程中养分的失衡，提供有益微生物，同时为有机栽培与无土栽培的结合提供了契机。在番茄的全有机栽培中发现施用有机营养液能够提高叶片光合性能，提高番茄产量和品质，有机营养液供应和灌溉量的耦合效应能够提升番茄的综合品质^[7-8]。蔡东升等^[9] 对营养液供应的研究表明，增加营养液供应量能够提高果实的可溶性蛋白质、抗坏血酸含量，适当提高黄瓜生育前期和降低生育末期营养液浓度能提高黄瓜的整体品质^[10]。目前，关于有机营养液供应及水肥耦合等方面的研究较为深入，各有优势，但对于不同时期营养液的阶段供应研究相对较少。本研究采用有机基质袋式栽培方式，通过有机营养液补充营养，研究了全有机栽培模式下不同生长发育时期的有机营养液配方及供应量对樱桃番茄植株干物质累积、营养元素吸收及利用、果实产量和品质等方面的影响，探索全有机设施樱桃番茄更精准、更精细的有机营养液管理模式，从而为设施袋培樱桃番茄全有机栽培提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地点与试验材料

本试验于 2020 年 1～7 月进行，供试大棚为大跨度非对称酿热保温大棚（国家专利号 CN20289 0064U），该大棚长 32 m，跨度 17 m，脊高 5.2 m。供试番茄品种为“福特斯”樱桃番茄，由荷兰瑞克斯旺公司提供。

试验所用基质由腐熟牛粪、菇渣和珍珠岩以体积比 3∶3∶4 混配而成，基质理化性质为：容重 0.37 g·cm^-3，持水孔隙度 45.1%，通气孔隙度 23.4%，总孔隙度 68.5%，pH 6.77，EC 值 2430 μS·cm^-1，碱解氮含量 1683.06 mg·kg^-1，有效磷含量 256.87 mg·kg^-1，速效钾含量 2019.68 mg·kg^-1，有机质含量 210.54 g·kg^-1。试验所用有机营养液是将烘干后的腐熟粪肥与水按 1∶10 的质量比混合后搅拌，在有氧条件下浸提 72 h 后过滤得到猪粪、牛粪、羊粪浸提液，再将浸提液按比例混合后以山崎配方的氮元素含量为基准稀释。试验所用基质栽培袋由厦门欧真农膜加工厂提供，规格为 90 cm×20 cm×16 cm。本试验采用水肥一体化栽培模式，设备为荷兰 Ridder 公司生产的灌溉施肥装置。

1.2 试验设计

本试验在前期有机营养液供应研究的基础上^[8]，以有机营养液配方和供应量两因子为研究因素，设置两种有机营养液配方：F1（猪粪浸提液、牛粪浸提液、羊粪浸提液体积比 2∶1∶1）、F2 （猪粪浸提液、牛粪浸提液、羊粪浸提液体积比 4∶ 1∶1）；3 种营养液供应量：M1（开花坐果期每次 0.6 L·株^-1，果实成熟期每次 1.4 L·株^-1）、M2（开花坐果期每次 0.8 L·株^-1，果实成熟期每次 1.2 L·株^-1）、 M3（开花坐果期每次 1.0 L·株^-1，果实成熟期每次 1.0 L·株^-1），两因素组合共 6 个处理，以 M3 供应量的山崎营养液作为无机营养液配方处理 （F0M3），具体试验处理见表1，营养液养分含量见表2。各处理 3 次重复，随机区组排列，小区面积 15.6 m² （13 m×1.2 m），每个小区 45 株植株，采用基质袋培，每袋装 18 L 基质。1 月 11 日育苗，3 月 6 日待番茄幼苗长至 5 叶 1 心时，选取长势一致的壮苗定植，每袋定植 3 株，株行距为 120 cm×30 cm，缓苗 7 d。有机营养液处理：开花坐果期 4 月 8 日开始、果实成熟期 5 月 15 日开始，施肥周期为 7 d·次^-1，共施肥 10 次，灌水补充营养液供应造成的水分差异，消除不同供应量造成的灌水差异。基质湿度小于 60% 时进行灌水。单秆整枝，留 8 穗果，6 月 30 日拉秧。其它管理按照常规田间管理方法进行。

1.3 测定项目与方法

干物质积累量和植株养分的测定：分别于处理后 40 d（5 月 18 日）、处理后 80 d（6 月 28 日）选取 4 株长势均匀一致的樱桃番茄植株，将根、茎、叶、果各器官分离，分别在 105℃下杀青 30 min， 65℃烘干至恒质量，用电子天平测定植株各器官干物质量。将样品磨碎后过 0.35 mm 筛，用于全氮、全磷、全钾含量的测定^[11]：采用 H₂SO₄-H₂O₂ 消煮法进行消煮，全氮、全磷用 AA3 型高分辨自动化学分析仪（德国 SEAL 公司）测定，全钾用 Flame photometer 410 型火焰光度计（英国 Sherwood 公司） 测定。

养分累积量、转运率的计算公式^[12-13]：

植株养分（氮、磷、钾）吸收量 = 养分含量 × 植株干物质量

植株养分（氮、磷、钾）转运率（%）=（结果末期养分积累量-结果初期养分积累量）/ 结果初期养分积累量 ×100

光合指标测定：分别于处理后 40 d（5 月 18 日）、处理后 80 d（6 月 28 日）选取 5 株长势一致的壮苗，利用 LI-6800 型便携式光合测定仪（美国 LI-COR 公司），选取顶部生长点以下第 4 片完全展开的功能叶测定叶片的净光合速率，测定时间为 9：00～11：00。

果实产量和品质^[14]的测定：每次采摘时采用电子天平测定小区产量和单果重，最后累积计算产量，成熟期取第三穗大小、色泽均匀一致的果实进行品质测定，可溶性固形物用数显糖酸仪 TD-45 测定（浙江拓普云农科），可溶性蛋白质含量用考马斯 G-250 染色法测定，维生素 C 含量用钼蓝比色法测定，还原糖含量用 3，5-二硝基水杨酸法测定。硝酸盐含量用水杨酸-硫酸法测定，番茄红素含量采用分光光度计（Thermo fisher，USA）法测定^[15]。

1.4 数据分析

采用 Excel 2019 进行数据处理，采用 Origin 2017 作图，采用 SPSS 22.0 进行单因素方差分析（LSD 法）和相关性分析，采用 Python 作相关性热图，P <0.05 表示差异显著，P <0.01 表示差异极显著。

2 结果与分析

2.1 不同有机营养液配方和供应量对樱桃番茄干物质积累量的影响

由图1 可知，F0M3 处理植株干物质积累量显著高于 F1M3 和 F2M3。有机营养液处理后 40 d，叶片和果实干物质的积累量分别占植株总干物质积累量的 26.57%～38.24% 和 24.59%～42.09%，叶片平均干物质积累量大于果实。随营养液供应量的减少，植株的总干物质累积量先减少后增加，F1M3 处理植株总干物质积累量和 F1M2 处理果实总干物质积累量达到最大，F1M3 处理植株总干物质积累量较 F1M1 和 F1M2 分别增加 4.39% 和 10.35%；F2M3 处理叶片和植株总干物质积累量达到最大，F2M3 处理植株总干物质积累量较 F2M1 和 F2M2 分别增加 8.45% 和 9.53%。有机营养液处理后 80 d，果实和根系干物质的积累量分别占植株总干物质积累量的 25.10%～33.28% 和 39.30%～50.57%，果实平均总干物质积累量大于叶片。F1M2 处理植株的总干物质积累量达到最大，F1M2 处理植株总干物质积累量较 F1M1 和 F1M3 分别增加 5.99% 和 10.80%；F2M2 处理果实干物质积累量达到最大值，F2M1 和 F2M2 处理植株总干物质积累量较 F2M3 分别增加 11.67% 和 12.05%。以上说明，有机营养液处理后植株干物质积累量显著低于无机营养液处理，开花坐果期减少营养液供应量，樱桃番茄植株干物质积累量先减小后增加，且 M1 和 M2 供应量均低于 M3，随着后期营养液供应量增加，樱桃番茄叶片和总干物质积累量增加，但是营养液供应量过高会抑制植株干物质累积，除无机营养液处理外，F1M2 达到最大。

注：柱上不同大写字母表示单株处理间差异显著，柱旁不同小写字母表示各器官处理间差异显著（P <0.05）。下同。

2.2 不同有机营养液配方和供应量对樱桃番茄养分累积量和转运量的影响

由图2 可知，整个生育期茎的磷累积量和果实的钾累积量占整个植株的比重高于其它营养器官。 F0M3 处理植株氮和磷元素的累积量显著高于 F1M3 和 F2M3。有机营养液处理后 40 d，相同配方条件下，M3 供应量处理叶片氮元素和植株总氮元素累积量显著高于 M1 和 M2 供应量处理；随着营养液供应量的减少，F1 配方处理茎的磷元素含量呈先减少后增加的趋势，F2 配方处理茎的磷累积量呈增加的趋势；F1 配方处理植株钾元素累积量呈增加的趋势，F1M1 与 F1M2 处理间差异不显著，F2 配方处理植株钾元素累积量呈先增加后减少的趋势。有机营养液处理后 80 d，相同配方条件下，随营养液供应量的增加，F1 配方处理樱桃番茄果实氮元素和植株氮元素累积量呈增加趋势；F1 配方处理樱桃番茄果实磷累积量呈增加的趋势，植株磷元素累积量呈先增加后减少的趋势，F2 配方处理叶片、果实的磷元素和植株磷元素累积量呈先增加后减少的趋势；随营养液供应量的增加植株钾元素累积量呈增加的趋势，F1 配方处理植株叶片和果实钾元素累积量呈增加的趋势，F2 配方处理果实钾元素累积量呈先增加后减少的趋势，F1M2 处理最大。

以上表明，有机营养液处理植株氮和磷元素的累积量显著低于无机营养液处理，开花坐果期随营养液供应量的减少，植株钾元素的吸收量呈增加或者先增加后减少的趋势；果实成熟期随植株营养液供应量的增加，植株氮和钾元素的吸收逐渐增加，植株磷元素的吸收量先增加后减少，果实钾元素吸收量呈先增加后减少的趋势。整体上开花坐果期减少营养液供应量，果实成熟期增加营养液供应量能够促进樱桃番茄植株对磷、钾元素的吸收。

2.3 不同有机营养液配方和供应量对樱桃番茄植株养分转运率的影响

营养元素的转运率能够反映各器官养分的转运能力^[15]，如表3 所示，F1M3 和 F2M3 处理植株磷元素转运率显著高于 F0M3 处理，F2 配方处理果实钾元素转运率显著高于 F1 配方。相同配方条件下，M1 和 M2 供应量处理植株的氮、磷、钾元素转运率显著高于 M3 供应量处理，F1M2 处理根、茎、叶和植株的氮元素转运率均达到最大。 F1M1 和 F1M2 处理植株氮元素转运率较 F1M3 分别增加 78.32% 和 104.74%，F2M1 和 F2M2 处理植株氮元素转运率较 F2M3 分别增加 68.98% 和 45.83%； F1M2 处理根、茎、叶片的磷元素转运率达到最大，F1M1 和 F1M2 处理植株磷元素转运率较 F1M3 分别增加 13.08% 和 21.15%，F2M2 处理叶片和果实磷元素转运率达到最大，F2M1 和 F2M2 处理植株磷元素转运率较 F1M3 分别增加 51.75% 和 62.08%；相同配方条件下 M1 供应量处理植株的钾元素转运率均达到最大，F2M1 处理根、茎、叶片钾元素转运率达到最大，F1M1 和 F1M2 处理植株钾元素转运量较和 F1M3 分别增加 59.71% 和 43.41%，F2M1 和 F2M2 处理植株钾元素转运量较 F2M3 分别增加 28.27% 和 3.90%。说明有机营养液处理樱桃番茄植株磷元素转运率显著高于无机营养液处理，开花坐果期减少营养液供应量，果实成熟期增加营养液供应量能够显著增加樱桃番茄植株各器官和植株总营养元素的转运分配，F2 配方处理果实钾元素转运率高于 F1 配方。

注：表中数据为均值 ± 标准误，不同小写字母代表处理之间的显著性差异（P <0.05）。下同。

2.4 不同有机营养液配方和供应量对樱桃番茄叶片净光合速率的影响

如图3 所示，有机营养液处理后 40 d，随着营养液供应量的减少，樱桃番茄叶片的净光合速率呈降低的趋势，F1M2 和 F1M3 处理分别达到 29.93、30.57 μmol·m^-2·s^-1，F1M1 较 F1M3 显著降低 23.23%，F2M1 和 F2M3 处理分别达到 30.88 和 31.39 μmol·m^-2·s^-1，F2M1 较 F2M3 显著降低 18.48%；有机营养液处理后 80 d，随着营养液供应量的增加，F1 配方处理樱桃番茄叶片的净光合速率呈增加的趋势（F1M1 与 F1M2 差异不显著），F2 配方处理呈先增加后降低的趋势，F1M1 和 F1M2 处理分别达到 27.39 和 27.37 μmol·m^-2·s^-1，较 F1M3 分别增加 22.77% 和 22.68%，F2M2 较 F2M3 显著增加 26.96%。以上表明，开花坐果期减少营养液供应量，果实成熟期增加营养液供应量能够显著增加樱桃番茄叶片的光合性能。

2.5 不同有机营养液配方和供应量对樱桃番茄产量和品质的影响

由表4 可知，F0M3 处理樱桃番茄产量显著高于 F1M3。F1M2 处理樱桃番茄产量显著高于 F1M1 和 F1M3，F2 配方条件下各供应量处理间樱桃番茄产量差异不显著。相同供应量条件下，与无机营养液处理相比，F1M3 和 F2M3 处理樱桃番茄果实中可溶性固形物和番茄红素含量显著高于 F0M3。F1 配方处理樱桃番茄可溶性固形物和可溶性总糖含量高于 F2 配方，F1M1 和 F1M2 处理樱桃番茄果实可溶性蛋白质、番茄红素、维生素 C 和可溶性总糖含量显著高于 F1M3，果实中硝酸盐含量显著低于 F1M3。与 F1M3 相比，F1M1 和 F1M2 处理樱桃番茄果实可溶性蛋白质含量分别增加 4.47% 和 4.81%，维生素 C 含量分别增加 12.63% 和 15.89%，番茄红素含量分别增加 20.37% 和 42.56%，可溶性糖含量分别增加 8.16% 和 4.41%，硝酸盐含量分别降低 26.8% 和 5.78%；F2 配方处理樱桃番茄维生素 C 含量高于 F1 配方，F2M1 和 F2M2 处理果实番茄红素含量显著高于 F2M3，果实中硝酸盐含量显著低于 F2M3。与 F2M3 相比，F2M1 和 F2M2 处理番茄红素含量分别增加 32.02% 和 34.66%，硝酸盐含量分别降低 30.08% 和 10.39%。说明 F2 配方处理与无机营养液处理樱桃番茄产量无显著差异，F1 配方条件下 M2 供应量处理的樱桃番茄产量最高。有机营养液处理较无机营养液处理能提高樱桃番茄果实中可溶性固形物和番茄红素含量，其中 F1 配方处理果实可溶性固形物和可溶性总糖含量高于 F2 配方，F2 配方处理樱桃番茄产量和果实维生素 C 含量高于 F1 配方。相同配方条件下开花坐果期减少营养液供应量，果实成熟期增加营养液供应量能够提高樱桃番茄果实维生素 C、番茄红素和可溶性总糖含量（F2M1 除外），降低果实硝酸盐含量。

3 讨论

有机营养液作为有机基质栽培的营养补充，可以弥补在栽培后期基质养分失衡以及释放缓慢的问题，有机营养液中不仅含有大量植物所必需的矿质元素，还含有许多有益微生物及代谢产物，能够为植株生长提供持续的营养，增加养分供应的持续性，同时具有一定的生物防治效果^[6]。

营养元素参与植物各种生理代谢过程，是植物干物质形成的基础^[16]。本研究表明，开花坐果期减少有机营养液供应量，果实成熟期增加有机营养液供应量能够促进植株对磷、钾元素的吸收，这种营养液供应能够使“基质-植株”体系的养分需供达到平衡，过高养分供应会造成盐胁迫，抑制养分的吸收，而较低的养分供应难以满足植株生长的需求，均不利于植株对养分的吸收和生物量的积累^[17-18]。有研究表明，增施氮肥可以提升辣椒和黄瓜各阶段干物质的积累量，可以提升辣椒各阶段干物质的积累速率^[19-20]。而本研究中，开花坐果期减少有机营养液供应量，果实成熟期增加有机营养液供应量能够显著增加番茄植株各器官和植株总营养元素的转运分配，这可能是生育前期适宜的养分供应促成植株生长发育的前期优势，在需肥增加的后期适当增加肥料供应有利于后期植株干物质和养分的积累，使“源”器官储存的干物质和养分向“库” 器官的转运增多，这也与相同配方条件下 M1 和 M2 供应量下植株养分和干物质的累积量高于 M3 供应量的结果相一致，说明开花坐果期减少有机营养液供应量，果实成熟期增加有机营养液供应量能够促进植株养分和干物质的吸收、转运及向果实分配。

光合作用是植物生长和生物产量累积的基础^[21]，有利于植物干物质的积累和光合产物的转运分配^[22]，水肥的供应通过影响叶片中的叶绿素合成、气孔和非气孔因素等影响植株叶片的光合作用^[23]，最终影响植株有机物质的生产。有研究表明，一定条件下，增加叶片氮含量能够促进叶绿素含量和叶绿体活性增加，从而提升叶片的净光合速率^[24]；叶片氮含量和钾含量与光合能力呈正相关关系^[25]，适当增加营养液供应量有利于作物的光合作用、促进干物质累积并向地上部转运分配^[26]。在本研究中，在前期减少有机营养液供应量，后期增加有机营养液供应量能显著增加樱桃番茄植株的净光合速率，一方面有机栽培通过丰富的微生物活性改善根系环境影响基质的肥力水平，通过氮、钾元素的吸收利用进而促进叶片的光合作用，另一方面不同配方及供应量处理下植株对铁、镁等微量元素的养分吸收能力不同，影响叶绿体的结构，以及有机营养液中富含的激素物质或次生代谢物质间接调控叶绿素的合成^[27]。

果实中营养物质含量关系到番茄的口感和品质，进而影响番茄的经济价值和效益。有机营养液中含有大量水溶性等有机活性成分和类激素物质，是合成糖酸的前体物质^[28-29]，本研究结果表明，有机营养液处理较无机营养液能提高樱桃番茄果实中可溶性固形物和番茄红素含量，这与牛晓丽等^[30]在番茄上的研究结果相一致，可能是有机营养丰富全面，能够提供充足的钾元素并且促进植株对钾元素的吸收，而钾元素通过提高氮代谢、类胡萝卜合成等相关酶的活性，通过电子传递链参与八氢番茄红素脱氢等过程进而影响番茄果实的品质。 F1 配方处理果实可溶性固形物、可溶性总糖含量高于 F2 配方，F2 配方处理樱桃番茄维生素 C 含量高于 F1 配方，可能是不同配方由于物料配制比例不同，其有机活性成分和类激素含量存在差异，进而影响到樱桃番茄品质的形成。燕飞等^[31]研究发现，适当提高营养液浓度可以增加黄瓜果实维生素 C、可溶性蛋白质和可溶性糖含量，但过高尤其是氮素浓度较高时，黄瓜果实综合品质降低。增施磷肥和钾肥能够提高番茄果实中的可溶性糖含量，增施钾肥能够提高樱桃番茄果实中的维生素 C 含量，进而提高果实的品质^[32]。本研究结果表明，开花坐果期减少有机营养液供应量，果实成熟期增加有机营养液供应量能够提高樱桃番茄果实维生素 C、番茄红素和可溶性总糖含量，这也与李邵等^[10]在黄瓜上的研究结果相一致，可能是由于生育前期减少有机营养液供应量，后期增加有机营养液供应量能够促进植株对钾元素的吸收累积，也可能是不同有机营养液供应量处理后，樱桃番茄植株对养分的吸收转运和向果实的分配产生差异，进而影响樱桃番茄的品质。相关性分析（图4）表明，果实中钾元素含量与果实维生素 C 含量和番茄红素含量存在极显著的正相关关系，果实中磷元素含量与可溶性固形物含量和可溶性总糖含量存在极显著的正相关关系，这与马跃等^[32]认为的增施磷肥和钾肥会提高番茄果实中可溶性糖含量和维生素 C 含量的结果相一致，这也契合了本研究中 F2 配方处理果实钾元素转运率高的结果，原因可能是钾元素作为植物体内酶的催化剂，提高了蔗糖代谢相关酶的活性，促进了光合产物的合成运输和果实中蔗糖的代谢，进一步促进果实品质提升^[33]。硝酸盐含量随施肥量的增加而上升，而施用有机肥能够降低果实中硝酸盐的累积^[34]。本研究表明，开花坐果期减少营养液供应量，果实成熟期增加营养液供应量能够降低果实硝酸盐含量，可能是钾元素的吸收累积激活了植物体内的硝酸还原酶，促进了硝酸盐的还原同化，进而降低了果实的硝酸盐含量^[35]。

适宜的有机营养液供应能够使有机栽培养分的供需达到平衡，促进樱桃番茄植株养分吸收和“库源”器官之间的转运分配，影响樱桃番茄植株的生长发育，促进植株对钾元素的吸收转运，而钾元素作为多种酶的促进剂，提高了氮代谢、类胡萝卜合成、蔗糖代谢等相关酶及硝酸还原酶的活性，促进各种合成代谢途径进而提高了樱桃番茄果实的品质，本研究中有机营养液处理可在保证不减产的情况下提高樱桃番茄的品质，栽培效益显著。本研究对于樱桃番茄全有机栽培的营养液精准管理进行了初步探索，今后要细分樱桃番茄的生育期和有机营养液供应量和浓度，进一步探究有机栽培条件下樱桃番茄品质提高的机理。

4 结论

与无机营养液相比，有机营养液处理能提高樱桃番茄果实中可溶性固形物和番茄红素含量；开花坐果期减少有机营养液供应浓度，果实成熟期增加有机营养液浓度能够促进番茄植株的养分吸收转运和干物质积累，提高结果期植株光合性能；F2 配方樱桃番茄产量高于 F1 配方，F1 配方果实品质优于 F2 配方，综合考虑樱桃番茄产量和品质，开花坐果期每次 0.8 L·株^-1，相同配方条件下果实成熟期每次 1.2 L·株^-1 有机营养液处理后樱桃番茄的产量和品质最优，可应用于全有机樱桃番茄的优质高产栽培。

参考文献