农用酵素对有机番茄高品质生产的作用

Effects of agricultural Jiaosu on the high-quality production of organic tomato

摘要

为探究农用酵素在有机番茄种子发芽和种植过程中的提质作用，以番茄品种‘苹果青’为试验材料，进行了发芽试验和栽培试验；发芽试验中，使用商品育苗（S）和农场自制（Z）基质，每种基质都设置农用酵素（JS）和自来水（CK）处理，测定番茄种子的发芽势和发芽率；在栽培试验中，采用裂区设计，主区为农用酵素处理（灌根250 mL+地上部喷施20 mL， J₁），以等量水替代酵素为对照（J₀），以15（Y₁）、45（Y₂）、75（Y₃）t/hm²有机肥用量为副区，共6个处理，测定番茄株高、茎粗、节间长度、叶片SPAD、产量、品质、土壤养分等指标，对品质综合评价值（D）最高的农用酵素灌溉处理的土壤微生物群落结构变化进行分析。结果表明：1）农用酵素处理可以提高番茄种子发芽势和发芽率。ZJS的发芽势和发芽率分别比ZCK上升26.7%和4.3%；SJS的发芽势和发芽率分别比SCK升高2.3%和2.0%。2）栽培试验中，农用酵素处理可促进植株健康生长、提升番茄产量和品质。其中，J₁的番茄茎粗相较于J₀增加6.4%~7.1%，SPAD升高6.3%~7.1%，植株节间缩短11.9%~21.2%，产量增加9.7%~16.9%；Y₁、Y₂有机肥用量下J₁果实中的番茄红素含量、维生素C含量、糖酸比分别较J₀升高55.7%~70.7%、7.2%~17.0%、24.2%~33.4%，且各有机肥用量下J₁果实品质指标综合评价值均高于J₀。3）农用酵素可以改善土壤养分状况与微生物群落结构。J₁的土壤有机质含量较J₀升高24.2%~43.6%，硝态氮含量较J₀升高17.3%~28.0%；土壤细菌和真菌群落丰富度较J₀分别下降12.2%和22.8%，但土壤中子囊菌门的真菌丰度上升6.24%，厚壁菌门和酸杆菌门的细菌丰度分别上升6.31%和11.33%。综上，施用农用酵素可有效提升有机番茄优质高产的生产效能。

Abstract

In order to explore the role of agricultural Jiaosu （AJ） in improving the quality of organic tomato during germination and planting， germination and cultivation experiments were carried out by taking tomato variety 'Pingguoqing' as experimental material. In the germination experiment， the commercial seedling （S） and farm-made （Z） substrates were used， and each substrate was treated with AJ （JS） and water （CK）， respectively. The germination energy and germination rate of tomato seeds were determined； In the cultivation experiment， a split zone design was adopted. In the main zone， the amount of AJ root irrigation 250 mL + aboveground spraying 20 mL （J₁） were applied， meanwhile the control is to replace AJ with an equal amount of water （J₀）. In secondary zone， the amount of 15 （Y₁）， 45 （Y₂） and 75 （Y₃） t/hm² organic fertilizer were designated. There were 6 treatments in total. The plant height， stem diameter， internode length， leaf SPAD， yield， quality and soil nutrients of tomato were measured， and the changes of soil microbial community structure under the treatment with the highest comprehensive evaluation value （D） of quality were measured. The results showed that： 1） AJ improved the germination energy and germination rate of tomato seeds. The germination energy and germination rate of ZJS were 26.7% and 4.3% higher than those of ZCK， and the germination energy and germination rate of SJS were 2.3% and 2.0% higher than those of SCK， respectively. 2） In the cultivation experiment， AJ promoted the healthy growth of plants and improved the yield and quality of tomato. Compared with J₀， the stem diameter of tomato treated with J₁ increased by 6.4%-7.1%， the SPAD increased by 6.3%-7.1%. The plant internode shortened by 11.9%-21.2%， and the yield increased by 9.7%-16.9%. Under the amount of Y₁ and Y₂ organic fertilizer， the lycopene content， vitamin C content and sugar-acid ratio of J₁ fruit increased by 55.7%-70.7%， 7.2%-17.0% and 24.2%-33.4%， respectively. Compared with J₀， and the comprehensive evaluation value of fruit quality of J₁ was higher than that of J₀. 3） AJ improved soil nutrient status and microbial community structure. Compared with J₀， the content of soil organic matter of J₁ increased by 24.2%-43.6%， the content of nitrate nitrogen increased by 17.3%-28.0%， and the richness of soil bacterial and fungal communities respectively decreased by 12.2% and 22.8% compared with J₀. However， the fungal abundance of the phylum Ascomycota in the soil increased by 6.24%， and that of Firmicutes and Acidobacteria increased by 6.31% and 11.33%， respectively. In summary， AJ effectively enhanced the germination of tomato seeds in different substrates， improved the plant type and leaf photosynthetic capacity of tomato， and increased the contents of soil organic matter and nitrate nitrogen. At the same time， it also increased the abundance of microorganisms such as Ascomycetes and Bacillus， promoted the growth and development of plants， which makes it can be used for high-quality and high-yield cultivation of organic tomato.

Graphical abstract

关键词

番茄 / 农用酵素 / 发芽 / 种植技术 / 土壤微生物

Key words

tomato / agricultural Jiaosu / germination / planting techniques / soil microorganisms

番茄（Solanum lycopersicum L.）为喜温怕涝的茄科植物，是全世界栽培最为普遍的茄果类蔬菜之一^［1］。我国是鲜食和加工番茄生产大国之一^［2］，巨大的消费市场使得番茄产业不断发展壮大。为了保障番茄正常生产，大量激素与农药化肥被使用，常引起农药残留、品质下降和风味变淡等问题^［3］。目前，优质番茄在市场上处于供不应求的状态，而高端有机番茄的生产又存在技术要求较高、投入较大的特点^［4］。因此，让有机番茄种植向高品质低成本方向转化，对有机番茄产业发展有着重要的意义。

农用酵素是利用废弃有机物料、红糖和水以3∶1∶10的质量比混合厌氧发酵3个月以上形成的集有益菌群、有机酸、氨基酸等有效活性成分于一体的微生态系统^［5］。已有研究表明农用酵素是一种价廉质优的绿色有机投入品，其在农业上应用可以起到改良土壤、促进植物生长、提升作物品质和加强植物对病害免疫力的作用^［6-7］。在土壤改良方面，韩剑宏等^［8］研究表明在盐碱土壤中施用农用酵素一段时间后，土壤的总磷、总氮和有机质含量显著增加。杨园媛等^［9］研究发现，在甘蓝栽培前把农用酵素施入土壤，土壤中的速效钾、速效氮含量均显著增加，其中速效钾增加了17.08%；在促进作物生长发育和提升果实品质方面，沈奕等^［10］研究表明施用复合农用酵素、生物质炭可显著提高番茄植株的株高、叶绿素相对含量和果实产量，同时改善番茄果实品质。韩亚萍^［11］的研究表明用亚硒酸钠溶液与稀释50×的农用酵素混合液对番茄进行灌根，可以显著提高番茄幼苗叶绿素含量，改善幼苗光合特性，提高番茄果实品质；在作物防病方面，朱丽梅等^［12］使用大蒜酵素防治黄瓜叶霉病的结果表明，使用农用酵素的防治效果明显优于其他处理，防治效果最高可达82.55%。另外，刘艳娜等^［13］研究表明采用紫苏、薄荷、香矢车菊等芳香源植物制作的农用酵素，能够提升梨的品质并对梨黑星病、轮纹病、腐烂病具有良好防治效果。目前关于农用酵素对有机番茄出苗、种植和土壤微生物结构影响的研究鲜见报道，本研究将农用酵素应用于有机番茄发芽和栽培过程中，测定种子发芽势和发芽率以及开花坐果期番茄株高、茎粗、节间长度、叶片SPAD、产量、品质、土壤养分等指标，旨在探究农用酵素在有机番茄出苗、生长、产量、品质等方面的提质效应，以期为提高有机番茄生产效能提供参考。

1　材料与方法

1.1　试验地概况

试验于2022年4—10月在山西省大同市灵丘县东河南镇平人农场（39°24′ N，114°05′ E）进行。灵丘县平均海拔1 250 m，年平均气温7 ℃，≥10 ℃ 的积温2 887.3 ℃，无霜期145 d左右，年平均降雨量433.3 mm，属于温带大陆性气候^［14］。试验地前茬作物为豆角，土壤含有机质10.41 g/kg，全氮0.80 g/kg，碱解氮81.80 mg/kg，有效磷8.02 mg/kg，速效钾119 mg/kg，pH 8.41。

1.2　试验材料

选用北京地方名优番茄品种‘苹果青’为试验材料，生育期70~75 d，由平人农场提供。苦参酵素、果蔬酵素和动物血酵素来源于中国农业大学农学院全域有机农业课题组，均由主要原料（废弃果蔬、苦参、猪血）、红糖和水以3∶1∶10的质量比混合厌氧发酵6个月以上制得。本研究中所使用的农用酵素是由果蔬酵素和苦参酵素以1∶1的体积比混合而成。发芽试验所用自制基质是以羊粪∶珍珠岩按3∶1的质量比混合而成，商品基质购自佛山市好苗旺土农业有限公司，主要成分为进口泥炭、椰糠、珍珠岩、腐殖质。种植试验所用的有机肥由牛粪、蘑菇渣经过好氧发酵充分腐熟制成。

1.3　试验设计

1.3.1　发芽试验

分别使用农场自制基质（Z）和商品育苗基质（S），每种基质都设置农用酵素（JS）和自来水（CK）处理，共4个处理，见表1。处理基质的方法具体为：向基质中添加自来水或稀释50×的农用酵素溶液至含水率为 70%。采用穴盘育苗的方式，50孔育苗盘，番茄种子2 粒/穴。播种完成后控制适宜的土壤水分和温度，观察记录不同处理番茄种子的发芽情况，每个处理设3次重复。

1.3.2　种植试验

种植试验采用裂区设计，主区为灌溉时农用酵素的使用量，副区为有机肥用量。灌溉时农用酵素使用量设置2个水平：灌根250 mL+地上部喷施20 mL（J₁）、以等量自来水为对照（J₀）。有机肥用量设置低、中、高3个水平：15（Y₁）、45（Y₂）、75（Y₃）t/hm²，见表2。有机肥作为底肥一次性施入。农用酵素的灌溉方法具体为根据农场日常番茄种植灌溉频率，每个小区使用250 mL农用酵素稀释200×后灌根，番茄缓苗后使用20 mL农用酵素稀释300×后均匀喷施地上部，每隔10 d一次，共计6次。番茄进入花果期后，需在农用酵素中按50%的体积比例加入动物血酵素后使用。对照（J₀）则是使用自来水代替农用酵素，操作同上。每个处理重复3次。每个试验小区的大小为5 m × 4 m，单垄双行，垄内行间距25 cm，株距50 cm，垄间距100 cm，采用育苗移栽的方式种植。种植试验所用番茄苗于6月14日移栽定苗，7月7日番茄开始进入花果期，8月16日开始起番茄陆续成熟，开始分批采收，于10月19日停止采收。

1.4　测定指标及方法

1.4.1　发芽试验指标

分别于种子播种后的第7和17天统计发芽种子数量。根据统计数据计算发芽势和发芽率，计算公式如下：

发芽势=\frac{\mathrm{第}\mathrm{7}\mathrm{天发}\mathrm{芽种}\mathrm{子数}}{\mathrm{播种}\mathrm{种子}\mathrm{数}}\times \mathrm{100}\mathrm{\%}（1）

发芽率=\frac{\mathrm{第}\mathrm{17}\mathrm{天发}\mathrm{芽种}\mathrm{子数}}{\mathrm{播种}\mathrm{种子}\mathrm{数}}\times \mathrm{100}\mathrm{\%}（2）

1.4.2　植株生长指标

使用卷尺和游标卡尺测定番茄植株株高，第一、第二节间的长度和茎粗；采用便捷式叶绿素测定仪SPAD-502 Plus测量番茄植株的倒数第二片完全展开叶SPAD，每个处理3次重复。

1.4.3　产量

于番茄的成熟期在每个小区内随机选择12株长势均一的番茄，记录果实总重量和个数，计算番茄的单果重和单株结果数，根据株行距换算产量。

1.4.4　品质指标

在果实成熟中期，摘取不同小区成熟度一致且大小均一的同穗番茄果实用于其品质指标的测定。番茄红素利用分光光度法^［15］检测；维生素C采用二苯比色法^［3］测定；可溶性固形物含量采取手持式折光仪法^［3］测定；可溶性糖采用蒽酮比色法^［16］测定；总酸采用酸碱滴定法^［3］检测；糖酸比为可溶性糖含量与总酸含量的比值。参考陈露等^［17］的方法通过主成分分析和隶属函数综合分析法对品质进行综合评价，综合指标隶属函数值（U（X_j ））计算公式如下：

U(X_j)=\frac{X_j-X_{\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}}}{X_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}-X_{\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}}}(j=\mathrm{1,2},\dots ,n)（3）

式中：X_j 、X_min 和X_max 依次表示每个试验材料中第j个综合指标、最小值和最大值。

权重（W_j）计算公式如下：

W_j=\frac{P_j}{{\sum }_{j=\mathrm{1}}^n{P}_j}(j=\mathrm{1,2},\dots ,n)（4）

式中：P_j 为所有试验材料第j个综合指标的贡献率。

综合评价值（D）计算公式如下：

D={\sum }_{j=\mathrm{1}}^n[U(X_j)\times W_j](j=\mathrm{1,2},\dots ,n)（5）

1.4.5　土壤养分指标测定

采用五点取样法采取土壤样品进行测定，总钾采用碱熔-火焰光度法测定^［18］；总磷采用碱熔-钼锑抗分光光度法^［19］测定；铵态氮采用KCl浸提-靛酚蓝比色法^［20］测定；硝态氮采用酚二磺酸比色法^［21］测定；有机质采用重铬酸钾容量-稀释热法^［22］测定。

1.4.6　土壤微生态指标测定

选取种植试验中品质综合评价值（D）最高的农用酵素灌溉处理和对照处理的土壤，测定土壤的微生物多样性。土壤样品送至上海派森诺生物有限公司采用 Illumina Miseq 测序技术进行细菌16S-V3V4区和真菌ITS-V1区的高通量测序。

1.5　数据分析

使用Microsoft Excel 2016进行整理记录，使用Origin 2021和Adobe Illustrator 2022绘制图表，微生物分析与作图在派森诺基因云平台QIIME2 （2019.4）完成，使用SPSS27.0进行相关性分析与主成分分析。

2　结果与分析

2.1　农用酵素处理对番茄种子出苗的影响

由图1可知，无论是农场自制基质（Z）还是商品育苗基质（S），与对照（CK）相比，使用稀释50×的农用酵素处理基质（JS）都可使番茄种子的发芽势和发芽率升高，提升出苗质量。在农场自制基质中，ZJS的番茄种子发芽势和发芽率分别较ZCK升高26.7%和4.3%（P<0.05，下同）；在商品育苗基质中，SJS的番茄种子发芽势为89%，较SCK升高2.3%。发芽率较SCK升高2.0%，但差异未达到显著水平。

2.2　农用酵素灌溉对番茄有机种植的影响

2.2.1　农用酵素灌溉对有机番茄生长的影响

由图2可知，不同有机肥用量下，使用农用酵素灌根250 mL+地上部喷施20 mL（J₁）处理的植株株高均显著低于对照处理（J₀）（P<0.05），使用农用酵素处理后株高平均降低4 cm左右。茎粗的变化与株高相反，所有J₁下番茄茎粗均显著高于J₀（P<0.05），J₁的茎粗最大达11.14 mm，且茎粗均在11.00 mm以上，比J₀的番茄茎粗高出6.4%~7.1%（P<0.05）。在所有有机肥用量中，J₁的番茄植株第一、第二节间均比J₀的短，并具有显著性差异（P<0.05）。J₁处理下的番茄第一节间均在19.3 cm以下，比J₀处理缩短13.9%~21.2%（P<0.05），第二节间长度均在23.1 cm以下，比J₀处理缩短11.9%~15.8%（P<0.05）。J₁的番茄SPAD均在68以上，比J₀高出6.3%~7.1%（P<0.05），叶片在外观上表现更绿，表明农用酵素灌溉可以提高SPAD，使其具有更强的光合能力。

2.2.2　农用酵素灌溉对有机番茄产量的影响

由图3可知，各有机肥处理中，J₁的番茄单果重均显著低于J₀（P<0.05），但是在有机肥45 t/hm²（Y₂）的处理中J₁与J₀间并无显著差异。在单株结果数方面，J₁处理也显著高于J₀处理，不同的有机肥处理中，J₁的番茄单株结果数均在13个以上，最高达到15个（Y₃J₁）。J₁的番茄产量均显著高于J₀（P<0.05），增产幅度为9.7%~16.9%。此外，Y₁的产量均显著高于Y₂和Y₃（P<0.05），随着有机肥用量增加，产量没有随之升高。

2.2.3　农用酵素灌溉对有机番茄品质的影响

由图4可知，不同处理间番茄果实可溶性固形物含量无显著差异，不同有机肥用量、灌溉时农用酵素使用量对番茄可溶性固形物含量的影响均不显著。J₁处理的果实番茄红素含量显著高于J₀处理（P<0.05），在不同的有机肥用量中J₁处理的果实番茄红素含量均在158.00 μg/g以上，最高达到了224.61 μg/g（Y₃J₁），J₀处理的果实番茄红素含量则均在116.31 μg/g以下，J₁处理的果实番茄红素比J₀处理的番茄高出55.7%~137.5%（P<0.05）。J₁处理的番茄维生素C含量同样高于J₀处理，但只在有机肥用量15 t/hm²（Y₁）处理下表现出了显著差异（P<0.05），并且也达到了各处理中的最高，为235.58 μg/g，是相同有机肥用量下J₀处理的1.17倍。在Y₁处理中，J₁处理的番茄果实总酸含量显著低于J₀处理（P<0.05），随着有机肥用量的增加这种降低的效果逐渐减弱，在Y₂处理中J₁和J₀果实总酸含量无显著差异，在Y₃处理中J₁的番茄果实总酸含量显著高于J₀（P<0.05）。在可溶性糖含量上，Y₁、Y₂中J₁处理的番茄果实可溶性糖含量都显著高于J₀处理（P<0.05），同时Y₃中J₁和J₀间无显著差异。从糖酸比的角度来看，Y₁、Y₂处理下，J₁处理要显著优于J₀处理（P<0.05），说明在一定有机肥用量的条件下，施用农用酵素可以改善番茄的适口性。

2.2.4　有机番茄品质的综合评价

由表3可知，主成分 PC₁、PC₂、PC₃的特征值依次为2.657、1.020和0.307，根据累计贡献率≥85%的原则，选择了PC₁和PC₂，其贡献率分别是66.43%和25.49%，累计贡献率达91.92%。因此，本研究将最初的4个指标转换成2个相对独立的综合指标对番茄的品质进行综合评价。在PC₁中，总酸、维生素C和番茄红素为主要作用因子，其因子载荷分别为-0.843、0.982和0.962；PC₂中，番茄红素为主要作用因子，其因子载荷分别为0.959（表4）。在获得各主成分综合指标贡献率的基础上，利用隶属函数值和各综合指标的权重计算出不同处理的综合排序，结果表明，不同有机肥用量下，农用酵素灌溉处理的综合评价值（D）高于对照处理，且在低有机肥用量（Y₁）的处理下得分最高，综合评价排名为Y₁J₁>Y₁J₀>Y₃J₁>Y₂J₁>Y₃J₀>Y₂J₀，见表5。

2.2.5　农用酵素灌溉对有机番茄土壤养分的影响

由表6可知，与J₀相比，J₁中Y₁、Y₂、Y₃的番茄土壤有机质含量分别升高24.16%、43.58%、27.72%（P<0.05），硝态氮含量分别升高28.04%、17.29%、21.5%（P<0.05），铵态氮含量分别升高75.74%、49.1%、167.92%（P<0.05）。此外，不同处理对土壤总钾含量的变化并没有起到较好的效果。各有机肥用量之间J₁的土壤总磷含量与J₀无显著差异，但Y₁的土壤总磷含量显著低于Y₂和Y₃（P<0.05）。

2.2.6　农用酵素灌溉对有机番茄土壤微生物的影响

由图5可知，曲线随着序列的增加最终都趋于平缓，说明继续增加测序深度已无法检测到大量的尚未发现的新ASV，测序结果足够反映当前样本所包含的细菌与真菌的多样性。

由图6可知，相较于J₀和J₁的细菌群落Chao1指数和物种数分别降低8.31%和8.30%；真菌群落Chao1指数和物种数分别降低7.06%和5.65%，说明J₁样本中估计的ASV数小于J₀，其细菌和真菌群落的丰富度均降低。由表征群落多样性的香农指数可见，J₀与J₁的细菌或真菌群落多样性无显著差异。此外，无论是细菌群落还是真菌群落Goods_coverage指数均>97%，说明本次测序样本文库覆盖率较高，测序结果可以代表样本微生物的真实情况。

由图7可知，在细菌群落丰富度上，J₁包含5 053个特有ASV，J₀包含5 676个特有ASV，两者共有3 044个ASV，J₁较J₀减少了12.2%。在真菌群落丰富度上，处理间拥有与细菌群落相同的差异现象，J₁特有真菌ASV 356个，J₀特有真菌ASV 437个，两者共有ASV 416个，J₁较J₀减少了22.8%。

由图8可知，在细菌群落门水平分类上，2个土壤样本排名前七的优势门类相同，依次是变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、厚壁菌门（Firmicutes）、绿弯菌门（Chioroflexi）、拟杆菌门（Bacteroidetes），但不同细菌门类的丰度占比有所差别。J₁的变形菌门、放线菌门和芽单胞菌门占比分别为32.12%、24.67%和7.99%，均低于J₀的33.89%、26.53%和8.21%，但是其厚壁菌门（9.44%）、酸杆菌门（11.98%）却高于J₀（6.31%、11.33%）。在真菌群落门水平分类上，2个土壤样本真菌群落都是子囊菌门（Ascomycota）占绝对优势，其次是霉菌门（Mortierellomycota），其中J₁的子囊菌门丰度（83.20%）高于J₀（76.96%），而J₀的霉菌门丰度（2.59%）高于J₁（1.72%）。

进一步对样本数据进行LEfSe分析，在LDA阈值>2.5的条件下筛选不同处理下的标志细菌及标志真菌，如图9所示。J₀的前5个标志细菌科和属分别是黄色杆菌科（Xanthobacteraceae）、毛螺菌科_UCG_004（Lachnospiraceae_UCG_004）、地嗜皮菌科（Geodermatophilaceae）、肠杆菌科（Enterobacteriaceae）和毛螺旋菌属（Hyphomonadaceae）； J₁的前5个标志细菌科和属是假纤细芽孢杆菌属（Pseudogracilibacillus）、芽孢杆菌属（Bacillaceae）、樱桃样芽孢杆菌属（Cerasibacillus）、枝芽孢杆菌属（Virgibacillus）和Balneolaceae。

J₀的前5个标志真菌科和属是蘑菇属（Agaricus）、外瓶霉属（Exophiala）、小疱毛壳科（Herpotrichiellaceae）、锤舌菌属（Leohumicola）和柄孢壳属（Podospora），J₁的前5个标志真菌科和属是曲霉科（Aspergillaceae）、曲霉属（Aspergillus）、Sordariales_fam_Incertae_Sedis、Chlamydomyces和无孔小囊菌属（Pithoascus），见图10。

3　讨论

3.1　农用酵素对于番茄种子出苗的影响

在番茄生产上，经常会因为种子的发芽势、发芽率不高而造成大量投入的浪费^［23-24］，所以提高种子发芽率和发芽势既可以节约成本又可以节省时间。本研究初步探索了农用酵素对有机番茄种子发芽的影响，发现在有机番茄发芽过程中利用稀释50×的果蔬和苦参混合农用酵素处理基质与对照相比可以有效提升番茄种子的发芽势和发芽率。其原因可能为农用酵素可打破种皮束缚、提高种子吸水速率^［25］，进而增加种子的发芽率。另外，本试验还针对农场自制育苗基质和商品育苗基质进行了对比试验，结果发现农场自制基质在种子出苗上不及商品育苗基质，但是农用酵素处理后的自制基质与未经处理的商品基质相比，发芽势或是发芽率之间的差距都缩小至2%以内。农场自制的育苗基质由羊粪和珍珠岩组成，制作方式粗放、腐熟不完全，故出苗效果较差。农用酵素富含氨基酸、脂肪酸、维生素、矿质元素以及大量的有机酸和有益菌群，一方面可以为种子萌发提供养分，另一方面能通过有机酸和有益菌群协同作用抑制病原菌生长，分解有害物质^［5］，调节基质环境，更利于番茄种子出苗。

3.2　农用酵素灌溉对番茄生长情况、产量及品质的影响

已有研究表明农用酵素在促进植物生长发育和提升产量与品质方面有着显著作用^{［10-11， 26-27］}。在本研究中，不同有机肥用量下农用酵素灌溉处理的番茄植株都呈现出了相似的变化，即较对照处理茎粗增加、节间缩短、株高下降、叶片SPAD增加。番茄茎秆的加粗能增加木质部输水效率^［28］，促进植株生长发育，同时提高番茄的机械抗性。植株的株高主要由节间数量和长度决定^［29］，故节间的缩短导致了株高下降，这与缪卫国等^［30］的研究结果相反，其原因可能是由于番茄品种或管理措施不同导致的。农用酵素对株高、茎粗的作用机制尚不清楚，但矮壮素作为一种植物生长调节剂，能抑制植物细胞伸长，使植株株高变矮、茎杆增粗、叶片变绿^［31］。这与农用酵素作用效果相似，其抑制植物细胞伸长的机理能为农用酵素的研究提供参考。其次，SPAD与叶绿素含量均呈显著正相关，叶绿素含量高低是反映植物叶片光合能力及植株健康状态的主要指标^［32］。本研究中，农用酵素灌溉能提高番茄叶片的SPAD，这与刘希港等^［33］和韩亚萍^［11］的研究结果一致。但值得注意的是，本研究不同有机肥用量之间，番茄的株高、茎粗和SPAD均未表现出显著差异。

已有研究表明农用酵素通过增加叶片叶绿素含量的积累、改善叶片的光合性能、促进有机物的积累实现增产^［33-34］，这与本研究的结果一致。沈奕^［10］在番茄种植过程中共4次使用复合酵素，能使单株增产31.1%；谢育利^［27］在茄子开花后每7 d叶面喷施农用酵素1次，共5次，可以使茄子增产6.8%~11.5%。本试验设置中农用酵素叶面喷施和滴灌同时进行，二者相互补充，以滴灌为主。在实际情况下，考虑到成本问题，滴灌可以按日常浇水频率进行，叶面喷施时间可以选择在关键生育时期前后，或者相比浇水频率适当减少。此外，不同有机肥用量处理间并没有显著差异，低有机肥用量（15 t/hm²）的处理产量表现最佳，过多的有机肥投入并没有显著的增产效果，这与陈小慧等^［35］的研究结果相同。在番茄的有机种植过程中，有机肥常常存在施用过量的问题，长期施用有机肥导致土壤肥力处于较高水平。因此，结合本研究结果，可以考虑在15 t/hm²有机肥用量的基础上进一步探索减施有机肥，同时挖掘农用酵素对促进植株生长的潜力作用，以便提出更加经济有效的种植方案。

番茄果实品质主要包括可溶性糖、总酸、维生素C、番茄红素、可溶性固形物等^［36］。适宜的糖、酸含量以及糖酸比是番茄风味品质构成的基础^［37］，本研究中农用酵素灌溉处理能够显著提高低有机肥用量（15 t/hm²）下的番茄红素含量、维生素C含量、可溶性糖含量，提升果实品质，改善风味。主成分分析法和隶属函数法是一种被广泛应用于番茄^［37-38］、梨^［39］、山楂^［40］等不同植物果实品质综合评价的多指标综合评价方法。本研究通过主成分分析和隶属函数综合分析法对4个番茄品质指标进行分析，结果显示用酵素灌溉处理均优于自来水灌溉的对照（J₀），在15 t/hm²有机肥用量的处理下品质最佳。

3.3　农用酵素灌溉对土壤养分及微生物群落结构的影响

本研究中农用酵素能够显著增加土壤有机质含量、总氮含量，提升土壤养分含量，这与韩剑宏等^［8］研究结果一致。同时，在本试验中通过农用酵素灌溉处理（J₁）过的土壤细菌和真菌群落丰富度较对照（J₀）的土壤有所下降，这可能是因为农用酵素中含有大量的有机酸和有益菌^［41］，有机酸会抑制大量不适宜酸性环境的杂菌生长，同时农用酵素中的有益菌也能利用有利环境快速繁殖长成优势菌群，导致土壤微生物群落丰富度下降。

在微生物群落的门水平上，J₁的土壤中酸杆菌门（Acidobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）相对丰度显著增加，这与李娜^［42］和王帅帅^［43］的研究结果是一致的。酸杆菌门细菌嗜酸，在生态系统中具有重要作用，主要作用是参与植物残体降解^［44］。厚壁菌门是土壤和肠道菌群中有机质降解的核心微生物^［45］，能够分解有机物，提高土壤的有机质含量，这解释了J₁的土壤有机质含量高于对照（J₀）土壤的现象。同时，J₁的土壤中变形菌门，放线菌门的相对丰度都下降。变形菌门是细菌中最大的一门，包括很多病原菌，如大肠杆菌、沙门氏菌、幽门螺旋杆菌等常见的种类，但是也有很多可以固氮的细菌^［46］。放线菌主要能促使土壤中的动物和植物遗骸腐烂，可以产生抗菌素，但也包含很多致病菌^［47］。与J₀相比，J₁的土壤中子囊菌门的相对丰度更高。已有研究发现，使用农用酵素浇灌土壤后，子囊菌门在土壤中会呈现出更高的相对丰度^［48］。子囊菌门能够快速代谢植物根际沉积的有机底物，加速土壤碳循环^［49］，土壤中相对较高的含氮量能增强其在群落中的优势度^［50］，这与本研究的结果相符。

在属水平上，J₁土壤中的相对丰度增加的细菌群落主要为芽孢杆菌目（Bacillales），包括芽孢杆菌科（Bacillaceae）及其下属的假纤细芽孢杆菌属（Pseudogracilibacillus）等产芽孢微生物；真菌群落中增加的主要是散囊菌目中的曲霉科（Aspergillaceae）。有研究表明，芽孢杆菌科在抑菌^［51］、堆肥^［52］等过程中起到重要作用。值得注意的是，J₀的土壤中，根瘤目细菌的黄色杆菌科（Xanthobacteraceae）丰度增加。有研究表明，施氮能够降低根瘤菌等解磷细菌的相对丰度，同时增加青霉菌、曲霉菌等解磷真菌的丰度^［53］，故推测J₁的土壤中总氮含量的升高可能是造成这种现象的原因之一。

4　结论

番茄栽培过程中应用农用酵素处理可使自制基质的发芽势和发芽率提高26.7%和4.3%（P>0.05）。施用农用酵素可降低番茄株高、增加茎粗、缩短节间、改善植株株型，提升茎秆的机械抗性，从而促进有机番茄的生长发育。同时，农用酵素可显著增加叶片SPAD，增强叶片光合能力，增加土壤子囊菌门真菌和芽孢杆菌属细菌等微生物丰度，提升土壤有机质和硝态氮含量，促进番茄产量提升和品质改善。综上，施用农用酵素可有效提升有机番茄优质高产的生产效能。

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基金资助

国家重点研发计划(2021YFD1901103)