Effects of Chemical Fertilizer Reduction Combined with Organic Fertilizer and Microbial Agent on Tomato Yield and Soil Microbial and Enzyme Activities

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0367

Abstract

Abstract:

The effects of different chemical fertilizer reduction combined with organic fertilizer and biological agents on tomato yield, soil microbial and enzyme activities were studied to provide scientific basis for the feasibility of chemical fertilizer reduction combined with organic fertilizer and biological agents and the reduction of fertilizer and efficiency in tomato planting. Six treatments were set up in the experiment, which were CK: blank control (no fertilization); CF: single application of chemical fertilizer; RF₁: 20% reduction of chemical fertilizer combined with 20% organic fertilizer; RF₂: 40% reduction of chemical fertilizer combined with 40% application of organic fertilizer; RFM₁: chemical fertilizer reduction 20% with organic fertilizer 20% + biological agent; RFM₂: 40% chemical fertilizer reduction combined with 40% organic fertilizer + biological agent. The results showed that the number of bacteria in tomato rhizosphere soil increased by 53.05%-134.15%, the number of actinomycetes increased by 13.94%-26.55%, and the number of fungi decreased by 20.32%-37.92%, and increased with the increase of organic fertilizer application. The application of biological agents corresponding to the reduction of chemical fertilizer significantly increased the values of soil bacteria/fungi and actinomycetes/fungi. The activities of urease, sucrase and catalase increased with the increase of organic fertilizer application. The reduction of chemical fertilizer treatment corresponding to the increase of biological agent treatment significantly reduced the organic acid content of tomato, and increased the content of soluble solids, Vc and lycopene. The yield of RF₁, RF₂, RFM₁ and RFM₂ increased by 4.40%, 6.55%, 8.13% and 0.81 % compared with CF. The fruit number per plant, fruit weight and yield of RFM₁ were higher. In summary, the combined application of organic fertilizer and biological agents could change soil enzyme activity and effective nutrient content by improving the number and structure of rhizosphere soil microbial communities, optimize the rhizosphere environment, promote plant growth and development, and achieve the purpose of increasing yield and improving quality. Considering the number and structure of soil microorganisms, enzyme activity, yield and quality, it is more suitable to reduce the amount of chemical fertilizer by 20 % in greenhouse tomato cultivation with organic fertilizer and biological agent.

Key words: tomato, fertilizer reduction, organic fertilizer substitution, soil microorganisms, enzyme activity

ZHENG Jianchao, LI Ming, DONG Fei. Effects of Chemical Fertilizer Reduction Combined with Organic Fertilizer and Microbial Agent on Tomato Yield and Soil Microbial and Enzyme Activities[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2024, 40(9): 48-54.

Figures/Tables 6

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处理	4月20日 COF	5月26日		6月7日		6月30日 HPF	7月10日 HPF	7月22日 HPF	8月3日 HPF	折纯合计
处理	4月20日 COF	BF	BS	BF	MF	6月30日 HPF	7月10日 HPF	7月22日 HPF	8月3日 HPF	N	P₂O₅	K₂O
CK	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
CF	400	6.00	0	6.00	0	8.00	8.00	7.00	7.00	7.72	3.52	13.39
RF₁	480	4.80	0	4.80	0	6.40	6.40	5.60	5.60	6.17	2.82	10.72
RF₂	480	4.80	0	4.80	0	6.40	6.40	5.60	5.60	6.17	2.82	10.72
RFM₁	560	3.60	0.35	3.6	0.35	4.80	4.80	4.20	4.20	4.63	2.11	8.04
RFM₂	560	3.60	0.35	3.60	0.35	4.80	4.80	4.20	4.20	4.63	2.11	8.0

处理	4月20日 COF	5月26日		6月7日		6月30日 HPF	7月10日 HPF	7月22日 HPF	8月3日 HPF	折纯合计
处理	4月20日 COF	BF	BS	BF	MF	6月30日 HPF	7月10日 HPF	7月22日 HPF	8月3日 HPF	N	P₂O₅	K₂O
CK	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
CF	400	6.00	0	6.00	0	8.00	8.00	7.00	7.00	7.72	3.52	13.39
RF₁	480	4.80	0	4.80	0	6.40	6.40	5.60	5.60	6.17	2.82	10.72
RF₂	480	4.80	0	4.80	0	6.40	6.40	5.60	5.60	6.17	2.82	10.72
RFM₁	560	3.60	0.35	3.6	0.35	4.80	4.80	4.20	4.20	4.63	2.11	8.04
RFM₂	560	3.60	0.35	3.60	0.35	4.80	4.80	4.20	4.20	4.63	2.11	8.0

处理	细菌/(×10⁶ cfu/g)	真菌/(×10⁴ cfu/g)	放线菌/(×10⁵ cfu/g)	细菌/真菌	放线菌/真菌
CK	1.45±0.02 f	2.75±0.05 c	3.65±0.25 d	52.73±1.55 e	13.27±0.67 c
CF	1.64±0.01 e	4.43±0.03 a	4.52±0.15 c	37.02±1.45 f	10.20±1.02 d
RF₁	2.51±0.05 d	3.51±0.12 b	5.15±0.25 b	71.51±1.34 d	14.67±0.74 b
RF₂	2.89±0.03 c	3.53±0.03 b	5.21±0.09 b	81.87±3.42 c	14.76±0.94 b
RFM₁	3.32±0.08 b	2.75±0.07 c	5.67±0.14 a	120.73±4.32 b	20.62±1.43 a
RFM₂	3.84±0.01 a	2.77±0.13 c	5.72±0.23 a	138.63±2.34 a	20.65±1.23 a

处理	细菌/(×10⁶ cfu/g)	真菌/(×10⁴ cfu/g)	放线菌/(×10⁵ cfu/g)	细菌/真菌	放线菌/真菌
CK	1.45±0.02 f	2.75±0.05 c	3.65±0.25 d	52.73±1.55 e	13.27±0.67 c
CF	1.64±0.01 e	4.43±0.03 a	4.52±0.15 c	37.02±1.45 f	10.20±1.02 d
RF₁	2.51±0.05 d	3.51±0.12 b	5.15±0.25 b	71.51±1.34 d	14.67±0.74 b
RF₂	2.89±0.03 c	3.53±0.03 b	5.21±0.09 b	81.87±3.42 c	14.76±0.94 b
RFM₁	3.32±0.08 b	2.75±0.07 c	5.67±0.14 a	120.73±4.32 b	20.62±1.43 a
RFM₂	3.84±0.01 a	2.77±0.13 c	5.72±0.23 a	138.63±2.34 a	20.65±1.23 a

处理	脲酶/[mg/(g·d)]	碱性磷酸酶/[mg/(g·d)]	蔗糖酶/[mg/(g·d)]	过氧化氢酶/[mL/(g·d)]
CK	1.17±0.03 c	0.29±0.02 b	9.51±0.32 d	0.81±0.03 d
CF	1.54±0.05 b	0.66±0.03 a	13.56±0.43 c	1.34±0.05 c
RF₁	1.65±0.11 b	0.68±0.02 a	17.33±0.53 b	1.43±0.12 b
RF₂	2.11±0.05 a	0.67±0.01 a	20.54±1.23 a	1.59±0.04 a
RFM₁	2.13±0.08 a	0.66±0.02 a	17.96±0.53 b	1.61±0.04 a
RFM₂	2.24±0.05 a	0.70±0.05 a	16.63±0.97 b	1.62±0.03 a