设施番茄连作对土壤理化性状、微生物数量及病虫害的影响

马 灿，王明友*

(1.德州学院生态与园林建筑学院，山东 德州 253023)

番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)是我国主要大宗蔬菜之一，在蔬菜生产中占有十分重要的地位。特别是随着设施蔬菜的发展，番茄生产基本实现了周年生产和均衡供应。但由于设施蔬菜生产具有复种指数高、高度集约化等特点，致使连作障碍问题日益突出，严重制约了设施番茄栽培的可持续发展。迄今为止，国内外对蔬菜的连作障碍问题进行了大量的研究。研究表明，连作致使土壤理化性状变劣、养分比例失调、土壤微生物种群构成及数量都显著改变、病原微生物增多、生产性能降低[1-6]。但关于设施连作番茄土壤理化性状、微生物数量变化及病虫害发生情况的研究较少。本文拟通过研究番茄不同连作茬次土壤理化性状和微生物数量的变化及番茄病虫害发生情况，了解连作土壤质量演变的规律和连作对病虫害的影响，旨在为设施番茄生产的可持续发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2010年8月至2011年6月在德州市临邑县临南镇和枣庄市峄城区西王庄乡日光温室蔬菜产区进行。土壤样品分别以番茄连作1年、连作3年、连作5年、连作8年的地块为试验处理进行采集，大田地新建温室为对照(CK)。土壤样本采集时按等距离原则进行，各采样点均按"S"型布点采集0～20 cm表层土壤，经混合均匀后，用四分法处理，剩余约1.5 kg样品带回实验室自然风干，去掉植物根系、落叶、石块等，用研钵研磨后，先过20目尼龙筛，混匀后取50～100 g土壤，再用研钵研磨后全部过100目尼龙筛，分别贮存备用。

在相应地块种植番茄后，统计病虫害发生情况。供试番茄品种为金鹏一号。2010年8月28日播种，10月21日田间定植，行距70 cm，株距40 cm，每个试验区面积为16.8 m2，重复3次。其它按田间常规管理进行。

1.2 试验方法

1.2.1 土壤理化性状测定[7]

土壤样品用无二氧化碳蒸馏水 (水土比5∶1)浸提后，用PHS-2F型数字酸度计测定PH值，用DDS-11A型电导率仪测定电导率(EC值)；土壤容重用环刀法测定；土壤有机质采用K2Cr2O7-H2SO4消煮、FeSO4容量法测定；土壤碱解氮采用1 mol·L-1NaOH 碱解扩散、0.005 mol·L-1(1/2H2SO4)滴定法测定；速效磷用 0.5 mol·L-1NaHCO3法测定；速效钾用中性NH4OAc浸提、火焰光度法测定。

1.2.2 土壤微生物的测定[8]

细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基；放线菌采用改良高氏1号培养基；真菌采用马丁氏培养基；均采用平板培养计数法。

表1 番茄综合抗病性分级

1.2.3 番茄病虫害测定

表2 番茄抗根结线虫评价分级标准

于番茄拉秧时根据番茄植株生长状态和根系感染线虫程度计算综合抗病性、根结等级和根结线虫病虫害指数。

番茄综合抗病性计算见表1。

根结等级采用Garabedian和van Grundy(1983)的分级标准[9](表 2)。

病情指数=∑ (各级病株数×各级代表值)/(调查总株数×最高代表值)×100

2 结果与分析

2.1 设施番茄连作茬次对土壤理化性状的影响

由表3可以看出，设施番茄土壤pH值随连作茬次的增加呈下降趋势。在连作初期和连作5年后下降尤为明显。设施番茄土壤电导率变化和土壤pH变化相反，总体呈上升趋势(表3)，同样以连作初期和连作5年后变化明显。

表3 设施番茄连作茬次对土壤理化性质的影响

表3同时显示，土壤容重随连作茬次的增加呈下降趋势，连作1、3、5和8年分别比对照下降了4.3%、6.9%、7.2%和7.8%。土壤有机质含量随连作茬次的增加呈上升趋势，连作1、3、5和8年分别比对照升高了 34.9%、62.3%、57.1%和71.2%，和土壤容重变化具相似性。可见，设施番茄土壤有机质含量的变化和土壤容重的变化具有明显的相关性。

由表3还可看出，随着连作茬次的增加设施连作番茄土壤碱解氮含量不断升高；土壤速效钾、速效磷的变化趋势一致，在连作初期迅速升高，连作第3年达到峰值后，平缓降低，但皆高于对照。由碱解氮、速效磷、速效钾之间的变化关系可以看出，设施番茄连作土壤养分失衡是造成连作障碍的重要因素。

2.2 设施番茄连作茬次对土壤微生物数量的影响

由图1可以看出，土壤细菌的数量在连作1年达到最高值，此后随着设施番茄连作茬次的增多呈下降的趋势，连作5年后变化趋于平缓，连作1、3、5、8 年 土 壤 细 菌 数 量 较 对 照 分 别 增 加45.06%、16.69%、7.78%、4.54%。

设施连作番茄土壤放线菌数量呈现和细菌相似的变化规律(图2)，在连作三年达到最高值后明显下降，连作1、3、5、8年土壤放线菌数量较对照分别增加 14.49%、40.60%、7.25%、6.19%，可见，连作5年和连作8年对放线菌数量影响已较小。

图3显示，土壤中真菌数量随设施番茄连作茬次的增加持续升高，连作1、3、5、8年土壤真菌数量较对照分别增加3.57%、78.85%、138.74%、183.79%。

图1 番茄连作对土壤中细菌数量的影响

图2 番茄连作对土壤中放线菌数量的影响

图3 番茄连作对土壤中真菌数量的影响

2.3 设施番茄连作茬次对病虫害发生的影响

通过拉秧前综合抗病性指标的考核可以看出(表4)，对照已染病，但仍有一定产量，而其他处理随连作茬次的增加感病程度不断加剧，生产潜能受到严重抑制，到连作8年后，番茄已基本不能形成产量。

表4 连作对设施番茄病虫害的影响

根结线虫病是设施番茄生产过程中重要的植物病害之一。表4表明，随设施番茄连作茬次的增加根结等级及病情指数皆连续增加。连作3年后，番茄根系根结已很严重，侵染率接近60%；连作5年后，根结率已接近5级，根结线虫对番茄已造成极大危害。可见，连作前3年是根结线虫危害程度迅速积累时期，连作5年后绝大部分番茄根系已被根结线虫侵染。

3 讨论

本试验结果表明，设施番茄土壤pH值随种植茬次增加呈下降趋势，这与朱余清[10]的研究结果一致。在连作初期和连作5年后下降尤为明显，这可能是因为种植初期菜农为保证番茄获得高产，骤然增加化肥用量造成pH值明显降低，之后，由于土壤本身的缓冲能力，pH变化相对较小，超过5年后，由于长期超量施用单一化肥和高氮有机肥，土壤缓冲能力降低，导致土壤酸化加剧。本试验条件下，设施番茄连作土壤电导率变化随着连作茬次的增加呈上升趋势。这可能是设施番茄土壤处在相对密闭的环境条件下，不受自然降水淋洗，多余肥料则全部残留于土壤中，并逐年累积的结果[11]。

土壤有机质是土壤中各种营养元素特别是氮、磷的重要来源，同时还能改善土壤物理性质[12]。有研究表明，保护地土壤有机质含量高于露地菜园土壤，远高于露地及耕地土壤有机质含量[13]。且随种植茬次的增加逐年增加，二者呈极显著正相关[7]。本试验研究表明，土壤有机质含量随着连作茬次的增加呈上升趋势，而土壤容重随连作茬次的增加呈下降趋势。可见，设施番茄土壤有机质含量的变化和土壤容重的变化具有明显的相关性。这主要是因为菜农在种植番茄过程中大量施用有机肥而增加了土壤有机质含量，有机质含量高，则土壤疏松，容重降低。

已有调查表明，农业生产中菜农重施N、P肥，轻施K肥，且随着设施种植茬次的增加，造成保护地土壤碱解氮平均水平是露地及耕地土壤碱解氮平均水平的3倍多[14]，且土壤速效磷含量也大大高于大田土壤[15]。吕卫光等[16]研究表明，黄瓜连作后土壤中N、P养分较丰富，P过剩，而K则消耗过多，造成土壤中N、P、K比例失调，养分不平衡。本试验研究表明，土壤中碱解氮的含量随连作茬次的增加而增加，连作1年较新建棚碱解氮含量明显上升，此后变化幅度较小，5年后又有较大幅度的升高。设施番茄土壤速效钾、速效磷的变化趋势一致，在连作初期迅速升高，连作第3年达到峰值后，平缓降低，但都比对照的含量高。可见，设施番茄连作土壤养分失衡是造成连作障碍的重要因素。

微生物是土壤中有机质和养分转化与循环的动力，资料表明，连作往往会造成土壤微生物种群结构失衡，导致土壤生产性能降低、作物减产[3，17]。本研究表明，设施番茄连作土壤中细菌和放线菌随种植茬次增加呈先升后降趋势，而真菌数量持续升高，土壤微生物种群结构明显改变，这和马海燕在非洲菊上的研究结果一致[18]。

李林等[19]研究表明，随着连作栽培时间的延长，根系自毒产物增多，抵抗力下降，为根结线虫侵染提供了适宜的条件，使根结线虫的危害成为生产上的突出问题。本试验表明，随设施番茄连作茬次的增加，植株综合抗病性显著下降，根结等级及病情指数连续增加，连作5年后绝大部分番茄根系已被根结线虫侵染。有关设施番茄根结线虫危害机理有待于进一步研究。

[1]吴凤芝，刘 德，王东凯，等.大棚蔬菜连作年限对土壤主要理化性状的影响[J].中国蔬菜，1998(4)：5-8.

[2]吕卫光，余廷园，诸海涛，等.黄瓜连作对土壤理化性状及生物活性的影响研究 [J].中国生态农业学报，2006，14(2)：119-121.

[3]吴凤芝,王学征.设施黄瓜连作和轮作中土壤微生物群落多样性的变化及其与产量品质的关系 [J].中国农业科学，2007，40(10)：2274-2280.

[4]Nayyar A,Hamel C,Lafond G,et al.Soilmicrobial quality associated with yield reduction in continuous-pea[J].Applied Soil Ecology,2009(43):115-121.

[5]陈志杰，梁银丽，张淑莲，等.日光温室不同连作年限对黄瓜主要病害的影响[J].植物保护学报，2006，33(2)：219-220.

[6]贺丽娜，梁银丽，高 静，等.连作对设施黄瓜产量和品质及土壤酶活性的影响 [J].西北农林科技大学学报 (自然科学版)，2008，36(5)：155-159.

[7]鲍士旦.土壤农化分析(3版)[M].北京：中国农业出版社，1999.

[8]许光辉，郑洪元.土壤微生物分析方法手册[M].北京：中国农业出版社，1986.

[9]Garabedian S,van Grundy S D.Use of avermectins for the control of Meloidogyne incognita on tomatoes[J].Journal of Nematology,1983,15(4):503-510.

[10]朱余清，王 军，崔素兰.不同使用年限蔬菜大棚土壤盐渍化程度及其改良措施[J].江苏农业科学，2011，39(5)：482-485.

[11]杜新民，吴忠红，张永清，等.不同种植年限日光温室土壤盐分和养分变化研究[J].水土保持学报，2007，21(2)：78-80.

[12]鲁如坤.土壤-植物营养学原理和施肥[M].北京：化学工业出版社，1998.

[13]刘文利，马 琳.蔬菜保护地连作土壤肥力性状调查研究[J].安徽农业科学，2006，34(19)：4987-4988.

[14]范亚娜，赵国栋.陇东地区设施蔬菜连作土壤性质变化趋势[J].水土保持通报，2007，27(6)：116-119.

[15]王新民，侯彦林.日光温室磷素形态及其空间分布特性研究[J].农业环境科学学报，2004，23(1)：73-75.

[16]吕卫光，余廷园，诸海涛.黄瓜连作对土壤理化性状及生物活性的影响研究[J].中国生态农业学报，2006，14(2)：119-121.

[17]高子勤，张 香.连作障碍与根际微生态研究[J].应用生态学报，1998，19(5)：549-554.

[18]马海燕，徐 瑾，郑成淑，等.非洲菊连作对土壤理化性状与生物性状的影响[J].中国农业科学，2011，44(18)：3733-3740.

[19]李 林，徐作珽，李长松，等.保护地蔬菜根结线虫的综合防治[J].中国蔬菜，2004(6)：54-56.