土壤改良剂施用对设施土壤微生物数量与酶活性及青菜生长的影响

陆利民，赵 晶，杨业凤，邵 婷，周艳孔，胡晓颖，沈源源*

（1上海市浦东新区农业技术推广中心，上海201201；2上海市农业科学院农产品质量标准与检测技术研究所，上海201403）



土壤改良剂施用对设施土壤微生物数量与酶活性及青菜生长的影响

陆利民1，赵 晶2，杨业凤1，邵 婷2，周艳孔1，胡晓颖1，沈源源2*

（1上海市浦东新区农业技术推广中心，上海201201；2上海市农业科学院农产品质量标准与检测技术研究所，上海201403）

摘 要：在设施大棚中分别施用不同浓度的两种土壤改良剂——松壤与木霉菌剂，研究其对土壤微生物数量与酶活性的影响。结果表明：施用松壤后，连作土壤细菌与放线菌数量显著增加，微生物总量增加，土壤真菌总数无显著变化；施用木霉菌剂后，连作土壤细菌、放线菌及真菌数量增加，微生物总量增加。两种土壤改良剂施用均提高了脲酶、中性磷酸酶、蔗糖酶、纤维素酶、过氧化氢酶活性。此外，施用两种土壤改良剂均有利于青菜植株根系生长，设施青菜的长势和产量明显提高。

关键词：土壤改良剂；松壤；木霉菌剂；微生物；酶活性

设施蔬果连作引起的产量降低和品质下降严重阻碍和威胁设施农业的可持续发展［1］。为了维持土壤生态平衡，减少农药、化肥的使用量，使用含有有益微生物种群的生物修复剂抑制土壤致病菌的发展，作为修复的重要手段［2］越来越受到重视。杜婵娟等［3］研究发现，使用真菌制剂可有效改善土壤的微生态环境，抑制病原菌的生长，降低香蕉枯萎病的发病率。刘红杰等［4］研究表明，施用微生物复合肥显著增强了土壤酶活性，为生产创造了良好的土壤生物化学环境。目前，以土壤微生物区系组成与酶活性评价微生物改良剂对设施大棚土壤修复效果的报道还很少见。本研究通过向设施菜地施用不同浓度的松壤与木霉菌剂，探讨不同改良剂对连作土壤的修复效果，从而为生物技术修复连作障碍的设施土壤提供技术参考。

1 材料与方法

1．1 材料

供试青菜品种为‘新场青’。供试改良剂为松壤（有效成分≥99" 8％、水分≤0" 1％，由菏泽科奇作物保护有限公司提供）与木霉菌剂（有效活菌数≥1" 0亿/g，由上海交通大学农学院提供）。

试验于2013年11—12月在上海市浦东新区普南园艺场进行，该园艺场常年以种植绿叶菜为主。土壤pH 7" 56，有机质含量15" 1 g/kg，有效氮1" 48 g/kg，有效磷54" 8 mg/kg，有效钾80" 3 mg/kg。

1．2 试验设计

选取两块面积各约300 m2的设施大棚，每块大棚划分12个小区。1号大棚施用松壤，处理1-1：0 kg/hm2（松壤组对照）；处理1-2：15 kg/hm2；处理1-3：30 kg/hm2；处理1-4：45 kg/hm2。2号大棚施用木霉菌剂，处理2-1：0 kg/hm2（木霉菌剂组对照）；处理2-2：150 kg/hm2；处理2-3：300 kg/hm2；处理2-4：450 kg/hm2。以上各处理均3次重复。木霉菌剂于2013年11月5日按不同处理拌土后均匀撒施于土壤中后耙平，11月6日移栽青菜，12月底收获。以同样的方法于11月25日将松壤施入土壤，11月26日移栽青菜，于2014年1月中旬收获。

1．3 方法

1" 3" 1 样品的采集与处理

用土钻取青菜根际土样，捡除杂物，快速过筛，将土样分为2份，分别在4℃保存和风干保存，分别用于测定根际微生物数量和土壤酶活性。

1" 3" 2 土壤微生物数量的测定

土壤细菌采用营养琼脂培养基、放线菌采用改良高氏一号培养基、真菌采用孟加拉红培养基进行培养，细菌、放线菌、真菌计数采用稀释平板法［5］。

1" 3" 3 土壤酶活性的测定

采用靛酚比色法测定脲酶的活性，结果以培养24 h后1 g土壤中NH3-N的毫克数表示；采用磷酸苯二钠法测定磷酸酶的活性，以培养24 h后1 g土壤中释放出酚的毫克数表示；采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定蔗糖酶的活性，以培养24 h后1 g土壤生成的葡萄糖毫克数表示；采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定纤维素酶活性，以羧甲基纤维素为基质测定释放的葡萄糖含量表示；采用高锰酸钾滴定法测定过氧化氢酶的活性，以1 g土壤所消耗的0" 1 mol/L KMnO4溶液的毫升数表示［6］。

1" 3" 4 数据处理

采用SPSS 19" 0和Excel 2003软件进行数据处理和做图，差异显著分析采用LSD多重比较法。

2 结果与分析

2．1 松壤与木霉菌剂改良对设施土壤微生物数量的影响

2" 1" 1 松壤改良后设施大棚土壤中微生物数量的变化

由表1可知，当施入松壤改良剂之后，土壤中微生物区系发生了明显变化。细菌总数随着松壤施入量的增加呈上升趋势，处理1-2、1-3、1-4较处理1-1分别增加了0" 8×106cfu/g、2" 4×106cfu/g、3" 6×106cfu/g。放线菌数量也显著增加，处理1-3放线菌数量最高，较处理1-1增加了3" 3×105cfu/g。真菌总数基本没有变化，处理间没有明显差异。微生物总量随着三大菌群的增加也有显著的升高，处理1-4效果最好，较处理1-1增加了3" 8×106cfu/g。其中细菌占微生物总量比例最高为89" 68％—91" 56％，并随着松壤施入量的增加比例提高，放线菌所占比例次之为8" 77％—9" 79％，霉菌所占比例最小为0" 42％—0" 45％，较处理1-1所占比例逐步下降。

表1　松壤改良对土壤中微生物数量的影响Table 1 Effects of loose soil on soil microbial amount　cfu·g－1土

2" 1" 2 木霉菌剂改良后设施大棚土壤中微生物的变化

由表2可以看出，经过木霉菌剂改良后，三大菌群较处理前有了明显的增加，细菌总数以处理2-3最大，较处理2-1增加了2" 9×106cfu/g，但处理2-4有显著下降。放线菌总数、真菌总数也有显著的增加，均为处理2-4最大，分别较处理2-1增加了4" 3×105cfu/g、2" 2×104cfu/g。土壤中微生物总量处理2-3最大，显著高于其他处理。细菌占微生物总量比例由处理2-1的86" 24％上升至91" 79％（处理2-3），放线菌比例为8" 43％—11" 87％，真菌比例为0" 57％—0" 83％。

表2　木霉菌剂改良对土壤中微生物数量的影响Table 2 Effects of Trichoderma on soil microbial amount　cfu·g－1土

2．2 松壤与木霉菌剂改良对设施土壤酶活性的影响

2" 2" 1 松壤改良后设施大棚土壤中酶活性的变化

由表3可知，当土壤中施入松壤改良剂之后，土壤酶活性均有不同程度的增加。脲酶活性较处理1-1显著增加，但增幅不明显，处理1-3最高，为处理1-1的1" 17倍。中性磷酸酶、蔗糖酶、纤维素酶活性随着松壤改良剂施用量的增加逐步增加，3种酶活性均为处理1-4最高，分别比处理1-1提高了0" 15 mg/g、1" 8 mg/g、0" 09 mg/g。过氧化氢酶活性没有显著变化。

表3　松壤对设施土壤脲酶、中性磷酸酶、蔗糖酶、纤维素酶、过氧化氢酶活性的影响Table 3 Effects of loose soil on urease，phosphatase，invertase，cellulose and catalase activities in greenhouse soil

2" 2" 2 木霉菌剂改良后设施大棚土壤中酶活性的变化

由表4可知，施用木霉菌剂改良连作土壤后，土壤酶活性随着施用量的增加有不同的变化。处理2-2、2-3、2-4脲酶活性较处理2-1分别增加了0" 09 mg/g、0" 12 mg/g、0" 12 mg/g，但三者之间并无显著差异。蔗糖酶与纤维素酶活性在加大施用量时有了很大的提升，处理2-4最高，分别为处理2-1的1" 73倍与1" 68倍。而中性磷酸酶与过氧化氢酶较处理2-1虽有一定的增加，但差异并不显著。

表4　木霉菌剂对设施土壤脲酶、中性磷酸酶、蔗糖酶、纤维素酶、过氧化氢酶活性的影响Table 4 Effects of Trichoderma on urease，phosphatase，invertase，cellulose and catalase activities in greenhouse soil

2．3 松壤和木霉菌剂对青菜生长和产量的影响

2" 3" 1 松壤处理设施土壤后对青菜植株长势的影响

由表5可以看出，随着松壤施入量的增加，设施青菜植株长势提高越明显。处理1-2、1-3和1-4比处理1-1株高分别增加0" 29 cm、0" 83 cm、1" 41 cm。松壤施入量最高的处理1-4在叶长、叶宽、叶柄长和叶柄宽上分别比处理1-1提高2" 3 cm、1" 49 cm、0" 44 cm、0" 81 cm。说明松壤处理后土壤中有益微生物种群增加，有利于青菜植株根系生长，从而使地上部增长加快。

表5　松壤处理设施土壤对青菜植株长势的影响Table 5 Effects of loose soil on the growth of green vegetables

2" 3" 2 松壤处理设施土壤后对青菜产量的影响

由表6可以看出，随着松壤施入量的增加，设施青菜植株产量提高越明显。处理1-2、1-3和1-4比处理1-1青菜单株重分别提高13" 11 g、25" 79 g、33" 06 g，产量也相应提高。说明多年连作设施蔬菜土壤用松壤处理后，对改善设施土壤、增加青菜产量有明显效果。

表6　松壤处理设施土壤对青菜产量的影响Table 6 Effects of loose soil on the output of green vegetables

2" 3" 3 木霉菌剂土壤处理后对青菜植株长势的影响

由表7可以看出，随着木霉菌剂施入量的增加，设施青菜植株长势提高越明显。处理2-2、2-3和2-4比处理2-1株高分别增加0" 37 cm、1" 25 cm、1" 91 cm。木霉菌剂施入量最高的处理2-4在叶长、叶宽、叶柄长和叶柄宽上分别比处理2-1提高3" 65 cm、1" 83 cm、0" 49 cm、1" 04 cm。在叶数上处理2-4比2-1增加1—2片。说明木霉菌剂处理后土壤中有益微生物种群增加，有利于青菜植株根系生长，从而使地上部增长加快。

表7　木霉菌剂处理对青菜植物学性状的影响Table 7 Effects of Trichoderma on the botanical characters of green vegetables

2" 3" 4 木霉菌剂土壤处理后对青菜产量的影响

由表8可以看出，随着木霉菌剂施入量的增加，设施青菜植株产量明显提高。处理2-2、2-3和2-4比处理2-1青菜单株重分别提高18" 57 g、26" 85 g、41" 5 g，最高施入量处理2—4增产15％左右。说明多年连作设施蔬菜土壤用木霉菌剂处理后，对改善设施土壤、增加青菜产量有明显效果。

表8　木霉菌剂处理对青菜产量的影响Table8 Effects of Trichoderma on the output of green vegetables

3 讨论与结论

松壤生物高分子聚合菌能促进土壤中有益微生物的发育，提高肥料利用率，促进作物的根系生长，提高作物的抗病害能力，增产效果明显。木霉菌作为一种重要的植病生防菌一直受到普遍关注。研究表明：木霉菌不仅对多种植物病原菌具有拮抗作用，而且能促进植物的生长和提高植物的抗逆性［7-8］。

土壤微生物是土壤中活的有机体，是最活跃的土壤肥力因子之一。细菌、放线菌和霉菌是土壤微生物的三大类群，它们的区系组成和数量变化常能反映出土壤的生物活性水平。本试验表明，两种土壤改良剂施用后，土壤微生物类群的数量与各类群所占的比例发生了很大变化。其中细菌是设施大棚中土壤微生物生命活动的主体，可以改变土壤物理、化学性质，对土壤养分有效化、促进植物生长起主导作用［9］。放线菌则能够产生抗生素、溶菌酶等代谢物，具有杀菌、溶菌、抑制部分土传病和线虫生长的作用［10］。随着土壤中细菌、放线菌等有益微生物的生长，大大改善了土壤的微生态环境。施用松壤对连作土壤真菌总数无显著影响，且所占比例下降，这可能是菌剂中部分有益微生物抑制了真菌的生长；施用木霉菌剂真菌总数增加，可能与其自身可较好定殖，成为土壤微生物中的优势群体相关。

土壤酶主要来源于土壤微生物和植物根系的分泌物，直接参与土壤中物质的转化及养分的释放和固定过程，是表征土壤中物质、能量代谢旺盛程度和土壤肥力状况的重要生物指标［11］。本研究中，两种土壤改良剂施用均提高了脲酶、中性磷酸酶、蔗糖酶、纤维素酶、过氧化氢酶活性，说明在施用土壤改良剂后，土壤中微生物增殖所需碳源、氮源及代谢环境明显改善。本研究中性磷酸酶活性在施用木霉菌剂时上升不显著，过氧化氢酶活性在两种土壤改良剂作用下均上升不明显。王涛等［12］在使用两种微生物菌肥修复黄瓜连作时，不同处理均能增加土壤中各种酶活性，但存在明显差异。舒秀丽等［13］使用不同土壤改良剂（EM菌剂、熟石灰、沼液）处理连作西洋参，土壤酶活性变化趋势均不相同。说明因为不同修复方式的土壤酶变化规律并不一致，对于不同处理影响土壤性质的长期效应还有待深入研究。

本试验表明，施加松壤与木霉菌剂均可以增加设施土壤有效微生物菌群，改善根际微生物区系的组成和数量，提高土壤酶的活性，说明两种土壤改良剂对设施连作菜地修复效果均显著，在实际生产中修复连作障碍具有可行性。

施用松壤和木霉菌剂均对青菜植株生长和产量有明显提高，同时随着施入量的增加，植株长势和产量随之升高。施用45 kg/hm2松壤比对照青菜增产10" 58％，施用450 kg/hm2木霉菌剂产量比对照青菜增产12" 63％。两者增产效果略有差异，可能与青菜定植期早晚也有一定关系。

参 考 文 献

［1］杨业凤，姚政，金海洋，等"上海市浦东新区设施菜地土壤养分特征及改良意见［J］"上海农业学报，2009，25（12）：48-51"

［2］赵尊练，杨广君，巩振辉，等"克服蔬菜作物连作障碍问题之研究进展［J］"中国农学通报，2007，23（12）：278-282"

［3］杜婵娟，付岗，潘连富，等"木霉制剂对土壤微生物数量和香蕉枯萎病的影响［J］"西南农业学报，2013，26（3）：1030-1033"

［4］刘红杰，习向银，刘朝科，等"微生物菌剂对植烟连作土壤酶活性的影响［J］"烟草科技，2011（5）：66-70"

［5］范秀荣，沈萍"微生物学实验［M］"北京：人民教育出版社，1980"

［6］李振高，骆永明，滕应"土壤与环境微生物研究法［M］"北京：科学出版社，2008"

［7］Zaidi A，Khan S，Aamil M" Bioassociative effect of rhizospheric microorganisms on growth yield and nutrient uptake of greengram［J］" Journal of Plant Nutrition，2004，27（4）：601-6l2"

［8］Elad Y" Biological control of foliar pathogens by means of Trichoderma harzianum and potential modes of action［J］" Crop Prot，2000，19：709-714"

［9］李琼芳"不同连作年限麦冬根际微生物区系动态研究［J］"土壤通报，2006，37（3）：563-565"

［10］Harman G E，Howell C R，Viterbo A，et al" Trichoderma species-opportunistic，avirulent plant symbionts［J］" Nature Rev Microhiol，2004（2）：43-56"

［11］孙艳艳，蒋桂英，刘建国，等"加工番茄连作对农田土壤酶活性及微生物区系的影响［J］"生态学报，2010，30（13）：3599-3607"

［12］王涛，乔卫花，李玉奇，等"轮作和微生物菌肥对黄瓜连作土壤理化性状及生物活性的影响［J］"土壤通报，2011，42（3）：578-583"

［13］舒秀丽，赵柳，孙学振，等"不同土壤改良剂处理对连作西洋参根际微生物数量、土壤酶活性及产量的影响［J］"中国生态农业学报，2011，19（6）：1289-1294"

（责任编辑：闫其涛）

Effects of soil conditioners on the soil microbial biomass and enzyme activities and the growth of green vegetables in greenhouse

LU Li-min1，ZHAO Jing2，YANG Ye-feng1，SHAO Ting2，ZHOU Yan-kong1，HU Xiao-ying1，SHEN Yuan-yuan2*
（1Pudong New District Agro-Technology Extension Center，Shanghai 201201，China；2Institute for Agro-Product Quality Quality Standards and Testing Technology，Shanghai Academy of Agricultural Sciences，Shanghai 201403，China）

Abstract：Two kinds of soil conditioners（loose soil and Trichoderma）with different concentrations were applied in greenhouse to study the effect of them on the soil microbial biomass and enzyme activities" The results showed that after application of loose soil，the number of bacteria and actinomycetes increased significantly，the total microbial biomass increased，the total number of soil fungi had no significant change in continuous cropping soil；after application of Trichoderma，the number of bacteria，actinomycetes and fungi increased，and the total amount of microorganism increased in continuous cropping soil" Both soil conditioners improved the activity of urease，neutral phosphatase，invertase，cellulase and catalase" Both soil conditioners were all in favor of root growth of green vegetables，and the growth and yield significantly increased"

Key words：Soil conditioner；Loose soil；Trichoderma；Microorganism；Enzyme activity

*通信作者：沈源源（1986—），男，硕士，研究实习员，研究方向：环境微生物学。E-mail：syy139526＠163" com

作者简介：陆利民（1966—），男，大学本科，高级农艺师，研究方向：土壤肥料。E-mail：lulim66＠126" com

基金项目：上海市科委重点支撑项目（14DZ1206303）；崇明县科技攻关项目（CKS2015-01）

收稿日期：2014-11-24

文章编号：1000-3924（2016）01-090-05

中图分类号：S154

文献标识码：A