化感物质降解生物有机肥在设施番茄上的应用研究
2017-03-24高亮宋杰谭德星王凌云
高亮++宋杰++谭德星++王凌云
摘要 以乙酸钙不动杆菌为功能菌制成生物有机肥，研究该化感物质降解生物有机肥对设施番茄生长发育的影响。结果表明：施用化感物质降解生物有机肥的番茄株高、节间长度、茎粗和叶绿素含量以及果穗数、单株结果数和平均单果重，其化感效应指数RI值均大于0，说明该生物有机肥能够促进番茄生长发育，提高产量，增加经济效益，适合在番茄主产区推广应用。
关键词 化感作用；乙酸钙不动杆菌；生物有机肥；番茄；自毒作用
中图分类号 S641.2 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）22-0068-02
Abstract Produced bilogical organic fertilizer with function microorganism as Acinetobacter calcoaceticus，and studied the effect of this fertilizers on protected tomato growth and development.The results suggested that tomato hight，panel longth，stem diameter，chlorophyll contents，spikes of fruits，fruits per plant and average weight of simple fruit，Their total allelopathy index RI >0，the results showed that this biological organic fertilizers could promote tomato growth and development，improve yield，enhance，it is suitable for promotion and application in major tomato producing areas.
Key words allelopathy；Acinetobacter calcoaceticus；biological organic fertilizer；tomato；autotoxicity
番茄是世界上栽培面积最大的蔬菜之一，在我国蔬菜生产中占有重要地位。番茄的生产方式有露地栽培（包括地膜覆盖）和设施栽培，已实现了周年生产、周年供应。在我国，番茄生产通常存在“一村一品”“一乡一业”的现象，番茄主产区连作重茬现象十分突出。
植物化感作用是指植物植株向环境中释放某些化学物质，影响周围其他植株生理生化代谢反应及生长过程的现象[1]。番茄生长过程中，根系不断产生并向根外释放一些化感物质，如苯甲酸、苯丙烯酸、邻苯二甲酸、肉桂酸等，这些物质通常抑制番茄生长，也会对土壤养分造成一定的影响[2]。番茄化感物质不仅对番茄产生自毒危害，而且其水浸提液对黄瓜幼苗生长有着明显的抑制作用[3]。此外，化感物质还对生菜、萝卜、菜心、豆角等蔬菜也有抑制生长的作用[4]。
本研究将能够降解化感物质的有益微生物接种到生物有机肥中，制备成预防番茄自毒的专用生物有机肥，用于番茄生产，防止番茄自毒等生理性连作障碍的危害，以期对番茄可持续发展提供技术支持。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验于2015年9月至2016年7月在山东省潍坊市昌乐县营丘镇进行。试验地连续3年种植番茄。番茄品种为瑞克斯旺美利（73-584）F1。试验前进行土壤检测：有机质18.76 g/kg，碱解氮82.6 mg/kg，有效磷12.4 mg/kg，速效钾96.5 mg/kg，pH值6.5。番茄栽培密度3株/m2，一般栽植3万株/hm2。
1.2 供试材料
力力惠生物有机肥，执行NY884-2012标准。其主要原料如下：①生物质材料：有机质≥65%。②酵素菌种：由山东潍坊岛本微生物技术研究所提供，含有细菌、酵母菌和丝状真菌三大类24种微生物组成。菌种以米糠为载体，呈黄褐色，粉状，有浓烈酵母香味。③煤炭腐植酸：风化煤购买于山西省交口县，其腐植酸（HA）含量55%。黑色，粉状。草炭来自黑龙江省鸡西市，有机质50%左右，腐植酸36%左右，pH值5.2。④化感物质降解菌：系从中国普通微生物菌种保藏管理中心购买的乙酸钙不动杆菌[Acinetobacter calcoaceticus（Beijerinck）Baumann et al.]，该菌对苯甲酸或邻苯二甲酸二丁酯等[5]有降解作用；上述菌株通过plackett-Burman设计和响应面分析法，优化培养基和发酵工艺条件，进行扩大培养，保证菌种活力和效能，最终实现规模化生产应用。
其生产方法如下：发酵试验采用条垛式固态堆肥发酵方式[6]进行。将生物质材料、风化煤、草炭按照2∶1∶1的比例混合均匀后，添加1%的微生物起爆剂，加水至含水量55%，接种0.1%酵素菌种。原料混合物堆成长条形的堆或条垛，在好氧条件下进行高温发酵。垛的纵切面呈三角形。每个发酵堆底部宽2 m、高1 m、长3 m，发酵料堆体积约3 m3。经过4次翻堆和充分后熟后，进行低温干燥，在包装前接种乙酸钙不动杆菌作为功能菌，使之符合技术标准要求，制备成生物有机肥。
乙酸钙不动杆菌以干燥菌粉或液体菌种形式添加，保证生物有机肥中有效活菌数（乙酸钙不动杆菌）≥0.5亿cfu/g。
1.3 试验设计
试验按照《微生物肥料田间试验技术规程及肥效评价指南》（NY/T1536-2007）规定的方法进行。共设5个處理，分别为处理1：生物有机肥（接种乙酸钙不动杆菌）3 000 kg/hm2+干鸡粪30 000 kg/hm2+硫酸钾复合肥750 kg/hm2；处理2：基质（菌种灭活）3 000 kg/hm2+干鸡粪30 000 kg/hm2+硫酸钾复合肥750 kg/hm2；处理3：生物有机肥（未接种乙酸钙不动杆菌）3 000 kg/hm2+干鸡粪30 000 kg/hm2+硫酸钾复合肥750 kg/hm2；处理4：干鸡粪45 000 kg/hm2+硫酸钾复合肥1 125 kg/hm2；以空白作对照（CK）。3次重复，随机区组排列，小区面积15 m2。
1.4 调查内容及方法
叶绿素含量的测定，采用SPAD-502叶绿素仪测定。土壤理化性状的测定，采用常规土壤农化分析方法[7]。化感效应指数（RI）采用Williamson等[8]的方法：RI=1-C/T（当T≥C时）或RI=T/C-1（当T
1.5 数据处理
试验数据采用SAS软件和Excel 2013进行方差分析。
2 结果与分析
2.1 不同处理对番茄生长发育及产量效益的影响
2.1.1 不同处理对番茄产量的影响。从表1可以看出，不同处理对美利番茄的产量影响较大，接种乙酸钙不动杆菌的生物有机肥并减量化肥（处理1）产量表现最佳，比常规栽培（处理4）稍有增产，增产率0.39%，同CK相比增产效果显著，增产率66.94%。未添加降解菌的生物有机肥和减量化肥（处理3）产量水平与处理1和处理4相当，处理间差异不显著，但与等基质和减量化肥比较（处理2），差异达显著水平。因此，化感物质降解生物有机肥用作美利番茄种植的基肥比较理想。
2.1.2 不同处理对番茄叶绿素的影响。从表2可以看出，不同处理间美利番茄功能叶中叶绿素含量存在一定差异。施用生物有机肥可不同程度增加叶绿素含量，为光合作用打下了物质基础。对光合强度、净光合速率等的影响有待于进一步研究。
2.1.3 不同处理对番茄抗病性的影响。从表3可以看出，与习惯性施肥（处理4）和空白对照（CK）比较，施用生物有机肥的番茄抗病性显著提高，接种乙酸钙不动杆菌的生物有机肥7种番茄病害均未发生，未接种降解菌的生物有机肥（处理3）在生育后期发生了晚疫病，但危害程度不大。说明化感物质降解生物有机肥具有明显的预防番茄病害效果，尤其是土传病害的预防上效果明显。
2.1.4 不同处理对番茄经济效益的影响。从表4可以看出，处理1的毛收入、肥料成本、纯收入最高，比CK增收54.43万元/hm2，仅基肥增加的肥料一项，其投入产出比达1.0∶24.3。处理1与处理4结果相近。处理2中由于基质采用灭菌处理，其有益微生物的作用优势未充分表达，表现在产量上呈现降低趋势。
2.2 化感物质降解菌肥对番茄自毒的影响
从表5可以看出，化感物质对番茄营养性状（株高、节间长度、茎粗和叶绿素）和生殖性状（果穗数、单株结果数和平均单果重）均有不同程度的影响。接种化感物质降解菌的生物有机肥的番茄株高、节间长度、茎粗和叶绿素含量，以及果穗数、单株结果数和平均单果重，其RI值均大于0，表现为促进作用，表明该生物菌肥对番茄具有促进生长发育的作用。而灭活菌（处理2）均表现为抑制生长发育的作用。未接种化感物质降解菌（处理3）尽管在株高、节间长度、茎粗和单株结果数上表现为抑制作用，但在叶绿素含量、果穗数和平均单果重上则表现为促进作用。初步判定，生物有机肥对于防止番茄自毒具有一定作用，而接种化感物质降解菌的生物有机肥对促进番茄营养生长和生殖生长的效果最佳，在有效减轻番茄自毒作用方面具有一定的效果。
3 结论与讨论
针对设施番茄连作障碍进行试验，结果表明，施用化感物质降解生物有机肥的番茄株高、节间长度、茎粗和叶绿素含量以及果穗数、单株结果数和平均单果重的化感反应指数RI值均大于0，说明该生物有机肥能够促进番茄生长发育，提高产量，增加经济效益。
番茄化感作用和化感物质生物降解的研究对农业生产有重要的指导意义。生产上，既要充分考虑化感物质对同种蔬菜的影响，以便合理安排轮换倒茬，又要考虑化感物质对不同种类蔬菜间的影响，防止两者间作或混作对彼此间造成影响，还要考虑化感作用是促进作用还是抑制作用，以便扬长避短，找出最适宜的作物间作套种、轮换倒茬栽培方式。
化感物质降解菌肥的研究现已成为预防植物自毒作用的一种重要措施。赵东岳[9]发现争论贪噬菌（Variovorax para-doxus）能降解邻苯二甲酸二异丁酯，鲍氏不动杆菌（Acineto-bacter baumannii）可降解棕榈酸，伯克氏菌（Pandoraea pno-menusa）可作为2，2-（4-羟基苯基）丙烷降解菌。由于自然界中化感物质种类多，成分差异大，仅仅通过降解1种或几种化感物质难以从根本上消除植物自毒作用等连作重茬障碍的危害，研究探索“一菌多用”或复合菌的综合作用将有广阔的发展空间[10]。
本研究通过在生物有机肥中添加化感物质降解菌，提高了生物有机肥效果，对生产具有一定的指导作用。针对乙酸钙不动杆菌在土壤中的存在状态，该菌对化感物质的作用机理以及该菌和酵素菌及土壤中微生物群之间的相互作用关系等方面的研究有待进一步进行。
4 参考文献
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[2] 张恩平，衣宁宁，李亮亮，等.番茄自毒物质对土壤养分的影响[J].西南农业学报，2010，23（3）：820-823.
[3] 邓天福，王建华，高扬帆，等.番茄化感物质对几种蔬菜幼苗生长的影响[J].贵州农业科学，2010，38（8）：43-44.
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