腐熟牛粪对土壤理化性状和番茄产量的影响

2017-06-11宋以玲于建肖承泽陈士更李玉环苏秀荣丁方军

安徽农业科学 2017年26期

宋以玲于建肖承泽陈士更李玉环苏秀荣丁方军

摘要[目的]研究加菌发酵牛粪对番茄生长及土壤理化性状的影响。[方法]采用盆栽试验方法，探讨普通牛粪、高温灭菌牛粪和加菌牛粪对土壤养分含量、酶活、微生物量以及番茄产量和含糖量的影响。[结果]与普通牛粪相比，加菌牛粪降低了根际土壤真菌数，提高了细菌和放线菌的数量；降低了土壤容重，提高了土壤养分含量、土壤酶活性以及番茄产量和含糖量，其中土壤中碱解氮、全氮、有效钾、有效磷分别显著提高了8.47%、15.66%、6.22% 和11.60%，而灭菌牛粪对番茄生长和土壤理化指标的影响与普通牛粪相似。[结论]加菌腐熟牛粪具有改土、提质、增产效果，因此作为生物有机肥在农业生产中具有广阔的发展前景。

关键词番茄；牛粪；土壤理化性状；根际微生物

中图分类号S144文献标识码A文章编号0517-6611（2017）26-0122-04

Effects of Fermented Cattle Manure on Soil Physical and Chemical Properties and Yield of Tomato

SONG Yiling1，2，YU Jian1，2， XIAO Chengze1，2， DING Fangjun1，2，3* et al

（1. Shandong Agricultural University Fertilizer Science & Technology Co. Ltd.， Taian， Shandong 271000；2. Engineering & Technology Research Center of High Efficient Utilization of Humic Acid of Shandong Province， Taian， Shandong 271000；3. College of Resources and Environment， Shandong Agricultural University， Taian， Shandong 271018）

Abstract[Objective] To investigate the effect of fermented cattle manure on tomato growth and soil physical and chemical properties. [Method]The effect of ordinary cattle manure， high temperature sterilized cattle manure and bacterial manure on soil nutrient content， enzyme activity， microbial biomass and tomato yield and sugar content was analyzed by pot experiment. [Result] Compared with ordinary cattle manure， bacterial manure decreased the amount of fungi， increased the amount of bacteria and actinomycetes in rhizosphere soil， reduced soil bulk density， improved soil nutrient content and soil enzyme activity， as well as tomato yield and sugar content. Soil available nitrogen，total nitrogen， available phosphorus， available potassium were significantly increased by 8.47%， 15.66%， 6.22% and 11.60%， while the influence of sterilized cattle manure on the growth and soil physical and chemical indexes of tomato was similar to that of ordinary cattle manure. [Conclusion] As a biological organic fertilizer， bacterial manure has broad prospects for development in agricultural production， because it has the effects of soil improvement， quality upgrading and yield increasing.

Key wordsTomato；Cattle manure；Soil physical and chemical properties；Rhizosphere microorganisms

生物有機肥是指以特定功能的微生物與动植物残体（如畜禽粪便、农作物秸秆等）为原料经无害化处理、腐熟后生成的一种兼具微生物肥和有机肥效果的新型肥料，这种肥料具有改善土壤环境、促进根际微生物生长繁殖、活化根际养分、增强土壤向作物提供营养的能力，同时还具有变废为宝、减轻有机废弃物及畜禽粪便对环境造成污染的能力[1]。已有研究表明，生物有机肥能显著提高木薯、烟草、黄瓜等作物的产量和品质，改良土壤理化性状[2-3]；改善设施栽培黄瓜根际微生态环境，促进根系生长，增强作物抗性[4]。近年来，生物有机肥已成为我国肥料开发和研究的热点，该研究的加菌腐熟牛粪具备以上生物有机肥特点，属于生物有机肥，因此，探讨其对作物生长和土壤环境的影响具有重要的意义。

番茄是茄科类一年生或多年生草本植物，因其食用方便，富含番茄红素、VC、VE 和胡萝卜素，以及硫胺、核黄素、叶酸等营养物质，成为人们日常膳食中维生素和抗氧化剂的重要来源[5]。为提高其产量，改善色泽，种植过程中普遍存在化肥、农药施用过量的问题，导致土壤板结，连作障碍和严重的病虫害，最终致其产量和商品性降低。已有研究表明，增施生物有机肥能提高产量，改善品质，显著增加果实中番茄红素含量，降低硝酸盐和亚硝酸盐含量[6]。孔跃[7]发现，单独施用无机肥，番茄定植30 d后出现了严重的花叶病，而施用生物有机肥的发病率显著降低，且蔓延速度慢，对减轻番茄病害、提高番茄产量和质量具有重要的意义。以番茄毛粉802号为研究材料，探究普通牛粪、灭菌牛粪和加菌牛粪对番茄产量、土壤微生物群落和土壤理化性状的影响，以期为加菌腐熟牛粪作为生物有机肥应用于农业生产提供有效的科学依据。

1材料与方法

1.1试验材料

试验于2016年3月25日至7月15日在山东省泰安市肥城市农大肥业科技有限公司蔬菜大棚内进行，供试番茄品种：毛粉802号。供试土壤基本理化性状：有机质16.76 g/kg，全氮0.81 g/kg，碱解氮58.38 mg/kg，有效磷15.15 mg/kg，有效钾101.1 mg/kg。供试肥料：农大肥业科技有限公司微生物肥料车间提供的腐熟牛粪。

1.2试验设计

试验设4个处理，CK：不施肥；T1：普通牛粪（普通腐熟）；T2：灭菌牛粪（加高温灭菌的微生物菌剂腐熟）；T3：加菌牛粪（加微生物菌剂腐熟），微生物菌剂内含有枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、白浅灰链霉菌、唐德链霉菌、米曲霉等菌种。3次重复，采用随机区组分布试验，将番茄幼苗移栽到长、宽、高分别为0.6、0.4、0.3 m的泡沫种植箱内，每箱种植2棵，总共12箱，24棵。肥料用量为3 600 kg/hm2，移苗后统一管理，分时期共采3穗番茄，计数测定。

1.3测定项目与方法

产量和单果重测定：在番茄生长过程中第1穗果成熟后进行，平均 2 d 采摘 1 次，计数称重并记录[8]；含糖量测定：采用手持糖度折光仪0-32 便携式糖度计测定；微生物数量测定：采用平板菌落计数法[9]；土壤有机质测定：采用重铬酸钾容量法；全氮测定：采用凯氏定氮法；碱解氮测定：采用碱解扩散法；有效磷测定：采用碳酸氢钠溶解钼锑抗比色法；有效钾测定：采用乙酸铵溶解火焰光度计法[10]；脲酶采用苯酚-次氯酸钠比色法：以24 h后1 kg土壤中NH3-N的质量（g）表示脲酶活性（U）；过氧化氢酶采用滴定法：其活性用20 min后1 g土壤消耗0.02 mol/L KMnO4的mL数表示（U）；蔗糖酶采用3，5-二硝基水杨酸比色法：以24 h后1 kg土壤中葡萄糖的质量（g）表示蔗糖酶的活性（U）；土壤磷酸酶采用磷酸苯二钠比色法测定：结果以24 h后1 kg土壤中释放出的酚的质量（g）表示；土壤脱氢酶采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法测定，结果以1 g土壤中三苯基甲臢（TPF）的体积（μL）表示[11]。

1.4数据处理

用Excel 2003软件处理数据和绘制图表，采用DPS 7.05软件进行统计分析，采用最小显著极差法（LSD）进行差异显著性检验（P<0.05）。

2结果与分析

2.1不同腐熟牛粪对番茄产量的影响

由表1 可知，施肥后提高了番茄单果重，与CK相比，T1、T2和T3处理分别显著提高了6.20%、4.65%和11.63%，其单株个数均高于CK处理，因而单株产量与CK相比均显著提高，分别提高16.91%、17.53%和32.95%，且T3处理显著高于T1和T2处理，而T2和T1处理间差异不显著。由此表明，加菌牛粪对番茄产量的影响效果优于普通牛粪，而灭菌牛粪效果却与普通牛粪一致，说明加菌牛粪可通过促进番茄生长和对营养物质的吸

收，提高碳水化合物的累积，最终提高番茄产量。

2.2不同腐熟牛粪对番茄含糖量的影响

含糖量是指单位

质量的可食用品中所含糖分的质量。糖是人体能量的重要来源，普通成年人每日需摄取30.00～39.75 g的糖。此外，含糖量还会影响到可食用品的风味、口感和营养价值，因此含量高低可一定程度地反映可食用品的品质。由图1可见，施肥可提高番茄的含糖量，与CK相比，T3处理含糖量显著提高了23.48%，此外，加菌牛粪优于普通牛粪，而灭菌牛粪与普通牛粪间的差异不显著，表明加菌牛粪在促进番茄生长、提高番茄产量的同时提高了番茄品质。

2.3不同腐熟牛粪对番茄根际微生物数量的影响

土壤微生物是构成土壤環境的重要组成部分，参与土壤碳、氮、磷等元素的循环和土壤矿化过程。微生物生命活动形成的CO2、H2S、有机酸、抗生素等物质可改变作物生长的根际环境及土壤团粒结构的形成，因此对作物根系及地上部生长都具有重要作用。

由图2可见，不同处理对土壤微生物总量及种类的影响不同，与CK相比，T1处理提高了根际土壤细菌数而降低了真菌和放线菌数，但差异不显著；T2 处理显著提高了根际土壤真菌数，而降低了细菌数；T3处理的根际土壤细菌数和放线菌数分别显著提高了29.08%和4.66%，而真菌数显著降低了35.33%，但其微生物总量仍然最高。出现上述结果的原因可能是普通牛粪所含外来菌种较少，因而对根际土壤微生物群落的组成和数量影响较小；高温灭菌会杀死微生物菌剂中大量细菌，而真菌易形成芽孢，耐高温能力强，因此施入

滅菌牛粪后显著提高了根际土壤真菌数，而与之呈竞争关系

的细菌数显著降低；同理施入加菌牛粪后对根际土壤细菌数和真菌数的影响与灭菌牛粪相反。

2.4不同腐熟牛粪对土壤容重的影响

土壤容重反映了土壤疏松程度，是土壤肥瘦和耕作质量的重要指标，土壤容重高说明土壤紧实，孔隙数量少，透气性差；反之，土壤疏松，孔隙数量多，透气性好。由图3可见，与CK相比，T1、T2和T3处理的土壤容重分别显著降低了5.46%、8.17%和9.54%，因此施用牛粪有利于提高土壤疏松度和通气性，一方面微生物的代谢产物有利于土壤团粒结构的形成，另一方面微生物在分解有机质的同时又可促进土壤团粒结构的形成，因而加菌牛粪的效果最显著。

2.5不同腐熟牛粪对土壤养分含量的影响

由表2可见，施肥后显著提高了土壤中碱解氮、全氮、有效钾和有效磷含量，其关系均为T3处理>T2处理>T1处理，且T3处理比T1处理分别显著提高了847%、15.66%、6.22% 和11.60%；然而T2和T3处理的有机质含量分别比T1处理降低了3.63%

2.6不同腐熟牛糞对土壤酶活性的影响

土壤酶是由土壤微生物、动植物活体分泌及动植物残骸分解释放于土壤中的一类具有催化能力的生物活性物质[11]，因此其活性与微生物的代谢活动密切相关。由表3可知，与CK相比，施入牛粪后，显著提高了土壤脲酶、过氧化氢酶和脱氢酶的活性，与T1处理相比，T3处理的以上各酶活性分别显著提高了29.20%、8.04%和15.23%，而T2处理的各酶活性却有所降低，但差异不显著；同时，中性磷酸酶和蔗糖酶活性也有所提高，但各处理间差异不显著。由此表明，根际微生物活性与土壤酶活性之间存在相互促进的关系，因此维持土壤微生物群落的平衡是改善土壤环境、促进植物生长的重要前提。

3结论与讨论

3.1不同腐熟牛粪对土壤理化性状及根际微生物的影响

试验发现，施入加菌牛粪后，可降低土壤容重，提高土壤中有效氮、磷、钾含量，而有机质含量与普通牛粪相比却有所降低，同时提高了土壤中脲酶、脱氢酶和过氧化氢酶活性，且加菌牛粪的效果最显著。此外，加菌牛粪还显著提高土壤中细菌数和放线菌数，降低真菌数，而灭菌牛粪却显著提高根际土壤真菌数，降低细菌数。出现上述结果的原因，首先可能是番茄生长需要大量的养分，为满足其生长过程中对营养物质的需求而加速了微生物对土壤有机质的分解；其次，微生物所分解的大量营养物质也可为微生物的生长繁殖提供养分，从而加速了微生物的繁殖代谢，进而改善土壤酶活性，提高土壤通气性和保水保肥力；第三，微生物种群间存在一定的竞争关系，加菌牛粪中有益微生物数量大，细菌群落在繁殖生长过程中占优势，因此降低了根际土壤真菌数，而灭菌牛粪出现了相反的结果。罗兴录等[12]研究发现，施用生物有机肥降低了木薯地土壤容重，提高了土壤有机质和氮、磷、钾含量，增加了土壤中有益微生物的數量，提高土壤脲酶和转化酶活性，最终提高了木薯的产量和淀粉含量；张金妹等[13]研究的有机肥对香蕉生长及土壤影响上发现了类似的结果。此外，已有研究发现施用生物有机肥后提高了番茄和辣椒植株根际土壤细菌数，降低了真菌数[14]，生物复混肥可以提高微生物群落的丰富度和功能多样性，增强蔗糖酶和脲酶活性[15]。由此表明，生物有机肥对土壤理化性状的改良效果较普通有机肥要显著，因此普通牛粪经微生物发酵后制成的加菌牛粪（生物有机肥）更适合用来养地增产，符合农业可持续发展的需求，值得进一步推广使用。

3.2不同腐熟牛粪对番茄产量和品质的影响

前人研究表明，生物有机肥能显著提高烟草、生姜、木薯、黄瓜等作物的产量和品质[12，15-17]。该试验同样发现，施入加菌牛粪后显著提高番茄的单果重、单株产量和含糖量。究其原因首先是由于加菌牛粪含有大量固氮、解磷、解钾等有益微生物进而提高了土壤养分有效性；其次，有益微生物与作物根系可形成一种互惠互利的共生关系，优化植物根际环境，刺激植物生长[18]；第三，微生物可产生植物类激素，对有害生物进行生物防治，以减轻土壤中病原菌的侵染[19-20]。因此，加菌牛粪在提高根系养分有效性的同时还可以减轻植物病害的发生率，最终促进根系和地上部的生长，增强植株的抗病性，以保证番茄前期良好的营养生长，为其后期的生殖生长提供充足的物质保障，最终提高了番茄的产量和品质。盛振庆等[21]发现，生物菌肥能促进保护地番茄植株根系以及地上部茎叶的生长，减轻畸形果及土传病害的发病率，谢晚彬[22]研究表明，生物菌肥能促进番茄植株生长，降低茎基腐病、疡病、灰霉病等番茄常见病害的发病率，最终提高了番茄的产量和品质，因此畜禽粪便加菌腐熟后制成的生物有机肥在农业生产上具有极高的推广价值。

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