蚯蚓粪+AMF对连作生姜的影响

尹 恩 ，王明跃 ，武 际 ，宋朝伟 ，李 琳，张娜娜

（1.阜阳职业技术学院生化工程系，安徽阜阳236031；2.安徽省农科院土壤肥料研究所，安徽合肥230031）

蚯蚓粪+AMF对连作生姜的影响

尹 恩1，王明跃1，武 际2，宋朝伟1，李 琳1，张娜娜1

（1.阜阳职业技术学院生化工程系，安徽阜阳236031；2.安徽省农科院土壤肥料研究所，安徽合肥230031）

为探索蚯蚓粪+AMF对生姜连作障碍的缓解作用，以连作生姜为研究对象，研究了不同比例蚯蚓粪+AMF对连作生姜分枝数、株高、茎粗、地上部分鲜重、产量、病情指数和防治效果的影响.结果表明：蚯蚓粪和AMF对连作生姜分枝数、株高和茎粗有较大影响；在连作土壤加入蚯蚓粪和接种AMF，均有效提高了连作生姜的地上部分鲜重和生姜产量，其中T2A处理增幅较大，分别为691.71%和101.21%；连作土壤加入蚯蚓粪和接种AMF，均可降低病情指数，其中T2A处理防治效果较佳；综合各项指标来看，T2A处理（50%蚯蚓粪+AMF）更有利于连作生姜生长，能有效降低生姜连作病害，提高生姜产量.

生姜;连作障碍;蚯蚓粪;AMF

生姜（Zingiber officinale Roscoe）起源于热带雨林地区，是我国重要的出口创汇蔬菜.据全国农业技术推广服务中心统计，我国有20多个省种植生姜，安徽是我国生姜重要产区之一，全省种植面积达2万公顷［1］.随着我国农业政策的调整，生姜产业规模化生产势在必行，但生姜栽培过程中，连作障碍会导致一系列病害，严重影响着生姜产量和品质，如何克服生姜连作障碍已成为亟待解决的问题.

生姜连作障碍中最突出的病害是姜瘟病.该病害在热带和亚热带地区普遍发生，是由青枯劳尔氏菌（Ralstonia solanacarum）引起的.青枯病首发于印度尼西亚烟草［2］，1896年Smith将其病原菌命名为青枯假单孢杆菌（Pseudomonas solanacearum），中国姜瘟病的病原菌是由青枯假单孢杆菌（Pseudomonas solanacearum Smith）引起的［3］.该病的病原菌存活时间长、寄主广泛，可侵染44个科300多种植物，主要侵害姜根部、地下茎和地上茎，发病时根茎叶均有表现，严重时全株枯死.土壤和姜种都未感染病菌一般不会发生姜瘟病，土壤带菌发病率为60%，土壤、姜种都带菌发病率为90%［3］.

蚯蚓粪是蚯蚓生物降解有机废物的产物，因其含有丰富有益微生物、多种植物营养元素和植物激素，具备良好的团粒结构和持水能力，常被用于缓解草莓、番茄、黄瓜等经济作物连作障碍和土壤微生物生态系统修复［4］.

AMF菌根是植物根系与真菌所形成的互惠共生体，在自然界分布十分普遍.其中丛枝菌根（Arbuscular Mycorrhiza，简称为AM）是分布最为广泛的一类菌根，能与植物根系形成丛枝菌根的真菌称之为丛枝菌根真菌（Arbuscular Mycorrhizal fungi，简称为AMF或AM真菌）［5］.AMF作为生态系统中重要的一员，广泛分布于自然界各生态系统中.研究表明80%以上陆地植物都能被AMF浸染而形成互惠共生体［6］，特别是栽培植物中绝大多数的农作物、园艺作物、牧草等均能形成丛枝菌根［7］，生姜根系也能与AMF形成共生体［8］.AMF对于宿主植物具有诸多有益作用，如促进根对磷、氮和微量元素的吸收和植物的生长发育、增加产量［9］；减轻病原菌和线虫对植物的危害,提高植物的抗病性［10］；改善土壤养分循环，提高土壤生产力［11］；减轻重金属对植物的毒害分解有机污染物，降低农药残留,并且对土壤修复和生态重建有明显的促进作用［12］.

多年连作会导致土壤AMF多样性显著下降，优势种发生改变，从而引起土壤微生物群落结构与功能失调［13］.连作土壤中加入AMF可用于减轻棉花、烤烟、药用植物果树、葡萄连作障碍，促进植株生长［14］.

本试验以地方特色农作物生姜为介质，以蚯蚓粪为基础，配合接种GM菌剂(AMF的一种)，从生姜生物、土壤微生物数量等方面着手，研究蚯蚓粪+AMF复合基质对生姜连作障碍的影响.旨在为本地生姜产业发展、蚯蚓粪资源化利用和新型生物有机肥的生产提供理论依据.

1 材料与方法

1.1 试验材料

土壤取自安徽省阜阳市颍上县红星镇赵岗村，前茬作物为生姜，2016年4月20日取土.其理化性质如下:pH6.8，有机质含量为 90.2 g/kg，全氮(N)为 10.3 g/kg，速效磷(P2O5)为 92.98 mg/kg，速效钾(K2O)为 606.5 mg/kg；蚯蚓粪产地为临泉县杨桥镇范集地龙专业合作社，蚯蚓品种为“太平二号爱赤”，牛粪喂养，生产时间2015年3月.其理化性质如下:pH5.72，有机质含量为191.4 g/kg，全氮(N)为29.85 g/kg，速效磷(P2O5)为3 656.72 mg/kg，速效钾(K2O)为2 384.8 mg/kg.生姜品种为“小黄姜”，属于阜阳市地方品种，播种前统一进行困姜、晒姜、消毒、催芽、称重、抹芽等技术处理.丛枝菌根真菌为摩西球囊霉（Glomus mosseae，GM），由石河子大学农学院微生物实验室提供，接种量接种50克/盆,孢子含量1 500个/10 g.

1.2 试验设计及数据测定方法

201 6年4月25日至2016年10月27日，在阜阳职业技术学院智能温室进行了本试验.将重茬土和蚯蚓粪按照不同体积比均匀混合后,作为基质用于生姜盆栽试验,栽培盆型号(cm)：长×宽×高=30×15×15,每盆装混合基质8 kg.如表1所示，试验设8个处理，每个处理设置5个重复，各处理随机摆放，共40盆.自生姜播种之日起，每30天对生姜进行测定，测定项目为生姜分枝数、株高、茎粗、地上部分鲜重，产量、病情指数和防治效果等.

1.2 .1 生姜生理指标测定：播种后每30天对进行生姜生理指标测定.茎粗测定使用游标卡尺，于茎基部离土2 mm处测量；株高测定使用钢卷尺，量取茎基部离土2 mm至顶端垂直距离.

1.2 .2 生姜病情指数测定：发病严重度分级标准：0级：全株无病害；1级：茎基部稍有变色，或1/4以下叶片轻度褪色或凋萎；3级：茎基部明显变色，或1/4-1/2叶片轻度凋萎；5级：茎基褐变绕全茎1/2，或2/3以上叶片轻度凋萎；7级：全株凋萎或枯死.病情指数(%)=（∑n*s/N*S）*100（n:病情级值；S：该病情级株数；N：病情最高级值；S：总株数）.

1.2 .3 数据分析：试验数据采用Microsoft Excel 2007和SPSS 19统计软件进行数据统计和显著性水平检验.

表1 实验方案

2 结果与分析

2.1 蚯蚓粪+AMF对生姜分枝数的影响

由表2可知，蚯蚓粪和AMF对连作生姜分枝数均有较大影响，加入AMF对连作生姜分枝的影响更为显著.播种2个月内，加入蚯蚓粪促进了生姜萌发分枝，配合接种AMF效果更佳.其中，T1处理增幅最大，为90.48%；接种AMF处理与未接种处理及对照的差异均已达显著水平，但T1A、T2A、T3A之间差异不显著，相较T0增幅分别为：161.9%、161.9%和186.7%.

播种3个月至收获期，加入蚯蚓粪的处理分枝数均低于对照，这是因为T0与T0A出现了严重病害，导致地上部分死亡，萌发很多分枝；接种AMF处理的分枝数均高于未接种AMF处理，这说明接种AMF可有效增加生姜分枝数；T1处理分枝数高于T2和T3，结合株高、茎粗指标和病情指数可以看出，T1处理虽分枝数多，但茎粗和株高不足，是因为病害导致较多萌发分枝，T3处理与T2处理虽然分枝数相当，但T3处理株高和茎粗均显著低于T2处理.

2.2 蚯蚓粪+AMF对生姜株高和茎粗的影响

生姜生长2～5个月内，株高动态数据显示（表3），T2＞T1＞T3＞T0,其中T2处理连作生姜株高显著增加.3个时间段，T2处理较对照增幅分别为131.39%、220.15%、258.36%,差异显著；T1处理与T0差异不显著，增幅分别为47.89%、107.59%、148.87%；T3处理增幅最小，分别为2.12%、15.92%、16.73%.

茎粗动态数据显示,T2＞T1＞T3＞T0,其中T2处理显著增加连作生姜茎粗：2-5个月增幅分别为103.16%、59.41%、92.25%；T1处理与T0差异不显著，增幅分别为42.96%、38.10%、51.17%；T3处理增幅最小，分别为6.31%、5.29%、9.15%.

从整个生育期生姜株高和茎粗数据来看T0A＞T0,说明连作土壤上接种AMF，可促进生姜生长，尤其是生姜生长5个月的株高差和茎粗指标与对照差异均达显著水平.从T1-T3A处理的整个生育期来看，当蚯蚓粪比例小于等于50%时，蚯蚓粪+AMF抑制了前2个月生姜的生长，但促进了3～5个月的生姜株高和茎粗的增加；当蚯蚓粪比例增加至60%时，生姜株高和茎粗均出现了降低，表明高比例(60%)蚯蚓粪投入，对生姜产生了毒害作用，此时加入AMF有利于缓解蚯蚓粪的毒害作用.

2.3 蚯蚓粪+AMF对生姜地上部分鲜重和产量的影响

如图1所示，连作土壤加入蚯蚓粪，增加了生姜地上部分物质的量.T2处理（50%蚯蚓粪）显著增加了生姜地上部分物质量，增幅为480.45%；T3处理（60%蚯蚓粪）增幅最小，为2.70%.随着蚯蚓粪比例增加，生姜地上部分物质量增幅呈先增后减趋势；不同蚯蚓粪水平，接种AMF均大幅提高生姜地上部分物质的量.其中未加蚯蚓粪处理增幅为218.14%；40%蚯蚓粪处理增幅为29.71%；50%蚯蚓粪处理增幅为36.40%；60%蚯蚓粪处理增幅为218.85%.这说明接种AMF可促进连作生姜物质量积累，同时有利于缓解蚯蚓粪的毒害作用.

如图2所示，连作土壤加入蚯蚓粪，提高了生姜产量.T2处理（50%蚯蚓粪）显著增加了生姜产量，增幅为97.99%；T3处理（60%蚯蚓粪）增幅最小，为13.56%.随着蚯蚓粪比例增加，生姜产量增幅呈先增后减趋势，这说明蚯蚓粪比例超过50%，对连作生姜产生了毒害作用；较之T0，T2A处理增幅最大，为101.72%.其中T0A比T0增加了31.96%，T1A比T1增加了23.10%，T2A比T2增加了1.62%，T3A比T3增加了44.94%，这说明接种AMF有利于提高生姜产量，尤其是蚯蚓粪表现出毒害作用时，配合接种AMF可有效减弱蚯蚓粪毒害.

表2 蚯蚓粪+AMF对生姜分枝数的动态影响

图1 蚯蚓类+AMF对生姜地上部分重的影响

图2 蚯蚓类+AMF对连作生姜产量的影响

表3 蚯蚓粪+AMF对生姜株高和茎粗的动态影响

2.4 蚯蚓粪+AMF对连作生姜病情指数的影响

如图3所示，生姜播种3个月，开始出现姜瘟病病害.T0、T0A处理发病严重，病情指数分别为45%和39%；加入蚯蚓粪处理病情指数有所降低，T1、T2和T3病情指数分别为28%、23%和28%；加入蚯蚓粪配合接种AMF处理（T1A、T2A和T3A）病情指数降至24%、15%和24%.播种4个月，姜瘟病病情持续加重，连作生姜出现地上部分死亡和根部腐烂现象.其中T0发病最重，病情指数65%.T2A处理病情指数最小，T2次之，分别为16.67%和26.67%.

图4表明，连作土壤加入蚯蚓粪对生姜姜瘟病防治有一定效果，随着生育期延长，防治效果更好，配合接种AMF可以提高防效.其中T0A防效最低，3～4个月防效分别为13.33%和23.08%；T2A防效最高，3～4个月防效分别为66.67%和74.35%；T2处理次之，3～4个月防效分别为48.89%和58.97%.随着蚯蚓粪比例增加，过量蚯蚓粪对生姜产生了毒害作用，蚯蚓粪防病效果降低至37.78%.

图3 蚯蚓类+AMF对生姜病情指数的影响

图4 蚯蚓类+AMF对生姜病害防治效果

3 讨论与结论

3.1 蚯蚓粪+AMF对连作生姜分枝数，株高和茎粗的影响

分枝数、株高和茎粗作为生姜地上部分主要指标，是生姜产量贡献因子，与单株产量存在极显著正相关关系［15］.徐坤研究表明，分枝数增加1单位，产量增加10.52 g［15］.宋丽芬等人的研究表明，蚯蚓粪可促进番茄株高和茎粗增加，且与蚯蚓粪比例有很大关系［16］.本试验表明，蚯蚓粪和AMF对生姜分枝数、株高和茎粗有着很大的影响.

第一，连作土壤加入蚯蚓粪，可促进生姜分枝数、株高和茎粗的增长.数据显示蚯蚓粪对此时期生姜分枝影响不显著，50%蚯蚓粪可显著促进株高和茎粗的增长.这说明加入蚯蚓粪有利于促进生姜生长，这与柏彦超等在西瓜连作方面的研究结果一致［17］.Krishnamoorthy［18］、Grappelli［19］和 Tomati［20］报导蚓粪中含有生物活性物质和生长素、赤霉素、细胞分裂素等植物生长调节剂，这些物质可以刺激生姜根系活力，促进生姜生长发育.

第二，接种AMF可促进生姜分枝数、株高和茎粗的增长，尤其是生姜生长5个月株高和茎粗指标与对照差异均达显著水平.在加入蚯蚓粪的基础上接种AMF，可显著促进前2个月生姜分枝数增加，减缓前2个月生姜株高和茎粗的增长速度,促进3～5个月生姜株高和茎粗的生长.这是因为AMF对于宿主植物具有诸多有益作用，能促进根对磷、氮和微量元素的吸收和植物的生长发育、增加产量［21-23］.从产量和病情指数来看，前期的抑制作用有利于减轻生姜病害、促进后期生姜生长和提高生姜产量.

第三，蚯蚓粪比例过低、过高均不利于生姜生长，当蚯蚓粪比例为50%时，株高和茎粗的最大增幅为：（T2处理5个月）258.36%和（T2处理3个月）103.16%，此前已经有过相关论述［24］.当蚯蚓粪比例增加至60%时，生姜株高和茎粗均出现了降低，表明高比例(60%)蚯蚓粪投入，对生姜产生了毒害作用［25］，此时加入AMF可缓解蚯蚓粪的毒害作用,这是因为AMF可以减轻金属离子的毒害、修复和重建土壤生态［26-30］.

最后，随着生姜生育期的推进，生姜平均株高和茎粗的平均值呈下降趋势，笔者认为这是三个原因造成的：其一，前期生姜营养生长旺盛，植株嫩绿宜发生病害，从而导致部分分枝死亡；其二，蚯蚓粪的施入和AMF的接种，有效增加了生姜分枝数，从而拉低了株高和茎粗的平均值；其三，病害植株死亡后，会萌发许多小型分枝，进而降低了株高和茎粗.

3.2 蚯蚓粪+AMF对连作生姜地上部分鲜重和产量的影响

生姜茎鲜重和叶鲜重共同构成了生姜地上部分鲜重，无论是高产型品种还是低产型品种，地上部分鲜重与生姜产量均表达出显著正相关关系.王东红等人研究表明，在土壤中加入蚯蚓粪可显著促进樱桃萝卜肉质根生长［31］，本试验显示，加入蚯蚓粪和接种AMF均有效提高了连作生姜的地上部分鲜重和生姜产量，其中T2A处理增幅最大，分别为691.71%和101.21%.表明施入蚯蚓粪可促进连作生姜地上部分生长，提高连作生姜产量，配合接种AMF效果更佳.当蚯蚓粪比例增加到60%时，连作生姜株高、茎粗指数、地上部分鲜重和产量均大幅度下降，可能是蚯蚓粪中含有较多盐类离子，对植物产生了抑制和毒害作用，这有待进一步验证.

3.3 蚯蚓粪+AMF对连作生姜病情指数的影响

蚯蚓粪中含有大量微生物，可增强土壤微生物与病原微生物的竞争能力，其控制病害的程度与蚯蚓粪的使用量有一定关系，且不同作物使用量也不同.胡艳霞老师研究表明，蚯蚓粪与土体积比为20%时，蚯蚓粪对黄瓜病害的控制程度较大［32］.本试验结果表明，连作土壤加入蚯蚓粪，可降低病情指数，以T2处理病情指数较低（3～4个月分别为：23%和26.67%），防治效果较好（2～4个月防效48.89%和58.97%），这与前人的研究一致.在复合基质中接种AMF（T2A处理）,防治效果较佳，2～4个月防效分别为66.67%和74.35%.这说明接种AMF可提高了连作生姜抗病性，具体机理仍需进一步研究.

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The Influence of Wormcast+AMF on Continuous Cropping of Ginger

YIN En1,WANG Ming-yue1,WU Ji2,SONG Chao-wei1,LI Lin1,ZHANG Na-na1
（1.Fuyang Institute of Technology,Fuyang 236031,Anhui,China；2.Anhui Academy of Agricultural Sciences,Hefei 230031,Anhui,China）

For exploring the relieving effect of wormcast+AMF on ginger's continuous cropping obstacle,regarding continuous cropping ginger as the object,the research studies the different proportion of earthworm dung+AMF on the branch number,plant height,stem diameter,fresh weight,yield of continuous cropping ginger and the disease index of aerial part,including controlling concrete effects.The results show that the wormcast and AMF have great influence on continuous cropping ginger and branch number.In addition,continuous cropping soil added by wormcast has promoted the early germination branches.Besides,the matrix of ginger added by wormcast exposes the inoculation of AMF,which can increase the ginger branch number significantly during the whole growing period,but the wormcast ratio increases late inhibits of ginger branch number.In the meanwhile,adding wormcast and vaccination into continuous cropping soil AMF has effectively improved the production of continuous cropping upon fresh weight above ground ginger,which has reflected the largest rise in the treatment T2A,691.71%and 101.21%respectively.Continuous cropping soil added by wormcast and the AMF inoculation can reduce the disease index of prevention and control,among which the effect of T2A treatment is better.Based on the comprehensive indicators,T2A treatment(50%wormcast+AMF)is more conducive to the growth of ginger,which also can reduce the linked diseases of ginger effectively,improving the yield finally.

ginger；continuous cropping obstacle；wormcast；AMF

S641

A

1007-5348（2017）09-0065-06

2017-06-02

安徽省高等学校自然科学重点研究项目（KJ2016A565）；阜阳职业技术学院校级项目（2014KYXM11）;安徽省自然科学重点研究项目（KJ2015A407）;安徽省高等学校自然科学重点研究项目（KJ2017A612）.

尹恩（1984-），男，安徽阜阳人，阜阳职业技术学院生化工程系讲师，硕士;研究方向：植物营养生理.

（责任编辑：闫文龙）