土壤熏蒸剂及生物菌肥对日光温室番茄土壤微生物量及产量的影响

2018-06-01王裔娜米国全史艳艳韩娅楠程志芳王晋华

蔬菜 2018年4期

王裔娜，米国全，史艳艳，韩娅楠，程志芳，王晋华

（河南省农业科学院园艺研究所，河南郑州 450002）

近年来，随着设施蔬菜规模化、专业化的不断发展，作为较高经济效益的茄果类作物备受欢迎。番茄（Lycopersicon esculentumMill.）是我国栽培面积较大的蔬菜作物，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；但由于栽培种类单一且连年种植，致使连作障碍问题日益突出。国内外对蔬菜的连作障碍问题进行了大量的研究，有研究表明，连作致使土壤理化性状变劣、养分比例失调、病原微生物增多、生产性能降低、作物产量品质降低，连作土壤的微生物种群结构破坏严重，主要微生物数量和土壤酶活性不同程度地下降[1-4]。这严重影响了番茄的生长发育，从而导致大幅减产甚至绝产，严重制约了设施番茄栽培的可持续发展。

番茄保护地中常见的土传病害主要有：枯萎病（Fusarium wilt）、菌核病（Sclerotiniose）、疫病（Epidemic disease）、黑点根腐病（Monosporascus）、溃疡病（Bacterial canker）、青枯病（Bacterial wilt）、根结线虫病（Root-knot nematode disease）、茎基腐病（Crown rot）。其中青枯病和溃疡病是细菌性土传病害，根结线虫病由根结线虫危害造成，其他几种属于真菌性土传病害[5-6]。

土壤熏蒸方法是用于控制土传病虫害的有效方法，能够极大程度上杀死病原微生物，但也会对有益微生物群的组成与活性造成影响[7]。用熏蒸剂处理土壤能够影响土壤中微生物的数量，细菌和放线菌的数量大多呈先抑制后激活状态，而真菌大多表现为长期抑制状态[8]。

大量研究结果表明，微生物肥料具有高效率、无毒害、无污染等特点[9]，不但能减少农产品污染，而且能改善农产品的品质[10-11]。生物菌肥可在一定程度上改善连作作物土壤环境、促进其生长发育[12-14]。随着菜农对生物菌肥认识的提高，生物菌肥在蔬菜生产中的应用越来越广泛。用生物肥蘸根不仅有促进蔬菜根系生长的作用，而且对抑制蔬菜根部病害的发生也有良好效果，同时可以在一定程度上提高蔬菜的产量。

科学的种植模式和种植制度可以改善土壤的微生物区系，为作物生长创造良好的土壤环境，提高作物的产量和品质，增加经济效益，对防治设施蔬菜连作障碍、实现设施蔬菜可持续生产具有重要意义[15]。生产中缓解土传病害的方式有很多，本研究以常用土壤熏蒸剂及生物菌肥的配套使用对日光温室番茄土壤微生物量及产量的影响进行一系列试验，以寻求最佳搭配。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试熏蒸剂：丰收42%威百亩水剂（沈阳丰收农药有限公司）、垄鑫98%棉隆（南通施壮化工有限公司）、蓝白黑石灰氮颗粒剂（宁夏蓝白黑化工股份有限公司）。

供试菌肥：ETS复合微生物肥料（ETS天津生物科技发展有限公司）、金汇农业生物菌肥（河南金汇农业科技有限公司）。

供试土壤：河南省驻马店市汝南县老君庙乡余子河村胡庄日光温室土壤。

供试番茄：圣罗兰3689。

1.2 试验设计

试验于2016年7月—2017年5月在驻马店市汝南县老君庙乡余子河村胡庄日光温室内进行，温室面积为1334 m2。试验共设9个处理，按不同土壤熏蒸剂搭配不同菌肥施用，分为：处理1—威百亩、处理2—棉隆、处理3—石灰氮、处理4—威百亩+金汇、处理5—威百亩+ETS、处理6—棉隆+金汇、处理7—棉隆+ETS、处理8—石灰氮+金汇、处理9—石灰氮+ETS，以处理前即不施用任何熏蒸剂及生物菌肥的土壤为空白对照（CK），其中处理4～9中生物菌肥是在施用土壤熏蒸剂的基础上施用，即与处理1～3相结合。处理1～3重复6次，处理4～9重复3次，小区面积34 m2。番茄于2016年9月10日定植，栽培管理措施同常规，2017年5月28日拉秧。土壤熏蒸剂于2016年7月23日施用，菌肥于2016年8月26日施用，具体施用方法如下。

垄鑫98%棉隆：每小区施用1360 g。施药前先松土，然后浇水湿润土壤，并保湿5～7 d；施药后马上混匀土壤，深度为30 cm；混土后再次浇水，湿润土壤，浇水后立即覆以不透气塑料膜用新土密封，避免棉隆气体泄漏。

蓝白黑石灰氮颗粒剂：每小区施用3978 g。将稻壳与适量石灰氮颗粒剂均匀撒于土壤表面，旋耕土壤，使石灰氮颗粒剂与稻壳和土壤混合均匀；起垄，地表覆膜，然后膜下浇透水；密封棚膜，闷棚15～20 d，闷棚期间保持棚内温度≥45 ℃，土壤湿度≥60%；闷棚结束后，再次旋耕疏松土壤，待土壤晾透1～2 d即可定植。

ETS复合微生物肥料：加适量水稀释后随灌溉水冲施，以冲匀整个地块为准，每小区首次施用28.57 kg，每隔15～20 d施用1次，用量减半。

金汇农业生物菌肥：每小区施用8741 g，作为基肥一次性施入。

1.3 土壤样品采集及处理

样品分别在土壤熏蒸剂处理前（2016年7月13日）、土壤熏蒸处理后、施用菌肥前（2016年8月16日）、施用菌肥后结果盛期（2017年3月16日）、结果后期有轻微发病征兆时（2017年4月21日）采集，共4次取样。采用随机布点法，每个小区取5点，采集时除去地面杂质，铲除1 cm左右表土，在番茄根际土层深度0～20 cm处取样，按四分法取适量土样，混匀后装入保鲜袋。运输时避免高温和物理压实，运回实验室后于4 ℃冰箱内低温保存。试验前需将采集的土样迅速过2 mm筛，去除植物残体及其他土壤杂质。

1.4 土壤含水量的测定

采用烘箱法测定。称取10 g鲜土样，放入烘箱内120 ℃烘烤至恒重。根据土样烘烤时失去的质量来计算土壤的水分含量。

1.5 土壤微生物量的测定

采用密闭静室碱液吸收法测定[16]。每个处理5个样品中随机抽取3个样品。每个样品称取相当于10 g烘干土的湿土，放入扩散皿外室中，设4种处理：a.不加诱导物质，b.加入葡萄糖，c.葡萄糖+链霉素（抑制细菌），d.葡萄糖+放线菌酮（抑制真菌）。葡萄糖、放线菌酮和链霉素用量分别为每克湿土6、8、6 mg，用前按1︰4的质量比与滑石粉研细混匀，与土壤充分混合。扩散皿内室中加入0.1 mol/L NaOH 5 mL，盖上盖子，同时做无土对照试验。在25 ℃下恒温培养24 h后，向扩散皿内室碱液中滴加酚酞指示剂，用0.1 mol/L HCl滴定至颜色消失，记录HCl消耗量。按每消耗1 mL 0.1 mol/L NaOH相当于2.2 mg CO2，求出对照与各处理所消耗的HCl数量之差，计算土壤中真菌和细菌呼吸强度（BR），以吸收的CO2量（μg/（h·g））来表示，并计算真菌和细菌的生物量比例（公式中的字母表示不同处理的土壤中微生物的呼吸强度值）。

真菌的生物量比例：（b-c）/（b-a）×100%；

细菌的生物量比例：（b-d）/（b-a）×100%。

1.6 番茄产量的测定

从始收期（2017年2月3日）到拉秧期（2017年5月28日）分别测定每个小区的番茄产量，每个处理的产量为3次重复的平均值，并折算出667 m2产量。

1.7 数据处理与分析

为便于更为直观和简洁地了解各土壤处理组合对土壤中微生物的呼吸强度和生物量的综合影响效果，采用灰色关联理论，就不同组合处理对土壤微生物环境的影响进行综合评价。以番茄结果后期（2017年4月21日）土壤数据与番茄总产量进行相关性分析。采用SPSS 17.0结合Microsoft Excel 2003做数据的统计与分析处理。

2 结果与分析

2.1 不同土壤熏蒸剂及不同生物菌肥对土壤微生物量的影响

2.1.1 施用菌肥前不同土壤熏蒸剂处理对土壤微生物量的影响

从表1可以看出：真菌呼吸强度中，CK与处理1、2、3都具有显著差异。处理1呼吸强度最高，其余依次为处理2、3和CK。真菌的生物量比例中，CK的真菌生物量比例最大（77%），其余依次为处理1、2、3，分别比CK低了62.34%、67.53%、80.52%。处理3真菌生物量比例显著低于CK及处理1。这表明处理3石灰氮熏蒸剂对土壤真菌呼吸强度及生物量比例的抑制作用最明显。

表1 施用菌肥前不同土壤熏蒸剂处理对土壤微生物量的影响

细菌呼吸强度中，C K与处理1、2、3都具有显著差异。处理1细菌呼吸强度最高，达46.87 μg/（h·g）；处理3低于处理2，但相互之间无显著差异，且都显著低于处理1。细菌的生物量比例中，CK与处理1、2、3都具有显著差异，生物量比例达99%。处理3生物量比例最低，为43%，显著低于处理2，与处理1无显著差异。表明处理3对细菌抑制效果最好。

2.1.2 不同土壤熏蒸剂加生物菌肥对番茄结果盛期土壤微生物量的影响

从表2可以看出：真菌呼吸强度中，CK显著低于各处理。处理8真菌呼吸强度最高，为61.48 μg/（h·g），其余依次为处理4、7、9、6、5、CK。这表明处理5（威百亩+ETS）对土壤真菌的呼吸作用抑制最明显。真菌的生物量比例中，处理4、6显著低于CK、处理5、7、9，且处理4生物量比例仅为1%。这表明处理4（威百亩+金汇）对土壤真菌生物量的抑制作用最显著。

细菌呼吸强度中，CK显著低于其他各处理。处理8呼吸强度最高，显著高于其他处理；除CK外，处理5呼吸强度最低，为31.35 μg/（h·g）。表明处理5（威百亩+ETS）对土壤细菌的呼吸作用抑制最明显。细菌的生物量比例中，CK比例最大，且显著高于其他处理。施用熏蒸剂及生物菌肥后，以处理8生物量比例最小，显著低于处理5，与其余处理无显著差异。表明处理8（石灰氮+金汇）对土壤细菌生物量的抑制作用最好。

2.1.3 不同土壤熏蒸剂加生物菌肥对番茄结果后期土壤微生物量的影响

由表3可知，在真菌呼吸强度中，CK显著低于所有处理。处理4呼吸强度最高，其余依次为处理7、5、9、8、6、CK。除CK外，处理6真菌呼吸强度显著低于其他各处理，为36.06 μg/（h·g）。这表明处理6（棉隆+金汇）对土壤真菌的呼吸作用抑制最显著。真菌的生物量比例中，CK比例最大，其余依次为处理5、6、7、4、9、8，分别比CK低了75.32%、76.62%、85.71%、85.71%、87.01%、96.10%；处理8真菌的生物量比例最小，且显著低于处理5及处理6。这表明处理8（石灰氮+金汇）对土壤真菌生物量的抑制作用最显著。

细菌呼吸强度中，处理4最大；除CK外，处理6呼吸强度最低，为44.79 μg/（h·g），显著低于处理4、5、7、9。这表明处理6（棉隆+金汇）对土壤细菌的呼吸作用抑制最显著。细菌的生物量比例中，CK数值最大，处理4、5、6、9、7、8分别比CK低了65.66%、67.68%、68.69%、69.70%、98.99%、98.99%；处理7、8生物量比例最低，均为1%，显著低于其他处理（表3）。这表明处理7及处理8对土壤细菌生物量的抑制作用较显著。

表2 不同土壤熏蒸剂加生物菌肥对番茄结果盛期土壤微生物量的影响

表3 不同土壤熏蒸剂加生物菌肥对番茄结果后期土壤微生物量的影响

2.2 多目标综合评价

多目标综合评价取值依据分别以表1和表2所示的数据（真菌的呼吸强度、生物量比例，细菌的呼吸强度、生物量比例）为准，并就不同组合处理对土壤生物环境因素的综合影响结果进行排序，排序序号越大，表明该处理对土壤生物因素的影响越不利。从排序结果（表4）可以看出，处理4最佳，处理5最差。

表4 不同组合处理对土壤微生物综合影响的加权关联度及排序

2.3 不同土壤熏蒸剂加生物菌肥对番茄产量的影响

不同土壤熏蒸剂加生物菌肥对番茄产量的影响见图1，其中处理4产量最高，与处理7无显著差异，但显著高于其他处理；然后依次为处理7、6、5、8、9。这表明处理4（威百亩+金汇）对番茄产量的提高效果最好。

图1 不同土壤熏蒸剂加生物菌肥对番茄产量的影响

2.4 不同测定指标间相关性分析

各土壤处理组合对于番茄栽培产生的影响由产量体现，对最后一次取样试验数据做相关性分析，结果如表5：产量与真菌和细菌呼吸强度均呈极显著负相关关系，与生物量比例无相关关系。

3 结论

本次试验通过对不同处理剂和不同时期的土壤样品中微生物量的测定及番茄产量的测定，主要结论有：（1）在土壤熏蒸处理前，微生物呼吸强度较低，但真菌及细菌的生物量比例是整个试验数据的最大值。（2）熏蒸剂对土壤微生物呼吸强度抑制越强，表明熏蒸剂处理土壤效果越明显。（3）在土壤熏蒸处理后、施用菌肥前，石灰氮对于抑制细菌呼吸强度和真菌呼吸强度都有明显作用，且该处理的真菌及细菌生物量比例也是最小值。（4）在施用菌肥后结果盛期，威百亩+ETS的真菌和细菌呼吸强度最低，威百亩+金汇的真菌生物量比例最低，石灰氮+金汇的细菌生物量比例最低。（5）在有轻微发病征兆的结果后期，棉隆+金汇的真菌和细菌呼吸强度最低，石灰氮+金汇的真菌及细菌生物量比例最低。且该时期的整体呼吸强度上升，但整体生物量比例有所下降。（6）结合产量分析结果显示：威百亩+金汇产量最高，经灰色关联理论，就不同组合处理对土壤微生物环境的影响进行综合评价，该处理对土壤生物因素的影响最为有利。产量与真菌和细菌呼吸强度均呈极显著负相关。

表5 产量及各处理间的相关性分析

综上可知，熏蒸剂可有效降低土壤中真菌和细菌生物量比例，结合施用生物菌肥可适当增加有益菌群，从而在一定程度上改善土壤微生物环境，对番茄生长起到积极促进作用。此次研究结果最优处理组合为威百亩+金汇。

4 讨论

土壤熏蒸前微生物呼吸强度低，可能是由于取样时已清棚，以致于土壤十分干旱，且进行了高温闷棚，从而导致土壤中微生物生存条件恶劣，造成土壤微生物呼吸强度下降，真菌及细菌生物量比例没有发生大的改变。

由于试验温室常年种植番茄，试验前1年，枯萎病大爆发，导致土壤菌群失调，番茄产量极低，并不能够通过一季土壤熏蒸处理和生物菌肥的施入而明显改善土壤有益菌群和有害菌的构成比例关系，土壤有益菌群的恢复需要一个长期过程，因此导致了产量与真菌和细菌呼吸强度的极显著负相关性，对于这种现象，还有待于进一步研究。

土壤微生物是土壤生态系统中主要组成部分，微生物对于植物所需养分的转化与吸收、有害生物的防治以及土壤的生物修复都有着重要的作用[17]。不同作物或同一作物在不同生育阶段，其根系微生物的数量、种类差异很大[18-19]。合理的土壤处理可以使有益菌群增多，减少有害菌群的量，从而有效控制土传病害，并且可以调节土壤理化性质[20]。微生物菌剂也是一种新型肥料，其含有大量的有益活菌及多种天然发酵活性物质，能调节和改善土壤微生态环境，促进作物生长，增强作物抗病能力[21]。生物菌肥不但能活化被土壤固定的磷、钾等矿物营养，使之能被植物吸收利用，而且还能拮抗某些病原微生物，从而产生抑制病害的作用[22]。

本试验关于土壤熏蒸剂配合生物菌肥在设施连作番茄上的应用亦得出相似的结果，生物菌肥可以促进设施连作番茄的生长发育，在一定程度上能有效克服设施番茄连作障碍的发生，这可能是因为生物菌肥可提高土壤微生物多样性和土壤质量，调控土壤微生物群落结构，促进土壤有益微生物生长，增强土壤转化酶和磷酸酶等土壤有益酶的生物活性，从而改良了连作土壤理化性质，提高了作物的产量[16]。番茄的设施栽培管理中，由于当地气候、土壤环境、连作等各种不确定因素导致的土传病害或连作障碍，在生产中很难找到一种绝对的行之有效的避免方法，今后还需要大量的试验与工作。

[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] 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.

[3] 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.

[4] 薛亮,马忠明,杜少平.连作对砂田土壤质量及西瓜产量与品质的影响[J].甘肃农业科技,2011(6):5-8.

[5] 郑长英.抗性砧木嫁接番茄控制土传病害的研究[D].北京:中国农业大学,2004.

[6] 王广印,郭卫丽,陈碧华,等.河南省设施蔬菜连作障碍现状调查与分析[J].中国农学通报,2016,32(25):27-33.

[7] 卜东欣.威百亩对西葫芦土传病害的控制效果及对土壤微生物数量和酶活性的影响[D].泰安:山东农业大学,2014.

[8] 王小星,樊文华.熏蒸剂对土传病害防治的研究进展[J].山西农业大学学报(自然科学版),2017,37(1):72-76.

[9] 赵海红.微生物肥料作用及其在蔬菜生产中的应用[J].黑龙江农业科学,2011(1):51-53.

[10] 程乾斗,王有科.微生物肥料在农作物生产中的应用[J].现代园艺,2013(1):60-61.

[11] 孟瑶,徐凤花,孟庆友,等.中国微生物肥料研究及应用进展[J].中国农学通报,2008,24(6):276-283.

[12] 吕卫光,杨新民,沈其荣,等.生物有机肥对连作西瓜土壤酶活性和呼吸强度的影响[J].上海农业学报,2006,22(3):39-42.