滴施生物菌剂对西红柿生长、品质及土壤理化性状的影响

石 磊，王 军， 陈 云，宋方圆，吕 宁,2*

(1. 新疆农垦科学院农田水利与土壤肥料研究所，新疆 石河子 832000; 2. 新疆石河子大学经济与管理学院，新疆 石河子 832003; 3. 新疆农垦科学院农产品加工研究所，新疆 石河子 832000)

【研究意义】西红柿是茄科番茄属蔬菜，兼具口感风味及营养品质，不仅是人们生活中重要的蔬菜之一，同时也是十分重要的加工材料。新疆因其温差大、日照长、降雨量少，有利于番茄生长，成为我国最大的番茄产区，被称为“红色产业”基地。化肥和农药是西红柿产量的重要保证，然而化肥农药的过度使用，造成了地下水污染及蔬菜品质下降等诸多问题，生态环境及农产品质量安全问题越来越受到社会的高度关注。随着我国“减肥减药行动计划”的推进，生物农业技术成为农业生产方式转型的重要手段[1-2]。生物菌肥，因其成分中含有大量的有益功能菌，能够促进肥料养分分解，抑制土壤有害物质，具有良好的生态环境效应，因此成为替代化学肥料的重要方式，也成为发展绿色无公害蔬菜的有效途径[3]。生物菌肥以随水滴施方式施入土壤，即通过有目的地将有益微生物或植物生长调节剂引进土壤微生态系统，可使得作物根际微生物区系结构趋于合理化、物种更加多样化，同时能够改善土壤养分状况，间接促进地上植株更加健康的生长[4]。【前人研究进展】梳理国内外相关研究成果，关于生物菌肥对西红柿生长及土壤环境的作用效果，学者们开展了一些研究，报道指出，减量施肥下丛枝菌根真菌和假单胞菌对西红柿生长发育、产量及果实品质具有显著的促进作用[5-6]。在西红柿上应用较多的是生物有机肥，主要是利用牛粪，猪粪，鸡类等畜禽粪便发酵而成有机肥，或是农业秸秆腐熟和堆沤肥，以及青霉素菌渣肥等。研究指出，有机肥料(绿肥、动物畜禽粪肥)的输入，可实现西红柿营养的均衡供应，能协调西红柿营养生长和生殖生长，利于果实生长发育，西红柿长势和产量要优于化肥处理[7-11]；同时，对西红柿品质具有显著改善作用，果实中硝酸盐含量降低15.71 %，维生素C含量提高25.82 %[11]；另外，施用生物有机肥后，土壤中有机质含量提高11.21 %，改善了土壤的养分环境条件，促进西红柿根系代谢，使根系分泌物增多，使得微生物繁殖加快，土壤细菌和放线菌数量显著增加[10, 12-14]。土壤微生物菌群丰度的增加，能够改善土壤物理、化学和生物学性质，起到抑制土壤中的病原菌作用[15-16]。总体上，微生物菌肥在西红柿上的应用研究较少，有关蔬菜类合适的生物菌剂种类及其使用技术理论比较缺乏，施肥方式主要是叶面喷施、淋湿和作为底肥基施[17-18]，采用随水滴灌技术的较少，多数集中在水分、养分利用效率方面。王亮亮[19]研究指出，相同施肥水平下，氮磷钾滴施比大水漫灌施肥番茄产量增加7.35 %，糖酸比增加10.70 %，单果质量及叶片叶绿素含量也表现出增加趋势。滴灌随水施肥技术，是通过滴灌管网系统将肥料随水直接施加到作物根区，可实现肥料的可控、均匀和靶向施入，使得肥料在土壤的分布达到理想状态，滴灌水肥一体化技术成为作物水肥高效利用的重要方式。【本研究切入点】本文选取了4种生物菌剂，为了验证其对西红柿生长及土壤微环境的作用效果，根据《微生物肥料田间试验技术规程及肥效评价指南》(NY/T 1536-2007)，设置田间小区对比试验，开展不同生物菌剂随水滴施对西红柿生长代谢、产量品质及土壤理化性状的影响。【拟解决的关键问题】以期为西红柿生产中合理使用生物菌肥提供科学指导。

1 材料与方法

1.1 供试菌剂及肥料

生物菌剂：①枯草芽孢杆菌可湿性粉剂(功能菌为枯草芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌，10亿个活芽孢菌/g，河北农科院提供，100元/kg)；②“施倍健”哈茨木霉菌剂(功能菌为木霉菌，哈氏木霉厚垣孢子≥2.0亿/g，海南金雨丰生物工程有限公司生产，120元/kg)；③渝峰“99”植保(主要成分：铜、铁、锌、锰、硼、钼等微量元素，以及氨基酸和有机活性物质，重庆市联普农业发展股份有限公司生产，60元/kg)；④中农绿康(功能菌为枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌，10亿个芽孢杆菌体/g，中国农业大学提供，20元/kg)。

常规肥料：尿素(N含量46 %)、磷酸一铵(P2O5含量61 %)、硫酸钾(K2O含量52 %)。

1.2 供试西红柿品种

大唐先锋，由陕西大唐种业有限公司提供。该品种具有耐低温、坐果率高、丰产性好、抗脐腐病及口味佳等特点，生育期135 d，适宜早春晚秋越冬番茄保护地种植。

1.3 试验设计

试验地点设在石河子市华宇基地22号温室大棚。供试土壤类型灰漠土，质型为地为中壤，肥力中等均匀，土壤耕层有机质含量为13.55 g·kg-1，碱解氮56.07 mg·kg-1，速效磷32.58 mg·kg-1，速效钾372.64 mg·kg-1，pH 8.32。

西红柿于3月15日对种子进行电温箱催芽，3月20日在穴盘中播种，30 d后将番茄幼苗移栽到温室大棚进行覆膜栽培，株行距为30 cm×50 cm，栽植密度为3000株/667m2。

试验设置6个处理：T1为滴施枯草芽孢杆菌粉剂30 kg·hm-2，T2为滴施木霉菌制剂22.5 kg·hm-2，T3为滴施“99”植保素30 kg·hm-2，T4为滴施中农绿康45 kg·hm-2，T5为滴施常规化肥2179.5 kg·hm-2，(其中施纯N 834 kg·hm-2，施P2O5406.5 kg·hm-2，施K2O为939 kg·hm-2)，T6为清水对照。试验小区面积36 m2，各处理重复3次，共计18个小区，区组随机排列，处理间设置保护行。各小区为单独灌水施肥，肥料在西红柿开花期、幼果期和果实膨大期分3次随水滴施。

1.4 测定指标与方法

1.4.1 西红柿生长发育及产量调查 各生育期调查西红柿的株高、茎粗等生长性状指标。盛果期调查各处理的单株果枝数和单果重，同时记录果实脐腐病、灰霉病发生情况。采收期对每小区所采收的果实进行称重、计产。

1.4.2 西红柿品质测定 第一次采摘时，各处理随机摘取10个果实，果实大小和色泽均匀度采用物理测量及感观法评定，并采用3nh/三恩驰分光测色仪测定色差；果实硬度采用手持硬度仪测定；果实中的Vc、可溶性糖、可溶性固形物等指标含量的测定方法均按《作物品质分析》(牛森主编，农业出版社出版)方法测定，其中，Vc含量用草酸浸提-2, 6 二氯靛酚滴定法，可溶性糖采用蒽酮浸提—分光光度计比色法测定，有机酸含量用NaOH滴定法，可溶性固形物用手持测糖仪测定。

1.4.3 土壤理化性质分析 西红柿收货后，采用土钻法采集各处理0～20 cm耕层土壤土样，每个小区采集3个样点土样混合成1份土样。土壤有机质测定采用重铬酸钾容量法，速效氮采用碱解扩散法，速效磷测定采用钼锑抗比色法，速效钾测定采用火焰分光光度计法，pH值测定采用酸碱测度仪。

1.5 数据分析及制图

使用SPSS 17.0一般线性模型进行方差分析和显著性检验。运用Sigmaplot 12.5制图。结果分析的图表中，数据均为3次重复的平均值。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对西红柿生长发育的影响

通过对各处理不同生育期西红柿株高和茎粗的调查，结果(表1)显示，较对照，施肥处理对西红柿生长发育具有不同程度的促进作用。T5处理的株高最高，而茎粗却明显低于生物菌剂处理，可能原因大量元素肥料施用后使得西红柿有旺长倾向，这对果枝营养需求会造成影响。各菌剂处理之间，在生育前期植株长势差异不大，而在结果期及果实膨大期各处理长势差异显著，株高较对照增加了10～26 cm，茎粗增加了0.6 ～1.3 cm，T3处理的生长整齐度及主茎粗度明显优于其它处理，主要原因：该制剂中含有大量的氨基酸和微量元素，能够为植株生长提供较为全面的营养，从而促进植株的生长发育，其它菌肥处理较对照，株高和茎粗也均增加显著，植株整体长势有高到低依次是T4、T1、T2。

表1 不同处理西红柿生长发育情况Table 1 Growth of tomato under different fertilizer treatments

注：同列中不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。下同。

Note: Different letters in the vertical bars indicated significant different at 0.05 level.The same as below.

表2 不对处理西红柿产量及经济性状对比分析Table 2 Analysis of yield and economic characters of tomato under different fertilizer treatments

注：**表示处理间差异极显著(P<0.01)。

Note: ** indicated significant different at 0.01 level.

2.2 不同施肥处理对西红柿产量及经济性状的影响

各处理西红柿产量及构成因子的调查显示(表2)，滴施生物菌剂增产效果十分显著，T1、T2、T3、T4处理较对照分别增产1.32、1.22、1.53、1.36倍，较常规化肥处理产量增幅40.36 %、34.33 %、53.65 %、42.83 %，经LSD多重检验，处理间西红柿产量差异达到极显著水平。各菌剂西红柿产量大小依次为：T3>T4>T1>T2，以T3处理增产最明显，其余菌剂处理之间差异不显著。施肥处理对单株果枝数、单果重等经济性状具有显著影响，各菌剂处理单株果枝数较对照增加了7～12个，较常规肥处理增加了3～8个；单果重较对照增幅72.57 %～90.27 %，较常规肥处理增幅11.43 %～22.86 %，滴施菌剂对西红柿产量因子提高显著。

通过对西红柿产量及构成因子统计分析，表明滴施4种菌剂对西红柿产量形成具有显著促进作用，这可能与菌剂随水施入土壤，能够改善土壤养分环境密切相关。

2.3 不同施肥处理西红柿主要病害的发生情况

脐腐病和灰霉病是西红柿的主要病害。西红柿盛果期对两种病害发病果数的调查，由图1可见，滴施4种生物菌剂后2种病害发病率显著降低，脐腐病发病率在1.41 %～4.87 %，灰霉病发病率仅0.67 %～4.40 %，较对照降低了2～7倍，较常规化肥处理两种病害也明显减轻，表明生物菌剂滴施对西红柿病害起到一定抑制作用。

方差分析显示，4种菌剂处理之间这两种病害发病率差异显著，脐腐病抑制效果T3和T4要明显优于T1和T2处理，灰霉病发病率T3处理显著低于其它3种菌肥处理，T1、T2和T4处理之间差异不大。

2.4 不同施肥处理对西红柿品质的影响

对各处理西红柿果实内外部品质检测分析，结果(表3)显示，滴施生物菌剂对西红柿品质具有一定改善作用，表现在：果实着色均匀，色差显著低于对照和常规化肥处理，果实硬度较常规化肥处理明显降低，成熟度显著提高；内部品质指标Vc和总糖含量显著提高，可滴定酸含量有一定降低，可溶性固形物含量变化不大，其中，较对照T1、T2、T3、T4处理Vc含量分别提高了30.74 %、14.40 %、49.94 %、26.85 %，总糖分别增加了8.68 %、9.38 %、37.85 %、9.38 %，可滴定酸下降了31.82 %、28.89 %、56.76 %、41.46 %。比较常规化肥处理与对照处理西红柿果实各项品质指标，较对照，常规化肥处理果实硬度增加，Vc和糖分含量降低，说明化肥施用后降低了西红柿果实口感和营养品质。

不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)Different letters indicated significant different at 0.05 level 图1 不同处理西红柿主要病害发生情况Fig.1 Incidence rate of umbilical rot and gray mold diseases of tomato under different fertilizer treatments

表3 不同处理西红柿品质分析Table 3 Analysis of fruit quality of tomato under different fertilizer treatments

注：*表示处理间差异显著(P<0.05)，**表示处理间差异极显著(P<0.01)，ns表示处理间差异不显著。下同。

Note: * indicated significant different at 0.05 level, **. indicated significant different at 0.01 level, ns indicated not significant. The same as below.

方差分析结果显示，4种生物菌剂处理之间西红柿果实Vc含量、总糖含量差异显著，果实硬度、可溶性固形物、总酸含量差异不大。总体来看，T3处理(99植保素)对果实品质的提高最明显，这与该菌肥本身含有多种微量元素、氨基酸和有机活性物质密切相关，能够为西红柿生长提供较为全面的营养元素，其它菌肥处理之间果实品质指标无显著差异。

2.5 不同施肥处理对土壤理化性质的影响

土壤理化性状检测及分析结果(表4)显示，滴施生物菌剂后土壤pH略有降低，各处理之间差异不显著；土壤电导率较常规化肥处理显著降低，而较对照处理增加，表明生物菌剂施用后会引起土壤中含盐量的变化；土壤有机质含量显著增加，其中，T1、T2、T3、T4处理较对照分别增加了75.78 %、66.67 %、134.44 %、89.11 %，较常规肥处理增加了37.57 %、30.43 %、83.48 %、48.00 %；土壤速效氮、速效磷含量较对照处理显著增加，较常规化肥处理只有T3处理是增加的，其它菌剂处理这2个养分指标是下降的；土壤速效钾含量较对照显著提高，但低于常规化肥处理。综合土壤各理化指标分析，可以看出生物菌剂应用于西红柿种植，能够显著增加根际土壤养分含量，土壤养分随植株根系的生长会不断向地上部分输送，从而为地上西红柿的生长、产量和果实品质的形成奠定物质基础。

3 结论与讨论

本研究表明，4种生物菌剂枯草芽孢杆菌粉剂、木霉菌制剂、“99”植保素、中农绿康，滴施用量分别为30、22.5、30、45 kg·hm-2，在西红柿生长中后期分3次随水滴施，对西红柿生长、产量和品质具有显著的促进作用，表现为：株高较对照增加了10～26 cm，茎粗增加了0.6 ～1.3 cm，较化肥处理植株长势整齐、主茎发育强壮；果实产量较对照增加1.22～1.53倍，较常规化肥处理产量增幅34.33 % ～53.65 %，产量显著提高；同时对西红柿主要病害具有一定抑制作用，脐腐病和灰霉病发病率较对照降低了2～7倍，较常规化肥处理两种病害也明显减轻；另外，西红柿外观和内外品质得到不同程度改善，较化肥处理，果实着色均匀度、成熟度显著提高，较对照果实Vc含量提高14.40 %～49.94 %，糖分含量增加了8.68 %～37.85 %，可滴定酸下降了28.89 %～56.76 %。综合各处理西红柿产量和品质指标，4种菌剂的促生增产、改善品质效果从大到小依次为：渝峰“99”植保、中农绿康、枯草芽孢杆菌可湿性粉剂、“施倍健”哈茨木霉菌剂，这与各菌剂的主要成分密切相关。渝峰“99”植保增产效果最为显著，这与该菌剂本身含有多种微量元素、氨基酸及有机活性成分密切相关，可为作物生长提供多种营养，促进西红柿生长的同时，提高植株自身的免疫力和抗病性，同时兼具“肥药”的功效。前人研究成果显示，增施微生物菌剂能够促进番茄生长、改善果实品质及提高果实产量[5]，本文研究结果与前人研究结论相一致。

表4 不同处理西红柿根际土壤理化性状分析Table 4 Physical and chemical properties of tomato rhizosphere soil under different fertilizer treatments

生物菌剂对作物生长的促进作用，其主要机理在于土壤微生物菌群的调节和对土壤养分环境的改善作用[20-21]。生物菌剂随水施入土壤，必然引起土壤微生物菌群丰度变化，而微生物之间又通过错综复杂的作用关系，影响着不同物种的增减消涨[22]。土壤微生物一个重要的功能就是促进土壤养分分解与转化，合成与分解，释放出的营养元素是植物生长可利用养分的重要来源[23]。本试验通过对施肥后西红柿根际土壤理化性状的测定分析，研究结果显示，施用4种生物菌剂后，土壤pH有一定降低，这可能与各菌剂本身偏酸性有一定关系；土壤电导率较常规化肥处理显著降低，较对照处理增加，说明生物菌剂施用后会引起土壤盐分的变化，但较化肥处理降低了土壤盐渍化发生程度；较对照土壤有机质、速效氮、磷、钾养分元素显著增加，较常规肥处理有机质增加了30.43 %～ 83.48 %，较对照有机质增加了66.67 %～134.44 %，表明试验所用4种生物菌剂具有改良土壤肥力的作用效果；较常规化肥处理除99植保素外，氮、磷、钾含量是低于化肥处理的，这符合一般的施肥效应。

本试验中，供试生物菌剂用量虽然比常规化肥要少得多，但因其成分里含有大量的功能菌剂，能够促进土壤中养分的释放，从而满足植物对养分的需求量，所以表现出一定的增产效果；同时，生物菌肥具有显著的抑菌作用，能够降低西红柿脐腐病、灰霉病的发病率，这对提高西红柿产量及改善品质具有重要意义。对于生物菌剂对西红柿促生增产的作用机理，后续还需要从土壤微生物、土壤酶变化与地上植株生长相应之间的相关性角度，加以研究探明。在实际生产中，应根据当地土壤条件，适当增加生物菌肥的施用量，以保证作物产量。另外，生物菌剂施入土壤，因功能菌萌发繁殖需要一定的周期，且与土壤酸碱环境密切相关，因此，生物菌剂合适的施用时间及使用条件，也是本试验今后的研究方向。