微生物菌肥菌剂对番茄生长发育和产量品质的影响

2022-03-10王丽丽朱诗君狄蕊周金波金树权

土壤与作物 2022年1期

王丽丽，朱诗君，狄蕊，周金波，金树权

(1.宁波市农业科学研究院，浙江宁波 315040；2.宁波市镇海区农业农村局，浙江宁波 315200)

0 引言

近年来，水果番茄已经成为宁波镇海区的特色种植，因口感佳、产量高[1]为当地农户带来了较好的经济效益。然而，生产过程中，由于水果番茄的长期连作种植和化肥农药的过量施用，导致土壤有机质下降、养分失衡、土壤板结和酸化[2-3]，以及青枯病、枯萎病等土传病害日益严重等土壤连作障碍问题，降低了产量和品质，严重制约水果番茄产业的可持续发展，因此，有效改善水果番茄种植土壤生态环境，进而提高和改善作物品质显得尤为关键[4-5]。

微生物菌肥是由一种或数种有活性的有益微生物、培养基质及添加物(载体)配制而成的生物肥料。微生物菌肥能够利用微生物生命活动改善作物品质、营养条件和生长环境，刺激作物生长发育、抵抗病虫危害，进而达到挖掘土壤潜力并提高农产品的产量和品质的目的[6-7]。微生物菌剂是一种含有大量有益活菌及多种天然活性物质的新型环保肥料，菌剂中的微生物能够在土壤中繁殖，改善土壤养分状况[8-10]、提高土壤酶活性，增加微生物多样性[11]，从而促进作物生长，提高作物产量[12-13]。微生物菌剂还能改善土壤团粒结构，降低土壤容重，增大孔隙度，增加透水透气性[14]，从而改善土壤结构[15]。姜莉莉等[16]研究发现，以含高效固氮菌生物有机肥替代化学肥料种植番茄，显著增加了番茄果实的糖酸比、Vc和番茄红素含量。岳明灿等[17]的研究表明，减施化肥配施EM菌剂处理的樱桃番茄产量高于全量化肥处理，且可溶性固形物、可溶性蛋白和可溶性糖含量较化肥处理显著增加31.1%、27.8%和62.7%。

然而，目前关于微生物菌肥菌剂对番茄的研究多集中在单一施用微生物菌肥或微生物菌剂或者减量化肥配施不同微生物菌肥对番茄的影响，导致田间应用常出现使用效果不稳定，施用方法不够完善等情况。微生物菌肥和菌剂的联用可以把几种有益微生物进行合理的组合，菌肥和菌剂彼此互补，使得某种或几种性能在原有的基础上进一步提高，使复合或联合菌群发挥互利、协同、共生等作用，明显提高和稳定有益菌群的田间效果[18]。本研究以宁波市镇海区特色水果番茄“桃星”为研究对象，以普通有机肥+灭菌后的微生物菌剂处理为对照，设置微生物菌肥+灭菌后的微生物菌剂、普通有机肥+微生物菌剂、微生物菌肥+微生物菌剂4个处理，研究微生物菌肥菌剂对番茄生长发育及产量品质的影响，为生态农业的可持续发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试番茄品种为桃星，种植密度30 000株·hm-2。普通商品有机肥由宁波中慈有机肥有限公司生产，总养分含量≥5.0%，有机质含量≥45.0%；微生物菌肥和微生物菌剂由北京启高生物科技有限公司生产，微生物菌肥功能菌株为枯草芽孢杆菌和淡紫拟青霉，有效活菌数≥0.5亿·g-1，总养分含量≥5%，有机质含量≥45%；微生物菌剂功能菌株为枯草芽孢杆菌和粉红粘帚霉，液体状，有效活菌数≥50亿·mL-1。复合肥为万地宝复合肥(N∶P2O5∶K2O=17∶17∶17)，由安阳中盛肥业科技有限公司生产，高钾型复合肥为狮马牌复合肥(N∶P2O5∶K2O=15∶5∶20)，由欧洲化学安特卫谱公司生产。

1.2 试验时间

2020年10月1日播种育苗，11月15日定植，2021年4月1日开始采摘，6月20日收获拉秧。

1.3 试验地点与土壤基础地力情况

试验地点位于宁波市镇海区阿欢农场(29°59′58″N,121°35′55″E)，试验前进行取样，土壤基本理化性质见表1。

表1 土壤基础理化性质Table 1 Soi physical and chemical properties

1.4 试验设计

试验设计4个处理：处理1(CK)：普通商品有机肥(7 500 kg·hm-2)+灭菌后的微生物菌剂；处理2(T1)：普通商品有机肥(7 500 kg·hm-2)+微生物菌剂；处理3(T2)：微生物菌肥(7 500 kg·hm-2)+灭菌后的微生物菌剂；处理4(T3)：微生物菌肥(7 500 kg·hm-2)+微生物菌剂。

底肥施用万地宝复合肥720 kg·hm-2，再根据上述处理施入相应的普通有机肥或者微生物菌肥。3月15日膨果期开始每隔15天施用高钾型复合肥料75 kg·hm-2，按处理要求每次施用微生物菌剂或灭菌后的微生物菌剂30 L·hm-2，共施用6次，其他田间管理措施一致，滴灌追肥。每个处理3次重复，每个小区30 m2，随机区组排列，每个栽培畦种植2行，双株定植，种植间距35 cm×35 cm。

1.5 番茄生长指标的测定

在膨果初期(3月10日)测定番茄植株的株高和茎粗，株高用皮尺测量，茎粗用游标卡尺测量，叶绿素测定用Konica Minolta 叶绿素仪，分别测定植株上、中、下部叶片SPAD值。每个小区测定10株。

1.6 番茄品质和产量指标的测定

番茄每膨果实开始坐果之后，分别统计番茄挂果数；待每膨果实成熟后，分别随机采摘各处理下外型完好的番茄10个，用分析天平称重番茄质量，计算每层番茄果实的平均单果重；番茄种植密度为30 000株·hm-2。按照公式计算番茄产量：

番茄产量=∑每层果实单果重×每层果实坐果数×种植密度

选取各处理条件下外型完好，大小均匀的成熟番茄5个，用于番茄品质相关指标的测定。利用WYH型手持折射仪(ATAQQ公司，日本)测定番茄可溶性固形物(Soluble solids content,TSS)含量；采用氢氧化钠滴定法[19]测定番茄可滴定酸(Titratable acid,TA)含量；采用抗坏血酸试剂盒(南京建成生物科技有限公司)测定番茄维生素(Vc)含量，糖酸比=可溶性固形物/可滴定酸。

2 结果与分析

2.1 不同处理对不同时期番茄生长指标的影响

由表2可知，与施用普通有机肥的处理(CK)相比，微生物菌肥的处理提高了膨果初期番茄的平均株高和平均茎直径，T2和T3的平均株高分别达到76.0 cm与76.5 cm，较CK增加了2.15%和2.82%(P<0.05)，较T1显著增加3.12%和3.80%(P<0.05)；T2和T3的茎粗均超过了13 mm，较CK显著增加了3.60%和3.37%(P<0.05)，说明微生物菌肥作为底肥能有效促进番茄地上部分生长，其地上部分的生长很可能是由于微生物菌肥对番茄植株根系生长的促进而实现的。叶片SPAD值方面，4个处理的叶片SPAD值指标均无显著差异，但在每个处理中，均能呈现顶部叶片SPAD值>中部叶片SPAD值>底部叶片SPAD值。由于此时还未施用微生物菌剂，因此CK与T1，T2与T3无明显差异，表2表现出来的差异主要体现在微生物菌肥作为底肥的施用上。

表2 不同处理对番茄植株生长发育的影响Table 2 Effects of different treatments on tomato plant growth

2.2 不同处理对番茄产量的影响

由表3可知，微生物菌肥+微生物菌剂的处理(T3)可以明显提高番茄的总挂果数，其挂果总数较对照(CK)显著增加12.9%(P<0.05)；从不同膨果期番茄挂果数目来看，第1和第2膨果期4个处理间均无明显差异显著性，说明微生物菌肥和微生物菌剂对挂果数的影响在挂果早期表现不明显；从第3膨果期开始，微生物菌肥+微生物菌剂的处理(T3)番茄挂果数明显高于对照(CK)，第3、4、5膨果期分别较对照(CK)显著增加20.1%、11.1%和25.9%(P<0.05)。表4为不同膨果期的产量数据，由表可知，微生物菌肥+微生物菌剂的处理可以明显提高番茄的产量，总产量达99 380 kg·hm-2，较对照(CK)显著增加13.6%(P<0.05)；从不同膨果期番茄株产量来看，从第3膨果期开始，微生物菌肥+微生物菌剂的处理番茄株产量开始高于对照(CK)的处理。结果表明微生物菌肥和微生物菌剂都可以显著提高番茄植株的挂果数目和果实产量，其中两者联用效果最好，这种促进效果在整个挂果期的中后期表现出来。

表3 不同处理对番茄不同时期挂果数量的影响Table 3 Effects of different treatments on fruit numbers of tomato in different stages

表4 不同处理对番茄不同时期株产量和总产量的影响Table 4 Effects of different treatments on plant yields at different stages and total yield of tomato

2.3 不同处理对番茄品质的影响

由表5可知，4个处理在第1膨果期和第2膨果期番茄品质(可溶性固形物、可滴定酸、糖酸比和Vc)无显著差异，从第3膨果期开始，各处理间出现显著差异，微生物菌肥和微生物菌剂不但能提高果实可溶性固形物含量，还能降低番茄果实的可滴定酸，提高Vc的含量：第3～5膨果，微生物菌肥+微生物菌剂处理(T3)较对照(CK)可溶性固形物分别提高了3.21%，3.87%和4.55%(P<0.05)，糖酸比分别提高了7.63%，10.1%和12.9%，Vc分别提高了6.27%、7.67%和8.10%(P<0.05)，且在第5膨果期，微生物菌肥+微生物菌剂的处理在4个指标上均与对照(CK)的处理达到显著差异(P<0.05)。结果表明，微生物菌肥和微生物菌剂可以提高番茄果实的品质，主要在番茄挂果期的中后期表现出来，第5膨果表现最明显。

表5 不同处理对番茄不同膨果期品质的影响Table 5 Effects of different treatments on quality of tomato at different fruit expansion stages

2.4 不同处理对经济效益的影响

表6为不同处理对番茄经济效益的影响。在单价相同的情况下，T3虽然肥料增加投入金额最大，但由于其最终产量最高，最后净收入仍高于CK，增收112 355元·hm-2。表明施用微生物菌肥+微生物菌剂的处理能明显提高农户的收入。

表6 不同处理对经济效益的影响Table 6 Effects of different treatments on economic benefits

3 讨论

3.1 施用微生物菌肥对番茄生长发育的影响

微生物菌肥本身含有各类营养元素，能为作物生长提供所需的营养物质，增强作物抗逆性[20]，其本身含有的多种微生物，活化了土壤中的养分[21]，加速土壤养分的分解转化和释放[22]。许多研究表明，施用微生物菌肥可以改善土壤肥力，促进作物生长。罗希榕等[23]研究表明，在适量复合肥的基础上，微生物菌肥的施用增加了辣椒的株高、开展度、主茎直径和有效分枝等；白云等[24]发现微生物菌肥能大幅度促进压砂地甜瓜主蔓长的生长和平均单株产量。本研究中结果表明，在番茄膨果初期(未施用微生物菌剂)，施用微生物菌肥能促进番茄植株的生长，株高和茎粗较施用普通有机肥+清水的处理分别增加2.15%～3.8%，3.13%～3.6%，其中茎粗指标上达到了显著差异。这是由于微生物菌肥作为底肥含有番茄生长所需的多种营养元素，在微生物菌肥中有益菌的作用下，各种营养元素更利用番茄根系的吸收利用，从而促进了番茄地上部分的生长发育。另外，大量研究表明，土壤酶活在土壤养分循环中起着重要的作用[25-27]，微生物菌肥能增加土壤酶活，进而改善土壤肥力[15]，土壤酶活方面有待进一步研究。

3.2 施用微生物菌肥和微生物菌剂对番茄产量品质的影响

土壤微生物是土壤中最活跃和最易变化的部分，也是土壤有效养分的活性中心[28]，微生物菌肥和微生物菌剂中的功能微生物可以通过改变植物根系生长，间接或直接引起土壤微生物区系的变化[29]，以调节根际养分的有效性，使之向更有利于作物生长的方向发展[30]，并最终反映在作物产量与品质上。陈会鲜等[31]研究发现，增施微生物菌肥可有效增加木薯的淀粉、蛋白质及干物质等品质。哈雪姣等[32]的研究表明，施用微生物菌肥+微生物菌剂的处理中可溶性固形物含量最高，较对照分别提高了26.5%、28.7%和19.8%。

本研究表明，微生物菌肥+微生物菌剂的处理(T3)可以明显提高番茄的果实品质，从第3～5膨果，微生物菌肥+微生物菌剂处理(T3)较对照(CK)可溶性固形物分别提高了3.21%、3.87%和4.55%，糖酸比分别提高了7.63%、10.1%和12.9%，Vc分别提高了6.27%、7.67%和8.10%。微生物菌肥+微生物菌剂的处理还可以提高番茄果实的产量，T3处理的番茄总挂果数较对照-普通有机肥+灭菌后的微生物菌剂(CK)增加12.94%；其总产量达99 380.4 kg·hm-2，较对照增加13.60%；产量和品质的提高也增加了农户的经济效益，较对照收入增加112 355元·hm-2。分析其原因可能为微生物菌肥和微生物菌剂中的功能微生物进入土壤中要与土壤中原有的微生物竞争位点，然后开始大量繁殖，进而改善土壤微生物区系，因此对作物品质和产量的提高往往在中后期体现出来。