功能有机肥对樱桃番茄根结线虫病及产量的影响*

李进平, 朱小花, 成 晨, 谢 亮, 谢雪果,4, 汤俊瑜,4, 杨德荣,5

(1.云南云天化农业科技股份有限公司 云南昆明 650228;2.广东省海洋生物废弃物综合利用重点实验室 广东深圳 518120;3.云南云天化现代农业发展有限公司 云南昆明 650600;4.云南智农高新技术有限公司 云南昆明 650600;5.云南云天化股份有限公司 云南昆明 650228)

樱桃番茄属茄科番茄属一年生或多年生草本植物,又名圣女果、微型番茄、迷你番茄,原产于南美洲,为番茄半栽培亚种中的一个变种,非转基因产品。樱桃番茄果实颜色和形状多样化,酸甜可口,柔软多汁,营养丰富,富含维生素A、维生素C、矿质元素、番茄红素和胡萝卜素等,具有较高的食用价值和商品价值,深受消费者喜爱,消费需求量不断增加,是一种经济价值较高的水果型番茄,为联合国粮农组织优先推广的“四大蔬果”之一[1-2]。樱桃番茄种植版图目前在国内不断扩大,优势产区包括海南省、云南省、福建省等,盛产品类包括千禧、玉禧等20余种[3]。云南元谋、弥勒等地大量露天栽培樱桃番茄,但由于土地资源的限制,客观存在连作的方式,长期连作必将导致根结线虫病的发生,而根结线虫病又是樱桃番茄连作障碍的主要因素。在实际栽培过程中,根结线虫病不仅造成樱桃番茄减产,而且品质出现大幅下降。

种植户在种植樱桃番茄时常用噻唑膦、阿维菌素等农药来防治根结线虫病,长期使用农药不但会增强根结线虫对农药的抗性,降低防治效果,而且过量使用农药还会增大农残超标的风险。笔者项目团队利用海洋生物废弃物制备氨基酸、壳寡糖等,并与金枫菌配伍,开发了具有防治根结线虫病和改良土壤双重功效的功能有机肥,并通过大田小区试验研究其对樱桃番茄根结线虫病和产量的影响,以期为生产绿色樱桃番茄提供保障。

1 功能有机肥的制备

1.1 制备氨基酸和壳寡糖

我国海洋生物资源种类繁多,目前已被收录的物种有20 278种。近年来,我国加快了对海洋生物资源的开发利用,海洋食品质量安全与加工流通显著增强。随着海洋生物开发产能的不断扩大,海洋生物开发在产生巨大的经济效益和健康效益的同时,也产生了大量海洋生物废弃物,其中不乏含有丰富的营养物质和活性成分,这些废弃物因得不到合理有效的利用而被丢弃[4]。为了合理利用海洋生物废弃物,变废为宝,以朱小花等领衔的广东省海洋生物废弃物综合利用重点实验室经过多年的开发研究,已获授权“一种基于牡蛎壳粉与海洋多糖的土壤调理剂及其制备方法”(ZL201610644425.5)、“一种废弃虾头水相加氢制备氨基酸螯合亚铁的方法”(ZL201510751129.0)、“一种羧甲基壳聚糖固相反应制备方法”(ZL202110390611.1)、“一种高效多功能叶面肥及其生产方法”(ZL201110203624.X)等多项专利,在海洋生物废弃物综合利用方面探索出了一条可持续发展的道路,并积累了丰富的经验和大量的试验数据。本文利用海洋生物废弃物虾头、虾壳、蟹壳等为原料,依据图1的技术路线制备氨基酸和壳寡糖等,作为功能有机肥的重要添加组分。

图1 制备氨基酸、壳寡糖的技术路线

1.2 制备功能有机肥

功能有机肥的生产工艺路线见图2。按照生产工艺路线,将酒糟、花生麸、烟末、腐殖土、糠壳按质量比20∶25∶5∶30∶20进行混合,并将混合物料的n(C)/n(N)调整为30,添加0.3%(质量分数,下同)腐熟剂(活菌数≥10亿/g,云南云叶化肥股份有限公司生产)进行堆码腐熟。

图2 功能有机肥的生产工艺路线

在腐熟过程中,以n(C)/n(N)的值来判定有机物料的腐熟程度。有研究发现,腐熟有机肥的n(C)/n(N)理论上应趋向于微生物菌体的n(C)/n(N),即16左右。当堆体中的n(C)/n(N)从最初的30降至15～20时,表明有机物料已经腐熟,n(C)/n(N)≤12时的腐熟度最佳[5-6]。所以,试验将n(C)/n(N)≤12时腐熟的有机物料定义为粗有机肥,作为功能有机肥的主要原料。

将粗有机肥装入混合器中,分别按照总物料量的8%和1.5%添加氨基酸[w(氨基酸)≥30%]和壳寡糖[w(壳寡糖)≥700 g/kg]进行第1次混合,然后按照总物料量的5%添加金枫菌(液体光合细菌)并进行第2次混合,再经造粒、干燥至w(水分)≤30%时即可入库。

在入库的功能有机肥中取3个样品(BT001、BT002、BT003),分析有机质、总养分(N+P2O5+K2O)、鲜样水分含量以及pH、活菌数cfu,结果见表1。

表1 功能有机肥指标分析结果

未腐熟的有机肥含有对植物生长具有抑制作用的毒素,会严重影响种子的发芽,因此,对功能有机肥进行种子发芽率指数(GI)的测定,GI≥70%表明有机肥已经腐熟。称取鲜样10.00 g置于250 mL锥形瓶中,按质量体积比1∶10加入相应质量的水,以频次100次/min在振荡机上振荡浸提1 h,取下静置0.5 h;取清液过滤,将过滤后的浸提液移入9 cm的培养皿中,放入1张滤纸,滤纸上放置于55 ℃清水中已浸泡7 h的南瓜种子10粒,盖上培养皿盖,在32 ℃的培养箱中避光培养72 h,统计发芽粒数,并用游标卡尺逐一测量主根长度。同时以清水为对照做空白试验。GI按式(1)计算：

(1)

式中：a1——浸提液的种子发芽粒数占总试验粒数的百分比,%;

a2——浸提液的全部种子平均根长,mm;

b1——清水对照种子发芽粒数占总试验粒数的百分比,%;

b2——清水对照全部种子平均根长,mm。

2 功能有机肥的田间小区试验

2.1 试验区概况

试验区位于云南省红河哈尼族彝族自治州石屏县宝秀镇(23°46′47″ N,102°25′18″ E)。宝秀镇属亚热带气候,地形半山半坎,海拔1 431.8 m,多年平均气温为18 ℃,1月平均气温为10 ℃,极端最低气温为2.4 ℃,极端最高气温为33 ℃,平均年降水量为962 mm,年平均无霜期为312 d[7]。

试验区常年栽培辣椒、烤烟等作物,2021年栽培一茬芫荽,2022年栽培一茬辣椒。在试验区按照S形随机取10个初始土样,按四分法筛选土样并进行分析,测定结果：pH为6.74、w(有机质)为17.83 g/kg、w(有效磷)为12.802 mg/kg、w(速效钾)为131.295 mg/kg、w(水解性氮)为82.983 mg/kg、w(有机硅)为193.38 mg/kg、交换性钙为6.78 cmol/kg、交换性镁为1.28 cmol/kg、电导率为22 mS/m。

按W形随机取10个初始土样混合后,用离心法测定线虫含量。将30 g混匀土样倒入离心管内,加100 mL次氯酸钠溶液,搅匀,设定离心机(TDL-80-2B型)的转速为3 000 r/min,离心分离3 min,上清液分别过0.150 mm(100目)、0.040 mm(500目)筛,收集500目筛中的二龄幼虫,重复测定4次。在解剖镜下观察记录100 g土壤中二龄根结线虫幼虫(J2)的数量,结果为2 060头/kg。

2.2 试验材料

2.2.1 供试作物

供试作物为樱桃番茄,品种为绿霸·黄玉樱桃番茄(YTH-FQ-01),由广州市绿霸种苗有限公司提供。

2.2.2 供试肥料

功能有机肥：采用试验制备的功能有机肥,制备后在仓库中贮藏3个月。

商品有机肥：市购。

化肥：粒状过磷酸钙,w(P2O5)≥16%;尿素,w(N)≥46%;磷酸二铵,w(N)≥18%,w(P2O5)≥46%;硫酸钾,w(K2O)≥50%;复合肥,15-5-25。上述化肥均由云南云天化股份有限公司提供。

2.3 试验方案

每个小区面积为300 m2,共设3个处理区(T1、T2、T3)和1个对照区(CK),每个处理区设4次重复,对照区不设重复,共13个小区。樱桃番茄追肥方案见表2,其中处理区的功能有机肥、对照区的商品有机肥以及粒状过磷酸钙采用底施。T1,功能有机肥225 kg+粒状过磷酸钙18 kg+樱桃番茄追肥方案;T2,功能有机肥135 kg+粒状过磷酸钙18 kg+樱桃番茄追肥方案;T3,功能有机肥90 kg+粒状过磷酸钙18 kg+樱桃番茄追肥方案;CK,商品有机肥225 kg+粒状过磷酸钙18 kg+樱桃番茄追肥方案。

表2 樱桃番茄追肥方案

2.4 方案实施

2023年4月4日开始整地,先划分小区,每个小区一垄(垄宽2 m,垄长150 m),将有机肥和粒状过磷酸钙按设定的数量均匀撒施在垄面上,然后用旋耕机将有机肥和粒状过磷酸钙与表层土充分混合均匀,最后清理垄沟。4月9日移栽定植基质苗,5月8日开第1花序。6月28日采收第1穗果,8月5日全部采收完毕。

除功能有机肥外,所有处理的施肥时间、施肥量均相同(按表2执行),植株病虫害的防治方法也相同。

2.5 调查与分析

2.5.1 调查根结线虫病的防治效果

2023年8月15日,每个小区随机选取20株樱桃番茄,依据分级标准分别以株为单位分级调查樱桃番茄根系形成的根结情况。

分级标准：0级,根系无虫瘿;1级,根系有少量虫瘿;3级,2/3的根系布满小虫瘿;5级,整个根系布满小虫瘿并有次生虫瘿;7级,根系形成须根团。

按式(1)和式(2)计算各处理小区的根结指数和根结线虫病的防治效果,用WPS Office 2019和SPSS Statistics 24.0软件进行数据处理和分析,见表3。

表3 不同施肥处理对樱桃番茄根结线虫病的防治效果

(1)

(2)

从表3可看出：T2、T3、CK处理的根结指数比T1处理的分别高46.11%、115.22%、486.13%;T1的防治效果比T2、T3的分别提高了10.48%、31.07%,差异达到显著水平,充分证明了T1处理的功能有机肥施用量较为理想。

2.5.2 调查土壤中J2的数量

分别于2023年5月29日、8月15日按W形对每个小区随机取10个土样,混合后用离心法检测J2的数量,见表4。

表4 土壤中J2的数量

从表4可看出：在2023年5月29日的土样中,T1、T2、T3处理的J2数量分别比初始土样的减少了41.87%、21.12%、9.47%,而CK处理的比初始土样的增加了7.28%;在8月15日的土样中,T1、T2、T3处理的J2数量分别比初始土样的减少了82.65%、67.72%、54.61%,CK处理的比初始土样的增加了24.27%。试验结果充分证明了功能有机肥能有效抑制土壤中的根结线虫,提高根结线虫病的防治效果,T1处理的功能有机肥施用量较为理想。

2.5.3 樱桃番茄的产量

在樱桃番茄栽培中,成熟一批采摘一批,每次采摘分小区记录产量,全部采摘完毕后进行汇总分析(见表5)。

表5 不同处理樱桃番茄的产量

从表5可看出：T1处理的折算产量最高,与T3、CK处理相比,差异达显著水平;T1、T2、T3处理的折算产量较CK处理的分别增加了27.29%、19.66%、7.60%。

3 讨论

功能有机肥中添加了30%的腐殖土,增加了功能有机肥对土壤的亲和性。腐殖土本身含有丰富的亲水胶体且结构疏松,既可以吸附并持有大量的水分,又可以增加土壤的通气透水性;含有的腐殖质是一类土壤特异性的呈凝胶状高分子化合物,通过紧密地与矿质黏粒结合成胶体物质,不再容易淋溶流失;具有吸收及交换功能的腐殖质可以降低氮、磷的淋出量,使肥料更好地蓄持并增加土壤中营养元素的含量[8]。

宋克超等[9]的研究表明,施用含虾肽氨基酸生物有机肥后,玉米根系生长发生了明显的变化,表现为根系发达、根质量增大、毛细根系数量增多;玉米植株整个生育期长势较好,增产增收效果显著。试验中的功能有机肥中添加了8%氨基酸,对促进樱桃番茄根系和植株生长起到了良好的作用。

光合细菌能产生抗病原物质,这些物质能钝化病原体的致病力以及抑制病原体的生长,如产生的5-氨基乙酰丙酸(ALA)不仅能促进植物生长,增强植物光合作用,而且还可作为光敏性物质具有杀虫作用[10]。成飞雪[11]证明了光合细菌代谢产物ALA具有杀线虫的活性,对番茄根结线虫病具有较好的防治效果。试验所用功能有机肥中添加了5%金枫菌(液体光合细菌),能与壳寡糖联合杀死根结线虫。大量研究发现,从海洋废弃物虾壳中提取出的甲壳素和壳寡糖直接与土壤混合,可用于防治根结线虫病害,减少土壤中番茄根瘿和南方根结线虫J2的数量、卵块数、根结数量,减少程度随施用浓度增大而增大,且壳寡糖的抑制效果强于甲壳素的。以不同相对分子质量的壳寡糖处理海岸松和石松,其松材线虫的侵染数量均成倍减少,其中高相对分子质量的壳寡糖对海岸松的松材线虫防治效果更好,最多可减少21.9倍线虫侵染数量[12-14]。

因此,基于海洋生物废弃物虾壳、虾头、蟹壳等制备氨基酸、壳寡糖,然后与微生物(如金枫菌等)结合,开发功能有机肥,是改良土壤、减轻根结线虫病危害、提高作物产量和品质的重要手段。

4 结语

本文综合樱桃番茄根结线虫病的防治效果、土壤中J2的数量变化以及樱桃番茄的产量等因素进行分析,得出功能有机肥具有抑制或防治樱桃番茄根结线虫病的作用。在栽培方式和追肥方案相同、粒状过磷酸钙施用量相等的条件下,功能有机肥用量为7 500 kg/hm2时,樱桃番茄根结线虫病的防治效果最高可达82.94%,产量最高为103 486.33 kg/hm2。在樱桃番茄栽培中,推荐功能有机肥用量为7 500 kg/hm2。