設(shè)施番茄連作對(duì)土壤理化性狀、微生物數(shù)量及病蟲害的影響

馬 燦，王明友*

(1.德州學(xué)院生態(tài)與園林建筑學(xué)院，山東 德州 253023)

番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)是我國(guó)主要大宗蔬菜之一，在蔬菜生產(chǎn)中占有十分重要的地位。特別是隨著設(shè)施蔬菜的發(fā)展，番茄生產(chǎn)基本實(shí)現(xiàn)了周年生產(chǎn)和均衡供應(yīng)。但由于設(shè)施蔬菜生產(chǎn)具有復(fù)種指數(shù)高、高度集約化等特點(diǎn)，致使連作障礙問(wèn)題日益突出，嚴(yán)重制約了設(shè)施番茄栽培的可持續(xù)發(fā)展。迄今為止，國(guó)內(nèi)外對(duì)蔬菜的連作障礙問(wèn)題進(jìn)行了大量的研究。研究表明，連作致使土壤理化性狀變劣、養(yǎng)分比例失調(diào)、土壤微生物種群構(gòu)成及數(shù)量都顯著改變、病原微生物增多、生產(chǎn)性能降低[1-6]。但關(guān)于設(shè)施連作番茄土壤理化性狀、微生物數(shù)量變化及病蟲害發(fā)生情況的研究較少。本文擬通過(guò)研究番茄不同連作茬次土壤理化性狀和微生物數(shù)量的變化及番茄病蟲害發(fā)生情況，了解連作土壤質(zhì)量演變的規(guī)律和連作對(duì)病蟲害的影響，旨在為設(shè)施番茄生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2010年8月至2011年6月在德州市臨邑縣臨南鎮(zhèn)和棗莊市嶧城區(qū)西王莊鄉(xiāng)日光溫室蔬菜產(chǎn)區(qū)進(jìn)行。土壤樣品分別以番茄連作1年、連作3年、連作5年、連作8年的地塊為試驗(yàn)處理進(jìn)行采集，大田地新建溫室為對(duì)照(CK)。土壤樣本采集時(shí)按等距離原則進(jìn)行，各采樣點(diǎn)均按"S"型布點(diǎn)采集0～20 cm表層土壤，經(jīng)混合均勻后，用四分法處理，剩余約1.5 kg樣品帶回實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干，去掉植物根系、落葉、石塊等，用研缽研磨后，先過(guò)20目尼龍篩，混勻后取50～100 g土壤，再用研缽研磨后全部過(guò)100目尼龍篩，分別貯存?zhèn)溆谩?/p>

在相應(yīng)地塊種植番茄后，統(tǒng)計(jì)病蟲害發(fā)生情況。供試番茄品種為金鵬一號(hào)。2010年8月28日播種，10月21日田間定植，行距70 cm，株距40 cm，每個(gè)試驗(yàn)區(qū)面積為16.8 m2，重復(fù)3次。其它按田間常規(guī)管理進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 土壤理化性狀測(cè)定[7]

土壤樣品用無(wú)二氧化碳蒸餾水 (水土比5∶1)浸提后，用PHS-2F型數(shù)字酸度計(jì)測(cè)定PH值，用DDS-11A型電導(dǎo)率儀測(cè)定電導(dǎo)率(EC值)；土壤容重用環(huán)刀法測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)采用K2Cr2O7-H2SO4消煮、FeSO4容量法測(cè)定；土壤堿解氮采用1 mol·L-1NaOH 堿解擴(kuò)散、0.005 mol·L-1(1/2H2SO4)滴定法測(cè)定；速效磷用 0.5 mol·L-1NaHCO3法測(cè)定；速效鉀用中性NH4OAc浸提、火焰光度法測(cè)定。

1.2.2 土壤微生物的測(cè)定[8]

細(xì)菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基；放線菌采用改良高氏1號(hào)培養(yǎng)基；真菌采用馬丁氏培養(yǎng)基；均采用平板培養(yǎng)計(jì)數(shù)法。

表1 番茄綜合抗病性分級(jí)

1.2.3 番茄病蟲害測(cè)定

表2 番茄抗根結(jié)線蟲評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

于番茄拉秧時(shí)根據(jù)番茄植株生長(zhǎng)狀態(tài)和根系感染線蟲程度計(jì)算綜合抗病性、根結(jié)等級(jí)和根結(jié)線蟲病蟲害指數(shù)。

番茄綜合抗病性計(jì)算見(jiàn)表1。

根結(jié)等級(jí)采用Garabedian和van Grundy(1983)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[9](表 2)。

病情指數(shù)=∑ (各級(jí)病株數(shù)×各級(jí)代表值)/(調(diào)查總株數(shù)×最高代表值)×100

2 結(jié)果與分析

2.1 設(shè)施番茄連作茬次對(duì)土壤理化性狀的影響

由表3可以看出，設(shè)施番茄土壤pH值隨連作茬次的增加呈下降趨勢(shì)。在連作初期和連作5年后下降尤為明顯。設(shè)施番茄土壤電導(dǎo)率變化和土壤pH變化相反，總體呈上升趨勢(shì)(表3)，同樣以連作初期和連作5年后變化明顯。

表3 設(shè)施番茄連作茬次對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

表3同時(shí)顯示，土壤容重隨連作茬次的增加呈下降趨勢(shì)，連作1、3、5和8年分別比對(duì)照下降了4.3%、6.9%、7.2%和7.8%。土壤有機(jī)質(zhì)含量隨連作茬次的增加呈上升趨勢(shì)，連作1、3、5和8年分別比對(duì)照升高了 34.9%、62.3%、57.1%和71.2%，和土壤容重變化具相似性。可見(jiàn)，設(shè)施番茄土壤有機(jī)質(zhì)含量的變化和土壤容重的變化具有明顯的相關(guān)性。

由表3還可看出，隨著連作茬次的增加設(shè)施連作番茄土壤堿解氮含量不斷升高；土壤速效鉀、速效磷的變化趨勢(shì)一致，在連作初期迅速升高，連作第3年達(dá)到峰值后，平緩降低，但皆高于對(duì)照。由堿解氮、速效磷、速效鉀之間的變化關(guān)系可以看出，設(shè)施番茄連作土壤養(yǎng)分失衡是造成連作障礙的重要因素。

2.2 設(shè)施番茄連作茬次對(duì)土壤微生物數(shù)量的影響

由圖1可以看出，土壤細(xì)菌的數(shù)量在連作1年達(dá)到最高值，此后隨著設(shè)施番茄連作茬次的增多呈下降的趨勢(shì)，連作5年后變化趨于平緩，連作1、3、5、8 年 土 壤 細(xì) 菌 數(shù) 量 較 對(duì) 照 分 別 增 加45.06%、16.69%、7.78%、4.54%。

設(shè)施連作番茄土壤放線菌數(shù)量呈現(xiàn)和細(xì)菌相似的變化規(guī)律(圖2)，在連作三年達(dá)到最高值后明顯下降，連作1、3、5、8年土壤放線菌數(shù)量較對(duì)照分別增加 14.49%、40.60%、7.25%、6.19%，可見(jiàn)，連作5年和連作8年對(duì)放線菌數(shù)量影響已較小。

圖3顯示，土壤中真菌數(shù)量隨設(shè)施番茄連作茬次的增加持續(xù)升高，連作1、3、5、8年土壤真菌數(shù)量較對(duì)照分別增加3.57%、78.85%、138.74%、183.79%。

圖1 番茄連作對(duì)土壤中細(xì)菌數(shù)量的影響

圖2 番茄連作對(duì)土壤中放線菌數(shù)量的影響

圖3 番茄連作對(duì)土壤中真菌數(shù)量的影響

2.3 設(shè)施番茄連作茬次對(duì)病蟲害發(fā)生的影響

通過(guò)拉秧前綜合抗病性指標(biāo)的考核可以看出(表4)，對(duì)照已染病，但仍有一定產(chǎn)量，而其他處理隨連作茬次的增加感病程度不斷加劇，生產(chǎn)潛能受到嚴(yán)重抑制，到連作8年后，番茄已基本不能形成產(chǎn)量。

表4 連作對(duì)設(shè)施番茄病蟲害的影響

根結(jié)線蟲病是設(shè)施番茄生產(chǎn)過(guò)程中重要的植物病害之一。表4表明，隨設(shè)施番茄連作茬次的增加根結(jié)等級(jí)及病情指數(shù)皆連續(xù)增加。連作3年后，番茄根系根結(jié)已很嚴(yán)重，侵染率接近60%；連作5年后，根結(jié)率已接近5級(jí)，根結(jié)線蟲對(duì)番茄已造成極大危害?？梢?jiàn)，連作前3年是根結(jié)線蟲危害程度迅速積累時(shí)期，連作5年后絕大部分番茄根系已被根結(jié)線蟲侵染。

3 討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)施番茄土壤pH值隨種植茬次增加呈下降趨勢(shì)，這與朱余清[10]的研究結(jié)果一致。在連作初期和連作5年后下降尤為明顯，這可能是因?yàn)榉N植初期菜農(nóng)為保證番茄獲得高產(chǎn)，驟然增加化肥用量造成pH值明顯降低，之后，由于土壤本身的緩沖能力，pH變化相對(duì)較小，超過(guò)5年后，由于長(zhǎng)期超量施用單一化肥和高氮有機(jī)肥，土壤緩沖能力降低，導(dǎo)致土壤酸化加劇。本試驗(yàn)條件下，設(shè)施番茄連作土壤電導(dǎo)率變化隨著連作茬次的增加呈上升趨勢(shì)。這可能是設(shè)施番茄土壤處在相對(duì)密閉的環(huán)境條件下，不受自然降水淋洗，多余肥料則全部殘留于土壤中，并逐年累積的結(jié)果[11]。

土壤有機(jī)質(zhì)是土壤中各種營(yíng)養(yǎng)元素特別是氮、磷的重要來(lái)源，同時(shí)還能改善土壤物理性質(zhì)[12]。有研究表明，保護(hù)地土壤有機(jī)質(zhì)含量高于露地菜園土壤，遠(yuǎn)高于露地及耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量[13]。且隨種植茬次的增加逐年增加，二者呈極顯著正相關(guān)[7]。本試驗(yàn)研究表明，土壤有機(jī)質(zhì)含量隨著連作茬次的增加呈上升趨勢(shì)，而土壤容重隨連作茬次的增加呈下降趨勢(shì)。可見(jiàn)，設(shè)施番茄土壤有機(jī)質(zhì)含量的變化和土壤容重的變化具有明顯的相關(guān)性。這主要是因?yàn)椴宿r(nóng)在種植番茄過(guò)程中大量施用有機(jī)肥而增加了土壤有機(jī)質(zhì)含量，有機(jī)質(zhì)含量高，則土壤疏松，容重降低。

已有調(diào)查表明，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中菜農(nóng)重施N、P肥，輕施K肥，且隨著設(shè)施種植茬次的增加，造成保護(hù)地土壤堿解氮平均水平是露地及耕地土壤堿解氮平均水平的3倍多[14]，且土壤速效磷含量也大大高于大田土壤[15]。呂衛(wèi)光等[16]研究表明，黃瓜連作后土壤中N、P養(yǎng)分較豐富，P過(guò)剩，而K則消耗過(guò)多，造成土壤中N、P、K比例失調(diào)，養(yǎng)分不平衡。本試驗(yàn)研究表明，土壤中堿解氮的含量隨連作茬次的增加而增加，連作1年較新建棚堿解氮含量明顯上升，此后變化幅度較小，5年后又有較大幅度的升高。設(shè)施番茄土壤速效鉀、速效磷的變化趨勢(shì)一致，在連作初期迅速升高，連作第3年達(dá)到峰值后，平緩降低，但都比對(duì)照的含量高。可見(jiàn)，設(shè)施番茄連作土壤養(yǎng)分失衡是造成連作障礙的重要因素。

微生物是土壤中有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分轉(zhuǎn)化與循環(huán)的動(dòng)力，資料表明，連作往往會(huì)造成土壤微生物種群結(jié)構(gòu)失衡，導(dǎo)致土壤生產(chǎn)性能降低、作物減產(chǎn)[3，17]。本研究表明，設(shè)施番茄連作土壤中細(xì)菌和放線菌隨種植茬次增加呈先升后降趨勢(shì)，而真菌數(shù)量持續(xù)升高，土壤微生物種群結(jié)構(gòu)明顯改變，這和馬海燕在非洲菊上的研究結(jié)果一致[18]。

李林等[19]研究表明，隨著連作栽培時(shí)間的延長(zhǎng)，根系自毒產(chǎn)物增多，抵抗力下降，為根結(jié)線蟲侵染提供了適宜的條件，使根結(jié)線蟲的危害成為生產(chǎn)上的突出問(wèn)題。本試驗(yàn)表明，隨設(shè)施番茄連作茬次的增加，植株綜合抗病性顯著下降，根結(jié)等級(jí)及病情指數(shù)連續(xù)增加，連作5年后絕大部分番茄根系已被根結(jié)線蟲侵染。有關(guān)設(shè)施番茄根結(jié)線蟲危害機(jī)理有待于進(jìn)一步研究。

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