3種菌劑及其組合對連作土壤狀態(tài)和番茄生長的影響

劉玲，應利平，朱明，張明科

(西北農林科技大學 園藝學院，陜西 楊凌 712100)

番茄是涇陽縣的特色優(yōu)勢農業(yè)產業(yè)，是當?shù)剞r民增收致富的支柱產業(yè)，種植面積達7 067 hm2，年產量63萬t，產值12.7億元。但是，種植戶為追求更高的產量和收益，采用連年栽培的方式，導致土壤中有害微生物逐漸積累，土傳病害越發(fā)嚴重，對番茄生長和土壤健康造成嚴重危害[1]。因此，為了實現(xiàn)日光溫室番茄健壯生長，使土壤逐步回歸健康，達到可持續(xù)利用的目的，生產中施用微生物菌劑來緩解土傳病害，提高植株抗逆性以及獲得作物優(yōu)質高產，這是一種生態(tài)安全并且有效的生物防治途徑。有研究顯示，微生物菌劑具有無污染、無毒害、高效率等特點[2]，在降低農產品污染的同時，還能提高農產品的品質[3-4]；微生物菌劑可使植物根系發(fā)達，并促進核酸、蛋白質和葉綠素的合成，增強植物對逆境的抵抗能力，促進植物的生長；微生物菌劑中通常含有一種或多種有益土壤微生物，這些微生物在生長和繁殖的同時，可抑制植物病原菌的生長；微生物菌劑可以分泌多種殺菌物質、抗生素和植物生長激索，在抑制植物病原菌活動的同時，還能促進植物的生長和發(fā)育，提高植物的抗病能力[5]。

本研究在基施生物有機肥的基礎上，分別配合施用親土1號菌劑、親土1號菌劑+熒光假單胞菌、親土1號菌劑+地衣芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌+熒光假單胞菌以及熒光假單胞菌，研究各處理對連作土壤中的酶活性、微生物數(shù)量以及番茄生長的影響，以篩選出對設施番茄土傳病害具有良好緩解效果的微生物菌劑處理方案。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2021年3—7月在西北農林科技大學涇陽蔬菜試驗示范站日光溫室內進行。前茬作物為番茄，土壤類型為黃壚土，pH 7.69，速效氮151.35 mg·kg-1，速效鉀1 013.19 mg·kg-1，速效磷231.80 mg·kg-1，有機質32.00 g·kg-1，電導率1 566.67 mS·cm-1，土壤肥力和鹽分含量較高。供試番茄品種為海晨7080，硬果，無限生長類型。供試微生物菌劑有3種：親土1號菌劑由富朗生物科技有限公司提供，含有淀粉芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌，有效活菌數(shù)≥6 億·g-1；熒光假單胞菌由領先生物農業(yè)有限公司提供，含有效活菌(熒光假單胞菌)數(shù)量≥5 億·mL-1；地衣芽孢桿菌由西北農林科技大學資源環(huán)境學院提供，含有活孢子≥2 000億·g-1。

1.2 方法

試驗共設6個處理和1個對照，分別為T0(不施菌劑)、T1(親土1號菌劑)、T2(親土1號菌劑+熒光假單胞菌)、T3(親土1號菌劑+地衣芽孢桿菌)、T4(地衣芽孢桿菌)、T5(地衣芽孢桿菌+熒光假單胞菌)和T6(熒光假單胞菌)。番茄幼苗于2021年3月初定植到日光溫室內。親土1號菌劑于定植前溝施，667 m2用量為40 kg，同時,667 m2配合溝施親土1號堿性土壤調理劑(含菌量2億·g-1)40 kg，并在定植10 d后開始用親土1號腐殖酸水溶性肥料灌根，667 m2用量為7.5 L，分3次施用，每隔10 d灌根1次，灌根時用自來水稀釋300倍，每株灌施300 mL·次-1；地衣芽孢桿菌于定植前溝施，667 m2用量為1 kg；熒光假單胞菌于定植10 d后開始灌根，667 m2用量為7.5 L，分3次施用，每隔10 d灌根1次，灌根時用自來水稀釋300倍，每株300 mL·次-1。每處理栽培1壟，壟寬0.6 m，壟長6 m，壟間距1.4 m，重復3次。雙行栽培，每小區(qū)46株。種植期間統(tǒng)一水肥管理，7月初拉秧。

1.3 項目測定

1.3.1 植株生長及產量指標測量

2021年5月28日，統(tǒng)計株高、莖粗、葉片數(shù)、葉長和葉寬，計算葉面積[6]。

葉面積=葉長×葉寬×0.360 8-18.8。

果實收獲后，記錄單果重，統(tǒng)計小區(qū)產量。植株生長期間多次統(tǒng)計土傳病害發(fā)病株數(shù)(由于土傳病害有多種，田間不易區(qū)分，且同株上可同時發(fā)生多種土傳病害，故合并統(tǒng)計)，計算土傳病害發(fā)病率。

土傳病害發(fā)病率/%=土傳病害發(fā)病株數(shù)/總栽培株數(shù)×100[7]。

1.3.2 土壤微生物數(shù)量測定

拉秧后，采用五點取樣法分別收集各處理的土樣，過2 mm篩后采用平板計數(shù)法(活菌計數(shù)法)測定土壤真菌、細菌和放線菌數(shù)量[8-9]。

1.3.3 土壤酶活性測定

拉秧后，采用五點取樣法分別收集各處理的土樣，陰干后過1 mm篩，測定土壤蔗糖酶、脲酶、堿性磷酸酶和過氧化氫酶4種酶的活性，分別采用3，5-二硝基水楊酸比色法、苯酚鈉比色法、磷酸苯二鈉比色法和高錳酸鉀滴定法[10]。

1.4 數(shù)據分析

采用Excel 2016對試驗數(shù)據進行處理，采用DPS 9.50進行統(tǒng)計分析，并用鄧肯氏新復極差法進行差異顯著性檢測(P<0.05)，采用GraphPad Prism 5.01進行繪圖，采用Origin Pro 2021b進行相關性分析，計算隸屬函數(shù)值。

2 結果與分析

2.1 不同菌劑及其組合對番茄生長的影響

由表1看出，3種菌劑及其組合處理對番茄的株高、莖粗、葉面積、葉片數(shù)、單果重、小區(qū)產量和土傳病害發(fā)病率均產生了影響，但不同處理對番茄植株生長與產量的影響程度不同。T3處理的番茄植株綜合表現(xiàn)最好，株高、葉面積、葉片數(shù)和單果重均顯著高于對照，單果重較對照增加67.98%，產量增加27.40%，土傳病害發(fā)病率減少15.69百分點。根據3種菌劑及其組合處理后的番茄植株生長和產量的平均隸屬度，可將不同處理對番茄植株生長與產量的促進作用進行分別排名，綜合排序為T3>T4>T6>T2>T5>T1>T0。故T3適宜用于連作條件下的番茄栽培，在緩解土傳病害的同時促進了番茄植株的生長和產量的增加。

2.2 不同菌劑及其組合對連作土壤酶活性的影響

T3與T0和T2的土壤脲酶活性呈顯著性差異。T3的土壤脲酶活性最高，T1、T4、T5和T6次之，T0和T2較低(圖1)。土壤過氧化氫酶活性以T3和T4最高，T0、T5和T6次之，T1和T2最低。土壤蔗糖酶活性以T3較高，T0、T2、T4和T6次之，T1和T5最低。土壤磷酸酶活性以T3最高，T2、T4和T6次之，T0、T1和T5較低。說明這3種菌劑及其組合對土壤酶活性產生了一定影響，且多數(shù)為促進作用。T3對土壤4種酶活性影響最大，在土壤基礎肥力相同的條件下，該差異主要來源于所施用的菌劑不同，但這種效果可能在中高肥力田塊才能顯現(xiàn)出來。

表1 不同菌劑對連作番茄生長的影響

柱上無相同字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。圖2同。圖1 不同菌劑對連作土壤酶活性的影響

2.3 不同菌劑及其組合對連作土壤微生物的影響

不同菌劑及其組合處理連作土壤后的土壤中細菌數(shù)量不同。T3處理最高，T1、T2和T4處理次之，T0、T5和T6最低(圖2)。不同菌劑及其組合處理連作土壤后的真菌數(shù)量也具有差異性。T1、T2和T6處理最高，T5處理最低，T2處理是T5處理的1.48倍。真菌數(shù)量從大到小依次為T2>T1>T6>T4>T0>T3>T5。土壤的放線菌數(shù)量，以T3處理最高，T0處理最低。土壤中細菌與真菌的比值，以T3處理最高(367.12)，T6處理最低(129.78)，兩者相差2倍多；從大到小依次為T3>T4>T5>T1>T2>T0>T6。以上結果說明，這3種菌劑及其組合對土壤放線菌和真菌的數(shù)量影響不大，但顯著增加了細菌的數(shù)量，從而增大了細菌與真菌的比值。T6處理效果不理想，可能與菌劑施用時間較晚有關。

2.4 不同菌劑及其組合處理后的土傳病害與土壤酶活性、微生物數(shù)量相關性分析

由表2看出，土傳病害發(fā)病率與真菌數(shù)量呈正相關，與土壤酶活性和其他微生物數(shù)量呈負相關。各處理土壤酶活性之間呈正相關，其中磷酸酶與蔗糖酶呈顯著正相關。細菌數(shù)量與各處理土壤酶活性和其他微生物數(shù)量呈正相關。真菌數(shù)量與各處理土壤酶活性和放線菌數(shù)量呈負相關。放線菌數(shù)量與各處理土壤酶活性呈正相關。

圖2 不同菌劑對連作土壤微生物的影響

表2 土傳病害與土壤酶活性、微生物之間的相關系數(shù)

3 小結與討論

張玉紅[12]研究表明，在常規(guī)施肥的基礎上，配合施用微生物菌劑，能明顯促進番茄植株的生長發(fā)育，增加番茄果實的產量。本試驗結果表明，親土1號菌劑+地衣芽孢桿菌處理連作土壤，番茄植株生長情況最好，株高、葉面積、單果重和產量均排名第一，土傳病害發(fā)病率也大幅降低。

微生物菌劑施入土壤后，會影響土壤酶的活性，后者是表征土壤肥力的重要指標[13-14]。連作條件下，土壤中的蔗糖酶、脲酶、過氧化氫酶、磷酸酶等活性可能會下降[15-17]，影響設施番茄的生長發(fā)育。本試驗菌劑處理后，連作土壤中的這幾種酶活性差異明顯。親土1號菌劑+地衣芽孢桿菌處理的土壤磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性均為最高，表現(xiàn)優(yōu)于二者單獨處理的結果，但地衣芽孢桿菌單獨處理的結果優(yōu)于親土1號菌劑單獨處理。

研究表明，連作會使土壤有益微生物數(shù)量減少，病原微生物數(shù)量增多，土壤微生物群落從細菌主導型轉變?yōu)檎婢鲗?，造成土傳病害的發(fā)生，影響設施番茄的生長發(fā)育[18]。前人研究發(fā)現(xiàn)，與番茄土傳病害有關的主要致病真菌有枯萎病菌、鐮刀菌、絲核菌、腐霉菌和黃萎輪枝孢等[19]。Borisade等[20]研究表明，引起番茄主要土傳病害之一的枯萎病的致病真菌就屬于鐮刀菌。本試驗中，6個處理的土壤微生物群落都以細菌數(shù)量較多，其次是放線菌，最后是真菌。其中真菌數(shù)量最多的處理是親土1號菌劑+熒光假單孢桿菌，最少的是地衣芽孢桿菌+熒光假單胞桿菌處理。細菌/真菌的比值與土壤的地力呈正相關的關系[21-22]。6個處理中，親土1號菌劑+地衣芽孢桿菌處理的土壤細菌數(shù)量最多，細菌/真菌的比值最大，其次是地衣芽孢桿菌處理。說明親土1號菌劑+地衣芽孢桿菌的土壤微生物系統(tǒng)趨好。

綜上所述，以親土1號菌劑+地衣芽孢桿菌處理的土壤細菌/真菌的比值最大，相關土壤酶活性最高，且番茄植株生長狀況最好，產量最高，土傳病害發(fā)病率較低，說明該處理對番茄生長的促進作用和對土壤環(huán)境的改善效果最佳，適用于緩解番茄連作土傳病害。