土壤熏蒸劑及生物菌肥對日光溫室番茄土壤微生物量及產量的影響

王裔娜，米國全，史艷艷，韓婭楠，程志芳，王晉華

（河南省農業(yè)科學院園藝研究所，河南 鄭州 450002）

近年來，隨著設施蔬菜規(guī)模化、專業(yè)化的不斷發(fā)展，作為較高經濟效益的茄果類作物備受歡迎。番茄（Lycopersicon esculentumMill.）是我國栽培面積較大的蔬菜作物，隨著設施蔬菜的發(fā)展，番茄生產基本實現(xiàn)了周年生產和均衡供應；但由于栽培種類單一且連年種植，致使連作障礙問題日益突出。國內外對蔬菜的連作障礙問題進行了大量的研究，有研究表明，連作致使土壤理化性狀變劣、養(yǎng)分比例失調、病原微生物增多、生產性能降低、作物產量品質降低，連作土壤的微生物種群結構破壞嚴重，主要微生物數(shù)量和土壤酶活性不同程度地下降[1-4]。這嚴重影響了番茄的生長發(fā)育，從而導致大幅減產甚至絕產，嚴重制約了設施番茄栽培的可持續(xù)發(fā)展。

番茄保護地中常見的土傳病害主要有：枯萎?。‵usarium wilt）、菌核病（Sclerotiniose）、疫?。‥pidemic disease）、黑點根腐?。∕onosporascus）、潰瘍?。˙acterial canker）、青枯?。˙acterial wilt）、根結線蟲病（Root-knot nematode disease）、莖基腐?。–rown rot）。其中青枯病和潰瘍病是細菌性土傳病害，根結線蟲病由根結線蟲危害造成，其他幾種屬于真菌性土傳病害[5-6]。

土壤熏蒸方法是用于控制土傳病蟲害的有效方法，能夠極大程度上殺死病原微生物，但也會對有益微生物群的組成與活性造成影響[7]。用熏蒸劑處理土壤能夠影響土壤中微生物的數(shù)量，細菌和放線菌的數(shù)量大多呈先抑制后激活狀態(tài)，而真菌大多表現(xiàn)為長期抑制狀態(tài)[8]。

大量研究結果表明，微生物肥料具有高效率、無毒害、無污染等特點[9]，不但能減少農產品污染，而且能改善農產品的品質[10-11]。生物菌肥可在一定程度上改善連作作物土壤環(huán)境、促進其生長發(fā)育[12-14]。隨著菜農對生物菌肥認識的提高，生物菌肥在蔬菜生產中的應用越來越廣泛。用生物肥蘸根不僅有促進蔬菜根系生長的作用，而且對抑制蔬菜根部病害的發(fā)生也有良好效果，同時可以在一定程度上提高蔬菜的產量。

科學的種植模式和種植制度可以改善土壤的微生物區(qū)系，為作物生長創(chuàng)造良好的土壤環(huán)境，提高作物的產量和品質，增加經濟效益，對防治設施蔬菜連作障礙、實現(xiàn)設施蔬菜可持續(xù)生產具有重要意義[15]。生產中緩解土傳病害的方式有很多，本研究以常用土壤熏蒸劑及生物菌肥的配套使用對日光溫室番茄土壤微生物量及產量的影響進行一系列試驗，以尋求最佳搭配。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試熏蒸劑：豐收42%威百畝水劑（沈陽豐收農藥有限公司）、壟鑫98%棉?。贤ㄊ鸦び邢薰荆⑺{白黑石灰氮顆粒劑（寧夏藍白黑化工股份有限公司）。

供試菌肥：ETS復合微生物肥料（ETS天津生物科技發(fā)展有限公司）、金匯農業(yè)生物菌肥（河南金匯農業(yè)科技有限公司）。

供試土壤：河南省駐馬店市汝南縣老君廟鄉(xiāng)余子河村胡莊日光溫室土壤。

供試番茄：圣羅蘭3689。

1.2 試驗設計

試驗于2016年7月—2017年5月在駐馬店市汝南縣老君廟鄉(xiāng)余子河村胡莊日光溫室內進行，溫室面積為1334 m2。試驗共設9個處理，按不同土壤熏蒸劑搭配不同菌肥施用，分為：處理1—威百畝、處理2—棉隆、處理3—石灰氮、處理4—威百畝+金匯、處理5—威百畝+ETS、處理6—棉隆+金匯、處理7—棉隆+ETS、處理8—石灰氮+金匯、處理9—石灰氮+ETS，以處理前即不施用任何熏蒸劑及生物菌肥的土壤為空白對照（CK），其中處理4～9中生物菌肥是在施用土壤熏蒸劑的基礎上施用，即與處理1～3相結合。處理1～3重復6次，處理4～9重復3次，小區(qū)面積34 m2。番茄于2016年9月10日定植，栽培管理措施同常規(guī)，2017年5月28日拉秧。土壤熏蒸劑于2016年7月23日施用，菌肥于2016年8月26日施用，具體施用方法如下。

壟鑫98%棉?。好啃^(qū)施用1360 g。施藥前先松土，然后澆水濕潤土壤，并保濕5～7 d；施藥后馬上混勻土壤，深度為30 cm；混土后再次澆水，濕潤土壤，澆水后立即覆以不透氣塑料膜用新土密封，避免棉隆氣體泄漏。

藍白黑石灰氮顆粒劑：每小區(qū)施用3978 g。將稻殼與適量石灰氮顆粒劑均勻撒于土壤表面，旋耕土壤，使石灰氮顆粒劑與稻殼和土壤混合均勻；起壟，地表覆膜，然后膜下澆透水；密封棚膜，悶棚15～20 d，悶棚期間保持棚內溫度≥45 ℃，土壤濕度≥60%；悶棚結束后，再次旋耕疏松土壤，待土壤晾透1～2 d即可定植。

ETS復合微生物肥料：加適量水稀釋后隨灌溉水沖施，以沖勻整個地塊為準，每小區(qū)首次施用28.57 kg，每隔15～20 d施用1次，用量減半。

金匯農業(yè)生物菌肥：每小區(qū)施用8741 g，作為基肥一次性施入。

1.3 土壤樣品采集及處理

樣品分別在土壤熏蒸劑處理前（2016年7月13日）、土壤熏蒸處理后、施用菌肥前（2016年8月16日）、施用菌肥后結果盛期（2017年3月16日）、結果后期有輕微發(fā)病征兆時（2017年4月21日）采集，共4次取樣。采用隨機布點法，每個小區(qū)取5點，采集時除去地面雜質，鏟除1 cm左右表土，在番茄根際土層深度0～20 cm處取樣，按四分法取適量土樣，混勻后裝入保鮮袋。運輸時避免高溫和物理壓實，運回實驗室后于4 ℃冰箱內低溫保存。試驗前需將采集的土樣迅速過2 mm篩，去除植物殘體及其他土壤雜質。

1.4 土壤含水量的測定

采用烘箱法測定。稱取10 g鮮土樣，放入烘箱內120 ℃烘烤至恒重。根據(jù)土樣烘烤時失去的質量來計算土壤的水分含量。

1.5 土壤微生物量的測定

采用密閉靜室堿液吸收法測定[16]。每個處理5個樣品中隨機抽取3個樣品。每個樣品稱取相當于10 g烘干土的濕土，放入擴散皿外室中，設4種處理：a.不加誘導物質，b.加入葡萄糖，c.葡萄糖+鏈霉素（抑制細菌），d.葡萄糖+放線菌酮（抑制真菌）。葡萄糖、放線菌酮和鏈霉素用量分別為每克濕土6、8、6 mg，用前按1︰4的質量比與滑石粉研細混勻，與土壤充分混合。擴散皿內室中加入0.1 mol/L NaOH 5 mL，蓋上蓋子，同時做無土對照試驗。在25 ℃下恒溫培養(yǎng)24 h后，向擴散皿內室堿液中滴加酚酞指示劑，用0.1 mol/L HCl滴定至顏色消失，記錄HCl消耗量。按每消耗1 mL 0.1 mol/L NaOH相當于2.2 mg CO2，求出對照與各處理所消耗的HCl數(shù)量之差，計算土壤中真菌和細菌呼吸強度（BR），以吸收的CO2量（μg/（h·g））來表示，并計算真菌和細菌的生物量比例（公式中的字母表示不同處理的土壤中微生物的呼吸強度值）。

真菌的生物量比例：（b-c）/（b-a）×100%；

細菌的生物量比例：（b-d）/（b-a）×100%。

1.6 番茄產量的測定

從始收期（2017年2月3日）到拉秧期（2017年5月28日）分別測定每個小區(qū)的番茄產量，每個處理的產量為3次重復的平均值，并折算出667 m2產量。

1.7 數(shù)據(jù)處理與分析

為便于更為直觀和簡潔地了解各土壤處理組合對土壤中微生物的呼吸強度和生物量的綜合影響效果，采用灰色關聯(lián)理論，就不同組合處理對土壤微生物環(huán)境的影響進行綜合評價。以番茄結果后期（2017年4月21日）土壤數(shù)據(jù)與番茄總產量進行相關性分析。采用SPSS 17.0結合Microsoft Excel 2003做數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析處理。

2 結果與分析

2.1 不同土壤熏蒸劑及不同生物菌肥對土壤微生物量的影響

2.1.1 施用菌肥前不同土壤熏蒸劑處理對土壤微生物量的影響

從表1可以看出：真菌呼吸強度中，CK與處理1、2、3都具有顯著差異。處理1呼吸強度最高，其余依次為處理2、3和CK。真菌的生物量比例中，CK的真菌生物量比例最大（77%），其余依次為處理1、2、3，分別比CK低了62.34%、67.53%、80.52%。處理3真菌生物量比例顯著低于CK及處理1。這表明處理3石灰氮熏蒸劑對土壤真菌呼吸強度及生物量比例的抑制作用最明顯。

表1 施用菌肥前不同土壤熏蒸劑處理對土壤微生物量的影響

細菌呼吸強度中，C K與處理1、2、3都具有顯著差異。處理1細菌呼吸強度最高，達46.87 μg/（h·g）；處理3低于處理2，但相互之間無顯著差異，且都顯著低于處理1。細菌的生物量比例中，CK與處理1、2、3都具有顯著差異，生物量比例達99%。處理3生物量比例最低，為43%，顯著低于處理2，與處理1無顯著差異。表明處理3對細菌抑制效果最好。

2.1.2 不同土壤熏蒸劑加生物菌肥對番茄結果盛期土壤微生物量的影響

從表2可以看出：真菌呼吸強度中，CK顯著低于各處理。處理8真菌呼吸強度最高，為61.48 μg/（h·g），其余依次為處理4、7、9、6、5、CK。這表明處理5（威百畝+ETS）對土壤真菌的呼吸作用抑制最明顯。真菌的生物量比例中，處理4、6顯著低于CK、處理5、7、9，且處理4生物量比例僅為1%。這表明處理4（威百畝+金匯）對土壤真菌生物量的抑制作用最顯著。

細菌呼吸強度中，CK顯著低于其他各處理。處理8呼吸強度最高，顯著高于其他處理；除CK外，處理5呼吸強度最低，為31.35 μg/（h·g）。表明處理5（威百畝+ETS）對土壤細菌的呼吸作用抑制最明顯。細菌的生物量比例中，CK比例最大，且顯著高于其他處理。施用熏蒸劑及生物菌肥后，以處理8生物量比例最小，顯著低于處理5，與其余處理無顯著差異。表明處理8（石灰氮+金匯）對土壤細菌生物量的抑制作用最好。

2.1.3 不同土壤熏蒸劑加生物菌肥對番茄結果后期土壤微生物量的影響

由表3可知，在真菌呼吸強度中，CK顯著低于所有處理。處理4呼吸強度最高，其余依次為處理7、5、9、8、6、CK。除CK外，處理6真菌呼吸強度顯著低于其他各處理，為36.06 μg/（h·g）。這表明處理6（棉隆+金匯）對土壤真菌的呼吸作用抑制最顯著。真菌的生物量比例中，CK比例最大，其余依次為處理5、6、7、4、9、8，分別比CK低了75.32%、76.62%、85.71%、85.71%、87.01%、96.10%；處理8真菌的生物量比例最小，且顯著低于處理5及處理6。這表明處理8（石灰氮+金匯）對土壤真菌生物量的抑制作用最顯著。

細菌呼吸強度中，處理4最大；除CK外，處理6呼吸強度最低，為44.79 μg/（h·g），顯著低于處理4、5、7、9。這表明處理6（棉隆+金匯）對土壤細菌的呼吸作用抑制最顯著。細菌的生物量比例中，CK數(shù)值最大，處理4、5、6、9、7、8分別比CK低了65.66%、67.68%、68.69%、69.70%、98.99%、98.99%；處理7、8生物量比例最低，均為1%，顯著低于其他處理（表3）。這表明處理7及處理8對土壤細菌生物量的抑制作用較顯著。

表2 不同土壤熏蒸劑加生物菌肥對番茄結果盛期土壤微生物量的影響

表3 不同土壤熏蒸劑加生物菌肥對番茄結果后期土壤微生物量的影響

2.2 多目標綜合評價

多目標綜合評價取值依據(jù)分別以表1和表2所示的數(shù)據(jù)（真菌的呼吸強度、生物量比例，細菌的呼吸強度、生物量比例）為準，并就不同組合處理對土壤生物環(huán)境因素的綜合影響結果進行排序，排序序號越大，表明該處理對土壤生物因素的影響越不利。從排序結果（表4）可以看出，處理4最佳，處理5最差。

表4 不同組合處理對土壤微生物綜合影響的加權關聯(lián)度及排序

2.3 不同土壤熏蒸劑加生物菌肥對番茄產量的影響

不同土壤熏蒸劑加生物菌肥對番茄產量的影響見圖1，其中處理4產量最高，與處理7無顯著差異，但顯著高于其他處理；然后依次為處理7、6、5、8、9。這表明處理4（威百畝+金匯）對番茄產量的提高效果最好。

圖1 不同土壤熏蒸劑加生物菌肥對番茄產量的影響

2.4 不同測定指標間相關性分析

各土壤處理組合對于番茄栽培產生的影響由產量體現(xiàn)，對最后一次取樣試驗數(shù)據(jù)做相關性分析，結果如表5：產量與真菌和細菌呼吸強度均呈極顯著負相關關系，與生物量比例無相關關系。

3 結論

本次試驗通過對不同處理劑和不同時期的土壤樣品中微生物量的測定及番茄產量的測定，主要結論有：（1）在土壤熏蒸處理前，微生物呼吸強度較低，但真菌及細菌的生物量比例是整個試驗數(shù)據(jù)的最大值。（2）熏蒸劑對土壤微生物呼吸強度抑制越強，表明熏蒸劑處理土壤效果越明顯。（3）在土壤熏蒸處理后、施用菌肥前，石灰氮對于抑制細菌呼吸強度和真菌呼吸強度都有明顯作用，且該處理的真菌及細菌生物量比例也是最小值。（4）在施用菌肥后結果盛期，威百畝+ETS的真菌和細菌呼吸強度最低，威百畝+金匯的真菌生物量比例最低，石灰氮+金匯的細菌生物量比例最低。（5）在有輕微發(fā)病征兆的結果后期，棉隆+金匯的真菌和細菌呼吸強度最低，石灰氮+金匯的真菌及細菌生物量比例最低。且該時期的整體呼吸強度上升，但整體生物量比例有所下降。（6）結合產量分析結果顯示：威百畝+金匯產量最高，經灰色關聯(lián)理論，就不同組合處理對土壤微生物環(huán)境的影響進行綜合評價，該處理對土壤生物因素的影響最為有利。產量與真菌和細菌呼吸強度均呈極顯著負相關。

表5 產量及各處理間的相關性分析

綜上可知，熏蒸劑可有效降低土壤中真菌和細菌生物量比例，結合施用生物菌肥可適當增加有益菌群，從而在一定程度上改善土壤微生物環(huán)境，對番茄生長起到積極促進作用。此次研究結果最優(yōu)處理組合為威百畝+金匯。

4 討論

土壤熏蒸前微生物呼吸強度低，可能是由于取樣時已清棚，以致于土壤十分干旱，且進行了高溫悶棚，從而導致土壤中微生物生存條件惡劣，造成土壤微生物呼吸強度下降，真菌及細菌生物量比例沒有發(fā)生大的改變。

由于試驗溫室常年種植番茄，試驗前1年，枯萎病大爆發(fā)，導致土壤菌群失調，番茄產量極低，并不能夠通過一季土壤熏蒸處理和生物菌肥的施入而明顯改善土壤有益菌群和有害菌的構成比例關系，土壤有益菌群的恢復需要一個長期過程，因此導致了產量與真菌和細菌呼吸強度的極顯著負相關性，對于這種現(xiàn)象，還有待于進一步研究。

土壤微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)中主要組成部分，微生物對于植物所需養(yǎng)分的轉化與吸收、有害生物的防治以及土壤的生物修復都有著重要的作用[17]。不同作物或同一作物在不同生育階段，其根系微生物的數(shù)量、種類差異很大[18-19]。合理的土壤處理可以使有益菌群增多，減少有害菌群的量，從而有效控制土傳病害，并且可以調節(jié)土壤理化性質[20]。微生物菌劑也是一種新型肥料，其含有大量的有益活菌及多種天然發(fā)酵活性物質，能調節(jié)和改善土壤微生態(tài)環(huán)境，促進作物生長，增強作物抗病能力[21]。生物菌肥不但能活化被土壤固定的磷、鉀等礦物營養(yǎng)，使之能被植物吸收利用，而且還能拮抗某些病原微生物，從而產生抑制病害的作用[22]。

本試驗關于土壤熏蒸劑配合生物菌肥在設施連作番茄上的應用亦得出相似的結果，生物菌肥可以促進設施連作番茄的生長發(fā)育，在一定程度上能有效克服設施番茄連作障礙的發(fā)生，這可能是因為生物菌肥可提高土壤微生物多樣性和土壤質量，調控土壤微生物群落結構，促進土壤有益微生物生長，增強土壤轉化酶和磷酸酶等土壤有益酶的生物活性，從而改良了連作土壤理化性質，提高了作物的產量[16]。番茄的設施栽培管理中，由于當?shù)貧夂?、土壤環(huán)境、連作等各種不確定因素導致的土傳病害或連作障礙，在生產中很難找到一種絕對的行之有效的避免方法，今后還需要大量的試驗與工作。

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