七种微生物菌剂对连作辣椒生长发育、产量和品质及土壤微生物特性的影响

(1.遵义职业技术学院现代农业系，贵州 遵义 563006；2.四川农业大学农学院，四川 成都 611130；3.遵义市农业科学研究院遵义市作物基因资源与种质创制重点实验室，贵州 遵义 563006)

辣椒(Capsicumspp.)属于茄科辣椒属一年生或多年生植物，其果实含有独特的辣椒素类物质和丰富的营养(如维生素和胡萝卜素等)物质。近十年来，我国辣椒年栽培面积为约133万hm2，总产量约占世界的一半，产值约700亿元，居国内各类蔬菜之首。近年来，贵州省辣椒产业发展迅速，生产规模已居全国第一，是中国辣椒主产区之一。贵州辣椒种植主要呈现生产规模化、产业化、工厂化的特点，随着近几年辣椒产品价格的不断走高和经济效益的提升，种植结构相对单一，倒茬困难和多年连作等问题日渐明显[1]。辣椒的连作障碍现象十分普遍，随着连作年限的增加，辣椒病虫害加重，产量下降，品质变劣。导致连作障碍的原因很多，如土传病虫害加剧、土壤理化性状恶化、植物自毒物质积累等，但土壤微生物变化是最关键的限制因素，目前国内外都缺少有效的防治方法[2-7]。研究表明，土壤微生物变化是连作障碍的主要因子，由土壤微生物区系恶化引起的土传病害发生严重占70%～80%[4-6]。化学防治是目前采用的主要手段，化学农药被广泛应用于辣椒病虫害的防治，但药剂的过量使用会使防治对象产生抗药性，并且破坏土壤微生物区系，还造成农产品残留、超标等问题，严重影响人、畜安全，甚至破坏自然农业生态系统的平衡[8,9]。生物防治以其高效、无公害、成本低等特性而广泛受到世界各国的重视，其中微生物制剂利用成为当前研究与开发的热点[10]。施用微生物菌剂能改善作物根际微生态环境的理化、生物性状，促进根系生长，增强作物抗性，成为减轻作物连作障碍的有效措施之一[11-12]。本研究以清水为对照，系统探讨分析7种微生物菌剂处理对连作辣椒的影响，筛选对连作辣椒有稳产和显著防控效果的微生物菌剂，为连作辣椒绿色防控综合技术的集成及实践应用提供理论依据和科技支撑。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试植物：供试辣椒(CapsicumannuumL.)品种为卓椒12号，由贵州卓豪农业科技股份有限公司提供。

供试微生物菌剂：共有7种，千代田微生物菌剂，是解淀粉芽孢杆菌，由日本中部环境技术株式会社生产、贵州卓豪农业科技股份有限公司提供；多肽保，是一种以功能型微生物菌株发酵的灭活菌丝体及其代谢产物为主要原料研制而成的多功能有机诱导抗病剂，由云南大学植物科学研究所研制、昆明保腾生化技术有限公司生产；哈茨木霉，主要菌种为哈茨木霉菌，有效活孢数≥2.0亿/g，由云南大学植物科学研究所研制、昆明保腾生化技术有限公司生产；土壤改良剂、广谱性微生物菌剂，有效活菌数≥2.0亿/mL，均由山东靠山生物科技有限公司提供；重茬改良剂，主要含枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌及酵母菌等，由康源绿洲生物科技(北京)有限公司提供；重茬护士，有效活菌数≥25亿/g，由北京正农农业科技有限公司提供。

供试土壤：采集于试验地块，位于贵州省遵义市红花岗区深溪镇深溪村，经度106°57′49″、纬度27°35′54″、海拔943 m，土壤类型为黄壤，前茬连作辣椒5年。供试土壤的理化性质主要指标为土壤pH(6.21)，有机质30.09 g/kg、全氮1.65 g/kg、全磷0.62 g/kg、全钾17.32 g/kg，碱解氮137.93 mg/kg、速效磷22.49 mg/kg、速效钾108.69 mg/kg。

1.2 试验设计

大田辣椒试验设7个处理和1个对照，3次重复，共24个小区。随机区组排列，每个小区的面积为26.88 m2(5.6 m×4.8 m)。每个小区种植240株辣椒。7个处理分别为：千代田微生物菌剂(T1)，多肽保(T2)，哈茨木霉(T3)，土壤改良剂(T4)，土壤改良剂+广谱性微生物菌剂(T5)，重茬改良剂(T6)，重茬护士(T7)；对照(ck)为清水。上述微生物菌剂按各自的使用说明书施用。试验采用漂浮育苗、起垄覆膜移栽。于2018年2月15日播种，3月8日出苗，4月4日小区划分，起垄覆膜；4月19日移栽。5月6日第1次追肥，6月9日第2次追肥，7月10日第3次追肥，每一次追肥结合除草管理[13]。

表1 微生物菌剂对连作辣椒丰产性能的影响

注：同列中不同英文小写字母表示处理间在p<0.05水平上存在差异显著性，不同英文大写字母表示处理间在p<0.01水平上存在差异显著性。下同。

1.3 测定方法

参考杨芳等[14]的方法，在定植移栽后0、15、30、45、60 d，每小区按多点法采集0～20 cm土层土壤得到混合土样。采用稀释涂平板法测定土壤中细菌、真菌、放线菌数量。细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基，于25～28 ℃培养5 d；放线菌采用改良高氏一号培养基，于25～28 ℃培养7 d；真菌采用孟加拉红培养基，于25～28 ℃培养3 d。

辣椒丰产性能的测定：2018年8月12日，每处理随机取60株，测量株高(cm)、开展度(cm)、主茎高(cm)、主茎直茎(mm)、首花节位(个)和有效分枝(个)。

辣椒产量的测定：每处理选取中间4行(约80株)，从第一花序坐果到完熟，采用单采单收方法，每次采摘果实称重以后都做记录，直至小区所选植株果实采摘完全结束。在辣椒盛果期采集每小区相同部位的果实40个，测量单果重。统计平均单株产量，即总产量与株数的比值[15]。

辣椒病虫害的调查：在辣椒苗期对病虫害进行调查，每个小区以2 m×2 m为单位，记录不同处理的连作辣椒疫病、病毒病、炭疽病、地老虎、蚜虫等病虫害的发生危害程度[18]。

品质指标测定：本研究测定蛋白质、干物质、Vc、辣椒素类物质共4项品质指标[16]，其分析测试工作均在农业部农产品质量监督检验测试中心(昆明)完成。采集晚熟期的辣椒果实样品当天送500g至农业部农产品质量监督检验测试中心(昆明)，各品质指标采用相应的国家标准作为测试方法。辣椒素类物质采用高效液相色谱法进行测定[17]。

1.4 数据处理

试验结果以测定的平均值表示。数据的统计分析采用Microsoft Office Excel 2010软件和DPS数据处理系统V 17.10高级版[18]进行分析，利用邓肯氏新复极差检验法进行差异显著性检验，以sigmplot 14.0软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 微生物菌剂对连作辣椒丰产性能的影响

试验测定的7个处理对辣椒丰产性能的影响情况见表1。不同的微生物菌剂处理后辣椒的株高都不同程度的变矮，与对照相比分别降低7.44、5.42、2.77、6.73、3.11、0.11和2.42 cm。除T6外，其他6种的矮化效果均达到极显著差异水平(p<0.01)。除T5外，大部分的微生物菌剂处理对辣椒的开展度均有较好的促进效果，其中5种处理(T1、T2、T3、T6和T7)的促进作用差异达极显著水平(p<0.01)。主茎高受不同微生物菌剂处理的影响和株高相反，均有不同程度的增高。其中，T2对辣椒主茎高的促进作用最为明显，较对照增加1.56 cm(6.8%)，差异达极显著水平(p<0.01)，T1、T6与对照间差异达到显著水平(p<0.05)。受不同的微生物菌剂处理后，辣椒的有效分枝均有增加，其中有4个处理(T1、T2、T3和T4)的效果明显，与对照相比增加17.97%、12.57%、29.32%和17.16%，差异达极显著水平(p<0.01)。始花节位常被用于衡量辣椒的开花时间，各处理的首花节位与对照的差异显著(p<0.05)，这意味着辣椒开花时间都将提前，从营养生长进入营养生长和生殖生长并行期。主茎直径受不同微生物菌剂处理的影响不大。综上所述，T1、T2和T3对辣椒丰产性能的影响最为明显。

表2 微生物菌剂对连作辣椒产量的影响

表4 微生物菌剂对连作辣椒果实品质的影响

2.2 微生物菌剂对连作辣椒产量的影响

7个不同的微生物菌剂处理均能提高辣椒的产量(表2)。以T5处理的产量最高，T3次之，分别为每株406.26 g和402.29 g，较对照提高了57.30%和55.76%，差异达到了极显著水平(p<0.01)；其他处理(T1、T2、T4和T7)的产量也提高明显，差异也达极显著水平(p<0.01)。结果表明，不同的微生物菌剂处理能显著增加单株的果实数量(p<0.01)，但对辣椒单果鲜重的影响差异很大。T3、T5和T23个处理有利于果实的增重，与对照相比提高了14.63%、8.75%和1.36%，T3、T5和对照的差异达到了极显著水平(p<0.01)；另外4个处理却导致单果鲜重的下降，其中T6和T7比对照下降了9.50%(p<0.01)。

2.3 微生物菌剂对连作辣椒病虫害的影响

7个微生物菌剂处理对辣椒病虫害的影响较大(表3)。施用微生物菌剂后，均不同程度地减轻连作辣椒病害、虫害的危害程度。与ck相比，T5处理对病害的防治效果最好，T3次之，病害发生率较对照分别降低60.56%和56.93%，均达到极显著差异水平(p<0.01)；其他处理的连作辣椒病害发生率较对照均有不同程度的下降，均达到极显著差异水平(p<0.01)，其中4个处理(T1、T2、T4和T7)的下降率均超过40%。与ck相比，T1～T7处理后连作辣椒虫害的发生率分别下降41.11%、47.55%、55.56%、37.28%、58.54%、12.12%和46.07%，均达到极显著差异水平(p<0.01)，其中T5、T3和T23种处理对连作辣椒的防治效果最为明显。说明施用微生物菌剂能够有效抑制连作辣椒苗期病虫害的发生。

2.4 微生物菌剂对辣椒品质的影响

评价辣椒品质时，常将果实的辣椒素类物质含量、蛋白质质量分数、维生素C(Vc)含量和干物质质量分数作为重要的比较指标[16]。试验测定的7个处理对连作辣椒果实品质的影响情况详见表4。T3、T5能提高连作辣椒的辣椒素类物质含量，与对照相比提高了13.05%和9.79%，差异达到极显著水平(p<0.01)，其他处理与ck差异不显著。与对照相比，7个处理均能提高连作辣椒的蛋白质质量分数、Vc含量和干物质质量分数，且均达到了极显著差异水平(p<0.01)。对于连作辣椒的蛋白质质量分数，T3、T5和T1处理的效果最佳，分别比对照提高了39.39%、38.44%和37.00%；T3、T5和T1处理对Vc含量的提高也最为明显，分别比对照提高了20.66%、19.05%和13.98%；T3、T5和T2处理能显著提高干物质质量分数，分别比对照提高了22.74%、18.79%和15.09%。综合4个品质指标的数据分析结果，T3、T5处理的效果最佳。

表3 微生物菌剂对连作辣椒病虫害的影响

2.5 辣椒不同时期土壤微生物的数量变化

在连作辣椒定植后的不同时间，对T1～T7处理和ck处理的土壤采样，用不同的培养基进行了平板稀释计数，结果如图1所示。由图1(a)可知，ck处理的真菌数量呈逐渐增加趋势。T1、T2、T4、T6处理和T7处理定植后30 d真菌数量逐渐下降至最低水平(分别为12.82×103、14.53×103、16.48×103、15.42×103和17.49×103cfu)，然后缓慢上升，但仅T3的菌落数量一直在20.00×103cfu以下，其他4个处理的菌落数量在21.00～27.00×103cfu。T5定植后45 d真菌数量逐渐下降至最低水平(10.49×103cfu)，然后逐渐上升至14.73×103cfu。T5处理的真菌数量呈逐渐下降趋势，最后低至8.34×103cfu，仅定植前的1/4。由图1(b)可知，各处理土壤样品中根际放线菌数量变化基本一致，从定植15～60 d始终处于上升趋势。定植15 d后ck的放线菌数量与其他7个处理无显著差异；但在定植30、45 d和60 d后，ck处理土壤中放线菌数量极显著低于其他7个处理(p<0.01)，说明微生物菌剂对土壤中放线菌的含量有显著性差异。由图1(c)可知，T3～T6处理土壤中细菌数量在辣椒定植15 d后显著高于T1、T2、T7处理和ck(p<0.01)，在定植30、45 d和60 d后，各处理土壤中细菌数量显著高于ck。这说明7种微生菌剂处理在土壤中经过一段时间的环境适应后进行良好的生长繁殖，也可能是这些微生物菌剂中的有益细菌促进了土壤中其他细菌数量的增加，这与杨芳等报道的结果相似[14]。

注：a为真菌；b为放线菌；c为细菌。图1 辣椒定植后不同时期土壤微生物的数量变化.

3 小结与讨论

微生物菌剂是一种以单个或多种有益微生物发酵而成的新型生物肥料，含多种有益微生物及腐殖质和多种微量元素，协助作物或植物吸收营养，提高产品品质，且改良土壤，不污染环境，是生产“绿色食品”的理想肥料[19-22]。近十年来，研究人员开展各种微生物菌剂在茄科作物中的相关研究，如番茄[14,23,24]、辣椒[25-28]等，均不同程度促进这些作物的生长发育，提高其产量，并增强抗病性。罗源华等[25]研究了光合细菌对辣椒疫病的田间防治效果，发现光合细菌(PSBCS、PSB 06和PSB 13-2-2)具有防控辣椒疫病的应用潜力。祁红英等[26]研究发现，辣椒移栽后60 d和105 d，浓度为108 cfu/mL的AR 156-2处理的防效分别为86.39%和78.14%，增产效果显著，增产率214.39%；菌根菌防效不明显，但促生效果明显，增产率达158.25%。何伟等[27]通过采用田间小区试验，发现微生物菌剂蔬得康能够促使辣椒植株生长，但不能促使番茄植株生长；对番茄和辣椒都有增产作用，其中辣椒增产率较番茄高；对番茄和辣椒叶部病害防效低，但对辣椒疫霉防效相对较高。高晶霞等[28]采用随机区组法探讨了5种处理对拱棚辣椒生长、产量及品质的影响，结果表明：地菌净及枯草芽孢杆菌处理下辣椒生长(株高、茎粗、冠幅度)和产量相关性状(果长、果粗、单株结果数、单果质量)均高于其它3个处理及对照。枯草芽孢杆菌能大幅度提高产量(比对照提高10.7%)，在辣椒采收盛期，荧光假单孢杆菌+巨大芽孢杆菌+枯草芽孢杆菌处理连作辣椒维生素C含量最高，为110.7 mg/g；地菌净处理下辣椒维生素C含量次之，且连作辣椒可溶性糖含量最高，为19.58 mg/g；地菌净处理下连作辣椒可溶性蛋白质含量最高，为1.81 mg/g。

本研究通过田间对照试验的方法，研究不同微生物菌剂对连作辣椒的生长发育、产量、品质及土壤微生物在定植后不同时期的数量变化的影响。结果表明：T1、T2和T3处理对辣椒丰产性能的影响最明显，和高晶霞等[28]报道的地菌净及枯草芽孢杆菌功能相似。T3和T5处理能促进连作辣椒的生长达最佳状态，与其他处理相比，单株产量最好，比对照分别提高了55.76%和57.30%，体现在不但能增加单株的果实数量，而且有利于果实的增重，和何伟等[27]、高晶霞等[28]报道的有些微生物菌剂功能相似。与ck相比，T3、T5处理对病虫害的防治效果最好，病害发生率较对照分别降低56.93%和60.56%，虫害的发生率分别下降55.56%和58.54%，这说明大部分微生物菌剂具有良好的大田土传病害的防治效果[25-28]。T3、T5处理能显著提高连作辣椒果实品质，辣椒的蛋白质质量分数比对照分别提高了39.39%、38.44%，Vc含量比对照分别提高了20.66%、19.05%，干物质质量分数比对照分别提高了22.74%、18.79%，高晶霞等[28]报道的几种微生物菌剂也能显著提高Vc含量。

周涛等[29]调查了辣椒疫病罹病植株根际土壤细菌群落多样性，发现湖南永州、吉首和长沙地区辣椒疫病罹病植株根际土壤细菌多样性存在差异，以吉首最高、长沙最低；3个地区的罹病辣椒根际土壤微生物组成相似，但相对丰度存在差异。这说明辣椒的真菌病害和罹病辣椒根际土壤微生物的丰度具有关联性。本研究的7种处理对连作辣椒的根系微生物数量影响较大，均能减少土壤真菌的数量，增加土壤放线菌和细菌的数量，其中，T3、T5处理对土壤可培养微生物种群数量的土壤指标显著优于其他处理和空白对照(ck)，有效调控土壤微生态平衡，间接提高连作辣椒抗病虫害的能力，起着较好的病虫害防治效果。

综合评价各种指标测定的分析结果，T3(哈茨木霉)、T5(土壤改良剂+广谱性微生物菌剂)处理对连作辣椒土壤微生态平衡、产量及品质的促进效果显著，具有良好的推广价值。