根际促生菌与氨基酸肥联合追施对温室番茄产量及品质的影响

张亚，任子君，张婵，苏玉静，任旭妍，张涛，孙凯乐，孙治强

(1.河南农业大学园艺学院，河南 郑州450002; 2.河南省农业科学院，河南 郑州 450002; 3.河南省农业科学院园艺研究所，河南 郑州 450002)

设施蔬菜生产是在人为可控环境条件下进行的规模化、集约化和工厂化生产。番茄作为中国蔬菜主要设施栽培品种之一，具有喜肥水的显著特点[1]。随着中国设施栽培面积的不断增加，长期大量不科学的施肥导致土壤氮、磷、钾养分比例失衡，土壤的酸碱、微生物数量等理化性状和养分平衡被破坏，影响了作物根系对养分的正常吸收利用，出现植株发育不良、进而导致果实品质下降，影响产量，对蔬菜的安全生产造成很大的影响。因此，合理的使用基肥、追肥是保证作物产量、提高品质和种植者的经济效益，改善设施土壤生态，维持农业可持续发展的重要途径[2-4]。根际促生菌(plant growth-promoting rhizobacteria，PGPR) 通过自身固氮、溶磷、解钾功能转化土壤矿质元素，直接或者通过代谢产生抗菌类物质，优化土壤生态环境间接促进植物生长[5-7]。氨基酸水溶肥作为一种新型水溶肥是近年来研究的热点，它易于被作物吸收，与菌剂联合施用能为其中的有效菌等提供营养物质，利于微生物菌扩繁，从而最大限度的发挥菌剂的作用[8]。目前，PGPR与氨基酸水溶肥的单独施用对促进作物生长，提高产品品质和产量方面已有较多的研究[9-12]，但是关于两者联合施用的研究较多的是对作物一些病害的抑制和防治方面[13-14]。因此，本研究以温室番茄为研究对象，在水肥一体化模式下，以粘质芽孢杆菌(Paenibacilluspolymyxa)G15-7与氨基酸水溶肥配制而成的微生物菌剂作为追肥，研究其对温室番茄产量、品质以及土壤生态的影响。旨在利用植物根际有益微生物配制新型肥料，为防控设施农业生产中连作障碍提供新途径，为温室番茄的优质高产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2019-02—2019-07月在驻马店市汝南县鑫芳生态农业发展有限公司新建日光温室内进行。供试土壤为壤质黏土，土壤的理化性质见表1。

表1 供试土壤理化性质 Table 1 The physical and chemical properties of the experimental soil

1.2 供试材料

供试的番茄品种为：“芬迪”，河南省汝南县鑫芳生态农业发展有限公司提供。供试水溶肥“黄博”1号m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=22∶12∶16，含微量元素及独特生物刺激物BS)、“黄博”2号m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=19∶6∶25，含微量元素及独特生物刺激物BS)由朝阳瑞普作物营养有限公司提供；氨基酸水溶肥(氨基酸≥100 g·L-1,Mn+Zn+B≥20 g·L-1)、“拌黄金”大量元素水溶肥m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=13∶7∶40，含微量元素)由河南曙光农业科技有限公司提供；微生物菌剂(粘质芽孢杆菌G15-7与氨基酸水溶肥混合，有效菌≥108cfu·mL-1)由河南农业大学植保学院提供；“施太乐”大量元素水溶肥平衡型(m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=20∶20∶20，含微量元素)、高钾型m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=13∶8∶40，含微量元素)由郑州科圣农业有限公司提供。

1.3 试验设计

日光温室东西走向，面积1 000 m2(100 m×10 m)，取810 m2作为试验总面积，种植前施用52 500 kg·hm-2羊粪，1 110 kg·hm-2硫酸钾复合肥(总养分≥44%，m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=16∶7∶21)，444 kg·hm-2过磷酸钙作基肥。双行栽培，行距75 cm，株距42 cm，留5穗果打顶。试验期间采用差压式水肥一体化系统追肥，在主水管上接入5套差压式施肥系统，结合膜下滴灌技术，使同一处理的3个重复同时等量追肥，滴灌时水总流量为5 m3·h-1，每次施肥时间约1.5 h。除灌水施肥外，其他管理措施保持一致。

试验共有5个处理：F1(“黄博”1号、2号)、F2(“施太乐”平衡性和高钾型)、A(氨基酸水溶肥)、AM(G15-7+氨基酸水溶肥)、CK(“拌黄金”水溶肥)，随机区组设计，3次重复，每小区4垄，面积54 m2。番茄于2019-02-20定植，2019-06-27拉秧。每种水溶肥按照肥料说明推荐使用量及当地实际使用量分别于番茄定植缓苗后追肥1次，第1穗果膨大到核桃大小追施1次，第1穗果成熟之后约15 d追施1次，不同处理3个重复，每次追肥时间和总量见表2。

表2 不同处理的追肥时期及追肥量 Table 2 Topdressing period and amount of different treatments

1.4 测定项目及方法

1.4.1 番茄植株生物指标的测定 定植60 d(第一次追肥后40 d)后在小区内随机选取长势一致的7株植株挂牌标记并测定生长指标，株高为番茄茎基部位置到生长点之间的总长度，茎粗为植株第1节间的粗度，叶片为完全展开的叶片；定植30、60、90、120 d，用丙酮-无水乙醇浸取比色法测定叶片叶绿素含量[15]。

1.4.2 番茄光合生理指标的测定 在晴天上午9:00—11:00，使用北京力高泰科技有限公司生产的Li-6400X光合测定仪测定生长点下第4片功能叶的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间 CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)等光合指标。

1.4.3 果实品质的测定 盛果期每小区随机选取多个成熟度一致具有代表性的番茄果实测定品质指标：番茄红素用分光光度法测定[16]、有机酸用0.1 mol·L-1NaOH滴定法测定、维生素C含量用2,6-二氯酚靛酚滴定法测定、可溶性蛋白含量用考马斯亮蓝法测定、可溶性糖含量用蒽酮比色法测定[17]。

1.4.4 果实产量的测定 每次收获详细记录各小区中间两垄的果实数量和产量。果实单果质量( kg·个-1)=小区果实总产量/果实个数；公顷产量=小区产量/小区面积×667×15。

1.4.5 土壤微生物数量的测定 在定植后60、90、120 d，各处理随机多点取番茄根际土样，过60目筛后取1 g倒入100 mL无菌水中充分震荡，梯度稀释法配置成103～107土壤稀释液。将浓度为105～107的稀释液涂抹于TSA培养基(胰酪大豆胨3 g、琼脂20 g、蒸馏水1 000 mL)，置于28 ℃恒温箱黑暗中培养2～3 d后调查培养生成的细菌菌落数量；真菌使用PDA培养基(马铃薯20 g、琼脂18 g、葡萄糖20 g、蒸馏水1 000 mL)，稀释液浓度为103～105，培养4～5 d；测定放线菌的数量时使用自然晾干的土样，用AIA培养基(KNO31 g、K2HPO40.5 g、、MgSO4·7H2O 0.5 g、琼脂20 g、蒸馏水1 000 mL)，稀释液浓度为103～105，培养6～7 d后调查菌落数量。

1.4.6 土壤酶活性的测定 定植后60、90、120 d，每个处理随机多点取番茄根际土样，采用3,5-二硝基水杨酸比色法测定土壤中蔗糖酶活性，苯酚钠-次氯酸钠比色法测定土壤中脲酶活性，磷酸苯二钠比色法测定土壤磷酸酶活性，高锰酸钾滴定法测定土壤过氧化氢酶活性[18]。

1.5 数据分析

用DPS和Microsoft Excel 2016软件对数据进行统计分析，最小显著差数法(LSD)分析差异显著性(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 不同处理对番茄生长指标的影响

由表3可知，不同水溶肥追施对温室番茄植株的株高、茎粗和叶片数的影响总体表现为：AM>A>F1>F2>CK，AM处理植株株高、茎粗、叶片数值均最高，分别为164.90 cm、13.70 mm，21.90个，较其他4个处理平均增幅分别为1.40%～5.10%、2.16%～9.00%、0.88%～10.05%；A处理次之，较F1、F2、CK增幅分别为2.07%、4.06%、4.88%。由表4可看出，叶片叶绿素的含量在番茄生长期内30～90 d呈现增加趋势，各处理较30 d分别增加了44.15%、46.19%、53.77%、36.31%、41.05%。在60 d，AM处理番茄叶片叶绿素含量显著高于F2和CK。90～120 d叶绿素含量降低，AM处理叶绿素含量维持在较高水平，为2.10 mg·kg-1，比对照高出53.28%。

表3 不同处理对番茄生长指标的影响Table 3 Effects of different treatments on tomato growth indexes

注：表中不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

Note: Different lowercase letters in the table indicate significant differences(P<0.05).The same as below.

表4 不同处理对番茄叶片叶绿素含量的影响Table 4 Effects of different treatments on chlorophyll content in tomato leaves

2.2 不同处理对番茄叶片光合指标的影响

由表5可以看出，在水肥一体化模式下，与CK相比，AM处理显著增加了番茄叶片Pn，达到24.74 μmol·m-2·s-1，较其他处理增加了10.50%、6.18%、12.40%，24.82%。其次是A处理，较F1 、F2、CK增加了4.86%、5.06%，17.56%；AM处理显著降低了番茄叶片Ci，较其他处理分别降低10.48%、4.71%、6.83%，12.35%。就Gs、Tr而言，不同水溶肥对其影响并不显著，AM处理保持较高的值分别为0.57 mol·m-2·s-1和8.91 mmol·m-2·s-1。

表5 不同处理对番茄叶片光合指标的影响Table 5 Effects of different treatments on photosynthetic index of tomato leaves

2.3 不同处理对番茄果实品质的影响

由表6可知，在水肥一体化模式下，不同水溶肥对番茄的主要品质指标影响存在差异。与CK相比，AM、A处理都显著增加了番茄红素和可溶性蛋白含量，AM处理显著增加了可溶性糖含量，F1处理显著增加了糖酸比，F2处理各指标差异不显著。AM处理番茄果实中有机酸的含量最低，为0.212%，糖酸比最大为8.816，番茄品质最佳。

2.4 不同处理对番茄产量的影响

由表7可知，在水肥一体化模式下，与CK相比F1、A、AM处理单果质量显著增加，其中AM处理单果质量最大，达到0.184 0 Kg，较其他处理增幅分别为 4.25%、1.83%、6.79%，11.18%。而且产量最高，小区产量654.93 Kg，折合公顷产量为121 478.4 Kg，较其他处理增产1.95%～8.69% 。其次为A处理，小区产量为642.40 Kg，折合公顷产量为119 023.2 Kg；产量最低的是CK，小区产量为602.58 Kg，折合公顷产量为111 644.7 Kg。

2.5 不同处理对番茄根际土壤微生物的影响

由表8可知，在水肥一体化模式下，不同水溶肥追施对土壤中微生物数量影响不同，从3个生长期来看，AM处理增加了根际土壤中细菌和放线菌的数量，抑制真菌数量的增长。在定植60 d后，与CK相比，F1、A、AM处理土壤中细菌数量显著增加，显著降低了真菌数量，其中AM处理最为显著，细菌比CK增加了64.94%，真菌减少了36.72%，而放线菌的数量没有显著差异。在定植90和120 d，AM处理细菌数量较其他处理增加了17.44%～94.87%、16.04%～96.8%，放线菌数量增加了5.6%～65.52%、25.85%～88.95%，真菌数量减少13.65%～33.17%、7.69%～31.12%。

表6 不同处理对番茄果实品质的影响Table 6 Effects of different treatments on fruit quality of tomatoes

表7 不同处理对番茄产量的影响Table 7 Effects of different treatments on the yield tomatoes

表8 不同处理对番茄根际土壤微生物的影响Table 8 Effects of different treatments on rhizosphere soil microorganisms of tomatoes

2.6 不同处理对番茄根际土壤酶活性的影响

由表9可以看出，蔗糖酶活性在番茄的3个生长时期呈现先降低后升高的趋势，而且AM处理在3个时期中均表现较高水平，在定植120 d后，蔗糖酶的活性达到2.757 mg·g-1，显著高于其他4个处理，增加了29.86%～55.94%。脲酶活性与磷酸酶活性在盛果期较高，在结果后期有所下降，从3个生长期来看，AM处理脲酶与磷酸酶活性均维持在较高水平，在定植90和120 d时2种酶活活性显著高于F1、F2、CK处理。过氧化氢酶活性随着番茄的生长逐渐增加，120 d时AM处理过氧化氢酶活性显著高于CK，增加了 42.64%。

表9 不同处理对番茄根际土壤酶活性的影响Table 9 Effects of different treatments on enzyme activity of tomato rhizosphere soil

3 结论与讨论

本试验结果表明，粘质芽孢杆菌G15-7与氨基酸水溶肥联合追施与对照相比，显著促进了番茄的生长，增加了果实中Vc、番茄红素、可溶性糖和可溶性蛋白的含量，使产量提高8.69%。董胜旗等[19]、庄秋丽等[20]研究证实，微生物菌剂与氨基酸配施后显著促进了草莓、玉米、豇豆的生长，提高了产量。贾倩[21]、王明友等[22]研究也表明，通过微生物菌剂的施用对番茄的可溶性固形物、番茄红素和Vc含量有显著的影响,显著增加单果质量和番茄的产量。其原因可能是，氨基酸水溶肥与菌剂联合追施时，一方面，氨基酸肥料中的氨基酸可以作为氮源直接被植物所吸收，从而增强植物代谢能力，提高抗逆性，从而促进植株的生长；另一方面，氨基酸是微生物体内起作用的活性物质的前体，能够为粘质芽孢杆菌G15-7提供营养物质，保证菌株在土壤中扩繁，使其能够充分发挥固氮、溶磷、解钾等作用，进而提高土壤中可利用养分的含量，促进植株对养分的吸收利用。而本试验中F1(“黄博”1号、“黄博”2号)、A(氨基酸水溶肥)、AM(G15-7+氨基酸) 3个处理之间对番茄生长的影响差异不显著，而这3个处理下番茄茎粗和叶片数均显著高于“拌黄金”水溶肥，这可能与“黄博”中含有的生物刺激物BS有关。

植物的光合作用为其自身的生长发育提供了物质和能量,叶绿素作为捕获光能的光合色素，其含量与比例反映了植物的光合效率[23-24]。由试验结果分析可知，G15-7与氨基酸水溶肥联合追施增加了不同时期番茄叶片中叶绿素含量以及叶片数量，显著提高了60 d叶绿素的含量，更多的光能能够被叶片所捕获，进而表现为增强了叶片的光合作用强度，增加了Pn，这与王其传等[25]的研究结果相似。此外，寇伟峰等[26]研究发现，影响光合速率大小的原因有气孔限制因素和非气孔限制因素，认为只有在Ci随Gs同时下降的情况下才能够说明Pn的下降是由气孔限制造成的;本试验研究发现，与对照CK相比，施用G15-7显著提高了Pn和Gs，降低Ci，说明了G15-7与氨基酸联合施用能够促进番茄叶片气孔的开放程度，增加进入到叶肉细胞中的CO2的量，从而促进光合作用同化的进行，进一步提高番茄叶片光合作用强度，表现为净光合速率的增加。

土壤微生物和酶是土壤生物化学特性的重要组成部分，参与土壤养分转化与循环、有机质分解等，同时也是判断土壤肥力强弱的重要参考依据，因此常被用于评价土壤质量的生物学特性[27]。本试验通过比较分析不同时期的根际土壤微生物数量和土壤酶活性发现，G15-7与氨基酸水溶肥联合追施对提高根际土壤细菌、真菌的数量以及土壤酶活性的效果最佳，这与曹恩珲等[28]、贾娟等[29]、杜雷等[30]施用微生物菌剂后土壤中细菌、放线菌的数量增加，土壤中酶活性有不同程度的提高的研究结果相吻合。可能是因为粘质芽孢杆菌G15-7在氨基酸水溶肥提供充足的营养物质条件下能够在植株根际土壤、体表和体内快速、大量的繁殖，占据生态位，与土壤中微生物形成优势种群，增加胞外酶的释放，进而对土壤生态环境产生积极影响，改善和修复土壤微生态环境。