基质高温消毒对戈壁日光温室辣椒根际微生物的影响

张彩虹，姜鲁艳，邹平，马艳，吐尔逊娜依

|摘要|试验研究了利用燃煤式基质热水消毒机对基质进行高温热水消毒对戈壁日光温室辣椒根际基质微生物含量的影响。通过对高温热水消毒处理后戈壁温室辣椒根际基质微生物数量的测定，对辣椒不同生育期根际细菌、真菌、放线菌数量以及细菌与真菌比值进行对比分析。结果表明：基质高温热水消毒处理使辣椒根际基质中细菌数显著提高，开花期、结果期均高于CK，放线菌数量较对照显著提高。到结果盛期，细菌和放线菌较对照分别高19.36%、21.33%，真菌数量有所下降，但与对照差异不显著。基质高温热水消毒处理可以显著增加种植尤其是连作基质中微生物总量，起到显著改善基质生态结构的作用，有助于基质由真菌型向细菌型转化。

新疆耕地缺乏，而设施农业发展用地主要集中在农区土壤肥沃的老农田和熟地，与大农业生产争地的矛盾突出，近年来戈壁设施农业的快速推进，带动了戈壁日光温室产业的迅速发展。然而，落后的经济及栽培条件导致非耕地日光温室内基质连茬耕作，造成基质中残留大量病原菌，盐碱化严重，极大地影响非耕地日光温室蔬菜可持续生产。根际微生物参与了作物生长发育的全过程，是维持健康基质生态系统的重要部分。盐渍化、低温、连作等逆境生产条件导致日光温室作物根际微生物发生变化，其组成随着逆境程度及年限发生变化，基质中有益微生物的数量急剧减少，而病原菌的数量会增多，占据主要位置，从而严重破坏作物根际微生物群落的平衡，抑制了基质微生物正常生长，降低作物抗病性，导致基质肥力下降、作物产量和品质大幅降低[1-3]。因此，为减少化肥农药的使用，保护生态环境，研究合理的基质消毒工艺是实现非耕地日光温室基质生产的有效途径。

材料与方法

试验地点及材料

试验于2018年9月17日～2019年2月20日在乌鲁木齐西山农牧场戈壁日光温室内进行，试验地位于43.63° N，87.23° E。试验温室朝向均为坐北朝南，东西延长。供试辣椒品种为‘干椒5号。

试验设计

栽培基质为棉秸秆：蛭石：堆肥发酵羊粪（体积比为3：2：1），基质已经连续使用3年，试验地共计32个基质栽培槽，面积为168 m2，其中热水消毒处理基质栽培槽24个，面积126 m2，未处理（对照）基质栽培槽8个，面积42 m2。土壤热水消毒于2018年9月4日进行。

◆高温热水处理

深翻平整基质后，在处理基质槽表面铺设耐高温热水滴管，加盖保温塑料布，用燃煤将消毒机内冷水加热到97.5℃后，打开阀门持续将热水从消毒机炉体内注入热水分配器，调节流量后经耐高温热水滴管灌入栽培槽内，滴管出口温度76℃。用温度传感器检测基质槽内30 cm处基质温度，保持30 cm处基质温度在50～60℃并持续 3 h，停止供水。

◆试验定植及管理

热水消毒3 天后揭开基质槽表面的塑料布，待基质可进行种植时，于9月4日将事先准备好的辣椒苗（4叶1心）进行定植。辣椒整个生育期处理和对照均按照统一的栽培管理制度进行田间管理，每3～5天浇灌1次相同质量的水，并随水施用相同质量的肥料。

测定指标及方法

分别在辣椒定植期、开花期和结果盛期、拉秧期，取根际基质进行各项指标的测定，随机取样，3次重复;在辣椒的成熟期测定产量并取无病害的果实进行品质测定。

◆基质微生物数量测定

采用涂平板计数法测定根际基质微生物数量。试验采用的培养基如下[4-5]：真菌培养采用马丁氏培养基;放线菌培养采用高氏一号培养基;细菌培养采用牛肉膏蛋白胨培养基。将田间采集的基质样品置于4℃冰箱内保存，取10.0 g基质，用 90.0 mL无菌水稀释，振荡混匀20 min，随后逐渐加入无菌水将基质原液稀释成不同浓度梯度的微生物悬浊液，随后进行平板培养。一周后观察平板中菌落的外观、长势，鉴定并统计菌落数，做好记录。

◆果实产量及品质测定

在果实成熟期，每個重复随机选取10株，用天平（佰伦斯电子天平，中国，测量精度为0.1 g）测量单果重及单株产量，并换算成亩产量[6-7];选取大小和色泽一致的果实进行品质分析，果实可溶性固形物利用阿贝折射仪测定[8]，可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定[8-9]，维生素C含量采用钼蓝比色法测定[9]。

数据统计分析

采用Excel 2010进行数据整理及作图，采用SPSS 19.0进行显著性分析。

结果与分析

高温热水消毒对基质理化性质的影响

研究表明，高温热水处理对基质理化性质有一定程度的影响，如图1所示，其中高温热水处理的基质pH在定植期略低于对照CK，pH为6.1，而在开花期、结果期、拉秧期经高温热水处理的基质pH显著高于对照CK，pH在7.5～7.7。高温热水处理对基质EC的影响也较大，在番茄生长不同时期热水处理基质EC较对照CK均有所减小。对基质中有机质含量的测试结果显示，高温热水处理显著提高了土壤有机质含量，与对照CK相比提高了42.1%。这说明高温热水处理对于基质功能的恢复具有明显的促进作用。

高温热水消毒对根际基质细菌数量变化的影响

基质微生物种群的数量与基质质量息息相关，高质量的微生物种群数量是保证基质肥力的前提[10]。本试验对高温热水消毒后及未消毒连作3年的基质样品中的根际微生物数量进行分析。从图2 可以看出，高温热水处理过的辣椒根际基质细菌数量随生育期延长呈现先升后降的趋势，在结果盛期细菌数量达到最高峰，之后细菌数量下降;未消毒处理（对照）细菌数量在开花期达到峰值，随后下降。高温热水处理过的辣椒根际基质中细菌的数量高于对照，且随生育期延长这种差异越显著。在定植期，高温热水处理辣椒根际基质中细菌的数量仅比对照高2.12%;在结果盛期，比对照高达 19.36%，显著高于对照。

高温热水消毒对根际基质放线菌数量变化的影响

未经消毒处理的经过3年连作的辣椒根际基质放线菌的数量随生育期延长呈先升后降的趋势，在结果盛期放线菌数量达到最高值，之后急剧下降（图3）。而高温热水消毒处理后的辣椒根际基质放线菌的数量随生育期的延长一直呈上升趋势。高温热水消毒处理后辣椒根际基质放线菌数量均高于对照，且随生育期延长差异越显著，到结果盛期，高温热水消毒处理辣椒根际基质放线菌数量比对照高 21.33%。

高温热水消毒对根际基质真菌数量及细菌/真菌比值的影响

高温热水消毒后辣椒根际基质真菌数量在各生长期均低于对照，在结果盛期，比对照低11.92%，达到显著水平（图4）。高温热水消毒处理后，基质细菌/真菌比值随生育期的延长而不断下降;而对照的细菌/真菌比值先升后降，在开花期达到最高值，之后急剧下降。高温热水消毒处理基质细菌/真菌比值在各生长期均高于对照，且在结果盛期差距达到最大值，比对照高37.24%。

高温热水消毒对辣椒产量及品质的影响

从表1可以看出，高温热水消毒处理基质栽培辣椒的产量和品质性状（可溶性蛋白、可溶性糖、维生素 C）要比未消毒处理基质栽培的辣椒高23.9%、11.65%、8%、18.3%。结果表明，随着种植年限的增加，基质连作障碍显现，对基质进行高温热水消毒处理可有效减少连作障碍对辣椒产量及品质的影响。

讨论

维持良好的根际土壤微环境是保证作物产量、提升作物品质的重要方式之一[11]。因此，本实验探究高温热水消毒对基质理化性质及辣椒根际基质微环境的影响，分析基质理化性质、基质中微生物数量、辣椒产量及品质，对于解析高温热水消毒对基质微环境的影响、为基质消毒技术提供科学依据具有重要意义。

土壤微生物参与土壤中所有的生物和化学反应，其數量和活性直接关系到土壤环境的平衡。前人多项研究表明，作物连作后，基质主要菌群的变化趋势接近。连作会导致基质中有害真菌数量骤升，而有益细菌、放线菌数量则显著降低，因此降低基质营养水平[12-13];在本实验研究中，高温热水消毒提高了基质pH及有机质含量，降低了基质EC，同时辣椒根际基质中细菌和放线菌的数量高于对照，且随着生育期延长差异越显著。高温热水消毒处理辣椒根际基质真菌数量低于对照，细菌/真菌比值显著高于对照。高温热水消毒可有效降低有害真菌的含量，而提升有益细菌和放线菌的含量，对于提升基质质量具有重要意义。

结论

基于上述结果，高温热水处理过的辣椒根际基质中细菌、放线菌的数量高于对照，且随生育期延长这种差异越显著;到结果盛期，高温热水处理辣椒根际基质中细菌、放线菌的数量比对照分别高19.36%、21.33%，显著高于对照。高温热水消毒后辣椒根际基质真菌数量均低于对照，在结果盛期，比对照低 11.92%。高温热水消毒处理基质细菌/真菌比值均显著高于对照，在结果盛期达到最大值，比对照高达37.24%。

结果表明，高温热水消毒可提高基质营养水平，为作物提供更好的生长环境，用高温热水消毒处理过的基质栽培辣椒，产量和品质性状（可溶性蛋白、可溶性糖、维生素 C）要比用未消毒处理基质栽培的辣椒高23.9%、11.65%、8%、18.3%。

参考文献

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*项目支持：新疆维吾尔自治区青年基金项目（2016D01B036）。

作者简介：张彩虹（1981-），女，甘肃张掖人，副研究员，研究方向为蔬菜栽培与生理。E-mail：rainbowking1125@sina.com。

**通信作者：姜鲁艳（1982-），女，山东人，高级工程师，研究方向为设施农业综合技术。E-mail：419804395 @qq.com。

[引用信息]张彩虹，姜鲁艳，邹平，等.基质高温消毒对戈壁日光温室辣椒根际微生物的影响[J].农业工程技术，2020，40（10）：56-59.