3种菌剂及其组合对连作土壤状态和番茄生长的影响

2023-01-17 07:45刘玲应利平朱明张明科
浙江农业科学 2023年1期
关键词:土传菌剂芽孢

刘玲,应利平,朱明,张明科

(西北农林科技大学 园艺学院,陕西 杨凌 712100)

番茄是泾阳县的特色优势农业产业,是当地农民增收致富的支柱产业,种植面积达7 067 hm2,年产量63万t,产值12.7亿元。但是,种植户为追求更高的产量和收益,采用连年栽培的方式,导致土壤中有害微生物逐渐积累,土传病害越发严重,对番茄生长和土壤健康造成严重危害[1]。因此,为了实现日光温室番茄健壮生长,使土壤逐步回归健康,达到可持续利用的目的,生产中施用微生物菌剂来缓解土传病害,提高植株抗逆性以及获得作物优质高产,这是一种生态安全并且有效的生物防治途径。有研究显示,微生物菌剂具有无污染、无毒害、高效率等特点[2],在降低农产品污染的同时,还能提高农产品的品质[3-4];微生物菌剂可使植物根系发达,并促进核酸、蛋白质和叶绿素的合成,增强植物对逆境的抵抗能力,促进植物的生长;微生物菌剂中通常含有一种或多种有益土壤微生物,这些微生物在生长和繁殖的同时,可抑制植物病原菌的生长;微生物菌剂可以分泌多种杀菌物质、抗生素和植物生长激索,在抑制植物病原菌活动的同时,还能促进植物的生长和发育,提高植物的抗病能力[5]。

本研究在基施生物有机肥的基础上,分别配合施用亲土1号菌剂、亲土1号菌剂+荧光假单胞菌、亲土1号菌剂+地衣芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌+荧光假单胞菌以及荧光假单胞菌,研究各处理对连作土壤中的酶活性、微生物数量以及番茄生长的影响,以筛选出对设施番茄土传病害具有良好缓解效果的微生物菌剂处理方案。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2021年3—7月在西北农林科技大学泾阳蔬菜试验示范站日光温室内进行。前茬作物为番茄,土壤类型为黄垆土,pH 7.69,速效氮151.35 mg·kg-1,速效钾1 013.19 mg·kg-1,速效磷231.80 mg·kg-1,有机质32.00 g·kg-1,电导率1 566.67 mS·cm-1,土壤肥力和盐分含量较高。供试番茄品种为海晨7080,硬果,无限生长类型。供试微生物菌剂有3种:亲土1号菌剂由富朗生物科技有限公司提供,含有淀粉芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌,有效活菌数≥6 亿·g-1;荧光假单胞菌由领先生物农业有限公司提供,含有效活菌(荧光假单胞菌)数量≥5 亿·mL-1;地衣芽孢杆菌由西北农林科技大学资源环境学院提供,含有活孢子≥2 000亿·g-1。

1.2 方法

试验共设6个处理和1个对照,分别为T0(不施菌剂)、T1(亲土1号菌剂)、T2(亲土1号菌剂+荧光假单胞菌)、T3(亲土1号菌剂+地衣芽孢杆菌)、T4(地衣芽孢杆菌)、T5(地衣芽孢杆菌+荧光假单胞菌)和T6(荧光假单胞菌)。番茄幼苗于2021年3月初定植到日光温室内。亲土1号菌剂于定植前沟施,667 m2用量为40 kg,同时,667 m2配合沟施亲土1号碱性土壤调理剂(含菌量2亿·g-1)40 kg,并在定植10 d后开始用亲土1号腐殖酸水溶性肥料灌根,667 m2用量为7.5 L,分3次施用,每隔10 d灌根1次,灌根时用自来水稀释300倍,每株灌施300 mL·次-1;地衣芽孢杆菌于定植前沟施,667 m2用量为1 kg;荧光假单胞菌于定植10 d后开始灌根,667 m2用量为7.5 L,分3次施用,每隔10 d灌根1次,灌根时用自来水稀释300倍,每株300 mL·次-1。每处理栽培1垄,垄宽0.6 m,垄长6 m,垄间距1.4 m,重复3次。双行栽培,每小区46株。种植期间统一水肥管理,7月初拉秧。

1.3 项目测定

1.3.1 植株生长及产量指标测量

2021年5月28日,统计株高、茎粗、叶片数、叶长和叶宽,计算叶面积[6]。

叶面积=叶长×叶宽×0.360 8-18.8。

果实收获后,记录单果重,统计小区产量。植株生长期间多次统计土传病害发病株数(由于土传病害有多种,田间不易区分,且同株上可同时发生多种土传病害,故合并统计),计算土传病害发病率。

土传病害发病率/%=土传病害发病株数/总栽培株数×100[7]。

1.3.2 土壤微生物数量测定

拉秧后,采用五点取样法分别收集各处理的土样,过2 mm筛后采用平板计数法(活菌计数法)测定土壤真菌、细菌和放线菌数量[8-9]。

1.3.3 土壤酶活性测定

拉秧后,采用五点取样法分别收集各处理的土样,阴干后过1 mm筛,测定土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶4种酶的活性,分别采用3,5-二硝基水杨酸比色法、苯酚钠比色法、磷酸苯二钠比色法和高锰酸钾滴定法[10]。

1.4 数据分析

采用Excel 2016对试验数据进行处理,采用DPS 9.50进行统计分析,并用邓肯氏新复极差法进行差异显著性检测(P<0.05),采用GraphPad Prism 5.01进行绘图,采用Origin Pro 2021b进行相关性分析,计算隶属函数值。

2 结果与分析

2.1 不同菌剂及其组合对番茄生长的影响

由表1看出,3种菌剂及其组合处理对番茄的株高、茎粗、叶面积、叶片数、单果重、小区产量和土传病害发病率均产生了影响,但不同处理对番茄植株生长与产量的影响程度不同。T3处理的番茄植株综合表现最好,株高、叶面积、叶片数和单果重均显著高于对照,单果重较对照增加67.98%,产量增加27.40%,土传病害发病率减少15.69百分点。根据3种菌剂及其组合处理后的番茄植株生长和产量的平均隶属度,可将不同处理对番茄植株生长与产量的促进作用进行分别排名,综合排序为T3>T4>T6>T2>T5>T1>T0。故T3适宜用于连作条件下的番茄栽培,在缓解土传病害的同时促进了番茄植株的生长和产量的增加。

2.2 不同菌剂及其组合对连作土壤酶活性的影响

T3与T0和T2的土壤脲酶活性呈显著性差异。T3的土壤脲酶活性最高,T1、T4、T5和T6次之,T0和T2较低(图1)。土壤过氧化氢酶活性以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较高,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较低。说明这3种菌剂及其组合对土壤酶活性产生了一定影响,且多数为促进作用。T3对土壤4种酶活性影响最大,在土壤基础肥力相同的条件下,该差异主要来源于所施用的菌剂不同,但这种效果可能在中高肥力田块才能显现出来。

表1 不同菌剂对连作番茄生长的影响

柱上无相同字母表示处理间差异显著(P<0.05)。图2同。图1 不同菌剂对连作土壤酶活性的影响

2.3 不同菌剂及其组合对连作土壤微生物的影响

不同菌剂及其组合处理连作土壤后的土壤中细菌数量不同。T3处理最高,T1、T2和T4处理次之,T0、T5和T6最低(图2)。不同菌剂及其组合处理连作土壤后的真菌数量也具有差异性。T1、T2和T6处理最高,T5处理最低,T2处理是T5处理的1.48倍。真菌数量从大到小依次为T2>T1>T6>T4>T0>T3>T5。土壤的放线菌数量,以T3处理最高,T0处理最低。土壤中细菌与真菌的比值,以T3处理最高(367.12),T6处理最低(129.78),两者相差2倍多;从大到小依次为T3>T4>T5>T1>T2>T0>T6。以上结果说明,这3种菌剂及其组合对土壤放线菌和真菌的数量影响不大,但显著增加了细菌的数量,从而增大了细菌与真菌的比值。T6处理效果不理想,可能与菌剂施用时间较晚有关。

2.4 不同菌剂及其组合处理后的土传病害与土壤酶活性、微生物数量相关性分析

由表2看出,土传病害发病率与真菌数量呈正相关,与土壤酶活性和其他微生物数量呈负相关。各处理土壤酶活性之间呈正相关,其中磷酸酶与蔗糖酶呈显著正相关。细菌数量与各处理土壤酶活性和其他微生物数量呈正相关。真菌数量与各处理土壤酶活性和放线菌数量呈负相关。放线菌数量与各处理土壤酶活性呈正相关。

图2 不同菌剂对连作土壤微生物的影响

表2 土传病害与土壤酶活性、微生物之间的相关系数

3 小结与讨论

张玉红[12]研究表明,在常规施肥的基础上,配合施用微生物菌剂,能明显促进番茄植株的生长发育,增加番茄果实的产量。本试验结果表明,亲土1号菌剂+地衣芽孢杆菌处理连作土壤,番茄植株生长情况最好,株高、叶面积、单果重和产量均排名第一,土传病害发病率也大幅降低。

微生物菌剂施入土壤后,会影响土壤酶的活性,后者是表征土壤肥力的重要指标[13-14]。连作条件下,土壤中的蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、磷酸酶等活性可能会下降[15-17],影响设施番茄的生长发育。本试验菌剂处理后,连作土壤中的这几种酶活性差异明显。亲土1号菌剂+地衣芽孢杆菌处理的土壤磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性均为最高,表现优于二者单独处理的结果,但地衣芽孢杆菌单独处理的结果优于亲土1号菌剂单独处理。

研究表明,连作会使土壤有益微生物数量减少,病原微生物数量增多,土壤微生物群落从细菌主导型转变为真菌主导型,造成土传病害的发生,影响设施番茄的生长发育[18]。前人研究发现,与番茄土传病害有关的主要致病真菌有枯萎病菌、镰刀菌、丝核菌、腐霉菌和黄萎轮枝孢等[19]。Borisade等[20]研究表明,引起番茄主要土传病害之一的枯萎病的致病真菌就属于镰刀菌。本试验中,6个处理的土壤微生物群落都以细菌数量较多,其次是放线菌,最后是真菌。其中真菌数量最多的处理是亲土1号菌剂+荧光假单孢杆菌,最少的是地衣芽孢杆菌+荧光假单胞杆菌处理。细菌/真菌的比值与土壤的地力呈正相关的关系[21-22]。6个处理中,亲土1号菌剂+地衣芽孢杆菌处理的土壤细菌数量最多,细菌/真菌的比值最大,其次是地衣芽孢杆菌处理。说明亲土1号菌剂+地衣芽孢杆菌的土壤微生物系统趋好。

综上所述,以亲土1号菌剂+地衣芽孢杆菌处理的土壤细菌/真菌的比值最大,相关土壤酶活性最高,且番茄植株生长状况最好,产量最高,土传病害发病率较低,说明该处理对番茄生长的促进作用和对土壤环境的改善效果最佳,适用于缓解番茄连作土传病害。

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