缓解香水百合木门连作障碍的试验研究

刘慧春, 雷薛明, 许雯婷, 周江华, 张加强, 史小华, 朱开元*

(1.浙江省园林植物与花卉研究所, 浙江 杭州 311251; 2.武义雨田花卉专业合作社, 浙江 武义 321201)

百合是百合科百合属的多年生球根花卉, 植物资源丰富, 栽培历史悠久, 花型优美、花色多样,品种繁多, 栽培区域广泛。其中用于切花的百合品种主要有3 大类: 亚洲百合杂种系、麝香百合杂种系和东方百合杂种系。香水百合木门是东方百合的一个杂交变种, 属于东方百合杂种系中最具代表性的切花品种之一, 其销售量在国内和国际花卉市场上都名列前茅。然而, 随着其栽培面积的不断扩大和规模化生产, 因连作障碍引起的病虫害、减产及品质下降等一系列问题也随之产生, 并且已成为困扰其生产和出口的主要困难之一。因此, 亟待寻求一种有效的克服连作障碍的方法, 为香水百合的健康可持续发展奠定夯实的实践基础。

近年来, 国内学者对设施蔬菜、西瓜、大豆、太子参等作物连作障碍的研究已有了初步的成果[1-4]。对于百合连作障碍的研究, 主要通过改变种植模式, 如: 与芹菜、甘蓝、黄瓜、水稻等经济作物进行轮作, 亦可通过百菌清、多菌灵和代森锰锌等化学药剂进行土壤消毒等处理, 从而达到一定的缓解作用[5-7]。棉隆消毒法, 相对其他化学药剂, 具有高效、低毒、无残留等优势, 是一种环保型光谱性综合土壤熏蒸消毒剂[8]。已在草莓、苹果等物种的连作土壤上有相关的报道[9-10], 证明该消毒方法能有效减轻土壤连作障碍。为此, 通过棉隆消毒和水旱轮作两种方法, 在香水百合中进行效果试验。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2021 年6 月—2022 年7 月在浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所实验室进行。供试土壤采自浙江省金华市武义县雨田花卉专业合作社百合鲜切花生产基地。

采用的土壤消毒剂为根丽美的98%棉隆微粒剂, 由浙江海正化工股份有限公司生产。

试验用百合为香水百合木门3 年生大小的种球, 于2021 年8 月初种植, 于2022 年3 月调查统计其生长情况, 每个区块随机取样10 株。

轮作的水稻种子由浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所提供, 品种为杂交稻天优华占。

1.2 试验处理

1.2.1 棉隆消毒处理

2021 年6 月底对香水百合木门采收后的土壤进行翻耕, 对翻耕后的土壤进行棉隆消毒处理, 将棉隆与土壤充分混匀, 旋耕、起垄, 旋耕深度25 ～30 cm, 垄宽1 m、高20 cm, 土表喷湿, 最后覆地膜封闭15 d。棉隆消毒浓度采用5 个梯度: 0、15、30、40、50 g·m-2, 每个处理1 个区块, 每个区块100 m2。2021 年7 月20 日, 对消毒处理后的土壤进行随机取样, 取土表深度10 ～30 cm 范围内的土样, 每个处理随机选取3 个点, 作为3 个重复, 分别装入密封袋, 4 ℃冰箱冷藏保存。

对棉隆消毒后的土壤, 将土壤敞开10 d 后再开始种植香水百合木门种球, 种植后进行常规的田间管理, 观察其生长情况。每个处理随机选取10个单株, 进行性状调查。

1.2.2 水旱轮作处理

2021 年6 月底对香水百合木门采收后的土壤进行翻耕、灌水、施肥等处理, 然后轮作一季晚稻。以连作的土壤作为对照, 晚稻收割后, 对土壤进行随机取样, 取土表深度10 ～30 cm 范围内的土样, 每个处理随机选取3 个点, 作为3 个重复, 分别装入密封袋, 4 ℃冰箱冷藏保存。

2021 年10 月底水稻收割后, 对土壤进行挖沟、翻耕、起垄、施基肥, 然后种植香水百合木门的种球, 种植后常规田间管理, 观察其生长情况。每个处理随机选取10 个单株, 进行性状调查。

1.3 测定方法

1.3.1 土壤真菌数量的测定

土壤中真菌数量的测定方法, 具体参考魏巍等[11]关于土壤镰孢菌定量分析的方法。

1.3.2 土壤细菌数量的测定

土壤中细菌数量的测定方法, 具体参考沈萍等[12]的方法。

1.3.3 百合生长指标的调查

在香水百合木门的营养生长期和花期, 分别调查其生长指标, 调查指标有出苗率、株高、开花率、花茎长度和茎干粗等。

1.4 数据分析

通过WPS 2007 进行试验数据处理和作图, 并采用SPSS19.0 进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 棉隆消毒对连作土壤微生物 (真菌、细菌)数量的影响

对采集的土样中微生物真菌 (链孢菌) 和细菌分别进行了检测。从表1 看出, 与未进行棉隆消毒的对照相比, 棉隆消毒能够有效降低连作土壤中的真菌和细菌数量。各处理的真菌数量与对照相比分别降低了12.5%、40.63%、68.75%和71.88%, 细菌数量与对照相比分别降低了8%、32%、56%和62.67%。由此发现, 随着棉隆剂量的增加, 百合栽培基质中的真菌和细菌数量均呈现下降趋势, 剂量越大, 降低的幅度也越明显, 其中真菌数量的降低幅度高于细菌数量的降低幅度。

表1 棉隆消毒处理土壤检测结果

2.2 水旱轮作对连作土壤微生物 (真菌、细菌)数量的影响

对采集的土样中微生物真菌 (链孢菌) 和细菌分别进行了检测。从表2 土样检测结果可以看出, 与对照相比, 水旱轮作能有效降低连作土壤中的真菌和细菌数量, 真菌和细菌数量与对照相比分别降低了50%和36%。

表2 水旱轮作处理土壤检测结果

2.3 棉隆消毒对百合生长的影响

从图1 香水百合木门种球后期生长结果可以看出, 未采用棉隆消毒的地块, 百合植株叶片特别是老叶, 容易发黄落叶, 高度参差不齐, 表现出明显的生长不良; 采用棉隆消毒的地块, 百合生长情况明显比未消毒地块的植株生长好, 植株未出现黄叶、落叶现象。不同的棉隆使用剂量, 对百合植株的生长影响也不同, 其中棉隆浓度在30 ～50 g·m-2时, 能显著促进植株径向生长, 棉隆浓度40 g·m-2还能明显增加茎干粗度; 所有经棉隆消毒过的地块, 对于百合开花率均有显著提高, 其中棉隆浓度30 ～40 g·m-2时, 开花率比对照提高了49 ～54 百分点; 棉隆浓度在15 ～40 g·m-2时, 花茎长度也得到明显提高 (表3)。

图1 棉隆消毒对比试验

2.4 水旱轮作对百合生长的影响

从图2 香水百合木门种球后期生长结果可以看出, 连作的地块, 出苗率非常低, 即使出苗,长势也非常不理想, 叶子发黄易脱落, 高度参差不齐, 花苞数非常稀少; 采用水旱轮作的地块上, 百合生长情况明显比连作基质上的植株生长好, 出苗率高、植株未出现黄叶、落叶现象。从表4 可以看出, 与对照相比, 水旱轮作后, 香水百合木门植株的生长均得到显著改善。其中出苗率、株高、开花率和花茎长度等生长指标较对照明显提高。出苗率提高了57 百分点, 开花率提高了72 百分点。

图2 连作 (左) 与水旱轮作 (右) 对比试验

表4 水旱轮作对香水百合木门植株生长指标的影响

2.5 棉隆消毒与水旱轮作效果及成本对比分析

为了进一步明确棉隆消毒和水旱轮作两种方法的有益效果, 本研究对两种方法进行了横向比较(表5)。以棉隆浓度40 g·m-2为例, 分别对香水百合木门土壤中真菌、细菌减少率, 以及对香水百合木门植株开花提高率的影响进行了比较。研究发现, 棉隆消毒法对土壤中真菌和细菌的降低率分别是68.75%和56%, 水旱轮作法分别是50.00%和36%; 棉隆消毒法和水旱轮作法对植株开花的提高率分别为54%和47%。从投入成本和新增效益来看, 棉隆消毒法每667 m2约需增加成本投入1 800元, 远远高于水旱轮作法每667 m2180 元的投入成本; 前者新增效益达到每667 m22.5 万元, 水旱轮作法新增效益约为每667 m24 500 元。

表5 棉隆消毒法与水旱轮作法效果及成本对比分析

3 讨论

前人研究表明, 棉隆为广谱性的土壤杀菌剂,对土壤中微生物的数量特别是真菌的数量, 具有明显的抑制作用, 这对于缓解土壤的连作障碍具有非常重要的作用[13]。本试验中, 棉隆消毒后明显减少了香水百合木门连作土壤中真菌和细菌的数量,且真菌数量减少率要高于细菌数量减少率, 从一定程度上提高了细菌/真菌的比值, 改变了土壤中微生物的结构, 这也许是缓解土壤连作障碍的主要原因[9]。结合香水百合木门种球后期的生长, 发现采用棉隆消毒的百合生长情况明显优于连作的生长情况。不同的使用剂量, 百合的生长状态也不同,太低 (15 g·m-2) 或太高 (50 g·m-2) 都不利于百合植株的生长, 适当剂量30 ～40 g·m-2的棉隆消毒, 百合生长良好, 其中以40 g·m-2为最佳剂量。

水旱轮作法对于改良土壤具有较好的效果, 前人也常采用这种方法用于缓解作物的连作障碍[14-16]。本试验中, 采用水旱轮作法缓解香水百合木门的土壤连作障碍, 产生了显著的效果。对于改良土壤微生物结构, 促进百合种球和植株的生长均具有促进作用。

从本试验结果可以得出, 棉隆消毒法和水旱轮作法两种方法均可用于缓解香水百合木门的土壤连作障碍。从投入成本来分析, 棉隆消毒法主要增加的成本投入有棉隆消毒剂、地膜和翻地人工等费用, 每667 m2需增加的成本投入是水旱轮作法的10 倍左右; 但从间隔的周期来看, 棉隆消毒法处理周期短, 约1 个月后即可开始种植第二季百合,而水旱轮作法处理周期长, 约需间隔半年时间才能种植第二季百合; 最后从产生的经济效益来看, 棉隆消毒法新增效益是水旱轮作法的5 倍以上。综合投入成本和产生的效益两方面来看, 棉隆消毒法更具有优势。当然, 在现今土地非粮化、非农化的政策下, 对于粮食功能区的土壤, 水旱轮作法具有更大的推广应用价值。

通过本试验的研究, 发现通过棉隆消毒和水旱轮作两种方法的合理使用, 可以有效改善香水百合木门栽培基质中微生物结构, 从而缓解百合连作当中出现的品质退化、生长不良等现象, 克服土壤的连作障碍。采用与水稻进行水旱轮作, 一方面化解了土地非粮化、非农化整治产生的尴尬; 另一方面两种物种生物期的无缝衔接, 大大提高了土地利用率; 同时, 水稻田轮作有效改良了百合的栽培基质, 减少了土壤消毒剂的使用, 从而缓解了百合连作障碍。因此, 以上两种方法的实施, 既兼顾了土壤的有效利用率和生态环保, 也最大化地降低栽培介质的处理成本, 提高了香水百合木门的经济产出, 有望在百合的生产当中推广应用。