生物反應堆對設施連作番茄光合特性的影響

雷帥　王明友

摘要：以連作5年的日光溫室種植的越冬番茄為試驗材料，研究生物反應堆對設施連作番茄不同季節和生育時期光合特性的影響。結果表明，生物反應堆可以明顯提高設施連作番茄光合速率（Pn）和蒸騰速率（Tr），全生育期分別提高15.88%和17.45%，但番茄不同生長季節和生育期作用效果不同，在低溫季節和番茄生育后期效果更為明顯，1月下旬和11月初日均Pn分別提高44.51%和11.71%，日均Tr分別提高34.51%和14.77%。

關鍵詞：番茄；設施連作；生物反應堆；光合特性

中圖分類號：S641.225.5+4文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2014）05-0096-03

番茄（Lycopersicon esculentum Mill.）是我國栽培面積較大的蔬菜之一，在蔬菜生產中占有十分重要的地位。特別是隨著設施蔬菜的發展，番茄生產基本實現了周年生產和均衡供應的目標。但由于設施蔬菜生產具有復種指數高、高度集約化等特點，致使連作障礙問題日益突出，嚴重制約了設施番茄栽培的可持續發展。迄今為止，國內外對蔬菜的連作障礙問題進行了大量的研究。研究表明[1～6]，連作致使土壤理化性狀變劣、養分比例失調、病原微生物增多、生產性能降低、作物產量品質降低。生物反應堆可以改善設施土壤理化性狀、提高土壤有益微生物活性和蔬菜光合速率、促進蔬菜生長發育[7～10]，是解決設施連作障礙的有效方法之一[11]，對修復連作土壤、改善土壤健康具有一定作用[12]。但目前關于生物反應堆和設施連作番茄光合特性關系的研究尚少見報道。本研究以連作5年日光溫室栽植番茄為研究對象，通過內置生物反應堆處理，對越冬茬連作番茄的光合特性進行研究，以期為克服連作障礙和設施番茄生產的可持續發展提供必要的依據。

1材料與方法

1.1供試材料

試驗于2010～2011年在德州市臨邑縣臨南鎮日光溫室蔬菜產區進行。供試地塊為番茄連作5年的日光溫室。供試番茄品種為金鵬1號。

1.2試驗設計與方法

試驗設兩個處理：生物反應堆處理（T）和常規栽培（CK），處理和對照溫室為同類，同時建造。小區面積19.6 m2，重復3次。

生物反應堆類型為內置式，具體制作過程為：2010年9月上旬在番茄栽培畦下南北方向挖溝，溝寬70 cm、深30 cm。填放玉米秸，厚度30 cm，鋪勻，南北兩端各露出8 cm的秸稈通氣。用120 kg麩子、6 kg菌種，加96 kg水，混合均勻后，均勻撒在秸稈上，并用鐵锨輕拍，使菌種下漏，同時撒施餅肥。每畦撒菌種5 kg，餅肥2.3 kg，覆土20 cm。接種后大水澆透。

定植前將提前處理好的植物疫苗撒在畦上，并與表土摻勻，整平畦面。用14 號鋼筋在定植穴上打孔，行距25 cm，孔距20 cm，孔深以穿透玉米秸層為準，完畢后等待定植。

2010年8月3日播種，9月21日田間定植，行距70 cm，株距40 cm。其它管理均按常規方法進行。

1.3測定方法

光合速率（Pn）及蒸騰速率（Tr）采用英國PP-systems公司生產的CIRAS-1型便攜式光合測定系統進行測定，每次測定均在每小區內隨機選取3棵植株上部數第3～4片功能葉，并繪制Pn和Tr的季節變化和日變化曲線。Pn和Tr的季節變化以晴天10時30分左右測定值表示，每30天左右測定1次；Pn和Tr的日變化于11月初和1月下旬各測1次，選擇晴天進行，從7時開始每隔2 h測定1次，繪制日變化曲線。

2結果與分析

2.1生物反應堆對設施連作番茄Pn和Tr季節變化的影響

圖1顯示，不同處理設施連作番茄Pn季節變化呈相同的趨勢，在11月3日升到最大值后開始降低，在1月29日左右降到最低值，之后再次升高。這種變化趨勢和設施環境條件及植株發育密切相關，生長前期設施內溫光條件較好，植株生長旺盛，Pn保持在較高水平，之后因設施溫光條件降到全年最低階段，Pn亦隨之明顯降低，3、4月份隨溫光增強，Pn再次升高。在番茄整個生長發育階段，和對照相比生物反應堆處理可顯著提高設施連作番茄Pn，全生育期平均提高15.88%。但這種作用在低溫的1月份更為顯著，且生育后期要比生育前期作用明顯，如1月29日生物反應堆處理比對照高26.83%，11月3日和4月9日分別高10.61%和19.25%。

2.2生物反應堆對設施連作番茄不同發育階段Pn和Tr日變化的影響

2.2.1生物反應堆對設施連作番茄Pn日變化的影響由圖3可以看出，溫室內應用生物反應堆后，對連作番茄光合速率日變化趨勢影響較小，在設施溫光條件尚好的11月初，處理和對照Pn均表現一定的光合午休；在深冬季節（1月下旬）處理和對照Pn表現為單峰曲線，13時最高，都低于11月份相應處理Pn。就生物反應堆的作用來看，處理后可明顯提高11月份和1月份的光合速率，但在低溫的1月份效果更為顯著，處理比對照Pn平均提高44.51%，而11月份僅提高11.71%，這可能和生物反應堆提高環境溫度、改善土壤理化性狀有關。

2.2.2生物反應堆對設施連作番茄Tr日變化的影響圖4為不同處理設施連作番茄在11月初和1月下旬的Tr日變化曲線，其趨勢變化和各處理對應Pn日變化相似。11月份生物反應堆處理Tr平均值為3.26 mmolH2O·m-2·s-1，較對照高14.79%；1月份生物反應堆處理Tr平均值為1.52 mmolH2O·m-2·s-1，較對照高34.51%。

3討論與結論

秸稈生物反應堆技術是利用生物工程技術，將農作物秸稈轉化為作物所需要的氣體、二氧化碳、熱量、抗病孢子、礦質元素、有機質等，進而促進光合作用和農作物的生長發育從而獲得高產優質無公害農產品的一項設施農業生產新技術[13]。前人研究表明，秸稈生物反應堆利用專用微生物菌種分解農作物秸稈，緩慢釋放CO2可顯著提高溫室內CO2濃度，促進農作物的光合作用效率，從而顯著提高農作物產量、品質[10，13，15]。本試驗關于生物反應堆對設施連作番茄光合特性的影響結果亦得出相似的結論，全生育期內生物反應堆處理較對照Pn和Tr分別高15.88%和17.45%。但在番茄不同的生長季節和生育期生物反應堆作用效果不同，在低溫季節和番茄生育后期效果更為明顯，Pn季節變化中1月29日生物反應堆處理比對照高26.83%，11月3日和4月9日分別高10.61%和19.25%；日平均Pn在1月下旬和11月初生物反應堆處理較對照分別高44.51%和11.71%。這和生物反應堆提高設施環境溫度，特別是低溫季節溫度及增加溫室CO2濃度、提高土壤有機質含量、改善土壤理化性狀和增加土壤有益微生物數量等因素有關[7，8，12，15，16]。endprint

致謝：在試驗及論文完成當中得到了德州學院生態與園林建筑學院高方勝老師的悉心指導和幫助，在此瑾致謝意！

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收稿日期：2014-01-14

基金項目：云南省教育廳科學研究基金項目“基于不同地段的立交橋綠化景觀設計研究——以昆明市主城區為例”（編號2013Y084）

作者簡介：馮婷婷（1984-），女，貴州六盤水人，碩士，講師，研究方向為城市規劃與設計。E-mail：fengtingtingkm@163.comendprint

致謝：在試驗及論文完成當中得到了德州學院生態與園林建筑學院高方勝老師的悉心指導和幫助，在此瑾致謝意！

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收稿日期：2014-01-14

基金項目：云南省教育廳科學研究基金項目“基于不同地段的立交橋綠化景觀設計研究——以昆明市主城區為例”（編號2013Y084）

作者簡介：馮婷婷（1984-），女，貴州六盤水人，碩士，講師，研究方向為城市規劃與設計。E-mail：fengtingtingkm@163.comendprint

致謝：在試驗及論文完成當中得到了德州學院生態與園林建筑學院高方勝老師的悉心指導和幫助，在此瑾致謝意！

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收稿日期：2014-01-14

基金項目：云南省教育廳科學研究基金項目“基于不同地段的立交橋綠化景觀設計研究——以昆明市主城區為例”（編號2013Y084）

作者簡介：馮婷婷（1984-），女，貴州六盤水人，碩士，講師，研究方向為城市規劃與設計。E-mail：fengtingtingkm@163.comendprint