不同基質(zhì)對番茄根際微生物、酶活性及幼苗生長的影響

程立巧，傅慶林，金 怡，吳云峰

(1.浙江省東陽市農(nóng)業(yè)局，浙江 東陽 322100； 2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 環(huán)境資源與土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021)

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不同基質(zhì)對番茄根際微生物、酶活性及幼苗生長的影響

程立巧1，傅慶林2，*，金 怡1，吳云峰1

(1.浙江省東陽市農(nóng)業(yè)局，浙江 東陽 322100； 2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 環(huán)境資源與土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021)

以蛭石、爐渣、細沙、珍珠巖和草炭等為原料，按照不同組合與配比組成復(fù)合基質(zhì)，篩選適用于番茄穴盤育苗的基質(zhì)配方。結(jié)果表明，以草炭、爐渣、蛭石為原料，按1∶1∶1的體積比配成基質(zhì)，其容重和總空隙度均處于適宜育苗的范圍，保肥性能強；并且該基質(zhì)處理的番茄幼苗根際微生物數(shù)量和酶活性水平顯著高于對照(草炭與蛭石，體積比2∶1)，促進了番茄幼苗的生長，培育的番茄幼苗素質(zhì)最佳，表現(xiàn)為番茄幼苗生長迅速、干物質(zhì)積累快、壯苗指數(shù)大。因此，建議以草炭、爐渣、蛭石按1∶1∶1的體積比配制成復(fù)合基質(zhì)，適用于番茄工廠化穴盤育苗生產(chǎn)。

番茄；育苗基質(zhì)；秧苗素質(zhì)

育苗基質(zhì)是基質(zhì)育苗中幼苗健康生長的重要因素。蔬菜育苗大多采用以草炭、蛭石按體積比2∶1配制的基質(zhì)[1]，育苗過程中草炭的使用量較大，加之草炭資源的分布不均勻性，運輸成本較高，導(dǎo)致蔬菜育苗成本居高不下。因此，不少研究人員致力于探尋優(yōu)質(zhì)廉價的草炭替代基質(zhì)[2]。德國于20世紀50年代利用鋸末進行工廠化發(fā)酵生產(chǎn)替代草炭的基質(zhì)[3-4]，此后，國外還相繼開發(fā)出可用于園藝生產(chǎn)的蚯蚓糞基質(zhì)、椰糠基質(zhì)和樹皮基質(zhì)等[5-7]。國內(nèi)學(xué)者對此也進行了不懈的探索[8-9]，如采用蔗渣基質(zhì)進行蔬菜工廠化育苗；以蘆葦末基質(zhì)替代草炭進行穴盤育苗、扦插育苗及蔬菜無土栽培；以食用菌栽培廢料(菇渣)為原料，通過添加發(fā)酵微生物、尿素、干芝麻渣或雞糞等進行發(fā)酵，將發(fā)酵后的菇渣基質(zhì)與珍珠巖或蛭石按一定體積比配比，進行蔬菜栽培等。但是，大多數(shù)現(xiàn)有的育苗基質(zhì)因材料來源有限、性狀穩(wěn)定性差、生產(chǎn)成本高、產(chǎn)業(yè)化程度低等原因未能在生產(chǎn)上大規(guī)模使用。因此，開發(fā)出特性優(yōu)良、可進行大批量生產(chǎn)、規(guī)?；褂玫挠袡C基質(zhì)產(chǎn)品就顯得極為迫切[2]。

研究表明，育苗基質(zhì)的適宜容重為0.2～0.8 g·cm-3，總孔隙度以65%～96%為宜，理想的大小孔隙比在1∶1.5～1∶4.0范圍內(nèi)，pH值宜在5.4～6.0之間，EC值不應(yīng)超過1.25 mS·cm-1，這樣的條件對種苗生長較好[2，10-11]。土壤微生物(包括細菌、真菌、放線菌)的種類、數(shù)量和酶活性等是評價農(nóng)田土壤質(zhì)量健康狀況等的重要指標[12]。已有不少項目對不同土壤類型[13]和不同管理策略下的農(nóng)業(yè)土壤[14]微生物群落代謝多樣性進行研究，但是，對育苗基質(zhì)微生物數(shù)量和酶活性的研究還較少[12]。為此，本研究擬選取根際微生物數(shù)量、酶活性和幼苗生長狀況作為指標，篩選出適合番茄育苗的基質(zhì)配方，以期降低基質(zhì)草炭用量，提高經(jīng)濟效益，為番茄工廠化育苗的可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設(shè)計

供試番茄(LycopersiconesculentumMiller)品種為浙粉3號?；|(zhì)原材料包括草炭、爐渣、蛭石、細沙和珍珠巖。

試驗共設(shè)6個基質(zhì)配方處理(配方比例均為體積比)：CK，草炭∶蛭石=2∶1；T1，草炭∶爐渣∶蛭石=1∶1∶1；T2，草炭∶細沙=1∶1；T3，草炭∶爐渣∶細沙=1∶1∶2；T4，草炭∶蛭石=1∶1；T5，草炭∶蛭石∶珍珠巖=1∶1∶1。

爐渣和細沙分別過篩處理，使用前將爐渣經(jīng)過清水浸泡處理，使其pH值降低至7左右。將基質(zhì)按照配方進行混合，1 m3基質(zhì)加入2.5 kg復(fù)合肥(總養(yǎng)分≥48%)后裝盤，采用72孔穴盤育苗，將浸種催芽后的番茄種子播于穴盤中，播種后上面覆蓋1 cm厚的蛭石， 每個處理設(shè)3次重復(fù)，每次重復(fù)1個穴盤，隨機區(qū)組設(shè)計。分別于番茄幼苗2葉1心、4葉1心和6葉1心等時期取樣，每次隨機取9株進行分析測定。

1.2 試驗方法

基質(zhì)物理性質(zhì)測定：容重、總孔隙度、通氣孔隙度、持水孔隙度、最大持水量，均采用《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)常規(guī)分析方法》中提供的方法測定[16]。

根際基質(zhì)微生物測定：根際基質(zhì)磷脂脂肪酸的提取與純化參考Zaady等[17]的方法進行，不同磷脂脂肪酸的種類和含量表示不同微生物的種類和生物量，以12∶0，14∶0，15∶0，16∶0，17∶0，18∶0，20∶0，i15∶0，i17∶0，a15∶0，a17∶0，cy17∶0，cy19∶0表示細菌生物量，以18∶2ω6，18∶3ω6，18∶1ω9表示真菌生物量，以16∶0 10Me，17∶0 10Me，18∶0 10Me表示放線菌生物量[18-20]。

根際基質(zhì)酶活性測定：根際基質(zhì)纖維素酶、脲酶、脫氫酶和過氧化氫酶分別采用3， 5-二硝基水楊酸法、靛酚藍比色法、TTC還原法和高錳酸鉀滴定法測定[21]。

幼苗素質(zhì)考查與測定：植株分別測量番茄幼苗的株高(從根頸到莖生長點之間的距離)、莖粗、地上部和地下部的鮮質(zhì)量、干質(zhì)量，計算壯苗指數(shù)=[(莖粗÷株高)×全株干質(zhì)量]，莖粗采用游標卡尺測定。6葉1心時測定葉片中的葉綠素、可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量。葉綠素總量采用95%乙醇浸提法測定[22]。可溶性糖采用蒽酮比色法測定，可溶性蛋白質(zhì)采用考馬斯亮藍G-250染色法測定，根系活力采用α-萘胺氧化法測定[23]。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

所有試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計檢驗經(jīng)SPSS 16.0軟件處理分析，單因素方差分析后，采用鄧肯式新復(fù)極差檢驗進行多重比較，以P<0.05作為顯著性差異水平。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同配方基質(zhì)的理化性質(zhì)

由表1可知，各處理基質(zhì)的容重都顯著高于CK，其中，T1，T4，T5和CK的容重均處于育苗較適宜的范圍內(nèi)，而T2和T3基質(zhì)因混配了細沙，使得其容重超出了育苗基質(zhì)的適宜范圍。各處理基質(zhì)的總孔隙度雖然都顯著小于CK，但均在適宜的范圍之內(nèi)。由于各處理基質(zhì)中混配了不同比例的蛭石、爐渣、細沙或珍珠巖，使得各處理基質(zhì)的通氣孔隙相較于CK顯著降低。除基質(zhì)T2和T3外，其余處理基質(zhì)的持水孔隙均顯著大于對照。各處理基質(zhì)的水氣比均顯著高于CK，但最大持水量卻均顯著小于CK。

表1 不同配方基質(zhì)的物理性質(zhì)

Table 1 Physical properties of all tested substrates

基質(zhì)容重/(g·cm-3)總孔隙度/%通氣孔隙/%持水孔隙/%水氣比最大持水量/(g·100g-1)CK0.383d85.35a23.62a61.73b2.61c266aT10.653b74.41b8.18d66.23a8.10a121cT20.919a63.68d7.92c55.76c7.04b65dT30.908a63.92d7.33c56.59c7.72b71dT40.554c75.90b10.49b65.41a6.24b194bT50.739b69.90c4.88d65.02a13.32a85d

注：同列數(shù)據(jù)后無相同小寫字母的表示差異顯著(P<0.05)。下同。

相同離子各基質(zhì)間無相同小寫字母的表示差異顯著(P<0.05)圖1 各基質(zhì)淋溶液中養(yǎng)分含量Fig.1 Nutrient concentrations in the leaching solution of all tested substrates

2.2 不同配方基質(zhì)番茄幼苗根際微生物生物量

由圖2可知，T1基質(zhì)處理的番茄幼苗根際微生物生物量和細菌群落生物量均顯著高于其他基質(zhì)處理，真菌群落生物量雖然顯著低于CK處理，但仍顯著高于T3，T4，T5基質(zhì)處理。由此觀之，T1基質(zhì)處理相較其他基質(zhì)能顯著提高番茄幼苗根際微生物生物量和細菌群落生物量。

在同一類型微生物生物量上無相同小寫字母的表示差異顯著(P<0.05)圖2 不同基質(zhì)番茄幼苗根際微生物生物量Fig.2 Rhizospheric microbial biomass of tomato seedlings under different substrates

2.3 不同配方基質(zhì)番茄幼苗根際酶活性

從番茄幼苗根際酶活性來看(圖3)，磷酸酶活性只有T5基質(zhì)處理的顯著低于其他基質(zhì)處理，其余各處理間番茄幼苗根際磷酸酶活性均無顯著差異。脲酶活性在CK，T1，T2和T3基質(zhì)處理之間無顯著差異，且均顯著高于T4和T5基質(zhì)處理。T1基質(zhì)處理的番茄幼苗根際脫氫酶活性顯著高于其他基質(zhì)處理，而T5基質(zhì)處理的番茄幼苗根際脫氫酶活性最低。綜上，T1基質(zhì)處理能夠顯著提高番茄幼苗根際脫氫酶的活性，且與CK相比，并不會降低番茄幼苗根際磷酸酶和脲酶的活性。

相同酶不同基質(zhì)間無相同小寫字母的表示差異顯著(P<0.05)圖3 不同基質(zhì)番茄幼苗根際酶活性Fig.3 Rhizospheric enzyme activities of tomato seedlings under all tested substrates

2.4 不同配方基質(zhì)對番茄幼苗生長的影響

如圖4所示，在2葉1心期，T1基質(zhì)處理下番茄幼苗的株高、莖粗、全株干物質(zhì)質(zhì)量和壯苗指數(shù)均顯著高于其他基質(zhì)處理，T2，T3，T4和T5基質(zhì)處理下番茄幼苗的株高顯著低于CK，T4和T5基質(zhì)處理下番茄幼苗的莖粗、全株干物質(zhì)質(zhì)量、壯苗指數(shù)則顯著低于對照。在4葉1心期，T1基質(zhì)處理下番茄幼苗的株高、莖粗、全株干物質(zhì)質(zhì)量、壯苗指數(shù)仍最大，而以T5基質(zhì)處理下番茄幼苗的株高、莖粗、壯苗指數(shù)最低。在6葉1心期，與4葉1心期相似，T1基質(zhì)處理的番茄幼苗的株高、莖粗、全株干物質(zhì)質(zhì)量、壯苗指數(shù)仍最大，而T5基質(zhì)處理的番茄幼苗的株高、莖粗、壯苗指數(shù)仍最小。

同一生長期內(nèi)各基質(zhì)無相同小寫字母的表示差異顯著(P<0.05)圖4 不同基質(zhì)對番茄幼苗生長的影響Fig.4 Effects of different substrates on tomato seedling growth

2.5 不同配方基質(zhì)對番茄幼苗生理指標的影響

如表2所示，在6葉1心期，不同基質(zhì)對番茄幼苗的葉綠素含量均無顯著影響；T1基質(zhì)處理的番茄幼苗的可溶性糖含量和根系活力最高，T2基質(zhì)處理下番茄幼苗的可溶性蛋白質(zhì)含量最高，CK處理下番茄幼苗的可溶性糖含量和根系活力均最低。

表2 不同配方基質(zhì)對番茄幼苗生理指標的影響

Table 2 Effects of the substrates on physiological indices of tomato seedling

基質(zhì)葉綠素含量/(mg·g-1)可溶性蛋白質(zhì)含量/(mg·g-1)可溶性糖含量/(mg·g-1)根系活力/(μg·g-1·h-1)CK6.37a1.406b3.310b24.78cT16.46a1.478b4.794a89.38aT26.60a1.546a4.420a54.56bT36.07a1.346b3.957ab51.81bT46.81a1.366b4.353a53.25bT56.26a1.533ab4.406a53.79b

3 討論

不同基質(zhì)因基質(zhì)材料的理化性狀不同而對番茄生長產(chǎn)生較大影響。在本試驗中，以爐渣替代部分草炭的基質(zhì)T1(草炭、爐渣、蛭石體積比1∶1∶1)，因具有較適宜的容重、孔隙度和較強的養(yǎng)分保持能力，不僅顯著促進了番茄幼苗的生長發(fā)育，而且還能降低草炭的用量，可作為番茄育苗的適宜基質(zhì)。這與前人的研究結(jié)果相似[8，24]。如以蛭石、有機肥、爐渣灰為原材料，按照7∶2∶1的體積比配比制成基質(zhì)用于培育番茄苗，所育幼苗的生長量和壯苗指數(shù)均顯著大于以草炭、蛭石按2∶1的體積比配制的基質(zhì)所育幼苗[8]；利用花生糠、牛糞、爐渣按6∶2∶2體積比配制的基質(zhì)用于番茄穴盤育苗，幼苗的莖粗、株高、莖葉鮮質(zhì)量及干質(zhì)量、根干質(zhì)量和壯苗指數(shù)均顯著高于以草炭、蛭石按2∶1體積比配制基質(zhì)所育幼苗[24]。但是，基質(zhì)在選用爐渣時，應(yīng)加入適量的肥料，使爐渣達到較大的交換吸附量，以滿足幼苗生長發(fā)育過程中所需N，P，K的供應(yīng)。但若爐渣過多，雖然其具有一定的保肥性，卻易造成土壤板結(jié)，影響出苗，因此在基質(zhì)中也不能加入過量肥料而抑制出苗[25]。

良好的基質(zhì)應(yīng)能保水保肥。基質(zhì)的物理性質(zhì)對作物水分和營養(yǎng)的供給有著明顯作用，并進而影響作物生長發(fā)育。本試驗表明，基質(zhì)T1(草炭、爐渣、蛭石體積比1∶1∶1)作為番茄育苗基質(zhì)，其孔隙度高，通氣性能、排水性能和持水性能好，因具有良好的結(jié)構(gòu)性和較大的比表面積，保水保肥性能強，可促進番茄幼苗的生長。這與在紅葉石楠基質(zhì)育苗中發(fā)現(xiàn)株高與基質(zhì)最大持水量顯著相關(guān)的結(jié)果一致[15]。基質(zhì)的持水性是幼苗生長的重要因素，但也有研究證實，通氣孔隙對番茄幼苗壯苗指數(shù)的直接影響比較大，容重、總孔隙度以及持水性是通過通氣孔隙而對壯苗指數(shù)產(chǎn)生極顯著作用的[26]。

良好的育苗基質(zhì)還應(yīng)為番茄生長發(fā)育提供良好的根際微生物環(huán)境?；|(zhì)不僅因為原料與配方不同而呈現(xiàn)出各異的理化性狀，而且還會影響基質(zhì)的微環(huán)境，如微生物類群、數(shù)量和土壤酶活性等，使微生物分解釋放的養(yǎng)分量不同，從而影響番茄幼苗對養(yǎng)分的利用情況[27-28]。本試驗中，T1基質(zhì)(草炭、爐渣、蛭石體積比1∶1∶1)根際微生物數(shù)量和土壤酶活性水平顯著高于對照基質(zhì)處理(CK，草炭與蛭石體積比2∶1)，并且T1基質(zhì)根際微生物中以細菌最多，因而，T1基質(zhì)下其根際微環(huán)境中分解釋放的養(yǎng)分可能會高于其他基質(zhì)。有研究認為，土壤細菌化是土質(zhì)改善的重要標志之一[27]。在番茄生長期間，根際細菌數(shù)量多的基質(zhì)處理，其番茄產(chǎn)量也高，這可能與基質(zhì)的水分、孔隙度等有關(guān)?；|(zhì)總孔隙度大，細菌和放線菌數(shù)量較多，有利于番茄的生長。

綜上，本試驗表明，所設(shè)計的T1基質(zhì)(草炭、爐渣、蛭石體積比1∶1∶1)不僅能夠保水保肥，而且可為番茄幼苗生長提供良好的根際微生物環(huán)境，有益于番茄的幼苗。因此，建議以草炭、爐渣、蛭石為原材料，按1∶1∶1的體積比配比制成基質(zhì)，可降低基質(zhì)中草炭的用量，且育苗效果較好，適合于番茄工廠化育苗的可持續(xù)發(fā)展。

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(責(zé)任編輯 高 峻)

Influences of different substrates on tomato rhizospheric microbial communities， enzyme activities and seedling growth

CHENG Li-qiao1， FU Qing-lin2，*， JIN Yi1， WU Yun-feng1

(1.DongyangAgricultureBureauofZhejiangProvince，Dongyang322100，China; 2.InstituteofEnvironment，Resource，SoilandFertilizer，ZhejiangAcademyofAgriculturalSciences，Hangzhou310021，China)

In the present study， several compound nursery substrates composed of vermiculite， slag， fine sand， perlite and peat in different combinations and ratios were selected for raising tomato seedlings in 72-hole seed-pans. It was shown that the substrate composed of peat， slag and vermiculite at the volume ratio 1∶1∶1 was suitable for tomato seedling growth. The rhizospheric microbial biomass and enzyme activity in tomato seedlings cultured in this substrate was increased compared to those seedlings cultured in control substrate， which was composed of peat and vermiculite at the volume ratio 2∶1. The increase of rhizospheric microorganisms and enzyme activities could promote tomato seedling growth. Consequently， the stem diameter， plant height， dry matter accumulation of seedlings in the above substrate were the biggest among all the tested substrates. In conclusion， the substrate composed of peat， slag and vermiculite at the volume ratio of 1∶1∶1 was beneficial for industrial seedling of tomato.

tomato; nursery substrates; seedling quality

10.3969/j.issn.1004-1524.2016.06.11

2016-02-14

科技部科技重大專項(2012ZX07101)；農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(201503118-12)

程立巧(1963—)，男，浙江東陽人，學(xué)士，高級農(nóng)藝師，從事蔬菜栽培學(xué)研究。E-mail：1315069748@qq.com

*通信作者，傅慶林，E-mail：fuql161@aliyun.com

S604+.7

A

1004-1524(2016)06-0973-06

程立巧，傅慶林，金怡，等. 不同基質(zhì)對番茄根限微生物、酶活性及幼苗生長的影響[J]. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報，2016，28(6)： 973-978.