化感物質降解生物有機肥在設施番茄上的應用研究

高亮++宋杰++譚德星++王凌云

摘要 以乙酸鈣不動桿菌為功能菌制成生物有機肥，研究該化感物質降解生物有機肥對設施番茄生長發育的影響。結果表明：施用化感物質降解生物有機肥的番茄株高、節間長度、莖粗和葉綠素含量以及果穗數、單株結果數和平均單果重，其化感效應指數RI值均大于0，說明該生物有機肥能夠促進番茄生長發育，提高產量，增加經濟效益，適合在番茄主產區推廣應用。

關鍵詞 化感作用；乙酸鈣不動桿菌；生物有機肥；番茄；自毒作用

中圖分類號 S641.2 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）22-0068-02

Abstract Produced bilogical organic fertilizer with function microorganism as Acinetobacter calcoaceticus，and studied the effect of this fertilizers on protected tomato growth and development.The results suggested that tomato hight，panel longth，stem diameter，chlorophyll contents，spikes of fruits，fruits per plant and average weight of simple fruit，Their total allelopathy index RI >0，the results showed that this biological organic fertilizers could promote tomato growth and development，improve yield，enhance，it is suitable for promotion and application in major tomato producing areas.

Key words allelopathy；Acinetobacter calcoaceticus；biological organic fertilizer；tomato；autotoxicity

番茄是世界上栽培面積最大的蔬菜之一，在我國蔬菜生產中占有重要地位。番茄的生產方式有露地栽培（包括地膜覆蓋）和設施栽培，已實現了周年生產、周年供應。在我國，番茄生產通常存在“一村一品”“一鄉一業”的現象，番茄主產區連作重茬現象十分突出。

植物化感作用是指植物植株向環境中釋放某些化學物質，影響周圍其他植株生理生化代謝反應及生長過程的現象[1]。番茄生長過程中，根系不斷產生并向根外釋放一些化感物質，如苯甲酸、苯丙烯酸、鄰苯二甲酸、肉桂酸等，這些物質通常抑制番茄生長，也會對土壤養分造成一定的影響[2]。番茄化感物質不僅對番茄產生自毒危害，而且其水浸提液對黃瓜幼苗生長有著明顯的抑制作用[3]。此外，化感物質還對生菜、蘿卜、菜心、豆角等蔬菜也有抑制生長的作用[4]。

本研究將能夠降解化感物質的有益微生物接種到生物有機肥中，制備成預防番茄自毒的專用生物有機肥，用于番茄生產，防止番茄自毒等生理性連作障礙的危害，以期對番茄可持續發展提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2015年9月至2016年7月在山東省濰坊市昌樂縣營丘鎮進行。試驗地連續3年種植番茄。番茄品種為瑞克斯旺美利（73-584）F1。試驗前進行土壤檢測：有機質18.76 g/kg，堿解氮82.6 mg/kg，有效磷12.4 mg/kg，速效鉀96.5 mg/kg，pH值6.5。番茄栽培密度3株/m2，一般栽植3萬株/hm2。

1.2 供試材料

力力惠生物有機肥，執行NY884-2012標準。其主要原料如下：①生物質材料：有機質≥65%。②酵素菌種：由山東濰坊島本微生物技術研究所提供，含有細菌、酵母菌和絲狀真菌三大類24種微生物組成。菌種以米糠為載體，呈黃褐色，粉狀，有濃烈酵母香味。③煤炭腐植酸：風化煤購買于山西省交口縣，其腐植酸（HA）含量55%。黑色，粉狀。草炭來自黑龍江省雞西市，有機質50%左右，腐植酸36%左右，pH值5.2。④化感物質降解菌：系從中國普通微生物菌種保藏管理中心購買的乙酸鈣不動桿菌[Acinetobacter calcoaceticus（Beijerinck）Baumann et al.]，該菌對苯甲酸或鄰苯二甲酸二丁酯等[5]有降解作用；上述菌株通過plackett-Burman設計和響應面分析法，優化培養基和發酵工藝條件，進行擴大培養，保證菌種活力和效能，最終實現規模化生產應用。

其生產方法如下：發酵試驗采用條垛式固態堆肥發酵方式[6]進行。將生物質材料、風化煤、草炭按照2∶1∶1的比例混合均勻后，添加1%的微生物起爆劑，加水至含水量55%，接種0.1%酵素菌種。原料混合物堆成長條形的堆或條垛，在好氧條件下進行高溫發酵。垛的縱切面呈三角形。每個發酵堆底部寬2 m、高1 m、長3 m，發酵料堆體積約3 m3。經過4次翻堆和充分后熟后，進行低溫干燥，在包裝前接種乙酸鈣不動桿菌作為功能菌，使之符合技術標準要求，制備成生物有機肥。

乙酸鈣不動桿菌以干燥菌粉或液體菌種形式添加，保證生物有機肥中有效活菌數（乙酸鈣不動桿菌）≥0.5億cfu/g。

1.3 試驗設計

試驗按照《微生物肥料田間試驗技術規程及肥效評價指南》（NY/T1536-2007）規定的方法進行。共設5個處理，分別為處理1：生物有機肥（接種乙酸鈣不動桿菌）3 000 kg/hm2+干雞糞30 000 kg/hm2+硫酸鉀復合肥750 kg/hm2；處理2：基質（菌種滅活）3 000 kg/hm2+干雞糞30 000 kg/hm2+硫酸鉀復合肥750 kg/hm2；處理3：生物有機肥（未接種乙酸鈣不動桿菌）3 000 kg/hm2+干雞糞30 000 kg/hm2+硫酸鉀復合肥750 kg/hm2；處理4：干雞糞45 000 kg/hm2+硫酸鉀復合肥1 125 kg/hm2；以空白作對照（CK）。3次重復，隨機區組排列，小區面積15 m2。

1.4 調查內容及方法

葉綠素含量的測定，采用SPAD-502葉綠素儀測定。土壤理化性狀的測定，采用常規土壤農化分析方法[7]。化感效應指數（RI）采用Williamson等[8]的方法：RI=1-C/T（當T≥C時）或RI=T/C-1（當T0時，表示促進作用；當RI<0時，表示抑制作用。RI絕對值的大小代表化感作用的強弱。

1.5 數據處理

試驗數據采用SAS軟件和Excel 2013進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對番茄生長發育及產量效益的影響

2.1.1 不同處理對番茄產量的影響。從表1可以看出，不同處理對美利番茄的產量影響較大，接種乙酸鈣不動桿菌的生物有機肥并減量化肥（處理1）產量表現最佳，比常規栽培（處理4）稍有增產，增產率0.39%，同CK相比增產效果顯著，增產率66.94%。未添加降解菌的生物有機肥和減量化肥（處理3）產量水平與處理1和處理4相當，處理間差異不顯著，但與等基質和減量化肥比較（處理2），差異達顯著水平。因此，化感物質降解生物有機肥用作美利番茄種植的基肥比較理想。

2.1.2 不同處理對番茄葉綠素的影響。從表2可以看出，不同處理間美利番茄功能葉中葉綠素含量存在一定差異。施用生物有機肥可不同程度增加葉綠素含量，為光合作用打下了物質基礎。對光合強度、凈光合速率等的影響有待于進一步研究。

2.1.3 不同處理對番茄抗病性的影響。從表3可以看出，與習慣性施肥（處理4）和空白對照（CK）比較，施用生物有機肥的番茄抗病性顯著提高，接種乙酸鈣不動桿菌的生物有機肥7種番茄病害均未發生，未接種降解菌的生物有機肥（處理3）在生育后期發生了晚疫病，但危害程度不大。說明化感物質降解生物有機肥具有明顯的預防番茄病害效果，尤其是土傳病害的預防上效果明顯。

2.1.4 不同處理對番茄經濟效益的影響。從表4可以看出，處理1的毛收入、肥料成本、純收入最高，比CK增收54.43萬元/hm2，僅基肥增加的肥料一項，其投入產出比達1.0∶24.3。處理1與處理4結果相近。處理2中由于基質采用滅菌處理，其有益微生物的作用優勢未充分表達，表現在產量上呈現降低趨勢。

2.2 化感物質降解菌肥對番茄自毒的影響

從表5可以看出，化感物質對番茄營養性狀（株高、節間長度、莖粗和葉綠素）和生殖性狀（果穗數、單株結果數和平均單果重）均有不同程度的影響。接種化感物質降解菌的生物有機肥的番茄株高、節間長度、莖粗和葉綠素含量，以及果穗數、單株結果數和平均單果重，其RI值均大于0，表現為促進作用，表明該生物菌肥對番茄具有促進生長發育的作用。而滅活菌（處理2）均表現為抑制生長發育的作用。未接種化感物質降解菌（處理3）盡管在株高、節間長度、莖粗和單株結果數上表現為抑制作用，但在葉綠素含量、果穗數和平均單果重上則表現為促進作用。初步判定，生物有機肥對于防止番茄自毒具有一定作用，而接種化感物質降解菌的生物有機肥對促進番茄營養生長和生殖生長的效果最佳，在有效減輕番茄自毒作用方面具有一定的效果。

3 結論與討論

針對設施番茄連作障礙進行試驗，結果表明，施用化感物質降解生物有機肥的番茄株高、節間長度、莖粗和葉綠素含量以及果穗數、單株結果數和平均單果重的化感反應指數RI值均大于0，說明該生物有機肥能夠促進番茄生長發育，提高產量，增加經濟效益。

番茄化感作用和化感物質生物降解的研究對農業生產有重要的指導意義。生產上，既要充分考慮化感物質對同種蔬菜的影響，以便合理安排輪換倒茬，又要考慮化感物質對不同種類蔬菜間的影響，防止兩者間作或混作對彼此間造成影響，還要考慮化感作用是促進作用還是抑制作用，以便揚長避短，找出最適宜的作物間作套種、輪換倒茬栽培方式。

化感物質降解菌肥的研究現已成為預防植物自毒作用的一種重要措施。趙東岳[9]發現爭論貪噬菌（Variovorax para-doxus）能降解鄰苯二甲酸二異丁酯，鮑氏不動桿菌（Acineto-bacter baumannii）可降解棕櫚酸，伯克氏菌（Pandoraea pno-menusa）可作為2，2-（4-羥基苯基）丙烷降解菌。由于自然界中化感物質種類多，成分差異大，僅僅通過降解1種或幾種化感物質難以從根本上消除植物自毒作用等連作重茬障礙的危害，研究探索“一菌多用”或復合菌的綜合作用將有廣闊的發展空間[10]。

本研究通過在生物有機肥中添加化感物質降解菌，提高了生物有機肥效果，對生產具有一定的指導作用。針對乙酸鈣不動桿菌在土壤中的存在狀態，該菌對化感物質的作用機理以及該菌和酵素菌及土壤中微生物群之間的相互作用關系等方面的研究有待進一步進行。

4 參考文獻

[1] 孔垂華，胡飛.植物化感作用及其應用[M].北京：中國農業出版社，2001：2-3.

[2] 張恩平，衣寧寧，李亮亮，等.番茄自毒物質對土壤養分的影響[J].西南農業學報，2010，23（3）：820-823.

[3] 鄧天福，王建華，高揚帆，等.番茄化感物質對幾種蔬菜幼苗生長的影響[J].貴州農業科學，2010，38（8）：43-44.

[4] 李志宏，秦勇，彭思健，等.加工番茄植株殘體腐解物化感作用的研究[J].中國農學通報，2008，24（6）：306-309.

[5] 高亮，譚德星.中國酵素菌技術[M].北京：中國農業出版社，2016：46-54.

[6] 段星春，易筱筠，黨志，等.乙酸鈣不動桿菌TS2H對DBP降解特性的研究[J].生態環境，2007，16（3）：846-849.

[7] 魯劍巍，曹衛東.肥料使用技術手冊[M].北京：金盾出版社，2010：326-335.

[8] WILLIAMSON G B，RICHARDSON D.Bioassay for allelopathy：Meas-uring treatment response swith independent controls[J].Journal of Chem-ical Ecoloty，1988，14（1）：181-187.

[9] 趙東岳.人參自毒物質降解菌的篩選及其降解特性研究[D].北京：中國醫學科學院北京協和醫學院，2013.

[10] 陳淑芳.植物化感作用影響因素的探討[J].中國農學通報，2009（23）：258-261.