大蒜秸稈還田對溫室番茄連作土壤微生物及根結線蟲病的影響

徐金強+劉素慧+劉慶濤+尉輝+田華英+崔凱

摘要：以凱特二號番茄為試驗材料，研究大蒜秸稈不同施用量對溫室番茄連作土壤細菌、真菌、放線菌、氨化細菌、硝化細菌和好氣性纖維素分解菌數量及根結線蟲病的影響。結果表明，大蒜秸稈還田增加了土壤中細菌、放線菌和真菌數量，土壤氨化細菌、硝化細菌和好氣性纖維素分解菌等生理類群數量也得到提高，溫室連作番茄根結線蟲病害發生情況得到緩解。在各定植時間上，各微生物數量基本與大蒜秸稈還田量呈正相關。綜合考慮，認為大蒜還田量以 5 000 kg/hm2 為宜。因此，大蒜秸稈還田可優化溫室番茄連作土壤微生物環境，減輕根結線蟲的發生。

關鍵詞：大蒜秸稈還田；番茄連作；土壤微生物；根結線蟲病

中圖分類號： S641.204；S154.3；S436.412.2+9文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2017）07-0091-03

隨著日光溫室栽培年限逐漸增加，長時間季節性或常年覆蓋，打破了自然狀態下的動態平衡，土壤次生鹽漬化加劇，微生物群落單一，數量偏低，連作障礙日趨嚴重。日光溫室番茄生產中根結線蟲（Meloidogyne spp.）是植物的重要病害之一[1]，是分布廣、危害重的植物寄生線蟲[2-3]，此外，根結線蟲還能與其他病原菌形成復合侵染[4]，從而造成更嚴重的損害，一般可造成減產10%～20%，嚴重可達30%～40%，甚至絕產[5]，嚴重制約日光溫室番茄生產的可持續發展。

近年來，大量研究表明秸稈還田可調節土壤微生物種群，土壤微生物與土傳病害的發生密切相關。Janvier等研究發現，土壤中有益微生物的群落分布和抑制病原菌能力呈正相關[6]。曹志平等研究發現，土壤引入小麥秸稈后增加了土壤微生物（如細菌、真菌、放線菌）量，從而引起不同取食類型的土壤線蟲群落結構的變化，改善整個土壤食物網結構，恢復土壤生態系統抑制病原生物的生態功能[7]。溫丹等研究發現，松杉樹皮堆肥、玉米秸稈堆肥能較好地調整土壤微生物環境，特別對根結線蟲病有明顯的防效[8]。因此，利用土壤微生物種群之間的生克關系抑制根結線蟲病已成為一種防治思路。

本試驗以日光溫室連作番茄為試驗材料，研究大蒜秸稈還田對土壤微生物和根結線蟲病的影響，以期為解決日光溫室番茄連作障礙探討一條切實可行的道路。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗在山東農業工程學院教學基地進行，試驗所用秸稈為金鄉大蒜秸稈；供試土壤為連作8年的番茄土壤，類型為潮土；凱特二號為供試番茄品種。

1.2試驗方法

試驗于2014年11月至2015年6月進行，共設A、B、C、D 4個秸稈還田量處理，依次為3 000、4 000、5 000、6 000 kg/hm2，對照（CK）不施加大蒜秸稈。定植前施 75 000 kg/hm2 腐熟農家肥、450 kg/hm2磷肥、225 kg/hm2鉀肥作基肥；定植采用寬窄行小高壟，寬行70 cm，窄行40 cm，壟高15 cm；起壟后，將粉碎成1～2 cm大蒜秸稈按其質量的5%拌灑尿素后，均勻鋪平，充分翻拌，均勻分布在0～30 cm深土層內，蓋地膜。2014年11月2日按35 cm株距定植，管理均按常規方法進行。

1.3項目測定

分別于定植后30、60、90、120、150 d采集番茄根際土壤。每個處理隨機選取3株植株，取出0～30 cm土層中的根系，輕輕抖動出根際土壤，混勻，用滅菌的塑料袋包扎密封，4 ℃保存，用于微生物數量的測定；拉秧時每個處理隨機選出10株番茄，將根拔出，沖洗干凈后，記錄每株根結數。

土壤細菌、真菌和放線菌分析采用稀釋平板涂抹法，培養基分別為牛肉蛋白胨培養基、馬丁氏培養基（每1 000 mL培養基中加1%孟加拉紅水溶液3 mL、1%鏈霉素3 mL）、改良1號培養基（每300 mL培養基加3%重鉻酸鉀溶液1 mL）；氨化細菌、硝化細菌和好氣性纖維素分解菌數量采用最大或然數（MPN）稀釋法，培養基分別為蛋白胨培養基、改良斯蒂芬遜（Stephenson）培養基、赫奇遜氏（Hutchinson）培養基[9-10]，每個處理設3個重復，接種后置于28 ℃恒溫箱內培養。

根結線蟲調查參照劉維志分級標準[11]進行病情分級和防效計算：0級為根系完整，無根結；1級為有少量根結，根壞死率少于25%；2級為根結數占根系的26%～50%；3級為根結數占根系的51%～75%；4級為根結特多且較大，占根系的76%～100%。

根結指數=∑（發病級別×該級植株數）/（調查總株數×4）×100%；防治效果=（對照根結指數-處理根結指數）/對照根結指數×100%。

1.4數據分析

采用DPS軟件進行數據分析，各組間的差異比較采用LSD法。

2結果與分析

2.1大蒜秸稈還田對溫室番茄連作土壤微生物的影響

2.1.1對土壤細菌數量的影響由圖1可知，定植后120 d內，隨時間延續，日光溫室番茄連作土壤中細菌數量呈現逐漸上升的趨勢，定植120 d達到最大值，之后急劇下降；同一定植時間內，土壤細菌數量隨大蒜秸稈還田量的增加而升高；施入大蒜秸稈后，4個處理A、B、C和D在定植30 d時土壤細菌數量比未施加大蒜秸稈的對照分別提高了32.04%、4013%、49.08%、49.41%，處理C和D間差異不顯著，但各處理與對照差異均達極顯著水平（P<0.01）；定植60、90、120 d 時4個大蒜秸稈處理的溫室番茄連作土壤的細菌數量變化趨勢與定植30 d的一致，均為處理C和D間差異不顯著，但各處理與對照差異均達極顯著水平（P<0.01），而定植150 d時4個處理和對照間的差異均達極顯著水平（P<001）。可見，施加大蒜秸稈可有效提高溫室番茄連作土壤細菌數量，各處理增加幅度大小依次為D>C>B>A。

2.1.2對土壤真菌數量的影響圖2表明，隨時間延續，在一定范圍內日光溫室番茄連作土壤中真菌數量呈現逐漸上升的趨勢；同一定植時間內，土壤真菌數量的變化趨勢同細菌數量的變化，即隨大蒜秸稈還田量增加呈逐漸升高的趨勢；定植150 d處理D真菌數量最多，處理A、B、C、D土壤真菌數量分別比未施加大蒜秸稈的對照提高了31.35%、53.22%、6061%、65.78%，處理C和D差異不明顯，但各處理與對照差異均達極顯著水平（P<0.01）；定植60 d，4個處理的增幅均最大，分別為4292%、65.06%、105.33%、120.04%，除處理C和D差異顯著（P<0.05）外，其他處理與對照差異均達極顯著水平（P<0.01）。說明施加大蒜秸稈可有效提高溫室番茄連作土壤真菌數量，處理D增幅最大，其次是處理C，處理A增幅最小。

2.1.3對土壤放線菌數量的影響從圖3可以看出，大蒜秸稈還田對日光溫室番茄連作土壤放線菌的影響趨勢與對細菌的影響基本一致，放線菌數量也呈現逐漸上升的趨勢，定植120 d時最多，之后急劇下降；同一定植時間內，土壤放線菌數量與大蒜秸稈還田量呈正相關；處理A、B、C和D在定植60 d時土壤放線菌數量比對照分別提高了33.82%、45.67%、6539%、67.88%，各處理與對照差異均達極顯著水平（P<0.01）；定植30、90、120 d時4個處理土壤放線菌數量變化趨勢與定植60 d的基本一致，除處理C和D間無顯著差異外，各處理與對照差異均達極顯著水平（P<0.01）；定植150 d時，放線菌數量雖最少，但4個處理分別比對照增加4012%、49.65%、78.88%、80.99%，除處理C和D差異不顯著外，各處理與對照差異均達極顯著水平（P<0.01）。因此，大蒜秸稈還田可提高日光溫室番茄連作土壤放線菌數量，且數量隨大蒜秸稈還田量的增加而增加，但處理D較處理C增幅明顯降低。

2.1.4對土壤氨化細菌數量的影響圖4表明，番茄生長發育期內土壤氨化細菌數量呈現先上升趨勢，定植60 d達最大值，之后逐漸降低，定植150 d時土壤氨化細菌數量雖最低，但處理A、B、C和D土壤細菌數量相對于對照增幅均最高，分別為33.98%、65.48%、107.85%、63.07%；除定植90、120、150 d的處理C和D間均無顯著差異外，各定植時間內各處理與對照差異均達極顯著水平（P<0.01）。表明施加大蒜秸稈可提高土壤氨化細菌數量，尤其是氨化細菌數量整體下降過程中相對增幅更明顯。

2.1.5對土壤硝化細菌數量的影響由圖5可知，隨番茄定植時間的延長，土壤硝化細菌數量呈現升高趨勢，定植120 d時達最大值，150 d時急劇下降；同一定植時期內，處理A、B、C和D與對照間差異均達極顯著水平（P<0.01），但處理C與D之間差異除定植120 d達極顯著水平外，其他定植時間差異均未達極顯著水平；在5個定植時間內，處理A、B、C和D的硝化細菌數量均高于對照，其中處理A、B增幅最大出現在定植150 d時，增幅分別為58.43%、91.58%，處理C、D最大增幅則在定植30 d時，分別為119.39%、131.37%，其次出現在定植150 d時，增幅分別為115.87%、118.50%。由此可知，大蒜秸稈還田可顯著提高土壤硝化細菌數量，綜合考慮可知溫室番茄生長后期增幅最明顯。

2.1.6對土壤好氣性纖維素分解菌數量的影響圖6表明，溫室番茄連作土壤好氣纖維素分解菌數量變化趨勢同硝化細菌，也是先升高后降低，定植120 d時達最大值，150 d時下降；同一定植時期內，4個處理與對照間差異均達極顯著水平（P<0.01），但處理C與D之間在定植30、60、150 d時均差異不顯著；4個處理相對對照增加幅度最大值均出現在定植 60 d 時，增幅分別為89.07%、116.12%、138.31%、13843%，增加幅度最小值均出現在定植120 d時，增幅分別為26.99%、58.46%、83.09%、87.81%。

2.2大蒜秸稈還田對溫室連作番茄根結線蟲病的影響

由表1可知，在番茄拉秧期，未施加大蒜秸稈的對照土壤根結線蟲發病率高達100%，根結指數為70.0%，大蒜秸稈還田后根結線蟲發病率和根結指數均低于對照，且與大蒜秸稈還田量呈負相關，即處理D<處理C<處理B<處理A處理C>處理B>處理A。

3討論

秸稈還田有利于土壤微生物的繁殖[12-16]，可調整土壤微生物群落結構，提高土壤微生物多樣性，達到防治土傳病害的目的[17-18]。El-Nagdi等研究發現，有機堆肥主要是通過調節土壤微生物區系對根結線蟲的直接或間接的抑殺作用來防治根結線蟲病的[19]。溫丹等研究結果表明，松杉樹皮堆肥、玉米秸稈堆肥能較好地調整土壤微生物環境，特別對根結線蟲病有明顯的防效[8]。本試驗也表明，大蒜秸稈還田明顯增加了土壤中細菌、放線菌和真菌數量，土壤氨化細菌、硝化細菌和好氣性纖維素分解菌等生理類群數量也得到提高，優化了土壤微生物環境，減輕了溫室連作番茄根結線蟲病害發生。秸稈還田量并非越多越好，本試驗表明，隨著還田量增大，防治效果呈遞增的趨勢，但施加6 000 kg/hm2的效果略高于或等同于施加5 000 kg/hm2的效果，這可能與大蒜秸稈自身含有大量的化感物質有關[20-21]。因此，在改善土壤微生物環境和抑制番茄根結線蟲的前提下，應從就地取材與防治效果兩方面綜合考慮，推薦大蒜秸稈施加量為5 000 kg/hm2。

施用秸稈還田不僅可解決秸稈堆積、焚燒等帶來的一系列問題，還可增加土壤有機質含量，改善土壤結構和微生物環境，解決了長期過量使用化肥、農藥所引起的日益嚴重的農產品污染問題[22]，同時可改善土壤理化性質，進而提高作物的產量和品質[23-25]，因此，很適合設施農業的大規模推廣。

本試驗僅對大蒜秸稈不同使用量對日光溫室番茄土壤微生物和根結線蟲病進行了防治效果研究，在今后的研究中，可以集成生物防治和秸稈還田技術在設施內的應用進行試驗，篩選出最有利于改善設施土壤微環境和控制根結線蟲病進而提高作物產量和品質的最經濟的施用方案，并進行設施植物生產推廣。

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