滴施生物菌劑對西紅柿生長、品質及土壤理化性狀的影響

石 磊，王 軍， 陳 云，宋方圓，呂 寧,2*

(1. 新疆農墾科學院農田水利與土壤肥料研究所，新疆 石河子 832000; 2. 新疆石河子大學經濟與管理學院，新疆 石河子 832003; 3. 新疆農墾科學院農產品加工研究所，新疆 石河子 832000)

【研究意義】西紅柿是茄科番茄屬蔬菜，兼具口感風味及營養品質，不僅是人們生活中重要的蔬菜之一，同時也是十分重要的加工材料。新疆因其溫差大、日照長、降雨量少，有利于番茄生長，成為我國最大的番茄產區，被稱為“紅色產業”基地。化肥和農藥是西紅柿產量的重要保證，然而化肥農藥的過度使用，造成了地下水污染及蔬菜品質下降等諸多問題，生態環境及農產品質量安全問題越來越受到社會的高度關注。隨著我國“減肥減藥行動計劃”的推進，生物農業技術成為農業生產方式轉型的重要手段[1-2]。生物菌肥，因其成分中含有大量的有益功能菌，能夠促進肥料養分分解，抑制土壤有害物質，具有良好的生態環境效應，因此成為替代化學肥料的重要方式，也成為發展綠色無公害蔬菜的有效途徑[3]。生物菌肥以隨水滴施方式施入土壤，即通過有目的地將有益微生物或植物生長調節劑引進土壤微生態系統，可使得作物根際微生物區系結構趨于合理化、物種更加多樣化，同時能夠改善土壤養分狀況，間接促進地上植株更加健康的生長[4]?！厩叭搜芯窟M展】梳理國內外相關研究成果，關于生物菌肥對西紅柿生長及土壤環境的作用效果，學者們開展了一些研究，報道指出，減量施肥下叢枝菌根真菌和假單胞菌對西紅柿生長發育、產量及果實品質具有顯著的促進作用[5-6]。在西紅柿上應用較多的是生物有機肥，主要是利用牛糞，豬糞，雞類等畜禽糞便發酵而成有機肥，或是農業秸稈腐熟和堆漚肥，以及青霉素菌渣肥等。研究指出，有機肥料(綠肥、動物畜禽糞肥)的輸入，可實現西紅柿營養的均衡供應，能協調西紅柿營養生長和生殖生長，利于果實生長發育，西紅柿長勢和產量要優于化肥處理[7-11]；同時，對西紅柿品質具有顯著改善作用，果實中硝酸鹽含量降低15.71 %，維生素C含量提高25.82 %[11]；另外，施用生物有機肥后，土壤中有機質含量提高11.21 %，改善了土壤的養分環境條件，促進西紅柿根系代謝，使根系分泌物增多，使得微生物繁殖加快，土壤細菌和放線菌數量顯著增加[10, 12-14]。土壤微生物菌群豐度的增加，能夠改善土壤物理、化學和生物學性質，起到抑制土壤中的病原菌作用[15-16]?？傮w上，微生物菌肥在西紅柿上的應用研究較少，有關蔬菜類合適的生物菌劑種類及其使用技術理論比較缺乏，施肥方式主要是葉面噴施、淋濕和作為底肥基施[17-18]，采用隨水滴灌技術的較少，多數集中在水分、養分利用效率方面。王亮亮[19]研究指出，相同施肥水平下，氮磷鉀滴施比大水漫灌施肥番茄產量增加7.35 %，糖酸比增加10.70 %，單果質量及葉片葉綠素含量也表現出增加趨勢。滴灌隨水施肥技術，是通過滴灌管網系統將肥料隨水直接施加到作物根區，可實現肥料的可控、均勻和靶向施入，使得肥料在土壤的分布達到理想狀態，滴灌水肥一體化技術成為作物水肥高效利用的重要方式?！颈狙芯壳腥朦c】本文選取了4種生物菌劑，為了驗證其對西紅柿生長及土壤微環境的作用效果，根據《微生物肥料田間試驗技術規程及肥效評價指南》(NY/T 1536-2007)，設置田間小區對比試驗，開展不同生物菌劑隨水滴施對西紅柿生長代謝、產量品質及土壤理化性狀的影響。【擬解決的關鍵問題】以期為西紅柿生產中合理使用生物菌肥提供科學指導。

1 材料與方法

1.1 供試菌劑及肥料

生物菌劑：①枯草芽孢桿菌可濕性粉劑(功能菌為枯草芽孢桿菌、側孢芽孢桿菌，10億個活芽孢菌/g，河北農科院提供，100元/kg)；②“施倍健”哈茨木霉菌劑(功能菌為木霉菌，哈氏木霉厚垣孢子≥2.0億/g，海南金雨豐生物工程有限公司生產，120元/kg)；③渝峰“99”植保(主要成分：銅、鐵、鋅、錳、硼、鉬等微量元素，以及氨基酸和有機活性物質，重慶市聯普農業發展股份有限公司生產，60元/kg)；④中農綠康(功能菌為枯草芽孢桿菌、膠質芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌，10億個芽孢桿菌體/g，中國農業大學提供，20元/kg)。

常規肥料：尿素(N含量46 %)、磷酸一銨(P2O5含量61 %)、硫酸鉀(K2O含量52 %)。

1.2 供試西紅柿品種

大唐先鋒，由陜西大唐種業有限公司提供。該品種具有耐低溫、坐果率高、豐產性好、抗臍腐病及口味佳等特點，生育期135 d，適宜早春晚秋越冬番茄保護地種植。

1.3 試驗設計

試驗地點設在石河子市華宇基地22號溫室大棚。供試土壤類型灰漠土，質型為地為中壤，肥力中等均勻，土壤耕層有機質含量為13.55 g·kg-1，堿解氮56.07 mg·kg-1，速效磷32.58 mg·kg-1，速效鉀372.64 mg·kg-1，pH 8.32。

西紅柿于3月15日對種子進行電溫箱催芽，3月20日在穴盤中播種，30 d后將番茄幼苗移栽到溫室大棚進行覆膜栽培，株行距為30 cm×50 cm，栽植密度為3000株/667m2。

試驗設置6個處理：T1為滴施枯草芽孢桿菌粉劑30 kg·hm-2，T2為滴施木霉菌制劑22.5 kg·hm-2，T3為滴施“99”植保素30 kg·hm-2，T4為滴施中農綠康45 kg·hm-2，T5為滴施常規化肥2179.5 kg·hm-2，(其中施純N 834 kg·hm-2，施P2O5406.5 kg·hm-2，施K2O為939 kg·hm-2)，T6為清水對照。試驗小區面積36 m2，各處理重復3次，共計18個小區，區組隨機排列，處理間設置保護行。各小區為單獨灌水施肥，肥料在西紅柿開花期、幼果期和果實膨大期分3次隨水滴施。

1.4 測定指標與方法

1.4.1 西紅柿生長發育及產量調查 各生育期調查西紅柿的株高、莖粗等生長性狀指標。盛果期調查各處理的單株果枝數和單果重，同時記錄果實臍腐病、灰霉病發生情況。采收期對每小區所采收的果實進行稱重、計產。

1.4.2 西紅柿品質測定 第一次采摘時，各處理隨機摘取10個果實，果實大小和色澤均勻度采用物理測量及感觀法評定，并采用3nh/三恩馳分光測色儀測定色差；果實硬度采用手持硬度儀測定；果實中的Vc、可溶性糖、可溶性固形物等指標含量的測定方法均按《作物品質分析》(牛森主編，農業出版社出版)方法測定，其中，Vc含量用草酸浸提-2, 6 二氯靛酚滴定法，可溶性糖采用蒽酮浸提—分光光度計比色法測定，有機酸含量用NaOH滴定法，可溶性固形物用手持測糖儀測定。

1.4.3 土壤理化性質分析 西紅柿收貨后，采用土鉆法采集各處理0～20 cm耕層土壤土樣，每個小區采集3個樣點土樣混合成1份土樣。土壤有機質測定采用重鉻酸鉀容量法，速效氮采用堿解擴散法，速效磷測定采用鉬銻抗比色法，速效鉀測定采用火焰分光光度計法，pH值測定采用酸堿測度儀。

1.5 數據分析及制圖

使用SPSS 17.0一般線性模型進行方差分析和顯著性檢驗。運用Sigmaplot 12.5制圖。結果分析的圖表中，數據均為3次重復的平均值。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對西紅柿生長發育的影響

通過對各處理不同生育期西紅柿株高和莖粗的調查，結果(表1)顯示，較對照，施肥處理對西紅柿生長發育具有不同程度的促進作用。T5處理的株高最高，而莖粗卻明顯低于生物菌劑處理，可能原因大量元素肥料施用后使得西紅柿有旺長傾向，這對果枝營養需求會造成影響。各菌劑處理之間，在生育前期植株長勢差異不大，而在結果期及果實膨大期各處理長勢差異顯著，株高較對照增加了10～26 cm，莖粗增加了0.6 ～1.3 cm，T3處理的生長整齊度及主莖粗度明顯優于其它處理，主要原因：該制劑中含有大量的氨基酸和微量元素，能夠為植株生長提供較為全面的營養，從而促進植株的生長發育，其它菌肥處理較對照，株高和莖粗也均增加顯著，植株整體長勢有高到低依次是T4、T1、T2。

表1 不同處理西紅柿生長發育情況Table 1 Growth of tomato under different fertilizer treatments

注：同列中不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下同。

Note: Different letters in the vertical bars indicated significant different at 0.05 level.The same as below.

表2 不對處理西紅柿產量及經濟性狀對比分析Table 2 Analysis of yield and economic characters of tomato under different fertilizer treatments

注：**表示處理間差異極顯著(P<0.01)。

Note: ** indicated significant different at 0.01 level.

2.2 不同施肥處理對西紅柿產量及經濟性狀的影響

各處理西紅柿產量及構成因子的調查顯示(表2)，滴施生物菌劑增產效果十分顯著，T1、T2、T3、T4處理較對照分別增產1.32、1.22、1.53、1.36倍，較常規化肥處理產量增幅40.36 %、34.33 %、53.65 %、42.83 %，經LSD多重檢驗，處理間西紅柿產量差異達到極顯著水平。各菌劑西紅柿產量大小依次為：T3>T4>T1>T2，以T3處理增產最明顯，其余菌劑處理之間差異不顯著。施肥處理對單株果枝數、單果重等經濟性狀具有顯著影響，各菌劑處理單株果枝數較對照增加了7～12個，較常規肥處理增加了3～8個；單果重較對照增幅72.57 %～90.27 %，較常規肥處理增幅11.43 %～22.86 %，滴施菌劑對西紅柿產量因子提高顯著。

通過對西紅柿產量及構成因子統計分析，表明滴施4種菌劑對西紅柿產量形成具有顯著促進作用，這可能與菌劑隨水施入土壤，能夠改善土壤養分環境密切相關。

2.3 不同施肥處理西紅柿主要病害的發生情況

臍腐病和灰霉病是西紅柿的主要病害。西紅柿盛果期對兩種病害發病果數的調查，由圖1可見，滴施4種生物菌劑后2種病害發病率顯著降低，臍腐病發病率在1.41 %～4.87 %，灰霉病發病率僅0.67 %～4.40 %，較對照降低了2～7倍，較常規化肥處理兩種病害也明顯減輕，表明生物菌劑滴施對西紅柿病害起到一定抑制作用。

方差分析顯示，4種菌劑處理之間這兩種病害發病率差異顯著，臍腐病抑制效果T3和T4要明顯優于T1和T2處理，灰霉病發病率T3處理顯著低于其它3種菌肥處理，T1、T2和T4處理之間差異不大。

2.4 不同施肥處理對西紅柿品質的影響

對各處理西紅柿果實內外部品質檢測分析，結果(表3)顯示，滴施生物菌劑對西紅柿品質具有一定改善作用，表現在：果實著色均勻，色差顯著低于對照和常規化肥處理，果實硬度較常規化肥處理明顯降低，成熟度顯著提高；內部品質指標Vc和總糖含量顯著提高，可滴定酸含量有一定降低，可溶性固形物含量變化不大，其中，較對照T1、T2、T3、T4處理Vc含量分別提高了30.74 %、14.40 %、49.94 %、26.85 %，總糖分別增加了8.68 %、9.38 %、37.85 %、9.38 %，可滴定酸下降了31.82 %、28.89 %、56.76 %、41.46 %。比較常規化肥處理與對照處理西紅柿果實各項品質指標，較對照，常規化肥處理果實硬度增加，Vc和糖分含量降低，說明化肥施用后降低了西紅柿果實口感和營養品質。

不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)Different letters indicated significant different at 0.05 level 圖1 不同處理西紅柿主要病害發生情況Fig.1 Incidence rate of umbilical rot and gray mold diseases of tomato under different fertilizer treatments

表3 不同處理西紅柿品質分析Table 3 Analysis of fruit quality of tomato under different fertilizer treatments

注：*表示處理間差異顯著(P<0.05)，**表示處理間差異極顯著(P<0.01)，ns表示處理間差異不顯著。下同。

Note: * indicated significant different at 0.05 level, **. indicated significant different at 0.01 level, ns indicated not significant. The same as below.

方差分析結果顯示，4種生物菌劑處理之間西紅柿果實Vc含量、總糖含量差異顯著，果實硬度、可溶性固形物、總酸含量差異不大。總體來看，T3處理(99植保素)對果實品質的提高最明顯，這與該菌肥本身含有多種微量元素、氨基酸和有機活性物質密切相關，能夠為西紅柿生長提供較為全面的營養元素，其它菌肥處理之間果實品質指標無顯著差異。

2.5 不同施肥處理對土壤理化性質的影響

土壤理化性狀檢測及分析結果(表4)顯示，滴施生物菌劑后土壤pH略有降低，各處理之間差異不顯著；土壤電導率較常規化肥處理顯著降低，而較對照處理增加，表明生物菌劑施用后會引起土壤中含鹽量的變化；土壤有機質含量顯著增加，其中，T1、T2、T3、T4處理較對照分別增加了75.78 %、66.67 %、134.44 %、89.11 %，較常規肥處理增加了37.57 %、30.43 %、83.48 %、48.00 %；土壤速效氮、速效磷含量較對照處理顯著增加，較常規化肥處理只有T3處理是增加的，其它菌劑處理這2個養分指標是下降的；土壤速效鉀含量較對照顯著提高，但低于常規化肥處理。綜合土壤各理化指標分析，可以看出生物菌劑應用于西紅柿種植，能夠顯著增加根際土壤養分含量，土壤養分隨植株根系的生長會不斷向地上部分輸送，從而為地上西紅柿的生長、產量和果實品質的形成奠定物質基礎。

3 結論與討論

本研究表明，4種生物菌劑枯草芽孢桿菌粉劑、木霉菌制劑、“99”植保素、中農綠康，滴施用量分別為30、22.5、30、45 kg·hm-2，在西紅柿生長中后期分3次隨水滴施，對西紅柿生長、產量和品質具有顯著的促進作用，表現為：株高較對照增加了10～26 cm，莖粗增加了0.6 ～1.3 cm，較化肥處理植株長勢整齊、主莖發育強壯；果實產量較對照增加1.22～1.53倍，較常規化肥處理產量增幅34.33 % ～53.65 %，產量顯著提高；同時對西紅柿主要病害具有一定抑制作用，臍腐病和灰霉病發病率較對照降低了2～7倍，較常規化肥處理兩種病害也明顯減輕；另外，西紅柿外觀和內外品質得到不同程度改善，較化肥處理，果實著色均勻度、成熟度顯著提高，較對照果實Vc含量提高14.40 %～49.94 %，糖分含量增加了8.68 %～37.85 %，可滴定酸下降了28.89 %～56.76 %。綜合各處理西紅柿產量和品質指標，4種菌劑的促生增產、改善品質效果從大到小依次為：渝峰“99”植保、中農綠康、枯草芽孢桿菌可濕性粉劑、“施倍健”哈茨木霉菌劑，這與各菌劑的主要成分密切相關。渝峰“99”植保增產效果最為顯著，這與該菌劑本身含有多種微量元素、氨基酸及有機活性成分密切相關，可為作物生長提供多種營養，促進西紅柿生長的同時，提高植株自身的免疫力和抗病性，同時兼具“肥藥”的功效。前人研究成果顯示，增施微生物菌劑能夠促進番茄生長、改善果實品質及提高果實產量[5]，本文研究結果與前人研究結論相一致。

表4 不同處理西紅柿根際土壤理化性狀分析Table 4 Physical and chemical properties of tomato rhizosphere soil under different fertilizer treatments

生物菌劑對作物生長的促進作用，其主要機理在于土壤微生物菌群的調節和對土壤養分環境的改善作用[20-21]。生物菌劑隨水施入土壤，必然引起土壤微生物菌群豐度變化，而微生物之間又通過錯綜復雜的作用關系，影響著不同物種的增減消漲[22]。土壤微生物一個重要的功能就是促進土壤養分分解與轉化，合成與分解，釋放出的營養元素是植物生長可利用養分的重要來源[23]。本試驗通過對施肥后西紅柿根際土壤理化性狀的測定分析，研究結果顯示，施用4種生物菌劑后，土壤pH有一定降低，這可能與各菌劑本身偏酸性有一定關系；土壤電導率較常規化肥處理顯著降低，較對照處理增加，說明生物菌劑施用后會引起土壤鹽分的變化，但較化肥處理降低了土壤鹽漬化發生程度；較對照土壤有機質、速效氮、磷、鉀養分元素顯著增加，較常規肥處理有機質增加了30.43 %～ 83.48 %，較對照有機質增加了66.67 %～134.44 %，表明試驗所用4種生物菌劑具有改良土壤肥力的作用效果；較常規化肥處理除99植保素外，氮、磷、鉀含量是低于化肥處理的，這符合一般的施肥效應。

本試驗中，供試生物菌劑用量雖然比常規化肥要少得多，但因其成分里含有大量的功能菌劑，能夠促進土壤中養分的釋放，從而滿足植物對養分的需求量，所以表現出一定的增產效果；同時，生物菌肥具有顯著的抑菌作用，能夠降低西紅柿臍腐病、灰霉病的發病率，這對提高西紅柿產量及改善品質具有重要意義。對于生物菌劑對西紅柿促生增產的作用機理，后續還需要從土壤微生物、土壤酶變化與地上植株生長相應之間的相關性角度，加以研究探明。在實際生產中，應根據當地土壤條件，適當增加生物菌肥的施用量，以保證作物產量。另外，生物菌劑施入土壤，因功能菌萌發繁殖需要一定的周期，且與土壤酸堿環境密切相關，因此，生物菌劑合適的施用時間及使用條件，也是本試驗今后的研究方向。