基質高溫消毒對戈壁日光溫室辣椒根際微生物的影響

張彩虹，姜魯艷，鄒平，馬艷，吐爾遜娜依

|摘要|試驗研究了利用燃煤式基質熱水消毒機對基質進行高溫熱水消毒對戈壁日光溫室辣椒根際基質微生物含量的影響。通過對高溫熱水消毒處理后戈壁溫室辣椒根際基質微生物數量的測定，對辣椒不同生育期根際細菌、真菌、放線菌數量以及細菌與真菌比值進行對比分析。結果表明：基質高溫熱水消毒處理使辣椒根際基質中細菌數顯著提高，開花期、結果期均高于CK，放線菌數量較對照顯著提高。到結果盛期，細菌和放線菌較對照分別高19.36%、21.33%，真菌數量有所下降，但與對照差異不顯著。基質高溫熱水消毒處理可以顯著增加種植尤其是連作基質中微生物總量，起到顯著改善基質生態結構的作用，有助于基質由真菌型向細菌型轉化。

新疆耕地缺乏，而設施農業發展用地主要集中在農區土壤肥沃的老農田和熟地，與大農業生產爭地的矛盾突出，近年來戈壁設施農業的快速推進，帶動了戈壁日光溫室產業的迅速發展。然而，落后的經濟及栽培條件導致非耕地日光溫室內基質連茬耕作，造成基質中殘留大量病原菌，鹽堿化嚴重，極大地影響非耕地日光溫室蔬菜可持續生產。根際微生物參與了作物生長發育的全過程，是維持健康基質生態系統的重要部分。鹽漬化、低溫、連作等逆境生產條件導致日光溫室作物根際微生物發生變化，其組成隨著逆境程度及年限發生變化，基質中有益微生物的數量急劇減少，而病原菌的數量會增多，占據主要位置，從而嚴重破壞作物根際微生物群落的平衡，抑制了基質微生物正常生長，降低作物抗病性，導致基質肥力下降、作物產量和品質大幅降低[1-3]。因此，為減少化肥農藥的使用，保護生態環境，研究合理的基質消毒工藝是實現非耕地日光溫室基質生產的有效途徑。

材料與方法

試驗地點及材料

試驗于2018年9月17日～2019年2月20日在烏魯木齊西山農牧場戈壁日光溫室內進行，試驗地位于43.63° N，87.23° E。試驗溫室朝向均為坐北朝南，東西延長。供試辣椒品種為‘干椒5號。

試驗設計

栽培基質為棉秸稈：蛭石：堆肥發酵羊糞（體積比為3：2：1），基質已經連續使用3年，試驗地共計32個基質栽培槽，面積為168 m2，其中熱水消毒處理基質栽培槽24個，面積126 m2，未處理（對照）基質栽培槽8個，面積42 m2。土壤熱水消毒于2018年9月4日進行。

◆高溫熱水處理

深翻平整基質后，在處理基質槽表面鋪設耐高溫熱水滴管，加蓋保溫塑料布，用燃煤將消毒機內冷水加熱到97.5℃后，打開閥門持續將熱水從消毒機爐體內注入熱水分配器，調節流量后經耐高溫熱水滴管灌入栽培槽內，滴管出口溫度76℃。用溫度傳感器檢測基質槽內30 cm處基質溫度，保持30 cm處基質溫度在50～60℃并持續 3 h，停止供水。

◆試驗定植及管理

熱水消毒3 天后揭開基質槽表面的塑料布，待基質可進行種植時，于9月4日將事先準備好的辣椒苗（4葉1心）進行定植。辣椒整個生育期處理和對照均按照統一的栽培管理制度進行田間管理，每3～5天澆灌1次相同質量的水，并隨水施用相同質量的肥料。

測定指標及方法

分別在辣椒定植期、開花期和結果盛期、拉秧期，取根際基質進行各項指標的測定，隨機取樣，3次重復;在辣椒的成熟期測定產量并取無病害的果實進行品質測定。

◆基質微生物數量測定

采用涂平板計數法測定根際基質微生物數量。試驗采用的培養基如下[4-5]：真菌培養采用馬丁氏培養基;放線菌培養采用高氏一號培養基;細菌培養采用牛肉膏蛋白胨培養基。將田間采集的基質樣品置于4℃冰箱內保存，取10.0 g基質，用 90.0 mL無菌水稀釋，振蕩混勻20 min，隨后逐漸加入無菌水將基質原液稀釋成不同濃度梯度的微生物懸濁液，隨后進行平板培養。一周后觀察平板中菌落的外觀、長勢，鑒定并統計菌落數，做好記錄。

◆果實產量及品質測定

在果實成熟期，每個重復隨機選取10株，用天平（佰倫斯電子天平，中國，測量精度為0.1 g）測量單果重及單株產量，并換算成畝產量[6-7];選取大小和色澤一致的果實進行品質分析，果實可溶性固形物利用阿貝折射儀測定[8]，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定[8-9]，維生素C含量采用鉬藍比色法測定[9]。

數據統計分析

采用Excel 2010進行數據整理及作圖，采用SPSS 19.0進行顯著性分析。

結果與分析

高溫熱水消毒對基質理化性質的影響

研究表明，高溫熱水處理對基質理化性質有一定程度的影響，如圖1所示，其中高溫熱水處理的基質pH在定植期略低于對照CK，pH為6.1，而在開花期、結果期、拉秧期經高溫熱水處理的基質pH顯著高于對照CK，pH在7.5～7.7。高溫熱水處理對基質EC的影響也較大，在番茄生長不同時期熱水處理基質EC較對照CK均有所減小。對基質中有機質含量的測試結果顯示，高溫熱水處理顯著提高了土壤有機質含量，與對照CK相比提高了42.1%。這說明高溫熱水處理對于基質功能的恢復具有明顯的促進作用。

高溫熱水消毒對根際基質細菌數量變化的影響

基質微生物種群的數量與基質質量息息相關，高質量的微生物種群數量是保證基質肥力的前提[10]。本試驗對高溫熱水消毒后及未消毒連作3年的基質樣品中的根際微生物數量進行分析。從圖2 可以看出，高溫熱水處理過的辣椒根際基質細菌數量隨生育期延長呈現先升后降的趨勢，在結果盛期細菌數量達到最高峰，之后細菌數量下降;未消毒處理（對照）細菌數量在開花期達到峰值，隨后下降。高溫熱水處理過的辣椒根際基質中細菌的數量高于對照，且隨生育期延長這種差異越顯著。在定植期，高溫熱水處理辣椒根際基質中細菌的數量僅比對照高2.12%;在結果盛期，比對照高達 19.36%，顯著高于對照。

高溫熱水消毒對根際基質放線菌數量變化的影響

未經消毒處理的經過3年連作的辣椒根際基質放線菌的數量隨生育期延長呈先升后降的趨勢，在結果盛期放線菌數量達到最高值，之后急劇下降（圖3）。而高溫熱水消毒處理后的辣椒根際基質放線菌的數量隨生育期的延長一直呈上升趨勢。高溫熱水消毒處理后辣椒根際基質放線菌數量均高于對照，且隨生育期延長差異越顯著，到結果盛期，高溫熱水消毒處理辣椒根際基質放線菌數量比對照高 21.33%。

高溫熱水消毒對根際基質真菌數量及細菌/真菌比值的影響

高溫熱水消毒后辣椒根際基質真菌數量在各生長期均低于對照，在結果盛期，比對照低11.92%，達到顯著水平（圖4）。高溫熱水消毒處理后，基質細菌/真菌比值隨生育期的延長而不斷下降;而對照的細菌/真菌比值先升后降，在開花期達到最高值，之后急劇下降。高溫熱水消毒處理基質細菌/真菌比值在各生長期均高于對照，且在結果盛期差距達到最大值，比對照高37.24%。

高溫熱水消毒對辣椒產量及品質的影響

從表1可以看出，高溫熱水消毒處理基質栽培辣椒的產量和品質性狀（可溶性蛋白、可溶性糖、維生素 C）要比未消毒處理基質栽培的辣椒高23.9%、11.65%、8%、18.3%。結果表明，隨著種植年限的增加，基質連作障礙顯現，對基質進行高溫熱水消毒處理可有效減少連作障礙對辣椒產量及品質的影響。

討論

維持良好的根際土壤微環境是保證作物產量、提升作物品質的重要方式之一[11]。因此，本實驗探究高溫熱水消毒對基質理化性質及辣椒根際基質微環境的影響，分析基質理化性質、基質中微生物數量、辣椒產量及品質，對于解析高溫熱水消毒對基質微環境的影響、為基質消毒技術提供科學依據具有重要意義。

土壤微生物參與土壤中所有的生物和化學反應，其數量和活性直接關系到土壤環境的平衡。前人多項研究表明，作物連作后，基質主要菌群的變化趨勢接近。連作會導致基質中有害真菌數量驟升，而有益細菌、放線菌數量則顯著降低，因此降低基質營養水平[12-13];在本實驗研究中，高溫熱水消毒提高了基質pH及有機質含量，降低了基質EC，同時辣椒根際基質中細菌和放線菌的數量高于對照，且隨著生育期延長差異越顯著。高溫熱水消毒處理辣椒根際基質真菌數量低于對照，細菌/真菌比值顯著高于對照。高溫熱水消毒可有效降低有害真菌的含量，而提升有益細菌和放線菌的含量，對于提升基質質量具有重要意義。

結論

基于上述結果，高溫熱水處理過的辣椒根際基質中細菌、放線菌的數量高于對照，且隨生育期延長這種差異越顯著;到結果盛期，高溫熱水處理辣椒根際基質中細菌、放線菌的數量比對照分別高19.36%、21.33%，顯著高于對照。高溫熱水消毒后辣椒根際基質真菌數量均低于對照，在結果盛期，比對照低 11.92%。高溫熱水消毒處理基質細菌/真菌比值均顯著高于對照，在結果盛期達到最大值，比對照高達37.24%。

結果表明，高溫熱水消毒可提高基質營養水平，為作物提供更好的生長環境，用高溫熱水消毒處理過的基質栽培辣椒，產量和品質性狀（可溶性蛋白、可溶性糖、維生素 C）要比用未消毒處理基質栽培的辣椒高23.9%、11.65%、8%、18.3%。

參考文獻

[1] Li GJ，Benoit F，Ceustermans N.Influence of day andnight temperature on the growth，development and yieldof greenhouse sweet pepper[J].Journal of Zhejiang Univer-sity （Agriculture and Life Sciences），2004，30（5）：487-491.

[2] 馬玲，馬琨，湯夢潔，等.間作與接種AMF對連作土壤微生物群落結構與功能的影響[J].生態環境學報，2013，22 （2）：1341-1347.

[3] 孫磊.不同連作年限對大豆根際土壤養分的影響[J].中國農學通報，2008， 24 （2）：266-269.

[4] 徐強，劉艷君，陶鴻.間套作玉米對線辣椒根際土壤微生物生態特征的影響[J]，中國生態農業學報， 2013， 21（3）：1078-1087.

[5] 亞麗，郭海斌，薛志偉，等.耕作方式與秸稈還田對土壤微生物數量、酶活性及作物產量的影響[J].應用生態學報，2015，26（3）：1785-1792.

[6] 劉升學，于賢昌，劉偉，等.有機基質配方對袋培番茄生長及產量的影響[J].西北農業學報，2009，18（3）：184-188.

[7] 張鈺，郭世榮，孫錦.營養液濃度和用量對醋糟基質栽培番茄生長、產量和品質的影響[J].中國土壤與肥料.2013（3）：87-91.

[8] 張憲政.植物生理學試驗技術[M].沈陽：遼寧農業出版社，1994.

[9] 張志良，瞿偉菩，植物生理學試驗指導[M].北京：高等教育出版社，2003.

[10] Abdel-Monaim M F，Abo-Elyousr K A M.Effect of ?preceding and intercropping crops on suppression ?of lentil damping-off and root rot disease in New ?Valley，Egypt[J].Crop Protection，2012，32（1）：41-46.

[11] Li S， Li L， Zhang F S，et al.Acid phosphatase role in chickpea/maize intercropping[J].Annals of Botany， 2004，94（2）：297-303.

[12] Negawo W J，Beyene D N.The Role of Coffee Based Agroforestry System in Tree Diversity Conservation in Eastern Uganda[J].Journal of Landscape Ecology， 2017，10 （2）：1-18.

[13] Suman S，Verma U.State space modelling and forecasting of sugarcane yield in Haryana，India[J]. Journal of Applied and Natural Science，2017，9 （2）：2036-2042.

*項目支持：新疆維吾爾自治區青年基金項目（2016D01B036）。

作者簡介：張彩虹（1981-），女，甘肅張掖人，副研究員，研究方向為蔬菜栽培與生理。E-mail：rainbowking1125@sina.com。

**通信作者：姜魯艷（1982-），女，山東人，高級工程師，研究方向為設施農業綜合技術。E-mail：419804395 @qq.com。

[引用信息]張彩虹，姜魯艷，鄒平，等.基質高溫消毒對戈壁日光溫室辣椒根際微生物的影響[J].農業工程技術，2020，40（10）：56-59.