蚯蚓生物套種套養對設施番茄生長、品質及根際土壤微生物的影響

楊波 王昊 陳永偉 蔣學勤 余鳳娟 王繼濤 劉曉嬌 靳韋 張敏 徐燦 馬文禮

摘要：本試驗以‘普羅旺斯’番茄品種為試材，分別設置番茄壟溝套養蚯蚓技術（C1）、壟上套養蚯蚓技術（C2）和常規種植（CK）3個處理，研究不同處理對設施番茄植株生長、果實品質及根際土壤微生物的影響。結果表明，與CK相比，采用蚯蚓生物套種套養的2個處理其番茄株高顯著提高，外觀品質和營養品質顯著改善，番茄壟溝套養蚯蚓技術處理的可溶性固形物、VC、番茄紅素、可溶性糖和有機酸含量分別比對照提高13.11%、59.75%、46.19%、3.16%和17.05%，番茄壟上套養蚯蚓技術處理分別比對照提高9.36%、45.50%、32.14%、10.18%和28.98%。C1、C2處理番茄產量均顯著提高，其中C2處理產量最高，666.7m2達6628.68kg，比CK提高22.72%。蚯蚓生物套種套養技術能夠明顯改善番茄根際微生物結構，預防或者減輕土傳病害的發生。綜合考慮，以番茄壟上套養蚯蚓技術的效果最佳，這為番茄/蚯蚓種養結合提供了理論依據和技術支持。

關鍵詞：蚯蚓套養;番茄;生長發育;品質;根際土壤微生物

中圖分類號：S641.201 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2021）12-0118-06

我國設施蔬菜種植面積不斷擴大，2021年已達413.3萬hm2[1]。其中，番茄種植面積在我國排第四位，居世界番茄生產面積首位。番茄是我國蔬菜產業的重要組成部分，對農業增效、農民增收和確保“菜籃子”工程起著非常重要的作用[2]。設施番茄生產過程是一個多技術融合及相互協調的過程，核心在于優質高效栽培，而肥料的供應作為番茄種植的關鍵技術，正確合理的肥料供給對提高作物的品質、產量、經濟效益均有顯著作用。但實際生產中人們為了追求高產高效益而過量施用化肥，導致土壤鹽漬化、酸化以及病蟲害加劇，造成番茄品質差、產量低、效益不佳等[3-5]。這些問題嚴重制約了我國設施番茄優質高效生產的發展。

蔬菜種植、生產和加工中會產生大量的廢棄物，這些廢棄物主要來源于枝葉修剪、病蟲害防治、蔬菜收獲、蔬菜批發等[6]。據相關研究報道，各種蔬菜在生產過程中的尾菜比率高達16.5% ～63.5%[7，8]。而當前我國蔬菜廢棄物能夠資源化利用的量又非常少，資源化利用率低，絕大多數廢棄物在生產基地被隨意堆放、肆意焚燒，以及當作生活垃圾進行掩埋，這些傳統的處理方式不僅浪費資源，還會造成大量污染[9，10]。因此，蔬菜廢棄物的資源化利用，對于推進蔬菜產業清潔化和實現綠色農業發展具有重要意義。有研究報道，養殖蚯蚓一方面能夠改善土壤理化性質，提高肥力，利于植物根系生長，顯著提高蔬菜果實的品質[11];另一方面土壤含有的微生物可以抑制植物土傳病害的發生[12，13]。

目前研究人員為了解決設施番茄上存在的各種問題，不斷進行新的嘗試和突破，且國內外對有機肥替代化肥和蚓糞替代化肥的研究較多，而將蚯蚓養殖和番茄種植相結合的研究較少。因此本研究立足寧夏地區蔬菜產業發展現狀，圍繞產業結構調整和綠色高質量發展，針對設施蔬菜生產中土壤連作障礙逐年加重、病蟲害多發、品質下降、農業廢棄物處理難等突出問題，采用兩種蚯蚓套養技術，研究其對番茄產量、品質以及根際微生物的影響，以期為番茄/蚯蚓種養結合提供理論依據和技術支持。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2020年10月—2021年4月在寧夏農墾平吉堡現代農業示范園區日光溫室（長86m，寬8m）進行。選擇‘大平二號′蚯蚓種，以‘普羅旺斯’番茄品種為供試作物。

1.2 試驗設計

試驗采用東西向大行距種植方式，壟距240cm，壟面寬80cm，壟溝寬160cm，壟高30cm。試驗共設3個處理，分別為：處理1（C1）：采用蚯蚓生物壟溝套種套養技術，即番茄定植前將發酵好的基料鋪撒在壟溝，制作高30cm的蚓床，每溝蚓床上各鋪設1條微噴帶，蚯蚓種投放后在蚓床上鋪稻草，厚度為3～5cm;處理2（C2）：采用蚯蚓生物壟上套種套養技術，即結合起壟在壟面上開寬50cm、深30cm的暗溝，在溝內填放基料制作蚓床，每個蚓床上各鋪設2條滴灌帶，之后在處理1和處理2的蚓床上面開兩條淺溝，溝寬10～15cm，溝深5～10cm，在溝內均勻投放蚯蚓種，每666.7m2 用量100kg;以常規栽培作為對照（CK）。處理間用棚膜隔開，設置隔離帶。每處理各設置3壟，每壟為1個小區，共9個小區。采用雙行定植，定植時間為2020年10月28日，壟上行距50cm，株距30cm，壟面上覆蓋黑色薄膜。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 番茄植株生長指標 番茄定植10d后，每個小區選擇5株健康且生長狀態相似的植株進行掛牌標記，用卷尺測量其株高，游標卡尺測量接近地面1～2cm處莖粗，用SPAD-502PLUS葉綠素計測量葉片的SPAD值，以及統計葉片數。每10d調查一次，共調查10次。

1.3.2 番茄果實品質指標 果實品質指標共測定9個，其中可溶性固形物、番茄紅素、VC、可溶性糖、有機酸含量5個內在品質指標由寧夏菲杰特檢測有限公司采用國標法測定;果實縱橫徑（番茄果柄到果頂的長度為縱徑，番茄赤道部位的寬度為橫徑）用游標卡尺測量，果形指數為縱徑/橫徑之比;番茄硬度用手持GY-1型果實硬度計測定。

1.3.3 番茄產量 小區內隨機選取10株番茄進行標記，每次收獲時用1%電子天平稱重并記錄單果重、單株果重，計算小區產量，折算666.7m2產量。

1.3.4 根際土壤微生物數量 取試驗前及試驗結束時番茄根際土壤，采用稀釋平板法測定土壤中真菌、細菌、放線菌的數量。真菌用孟加拉紅培養基培養，使用時待培養基溫度低于40℃時加入1% 鏈霉素0.3mL;細菌用牛肉膏蛋白胨培養基培養;放線菌用高氏1號培養基培養。結果以1g鮮土所含微生物菌落形成單位數量（cfu/g）表示。

1.4 數據分析

采用MicrosoftExcel2010軟件對試驗數據進行整理;利用GraphPadPrism6.01軟件繪圖;利用SPSS17.0軟件進行方差分析和顯著性檢驗，采用Duncan’s法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 蚯蚓生物套種套養對番茄生長指標的影響

由圖1可以看出，隨著番茄生長時間的延長，C1和C2處理株高差異較小，但二者明顯高于CK，而莖粗方面表現為C1>CK>C2;從SPAD值上看，各處理均呈現緩慢增加趨勢，但增幅較小，處理間差異不顯著;各處理葉片數呈直線遞增趨勢，具體表現為C1>C2>CK，番茄定植60d之后C1和C2處理要稍高于CK。綜合考慮各生長指標看，兩種方式養殖蚯蚓對番茄生長均具有促進作用，壟溝養殖蚯蚓技術對番茄生長指標的影響略優于壟上養殖蚯蚓技術。

2.2 蚯蚓生物套種套養對番茄果實品質的影響

果實縱、橫徑變化影響著果實形態，因而果形指數決定著果實整齊度與美觀度。從表1可以看出，各處理番茄果實縱徑在54.99～60.06mm，其中C2果實縱莖最大，與對照差異顯著;果實橫徑在79.52～80.73mm，處理間無顯著差異;果形指數在0.69～0.74之間，均屬于扁圓形果，C1、C2顯著大于CK;果實硬度表現為C1

從表2可以看出，蚯蚓生物套種套養方式對番茄的營養品質具有增益效果。C1可溶性固形物含量最高，為6.04%;VC及番茄紅素含量均為C1最高，分別比C2、CK提高9.79%、59.75%和10.63%、46.19%;而可溶性糖和有機酸含量則表現為C2>C1>CK。

2.3 蚯蚓生物套種套養對番茄產量的影響

從表3可知，不同蚯蚓生物套種套養方式對番茄產量的影響有差異。其中平均單果重C2處理最高，為242.12g，比CK高13.43%;C2單株產量最高，其次是C1，分別比CK高23.10%和6.93%;666.7m2產量C1和C2分別比CK提高6.35%和22.72%。從各產量指標上看，不同蚯蚓生物套種套養方式對番茄產量均有增產效果，但采用壟上套種套養技術的C2效果最好，產量最高。

2.4 蚯蚓生物套種套養對根際土壤微生物群落的影響

從圖2可知，蚯蚓生物套種套養對番茄根際土壤微生物含量存在一定的影響。各處理根際土壤微生物數量較試驗前均呈增加趨勢，真菌數量3個處理之間差異顯著，CK的真菌數量最多，為45.7×103cfu/g，其次是C2，為36.5×103cfu/g，C1和C2分別比CK降低55.36%和20.13%;根際土壤中C2細菌數量最多，為120.8×106cfu/g，其次是C1，為52.9×106 cfu/g，分別比CK提高271.68%和62.77%;根際土壤中C2放線菌數量也最多，為22.4×104cfu/g，其次是C1，為18.8×104cfu/g，分別比CK提高211.11%和161.11%。

3 討論與結論

蚯蚓具有豐富的酶系統，可將畜禽糞便等分解實現固體廢棄物的無害化處理，同時經過蚯蚓糞處理的土壤具有良好的通氣和持水能力[14]，且含有多種促進植物生長的植物激素，對番茄的生長和品質均具有一定的促進作用[15]。本研究結果表明，兩種蚯蚓套養模式對設施番茄的生長、品質和產量指標均有不同程度的提高，根際土壤微生物數量也存在一定的差異性。這說明蚯蚓取食牛糞轉化為蚓糞后被根系吸收，在番茄整個生育期表現出顯著的促生作用，這與董青君[16]、常青[17]等的研究結果一致。本研究表明，采用蚯蚓套種套養技術的C1和C2處理的果形指數均比CK高，說明番茄果實更整齊更美觀;可溶性固形物、VC、番茄紅素、可溶性糖和有機酸含量壟溝內套養的C1分別比CK提高13.11%、59.75%、46.19%、3.16%和17.05%，壟上套養的C2分別比CK提高9.36%、45.50%、32.14%、10.18%和28.98%，說明采用不同蚯蚓套養技術能夠顯著提高設施番茄的外觀品質和營養品質。這與張國顯等[18]的研究結果相符。本試驗結果表明，不同蚯蚓生物套種套養方式對番茄產量均有增產效果，其中采用壟上套養技術的C2產量最高，666.7m2為6628.68kg，其次是壟溝套養技術的C1，為5744.24kg，分別比CK提高22.72% 和6.35%，這與路迎奇等[19]的研究結果一致。究其原因，主要是由于套養蚯蚓提高了番茄根系的活力，而經過蚯蚓取食所產的蚓糞又是很好的有機肥，疏松性好，增強了土壤通透性，利于根系發育，促進生長，改善果實品質及產量。

研究表明施用蚯蚓糞可以改善土壤微生物群落，減輕土傳病害的發生，而植物土傳病害的發病率與土壤細菌和放線菌數量呈負相關，與土壤真菌數量呈正相關[20，21]。設施溫室連作模式下土壤的微生物群落多樣性指數、豐富度和均勻度指數均隨著種植年限的延長而降低[20]。而長期大量使用化肥、農藥促使微生物區系由“細菌型”土壤向低肥的“真菌型”土壤轉化，土壤肥力急劇下降，病原菌數量不斷升高，從而導致土傳病害日益加重[22]。本研究發現，各處理的微生物數量相對于試驗前均呈增加趨勢，但土壤真菌數量C1和C2顯著低于CK，而土壤細菌和放線菌數量顯著高于CK，說明采用蚯蚓生物套種套養技術能夠明顯改善微生物結構，使其更加合理，預防或者減輕土傳病害的發生，確保設施番茄的穩產穩收，與楊麗娟等[23]的研究結果一致。

蚯蚓生物套種套養技術在設施番茄中的應用，不僅降低了牛糞、蔬菜廢棄物帶來的潛在面源污染，而且確定了資源化利用的可行性。綜上所述，蚯蚓生物套種套養可有效促進設施番茄的生長發育，提升番茄果實品質及產量，改善根際土壤微生物結構，綜合考慮以壟上套養蚯蚓技術的效果最佳。