不同配比基質對番茄生長和根際微生物數量的影響

王闖，曹娜，付成龍，3，徐寧，朱珊珊，3，劉國娟，徐卉，孫曉慧，張淑琪

（1.聊城職業技術學院，山東 聊城 252000；2.聊城市茌平區農業發展服務中心，山東 聊城 252100；3.山東蒙恩現代農業發展有限公司，山東 聊城 252000）

番茄（Solanumlycopersicum）是多年生草本植物，屬茄科茄屬番茄亞屬，在全球蔬菜作物中總產量位居首位［1］，也是我國目前主要的周年生產類蔬菜之一［2，3］。由于栽培基質的質量直接影響番茄的生長質量，因此隨著設施無土栽培在全國的日益興起，對番茄栽培基質的研究顯得尤為重要［4，5］。

草炭是當前番茄設施栽培中應用最廣泛的基質之一，是不可再生資源［6］。椰糠是植物性有機質，碳素含量較高，疏松透氣性強，單獨用作基礎栽培基質時容易引起番茄缺素癥，使植株葉色變淺甚至泛黃［7］。菇渣（雙孢菇菌渣）中含有大量菌體蛋白、多種代謝產物及未被充分利用的養分，是較好的栽培基質原料［8］。利用菇渣生產栽培基質成本較低，且菇渣可以進行栽培后的再發酵應用［9］。本試驗用椰糠、菇渣、草炭、珍珠巖、蛭石按不同比例復配成栽培基質，研究水肥一體化條件下不同配比基質對設施番茄生長和根區微生物數量的影響，從中篩選出最適番茄生長復合基質配比，以期為番茄設施無土栽培基質配比提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019年1—6月在聊城職業技術學院實訓基地溫室內進行。溫室長60.0 m，寬15.0 m，高4.2m。試驗期間溫室內平均氣溫為23.6℃，平均光合有效輻射為198.9μmol/（m2·s），平均CO2濃度為441μmol/mol，平均空氣相對濕度為62.7%。

1.2 試驗材料

供試材料為椰糠、菇渣、草炭、蛭石、珍珠巖，基質理化特性見表1。

表1 不同類型育苗基質的理化特性

菇渣發酵方法:將菌棒粉碎，加水混合均勻，使含水量保持在60%左右，做成高80 cm、直徑150 cm的發酵堆，每隔50 cm打孔，當溫度升至60℃以上時翻堆，不定期加水使含水量保持在60%左右，當堆體溫度與環境溫度基本一致、菇渣呈褐色時，停止發酵并風干保存。

供試番茄種苗為采購于市場的番茄品種圣尼斯7845。滴灌施肥設備由山東莘沃科技有限公司設計提供。

1.3 試驗設計與樣品采集

試驗采用單因素隨機區組設計，共設6個處理，各處理栽培基質配方見表2。于2019年1月20日將種苗栽植于規格為長×寬×高＝35 cm×20 cm×20 cm無土栽培袋中。每處理設5個重復，每重復24株。株距45 cm，行距70 cm。各處理間其它生產管理措施一致。

表2 不同處理栽培基質配方比例

各處理隨機選取并標記12株番茄作為調查測量對象。分別于定植后15 d（開花初期）、30 d（坐果初期）、45 d（坐果期）、60 d（膨大期）、75 d（采收初期）、90 d（采收盛期）、105 d（采收末期）、120 d（拉秧期）進行農藝性狀測定及根際微生物取樣。用五點取樣法取番茄根際0～5、5～10 cm基質層樣，混勻后去除根系等雜質，密封帶回實驗室，于4℃冰箱內保存備用。

1.4 測定指標與方法

株高:測量莖基部到生長點的長度；莖粗:測量第一節間往上1 cm處的粗度；產量:按處理分批收獲成熟果實累計產量，計算平均單株產量，折算每平方米產量；果數:統計單株收獲果實數量，計算平均單株果數；單果重:收獲期每處理隨機稱取5次，每次10個果實，計算單果重。

根系活力測定:用0.4%的TTC溶液與等體積的磷酸緩沖液混合制備反應液。各處理不同生育期內分別取根系樣品0.5 g浸入10 mL反應液，并于37℃下保存1 h，加入濃度為1 mol/L的硫酸溶液2 mL，停止反應后取出根系，采用TTC染色法［10］測定根系活力。

根區溶液EC值參照熊靜［11］的方法測定。

植株根際微生物測定:采用牛肉膏蛋白瓊脂培養基分離培養細菌［12］；采用馬丁氏瓊脂培養基分離培養真菌［13］；采用改良高氏一號瓊脂培養基分離培養放線菌［14］。

1.5 數據處理

采用Microsoft Excel 2007進行數據整理并作圖，SPSS 20.0軟件進行方差分析及差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同配比基質對不同生育時期番茄株高和莖粗的影響

由圖1可以看出，隨著番茄生長發育進程，6組處理株高均逐漸增高。定植后15 d，各處理株高差異不大；定植后30～120 d，T1株高始終顯著高于其它5組處理；定植后30～60 d，T2株高僅次于T1，但與CK差異不顯著；定植后75～120 d，T2株高顯著高于CK；番茄整個生育期中，T4株高相對較矮。對比定植后120 d與15 d時的株高，CK、T1、T2、T3、T4、T5分別增長12.74、14.70、13.30、12.89、12.73、12.69倍。

圖1 不同配比基質對不同生育時期番茄株高的影響

由圖2可知，隨著定植時間延長，各處理番茄莖粗生長量存在差異。定植后15 d，各處理莖粗差異不大；定植后30～120 d，T1莖粗顯著大于其它5組處理；定植后30～120 d，T2莖粗僅次于T1，顯著大于其它4組處理；番茄整個生育期內，T1莖粗始終最大，T4莖粗較小。對比定植后120 d與15 d的莖粗，CK、T1、T2、T3、T4、T5分別增長1.32、1.72、1.51、1.27、1.04、1.21倍。

圖2 不同配比基質對不同生育時期番茄莖粗的影響

2.2 不同配比基質對番茄根系活力的影響

根系是植物吸收水分和礦質元素、支持植物、合成有機物的重要器官，根系活力影響植物對水分、礦質元素的主動吸收［15］。由圖3可看出，隨著生育進程，6組處理番茄根系活力變化均呈雙峰曲線。CK、T1、T2、T3的第一次峰值均出現在定植后45 d，第二次峰值出現在定植后105 d；T4、T5第一次峰值出現在定植后60 d，第二次峰值出現在定植后90 d。6組處理的最小值均出現在定植后120 d。6組處理根系活力的最大值依次為T1＞T2＞CK＞T3＞T5＞T4，最小值依次為T1＞CK＞T2＞T3＞T4＞T5。番茄整個生育過程中，T1的根系活力最強，除定植后75 d與CK差異不大，其它時間均顯著強于其它5組處理。

圖3 不同配比基質對番茄根系活力的影響

2.3 不同配比基質對番茄單果重、果數及產量的影響

由表3可知，T1平均單果重最大，為233.56 g，顯著大于CK、T3、T4、T5，但與T2差異不顯著。平均單株果數T1最多，為24.24個，與CK、T2、T4差異不顯著，T3、T5平均單株果數顯著少于其它3組處理。平均單株產量T1最高，為5.66 kg，與CK、T2差異不顯著，顯著高于T3、T4、T5。平均隸屬函數值為平均單果重、平均單株果數、平均單株產量3個果實性狀指標的平均值，數值越大，說明該處理番茄相關果實性狀越理想。由平均隸屬函數值衡量6組處理番茄果實相關性狀，從大到小依次為T1＞T2＞CK＞T3＞T4＞T5。折合產量，T1最高，為179.53 t/hm2，顯著高于其它5組處理，T2與CK產量差異不顯著。

表3 不同基質對番茄單果重、單株果數、單株產量等的影響

2.4 不同配比基質對番茄根區溶液EC值的影響

由表4可看出，各處理番茄根區溶液EC值均隨時間的延長而增加。定植后15 d，處理間根區溶液EC值差異不顯著；定植后30 d，T4根區溶液EC值最大，與T5處理差異不顯著，但顯著高于其它4組處理；定植后45 d，T4根區溶液EC值最大，顯著高于其它5組處理，T1處理最小，與CK、T2差異不顯著；定植后60～120 d，T4、T5根區溶液EC值高于其它處理，二者差異不顯著，T1、CK低于其它處理，二者差異不顯著。整個生育期中，CK、T1、T2均未達到鹽分脅迫水平（EC＞6 mS/cm），T3在定植后120 d時達到鹽分脅迫水平，T4、T5均在定植后90 d達到鹽分脅迫水平。

表4 不同基質對番茄根區溶液EC值的影響 （mS/cm）

2.5 番茄不同生育時期基質中微生物數量的變化

由圖4看出，6組處理基質中細菌數量均隨番茄生長期延長呈先升高后降低趨勢。CK、T1、T2均在90 d時細菌數量達最大值，T3、T4、T5均在75 d時細菌數量達最大值；6組處理表現為:T1＞T2＞T3＞T4＞T5＞CK，其中T1為CK的1.57倍。6組處理細菌數量最小值均在定植后15 d，其中CK最小，僅為1.39×107cfu/g；T4最大，為3.78×107cfu/g。

圖4 番茄不同生育時期不同基質中細菌數量變化

由圖5可知，番茄不同生育時期不同配比栽培基質中真菌數量的變化趨勢基本一致，均隨時間延長呈先增多后減少趨勢。CK、T2、T3、T4真菌數量均在定植后90 d時達到最大值；T1、T5則在定植后75 d達到最大值。6組處理表現為:T1＞T5＞T3＞T2＞T4＞CK，其中T1為CK的1.34倍。6組處理真菌數量最小值均在定植后15 d，其中T1最小，僅為1.02×104cfu/g；T4最大，為2.28×104cfu/g。

圖5 番茄不同生育時期不同基質中真菌數量變化

由圖6可知，隨著時間的推移，T1、T2呈雙峰曲線，二者變化趨勢基本一致，在60、90 d出現峰值，90 d時峰值最大；CK、T3、T4、T5呈單峰曲線，T3處理在60 d達最大值，CK、T4、T5均在75 d達最大值；6組處理依次為T1＞T4＞T2＞T3＞T5＞CK，其中T1最大值為10.56×106cfu/g，CK最大值為6.75×106cfu/g。整個試驗過程中，T1處理放線菌數量變化最大，最大值是最小值的7.60倍，CK的變化最小，最大值是最小值的2.62倍。

圖6 番茄不同生育時期不同基質中放線菌數量變化

3 討論與結論

隨著番茄生育進程，所有處理番茄的株高和莖粗逐漸增加。定植后30～120 d T1均為最高，其次為T2。平均單果重和折合產量T1最高，分別達到233.56 g和179.53 t/hm2，顯著高于CK，T4最小。表明，T1和T2基質配比營養較好，基質環境適合番茄根系和植株的生長。T3、T4、T5基質配比番茄植株生長勢較弱，尤其配方T4株高最矮，不利于番茄植株生長。T3、T4、T5基質配方菇渣超過40%。

基質栽培系統中養分累積程度常用根區溶液或回流液EC值來判斷，當EC值過高時易對作物形成滲透脅迫。T4、T5根區EC值在120 d時達到7.23 mS/cm和7.17 mS/cm，而T1僅為5.24 mS/cm。

良好的基質能為番茄生長發育提供好的根際微生物環境。番茄基質不僅因為原料來源和配方不同而呈現出不同的理化性狀，而且還會影響基質微生物類群、數量等，使微生物分解釋放的養分量不同，從而影響番茄對養分的利用情況［16－18］。本研究表明，番茄不同生育時期不同基質中細菌和真菌數量的變化呈現先升高后降低趨勢，可能是由于根區EC值升高有關。基質中微生物數量中細菌高于放線菌，真菌最低，這與孟煥文等［19］在番茄上的研究一致。番茄生長中后期T1微生物中細菌、真菌、放線菌明顯高于CK，與番茄的株高和莖粗相對應。單獨添加菇渣的處理和復合添加菇渣和棉花秸稈處理有利于增加基質中微生物的數量，可大幅度提高油麥菜的產量［20］。

綜上所述，本試驗T1配方（椰糠∶菇渣∶珍珠巖＝5∶4∶1）復合基質栽培番茄，植株生長、產量、光合特性、根呼吸和微生物含量都高于其它配方基質，同時T1復合基質在栽培過程中穩定性較好。基質中菇渣超過40%對番茄生長不利。T1可作為魯西北地區設施番茄栽培基質推廣應用。