不同微生物菌肥對溫室番茄生長和抗性酶活性的影響

樊建霞

(重慶三峽職業學院，重慶 404155)

1 引言

番茄(LycopersiconesculentumMill.)是我國重要的園藝作物之一，也是設施蔬菜主要栽培種類之一，約占設施種植面積的70%以上[1]。從發展趨勢看，人們在對番茄需求量加大的同時，對其品質也提出了更高的要求。但近年來由于生產者追求低成本、高產量，過量施用化肥，導致了土壤肥力下降；長期連作[2]導致土壤理化性狀惡化等問題非常突出。而采用微生物菌肥等新型農藝管理措施是解決上述問題的有效途徑。微生物菌肥是指含有大量特定微生物并具備一定增肥能力的新型綠色肥料，由于其含有有益微生物菌群、活性酶、有機質及多種微量元素，其具有增加土壤肥力、增強植物對養分的吸收、提高作物的抗病能力等多種功能因此綠色高效的施肥措施優化溫室番茄的栽培管理，對克服溫室番茄連作障礙及提高其產量和品質均具有重要意義[3]。

微生物菌肥在抗病蟲害、改善土質、保產和增質方面具有突出效果，在蔬菜栽培中已得到廣泛應用。李文略等研究表明施加微生物菌肥可以在一定程度上促進種子萌發，改善土壤微生物結構，降低連作的危害，降低蔬菜果實中亞硝酸鹽含量，降低病株率，提高辣椒、白菜中維生素C含量，提高蔬菜的產量和品質[4～9]。植物在受到逆境(如蟲害、病菌等)的脅迫時，往往會引起植物體內與植物抗逆性有關的酶活性變化，過氧化物酶(POD)是植物抗逆反應過程中的關鍵酶之一，是普遍存在于植物組織中的一種氧化還原酶[10]。多酚氧化酶(PPO)能直接以O2為氧化底物將酚氧化成醌，以抑制病蟲害的侵染[11]。苯丙氨酸解氨酶(PAL)通過催化L-苯丙氨酸形成反式肉桂酸這一不可逆過程，進而合成多種具有抗菌作用的產物，是植物次生代謝的關鍵酶和限速酶，酶活性的高低與植物的抗病性密切相關[12]。

目前雖有大量研究顯示微生物菌肥在土壤改良、蔬菜增產和品質提升方面表現出優良特性，但在溫室番茄種植中應用報道較少，大多是采用一種微生物菌肥不同濃度處理或者兩種微生物菌肥，應用3種及以上微生物菌肥種類的報道更少，而且對番茄抗性酶活性的影響研究尚鮮見報道。本文以溫室番茄為試驗對象，研究了5種微生物菌肥處理對溫室番茄生長及抗性酶活性的影響，為溫室番茄栽培過程中連作障礙的緩解提供一定的依據。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

供試番茄品種“嘉信紅陽F1”，由西安嘉信種業有限公司提供。

土壤來自重慶三峽職業學院溫室，此土壤已連作5茬番茄，番茄枯萎病、青枯病等土傳病害發生嚴重。

供試菌肥為四川國光農化股份有限公司的活力源，山東君德生物科技有限公司的復合微生物菌肥，福建漳州三炬生物技術有限公司的三炬灌金液，芯生綠色能源有限公司的微生物菌劑，美國拜沃股份有限公司的拜沃。

2.2 試驗方法

試驗地位于重慶三峽職業學院溫室內。2021年4月1日,將充分混勻的溫室連作土壤裝入盆(25 cm×18 cm)中，每盆裝土3.0 kg。為增加土壤肥力，每盆施入雞糞肥10 g。4月2日定植，采用盆栽方式，完全隨機排列。試驗設6個處理，每處理5盆，為使加入的外源微生物數量大體保持一致，以說明書中的活菌數為參考標準，按表1配比作為基肥一次性施入。番茄生長期保持盆內土壤含水量60%～80%，其他管理按設施番茄生產常規管理方法進行，各處理間管理水平一致(表1)。

表1 試驗處理設計

2.3 項目測定

定植后于4月10日(幼苗期Ⅰ)、4月30日(幼苗期Ⅱ)、5月20日(開花坐果期Ⅰ)、6月10日(開花坐果期Ⅱ)測定各處理植株株高、莖粗及抗性酶活性(過氧化物酶，多酚氧化酶，苯丙氨酸解氨酶)。株高采用直尺測量(莖基部到生長點的距離)；莖粗采用游標卡尺測量，從地上部1 cm位置的莖粗，十字交叉法分別量取后取平均值；不同時期(幼苗期Ⅰ、幼苗期Ⅱ、開花坐果期Ⅰ、開花坐果期Ⅱ)采集番茄不同植株中部葉片若干，用自來水強力沖洗后，用濾紙吸干，編號裝入保鮮袋，放入-20 ℃低溫冰箱保存測抗性酶活性。

過氧化物酶(POD)活性測定參照張志良[13]等方法，多酚氧化酶(PPO)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性測定參照梁鄲娜[14]等的方法。POD活性單位為U/(mg·min)，PPO活性單位為U/(g·min)，PAL活性單位為U/(mg·h)。試驗設3次獨立重復。

2.4 數據分析

采用SPSS22.0軟件進行數據整理分析；采用Excel軟件制圖。

3 結果與分析

3.1 不同微生物菌肥處理對番茄生長的影響

由表1可以看出，在番茄幼苗期Ⅰ中不同的處理對于株高的提升都有明顯的差異(P>0.05，下同)。在幼苗期Ⅱ時S3，S4的處理低于CK，S5的處理結果高于其它4項處理。開花坐果期Ⅰ的株高處理中4項處理都與CK形成了明顯的差異只有S4的差異不明顯。開花坐果期Ⅱ時S2與S5處理效果最好。由此可看出S5處理在對番茄株高的提升效果最佳。

由表1可以看出，幼苗期Ⅰ除了S5處理與CK莖粗差異不顯著(P>0.05，下同)，其他4項處理均差異顯著。開花坐果期Ⅰ時5種處理的結果都優于CK，S1處理對莖粗效果最佳，S3次之。開花坐果期Ⅱ莖粗的提升呈現一個逐漸下落的趨勢。可看出5種菌肥處理對于番茄莖粗的提升都有明顯差異，其中以S3處理最佳。

表1 不同微生物菌肥處理對番茄生長的影響

3.2 不同微生物菌肥處理對番茄POD活性的影響

從圖1可以看出，不同微生物菌肥處理均對溫室番茄葉片POD活性有明顯影響，跟隨著番茄的生長POD活性呈現增長趨勢。除了幼苗期Ⅱ處理S1和CK差異不顯著(P>0.05，下同)，其他各處理都與CK達顯著水平，其中S2處理的POD活性最高比CK增加63.6%。

開花坐果期I時S2處理POD活性達到最高值。開花坐果期Ⅱ時POD活性再次增加，S2處理POD活性最高，比CK增加68.8%。綜上所述，施用微生物菌肥對溫室番茄的POD活性有一定的提升作用，其中S2菌肥處理POD活性的效果最佳。

圖1 不同微生物菌肥處理對番茄葉片POD活性的影響

3.3 不同微生物菌肥處理對番茄PPO活性的影響

由圖2可以看出，除幼苗期Ⅰ的S1處理與CK差異不明顯，其他時期各處理都與CK有明顯差異。幼苗期Ⅱ隨著番茄的生長，PPO活性呈現一直增長的趨勢，但S5處理不顯著。番茄PPO活性在幼苗期I和幼苗期Ⅱ時S3處理達到最大值S2次之。開花坐果期I時S2的處理達到最大值，S2處理PPO活性比CK增加41.9%，S3次之。其余3項處理均高于CK。開花坐果期Ⅱ時各項處理呈現下降趨勢，S2處理還是最大值，比CK增加36.7%；S3次之，比CK增加26.1%。綜上所述，番茄PPO活性處理中S3處理最佳，S2次之。

圖2 不同微生物菌肥處理對番茄葉片PPO活性的影響

3.4 不同微生物菌肥處理對番茄PAL活性的影響

從圖3可以看出，不同處理均與CK的PAL活性有明顯差異。整體呈現先增后降趨勢。番茄幼苗期Ⅱ時PAL活性最強，其中S3活性處理達到最大值，結果比CK增加78.1%。幼苗期Ⅰ時S3處理達到最大值，S1、S5無顯著差異。開花坐果期I時S2處理達最大值，比CK增加49.9%，S3處理次之。開花坐果期Ⅱ 整體的PAL活性呈現下降趨勢，S4處理下降的趨勢最為明顯，其中S2處理還是達到最大值。綜上所述，番茄PAL活性處理中S3的處理結果最佳，S2次之。

圖3 不同微生物菌肥處理對番茄葉片PAL活性的影響

4 討論與結論

研究表明，微生物菌肥的各項處理可使番茄株高，莖粗等有所增加，表現一定的促進作用。施用微生物菌肥后顯著提高了番茄的生長發育。微生物菌肥的增產機理：一是通過增加土壤肥力，即增加土壤中的氮素的來源，使土壤中難溶的磷鉀成為可能；二是調節植物生長，許多微生物通過產生植物類激素，促進植物生長。該試驗選取了5種微生物菌肥，在和1個對照的對比中分析發現微生物菌肥可在不同程度上促進溫室番茄的植株生長，該研究與魏保國等[2]實驗結果一致。微生物菌肥促進番茄植株生長，其原因可能是菌肥中的微生物優化了土壤生物種群結構，活化了土壤酶活性，加快有機物質的分解或通過微生物產生植物類激素促進根系生長而促進了番茄植株生長。

微生物菌肥處理后，可能激活了番茄相關抗性反應，過氧化物酶(POD)是植物抗逆反應過程中的關鍵酶之一，是誘導酶，POD活性的增加是組織褐化及細胞壁木酸化，從而阻止病原物的進一步侵染，多酚氧化酶(PPO)能直接以O2為氧化底物將酚氧化成醌，以抑制病蟲害的侵染[13]。綠葉中PPO活性大部分存在于葉綠體內，細胞壁也可能存在PPO，它可催化多酚氧化為醌，醌聚合并與細胞內蛋白質的氨基酸反應，結果產生黑色素沉淀。苯丙氨酸解氨酶(PAL)催化L-苯丙氨酸解氨生成反式肉桂酸，是苯丙烷類次生代謝途徑的限速酶和關鍵酶。PAL活性在植物染病后，活力會有極具上升，幫助其增加植物體內的病毒抗性。番茄根系遭受連作逆境脅迫時，可能產生了大量的活性氧自由基，為了抵抗逆境對番茄根系造成的傷害，POD活性增加，以便清除活性氧自由基，減少膜脂過氧化作用。根系在逆境條件下，微生物菌肥可能激活了植物體內磷酸戊糖途徑，而使番茄體內多酚氧化酶活性增強，催化木質素及其它酶類氧化產物的形成，構成保護性屏蔽，增強番茄的抗性。微生物菌肥也可能催化了番茄體內苯丙烷類次生代謝途徑，產生酚類物質及黃酮、木質素、異黃酮類等物質，增強了番茄的抗病性。

試驗結果表明，5種微生物菌肥均能不同程度促進溫室連作番茄生長，其中S5處理對番茄株高的促進效果最佳，S3處理對番茄莖粗的提升效果最佳；5種微生物菌肥均能不同程度的提升番茄抗性酶的活性，其中S3(三炬灌金液)處理對溫室番茄抗性酶活性效果最佳。