設施番茄連作對土壤理化性狀、微生物數量及病蟲害的影響

馬 燦，王明友*

(1.德州學院生態與園林建筑學院，山東 德州 253023)

番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)是我國主要大宗蔬菜之一，在蔬菜生產中占有十分重要的地位。特別是隨著設施蔬菜的發展，番茄生產基本實現了周年生產和均衡供應。但由于設施蔬菜生產具有復種指數高、高度集約化等特點，致使連作障礙問題日益突出，嚴重制約了設施番茄栽培的可持續發展。迄今為止，國內外對蔬菜的連作障礙問題進行了大量的研究。研究表明，連作致使土壤理化性狀變劣、養分比例失調、土壤微生物種群構成及數量都顯著改變、病原微生物增多、生產性能降低[1-6]。但關于設施連作番茄土壤理化性狀、微生物數量變化及病蟲害發生情況的研究較少。本文擬通過研究番茄不同連作茬次土壤理化性狀和微生物數量的變化及番茄病蟲害發生情況，了解連作土壤質量演變的規律和連作對病蟲害的影響，旨在為設施番茄生產的可持續發展提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2010年8月至2011年6月在德州市臨邑縣臨南鎮和棗莊市嶧城區西王莊鄉日光溫室蔬菜產區進行。土壤樣品分別以番茄連作1年、連作3年、連作5年、連作8年的地塊為試驗處理進行采集，大田地新建溫室為對照(CK)。土壤樣本采集時按等距離原則進行，各采樣點均按"S"型布點采集0～20 cm表層土壤，經混合均勻后，用四分法處理，剩余約1.5 kg樣品帶回實驗室自然風干，去掉植物根系、落葉、石塊等，用研缽研磨后，先過20目尼龍篩，混勻后取50～100 g土壤，再用研缽研磨后全部過100目尼龍篩，分別貯存備用。

在相應地塊種植番茄后，統計病蟲害發生情況。供試番茄品種為金鵬一號。2010年8月28日播種，10月21日田間定植，行距70 cm，株距40 cm，每個試驗區面積為16.8 m2，重復3次。其它按田間常規管理進行。

1.2 試驗方法

1.2.1 土壤理化性狀測定[7]

土壤樣品用無二氧化碳蒸餾水 (水土比5∶1)浸提后，用PHS-2F型數字酸度計測定PH值，用DDS-11A型電導率儀測定電導率(EC值)；土壤容重用環刀法測定；土壤有機質采用K2Cr2O7-H2SO4消煮、FeSO4容量法測定；土壤堿解氮采用1 mol·L-1NaOH 堿解擴散、0.005 mol·L-1(1/2H2SO4)滴定法測定；速效磷用 0.5 mol·L-1NaHCO3法測定；速效鉀用中性NH4OAc浸提、火焰光度法測定。

1.2.2 土壤微生物的測定[8]

細菌采用牛肉膏蛋白胨培養基；放線菌采用改良高氏1號培養基；真菌采用馬丁氏培養基；均采用平板培養計數法。

表1 番茄綜合抗病性分級

1.2.3 番茄病蟲害測定

表2 番茄抗根結線蟲評價分級標準

于番茄拉秧時根據番茄植株生長狀態和根系感染線蟲程度計算綜合抗病性、根結等級和根結線蟲病蟲害指數。

番茄綜合抗病性計算見表1。

根結等級采用Garabedian和van Grundy(1983)的分級標準[9](表 2)。

病情指數=∑ (各級病株數×各級代表值)/(調查總株數×最高代表值)×100

2 結果與分析

2.1 設施番茄連作茬次對土壤理化性狀的影響

由表3可以看出，設施番茄土壤pH值隨連作茬次的增加呈下降趨勢。在連作初期和連作5年后下降尤為明顯。設施番茄土壤電導率變化和土壤pH變化相反，總體呈上升趨勢(表3)，同樣以連作初期和連作5年后變化明顯。

表3 設施番茄連作茬次對土壤理化性質的影響

表3同時顯示，土壤容重隨連作茬次的增加呈下降趨勢，連作1、3、5和8年分別比對照下降了4.3%、6.9%、7.2%和7.8%。土壤有機質含量隨連作茬次的增加呈上升趨勢，連作1、3、5和8年分別比對照升高了 34.9%、62.3%、57.1%和71.2%，和土壤容重變化具相似性。可見，設施番茄土壤有機質含量的變化和土壤容重的變化具有明顯的相關性。

由表3還可看出，隨著連作茬次的增加設施連作番茄土壤堿解氮含量不斷升高；土壤速效鉀、速效磷的變化趨勢一致，在連作初期迅速升高，連作第3年達到峰值后，平緩降低，但皆高于對照。由堿解氮、速效磷、速效鉀之間的變化關系可以看出，設施番茄連作土壤養分失衡是造成連作障礙的重要因素。

2.2 設施番茄連作茬次對土壤微生物數量的影響

由圖1可以看出，土壤細菌的數量在連作1年達到最高值，此后隨著設施番茄連作茬次的增多呈下降的趨勢，連作5年后變化趨于平緩，連作1、3、5、8 年 土 壤 細 菌 數 量 較 對 照 分 別 增 加45.06%、16.69%、7.78%、4.54%。

設施連作番茄土壤放線菌數量呈現和細菌相似的變化規律(圖2)，在連作三年達到最高值后明顯下降，連作1、3、5、8年土壤放線菌數量較對照分別增加 14.49%、40.60%、7.25%、6.19%，可見，連作5年和連作8年對放線菌數量影響已較小。

圖3顯示，土壤中真菌數量隨設施番茄連作茬次的增加持續升高，連作1、3、5、8年土壤真菌數量較對照分別增加3.57%、78.85%、138.74%、183.79%。

圖1 番茄連作對土壤中細菌數量的影響

圖2 番茄連作對土壤中放線菌數量的影響

圖3 番茄連作對土壤中真菌數量的影響

2.3 設施番茄連作茬次對病蟲害發生的影響

通過拉秧前綜合抗病性指標的考核可以看出(表4)，對照已染病，但仍有一定產量，而其他處理隨連作茬次的增加感病程度不斷加劇，生產潛能受到嚴重抑制，到連作8年后，番茄已基本不能形成產量。

表4 連作對設施番茄病蟲害的影響

根結線蟲病是設施番茄生產過程中重要的植物病害之一。表4表明，隨設施番茄連作茬次的增加根結等級及病情指數皆連續增加。連作3年后，番茄根系根結已很嚴重，侵染率接近60%；連作5年后，根結率已接近5級，根結線蟲對番茄已造成極大危害。可見，連作前3年是根結線蟲危害程度迅速積累時期，連作5年后絕大部分番茄根系已被根結線蟲侵染。

3 討論

本試驗結果表明，設施番茄土壤pH值隨種植茬次增加呈下降趨勢，這與朱余清[10]的研究結果一致。在連作初期和連作5年后下降尤為明顯，這可能是因為種植初期菜農為保證番茄獲得高產，驟然增加化肥用量造成pH值明顯降低，之后，由于土壤本身的緩沖能力，pH變化相對較小，超過5年后，由于長期超量施用單一化肥和高氮有機肥，土壤緩沖能力降低，導致土壤酸化加劇。本試驗條件下，設施番茄連作土壤電導率變化隨著連作茬次的增加呈上升趨勢。這可能是設施番茄土壤處在相對密閉的環境條件下，不受自然降水淋洗，多余肥料則全部殘留于土壤中，并逐年累積的結果[11]。

土壤有機質是土壤中各種營養元素特別是氮、磷的重要來源，同時還能改善土壤物理性質[12]。有研究表明，保護地土壤有機質含量高于露地菜園土壤，遠高于露地及耕地土壤有機質含量[13]。且隨種植茬次的增加逐年增加，二者呈極顯著正相關[7]。本試驗研究表明，土壤有機質含量隨著連作茬次的增加呈上升趨勢，而土壤容重隨連作茬次的增加呈下降趨勢。可見，設施番茄土壤有機質含量的變化和土壤容重的變化具有明顯的相關性。這主要是因為菜農在種植番茄過程中大量施用有機肥而增加了土壤有機質含量，有機質含量高，則土壤疏松，容重降低。

已有調查表明，農業生產中菜農重施N、P肥，輕施K肥，且隨著設施種植茬次的增加，造成保護地土壤堿解氮平均水平是露地及耕地土壤堿解氮平均水平的3倍多[14]，且土壤速效磷含量也大大高于大田土壤[15]。呂衛光等[16]研究表明，黃瓜連作后土壤中N、P養分較豐富，P過剩，而K則消耗過多，造成土壤中N、P、K比例失調，養分不平衡。本試驗研究表明，土壤中堿解氮的含量隨連作茬次的增加而增加，連作1年較新建棚堿解氮含量明顯上升，此后變化幅度較小，5年后又有較大幅度的升高。設施番茄土壤速效鉀、速效磷的變化趨勢一致，在連作初期迅速升高，連作第3年達到峰值后，平緩降低，但都比對照的含量高。可見，設施番茄連作土壤養分失衡是造成連作障礙的重要因素。

微生物是土壤中有機質和養分轉化與循環的動力，資料表明，連作往往會造成土壤微生物種群結構失衡，導致土壤生產性能降低、作物減產[3，17]。本研究表明，設施番茄連作土壤中細菌和放線菌隨種植茬次增加呈先升后降趨勢，而真菌數量持續升高，土壤微生物種群結構明顯改變，這和馬海燕在非洲菊上的研究結果一致[18]。

李林等[19]研究表明，隨著連作栽培時間的延長，根系自毒產物增多，抵抗力下降，為根結線蟲侵染提供了適宜的條件，使根結線蟲的危害成為生產上的突出問題。本試驗表明，隨設施番茄連作茬次的增加，植株綜合抗病性顯著下降，根結等級及病情指數連續增加，連作5年后絕大部分番茄根系已被根結線蟲侵染。有關設施番茄根結線蟲危害機理有待于進一步研究。

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