土壤改良劑施用對設施土壤微生物數量與酶活性及青菜生長的影響

陸利民，趙 晶，楊業鳳，邵 婷，周艷孔，胡曉穎，沈源源*

（1上海市浦東新區農業技術推廣中心，上海201201；2上海市農業科學院農產品質量標準與檢測技術研究所，上海201403）

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土壤改良劑施用對設施土壤微生物數量與酶活性及青菜生長的影響

陸利民1，趙 晶2，楊業鳳1，邵 婷2，周艷孔1，胡曉穎1，沈源源2*

（1上海市浦東新區農業技術推廣中心，上海201201；2上海市農業科學院農產品質量標準與檢測技術研究所，上海201403）

摘 要：在設施大棚中分別施用不同濃度的兩種土壤改良劑——松壤與木霉菌劑，研究其對土壤微生物數量與酶活性的影響。結果表明：施用松壤后，連作土壤細菌與放線菌數量顯著增加，微生物總量增加，土壤真菌總數無顯著變化；施用木霉菌劑后，連作土壤細菌、放線菌及真菌數量增加，微生物總量增加。兩種土壤改良劑施用均提高了脲酶、中性磷酸酶、蔗糖酶、纖維素酶、過氧化氫酶活性。此外，施用兩種土壤改良劑均有利于青菜植株根系生長，設施青菜的長勢和產量明顯提高。

關鍵詞：土壤改良劑；松壤；木霉菌劑；微生物；酶活性

設施蔬果連作引起的產量降低和品質下降嚴重阻礙和威脅設施農業的可持續發展［1］。為了維持土壤生態平衡，減少農藥、化肥的使用量，使用含有有益微生物種群的生物修復劑抑制土壤致病菌的發展，作為修復的重要手段［2］越來越受到重視。杜嬋娟等［3］研究發現，使用真菌制劑可有效改善土壤的微生態環境，抑制病原菌的生長，降低香蕉枯萎病的發病率。劉紅杰等［4］研究表明，施用微生物復合肥顯著增強了土壤酶活性，為生產創造了良好的土壤生物化學環境。目前，以土壤微生物區系組成與酶活性評價微生物改良劑對設施大棚土壤修復效果的報道還很少見。本研究通過向設施菜地施用不同濃度的松壤與木霉菌劑，探討不同改良劑對連作土壤的修復效果，從而為生物技術修復連作障礙的設施土壤提供技術參考。

1 材料與方法

1．1 材料

供試青菜品種為‘新場青’。供試改良劑為松壤（有效成分≥99" 8％、水分≤0" 1％，由菏澤科奇作物保護有限公司提供）與木霉菌劑（有效活菌數≥1" 0億/g，由上海交通大學農學院提供）。

試驗于2013年11—12月在上海市浦東新區普南園藝場進行，該園藝場常年以種植綠葉菜為主。土壤pH 7" 56，有機質含量15" 1 g/kg，有效氮1" 48 g/kg，有效磷54" 8 mg/kg，有效鉀80" 3 mg/kg。

1．2 試驗設計

選取兩塊面積各約300 m2的設施大棚，每塊大棚劃分12個小區。1號大棚施用松壤，處理1-1：0 kg/hm2（松壤組對照）；處理1-2：15 kg/hm2；處理1-3：30 kg/hm2；處理1-4：45 kg/hm2。2號大棚施用木霉菌劑，處理2-1：0 kg/hm2（木霉菌劑組對照）；處理2-2：150 kg/hm2；處理2-3：300 kg/hm2；處理2-4：450 kg/hm2。以上各處理均3次重復。木霉菌劑于2013年11月5日按不同處理拌土后均勻撒施于土壤中后耙平，11月6日移栽青菜，12月底收獲。以同樣的方法于11月25日將松壤施入土壤，11月26日移栽青菜，于2014年1月中旬收獲。

1．3 方法

1" 3" 1 樣品的采集與處理

用土鉆取青菜根際土樣，撿除雜物，快速過篩，將土樣分為2份，分別在4℃保存和風干保存，分別用于測定根際微生物數量和土壤酶活性。

1" 3" 2 土壤微生物數量的測定

土壤細菌采用營養瓊脂培養基、放線菌采用改良高氏一號培養基、真菌采用孟加拉紅培養基進行培養，細菌、放線菌、真菌計數采用稀釋平板法［5］。

1" 3" 3 土壤酶活性的測定

采用靛酚比色法測定脲酶的活性，結果以培養24 h后1 g土壤中NH3-N的毫克數表示；采用磷酸苯二鈉法測定磷酸酶的活性，以培養24 h后1 g土壤中釋放出酚的毫克數表示；采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定蔗糖酶的活性，以培養24 h后1 g土壤生成的葡萄糖毫克數表示；采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定纖維素酶活性，以羧甲基纖維素為基質測定釋放的葡萄糖含量表示；采用高錳酸鉀滴定法測定過氧化氫酶的活性，以1 g土壤所消耗的0" 1 mol/L KMnO4溶液的毫升數表示［6］。

1" 3" 4 數據處理

采用SPSS 19" 0和Excel 2003軟件進行數據處理和做圖，差異顯著分析采用LSD多重比較法。

2 結果與分析

2．1 松壤與木霉菌劑改良對設施土壤微生物數量的影響

2" 1" 1 松壤改良后設施大棚土壤中微生物數量的變化

由表1可知，當施入松壤改良劑之后，土壤中微生物區系發生了明顯變化。細菌總數隨著松壤施入量的增加呈上升趨勢，處理1-2、1-3、1-4較處理1-1分別增加了0" 8×106cfu/g、2" 4×106cfu/g、3" 6×106cfu/g。放線菌數量也顯著增加，處理1-3放線菌數量最高，較處理1-1增加了3" 3×105cfu/g。真菌總數基本沒有變化，處理間沒有明顯差異。微生物總量隨著三大菌群的增加也有顯著的升高，處理1-4效果最好，較處理1-1增加了3" 8×106cfu/g。其中細菌占微生物總量比例最高為89" 68％—91" 56％，并隨著松壤施入量的增加比例提高，放線菌所占比例次之為8" 77％—9" 79％，霉菌所占比例最小為0" 42％—0" 45％，較處理1-1所占比例逐步下降。

表1　松壤改良對土壤中微生物數量的影響Table 1 Effects of loose soil on soil microbial amount　cfu·g－1土

2" 1" 2 木霉菌劑改良后設施大棚土壤中微生物的變化

由表2可以看出，經過木霉菌劑改良后，三大菌群較處理前有了明顯的增加，細菌總數以處理2-3最大，較處理2-1增加了2" 9×106cfu/g，但處理2-4有顯著下降。放線菌總數、真菌總數也有顯著的增加，均為處理2-4最大，分別較處理2-1增加了4" 3×105cfu/g、2" 2×104cfu/g。土壤中微生物總量處理2-3最大，顯著高于其他處理。細菌占微生物總量比例由處理2-1的86" 24％上升至91" 79％（處理2-3），放線菌比例為8" 43％—11" 87％，真菌比例為0" 57％—0" 83％。

表2　木霉菌劑改良對土壤中微生物數量的影響Table 2 Effects of Trichoderma on soil microbial amount　cfu·g－1土

2．2 松壤與木霉菌劑改良對設施土壤酶活性的影響

2" 2" 1 松壤改良后設施大棚土壤中酶活性的變化

由表3可知，當土壤中施入松壤改良劑之后，土壤酶活性均有不同程度的增加。脲酶活性較處理1-1顯著增加，但增幅不明顯，處理1-3最高，為處理1-1的1" 17倍。中性磷酸酶、蔗糖酶、纖維素酶活性隨著松壤改良劑施用量的增加逐步增加，3種酶活性均為處理1-4最高，分別比處理1-1提高了0" 15 mg/g、1" 8 mg/g、0" 09 mg/g。過氧化氫酶活性沒有顯著變化。

表3　松壤對設施土壤脲酶、中性磷酸酶、蔗糖酶、纖維素酶、過氧化氫酶活性的影響Table 3 Effects of loose soil on urease，phosphatase，invertase，cellulose and catalase activities in greenhouse soil

2" 2" 2 木霉菌劑改良后設施大棚土壤中酶活性的變化

由表4可知，施用木霉菌劑改良連作土壤后，土壤酶活性隨著施用量的增加有不同的變化。處理2-2、2-3、2-4脲酶活性較處理2-1分別增加了0" 09 mg/g、0" 12 mg/g、0" 12 mg/g，但三者之間并無顯著差異。蔗糖酶與纖維素酶活性在加大施用量時有了很大的提升，處理2-4最高，分別為處理2-1的1" 73倍與1" 68倍。而中性磷酸酶與過氧化氫酶較處理2-1雖有一定的增加，但差異并不顯著。

表4　木霉菌劑對設施土壤脲酶、中性磷酸酶、蔗糖酶、纖維素酶、過氧化氫酶活性的影響Table 4 Effects of Trichoderma on urease，phosphatase，invertase，cellulose and catalase activities in greenhouse soil

2．3 松壤和木霉菌劑對青菜生長和產量的影響

2" 3" 1 松壤處理設施土壤后對青菜植株長勢的影響

由表5可以看出，隨著松壤施入量的增加，設施青菜植株長勢提高越明顯。處理1-2、1-3和1-4比處理1-1株高分別增加0" 29 cm、0" 83 cm、1" 41 cm。松壤施入量最高的處理1-4在葉長、葉寬、葉柄長和葉柄寬上分別比處理1-1提高2" 3 cm、1" 49 cm、0" 44 cm、0" 81 cm。說明松壤處理后土壤中有益微生物種群增加，有利于青菜植株根系生長，從而使地上部增長加快。

表5　松壤處理設施土壤對青菜植株長勢的影響Table 5 Effects of loose soil on the growth of green vegetables

2" 3" 2 松壤處理設施土壤后對青菜產量的影響

由表6可以看出，隨著松壤施入量的增加，設施青菜植株產量提高越明顯。處理1-2、1-3和1-4比處理1-1青菜單株重分別提高13" 11 g、25" 79 g、33" 06 g，產量也相應提高。說明多年連作設施蔬菜土壤用松壤處理后，對改善設施土壤、增加青菜產量有明顯效果。

表6　松壤處理設施土壤對青菜產量的影響Table 6 Effects of loose soil on the output of green vegetables

2" 3" 3 木霉菌劑土壤處理后對青菜植株長勢的影響

由表7可以看出，隨著木霉菌劑施入量的增加，設施青菜植株長勢提高越明顯。處理2-2、2-3和2-4比處理2-1株高分別增加0" 37 cm、1" 25 cm、1" 91 cm。木霉菌劑施入量最高的處理2-4在葉長、葉寬、葉柄長和葉柄寬上分別比處理2-1提高3" 65 cm、1" 83 cm、0" 49 cm、1" 04 cm。在葉數上處理2-4比2-1增加1—2片。說明木霉菌劑處理后土壤中有益微生物種群增加，有利于青菜植株根系生長，從而使地上部增長加快。

表7　木霉菌劑處理對青菜植物學性狀的影響Table 7 Effects of Trichoderma on the botanical characters of green vegetables

2" 3" 4 木霉菌劑土壤處理后對青菜產量的影響

由表8可以看出，隨著木霉菌劑施入量的增加，設施青菜植株產量明顯提高。處理2-2、2-3和2-4比處理2-1青菜單株重分別提高18" 57 g、26" 85 g、41" 5 g，最高施入量處理2—4增產15％左右。說明多年連作設施蔬菜土壤用木霉菌劑處理后，對改善設施土壤、增加青菜產量有明顯效果。

表8　木霉菌劑處理對青菜產量的影響Table8 Effects of Trichoderma on the output of green vegetables

3 討論與結論

松壤生物高分子聚合菌能促進土壤中有益微生物的發育，提高肥料利用率，促進作物的根系生長，提高作物的抗病害能力，增產效果明顯。木霉菌作為一種重要的植病生防菌一直受到普遍關注。研究表明：木霉菌不僅對多種植物病原菌具有拮抗作用，而且能促進植物的生長和提高植物的抗逆性［7-8］。

土壤微生物是土壤中活的有機體，是最活躍的土壤肥力因子之一。細菌、放線菌和霉菌是土壤微生物的三大類群，它們的區系組成和數量變化常能反映出土壤的生物活性水平。本試驗表明，兩種土壤改良劑施用后，土壤微生物類群的數量與各類群所占的比例發生了很大變化。其中細菌是設施大棚中土壤微生物生命活動的主體，可以改變土壤物理、化學性質，對土壤養分有效化、促進植物生長起主導作用［9］。放線菌則能夠產生抗生素、溶菌酶等代謝物，具有殺菌、溶菌、抑制部分土傳病和線蟲生長的作用［10］。隨著土壤中細菌、放線菌等有益微生物的生長，大大改善了土壤的微生態環境。施用松壤對連作土壤真菌總數無顯著影響，且所占比例下降，這可能是菌劑中部分有益微生物抑制了真菌的生長；施用木霉菌劑真菌總數增加，可能與其自身可較好定殖，成為土壤微生物中的優勢群體相關。

土壤酶主要來源于土壤微生物和植物根系的分泌物，直接參與土壤中物質的轉化及養分的釋放和固定過程，是表征土壤中物質、能量代謝旺盛程度和土壤肥力狀況的重要生物指標［11］。本研究中，兩種土壤改良劑施用均提高了脲酶、中性磷酸酶、蔗糖酶、纖維素酶、過氧化氫酶活性，說明在施用土壤改良劑后，土壤中微生物增殖所需碳源、氮源及代謝環境明顯改善。本研究中性磷酸酶活性在施用木霉菌劑時上升不顯著，過氧化氫酶活性在兩種土壤改良劑作用下均上升不明顯。王濤等［12］在使用兩種微生物菌肥修復黃瓜連作時，不同處理均能增加土壤中各種酶活性，但存在明顯差異。舒秀麗等［13］使用不同土壤改良劑（EM菌劑、熟石灰、沼液）處理連作西洋參，土壤酶活性變化趨勢均不相同。說明因為不同修復方式的土壤酶變化規律并不一致，對于不同處理影響土壤性質的長期效應還有待深入研究。

本試驗表明，施加松壤與木霉菌劑均可以增加設施土壤有效微生物菌群，改善根際微生物區系的組成和數量，提高土壤酶的活性，說明兩種土壤改良劑對設施連作菜地修復效果均顯著，在實際生產中修復連作障礙具有可行性。

施用松壤和木霉菌劑均對青菜植株生長和產量有明顯提高，同時隨著施入量的增加，植株長勢和產量隨之升高。施用45 kg/hm2松壤比對照青菜增產10" 58％，施用450 kg/hm2木霉菌劑產量比對照青菜增產12" 63％。兩者增產效果略有差異，可能與青菜定植期早晚也有一定關系。

參 考 文 獻

［1］楊業鳳，姚政，金海洋，等"上海市浦東新區設施菜地土壤養分特征及改良意見［J］"上海農業學報，2009，25（12）：48-51"

［2］趙尊練，楊廣君，鞏振輝，等"克服蔬菜作物連作障礙問題之研究進展［J］"中國農學通報，2007，23（12）：278-282"

［3］杜嬋娟，付崗，潘連富，等"木霉制劑對土壤微生物數量和香蕉枯萎病的影響［J］"西南農業學報，2013，26（3）：1030-1033"

［4］劉紅杰，習向銀，劉朝科，等"微生物菌劑對植煙連作土壤酶活性的影響［J］"煙草科技，2011（5）：66-70"

［5］范秀榮，沈萍"微生物學實驗［M］"北京：人民教育出版社，1980"

［6］李振高，駱永明，滕應"土壤與環境微生物研究法［M］"北京：科學出版社，2008"

［7］Zaidi A，Khan S，Aamil M" Bioassociative effect of rhizospheric microorganisms on growth yield and nutrient uptake of greengram［J］" Journal of Plant Nutrition，2004，27（4）：601-6l2"

［8］Elad Y" Biological control of foliar pathogens by means of Trichoderma harzianum and potential modes of action［J］" Crop Prot，2000，19：709-714"

［9］李瓊芳"不同連作年限麥冬根際微生物區系動態研究［J］"土壤通報，2006，37（3）：563-565"

［10］Harman G E，Howell C R，Viterbo A，et al" Trichoderma species-opportunistic，avirulent plant symbionts［J］" Nature Rev Microhiol，2004（2）：43-56"

［11］孫艷艷，蔣桂英，劉建國，等"加工番茄連作對農田土壤酶活性及微生物區系的影響［J］"生態學報，2010，30（13）：3599-3607"

［12］王濤，喬衛花，李玉奇，等"輪作和微生物菌肥對黃瓜連作土壤理化性狀及生物活性的影響［J］"土壤通報，2011，42（3）：578-583"

［13］舒秀麗，趙柳，孫學振，等"不同土壤改良劑處理對連作西洋參根際微生物數量、土壤酶活性及產量的影響［J］"中國生態農業學報，2011，19（6）：1289-1294"

（責任編輯：閆其濤）

Effects of soil conditioners on the soil microbial biomass and enzyme activities and the growth of green vegetables in greenhouse

LU Li-min1，ZHAO Jing2，YANG Ye-feng1，SHAO Ting2，ZHOU Yan-kong1，HU Xiao-ying1，SHEN Yuan-yuan2*
（1Pudong New District Agro-Technology Extension Center，Shanghai 201201，China；2Institute for Agro-Product Quality Quality Standards and Testing Technology，Shanghai Academy of Agricultural Sciences，Shanghai 201403，China）

Abstract：Two kinds of soil conditioners（loose soil and Trichoderma）with different concentrations were applied in greenhouse to study the effect of them on the soil microbial biomass and enzyme activities" The results showed that after application of loose soil，the number of bacteria and actinomycetes increased significantly，the total microbial biomass increased，the total number of soil fungi had no significant change in continuous cropping soil；after application of Trichoderma，the number of bacteria，actinomycetes and fungi increased，and the total amount of microorganism increased in continuous cropping soil" Both soil conditioners improved the activity of urease，neutral phosphatase，invertase，cellulase and catalase" Both soil conditioners were all in favor of root growth of green vegetables，and the growth and yield significantly increased"

Key words：Soil conditioner；Loose soil；Trichoderma；Microorganism；Enzyme activity

*通信作者：沈源源（1986—），男，碩士，研究實習員，研究方向：環境微生物學。E-mail：syy139526＠163" com

作者簡介：陸利民（1966—），男，大學本科，高級農藝師，研究方向：土壤肥料。E-mail：lulim66＠126" com

基金項目：上海市科委重點支撐項目（14DZ1206303）；崇明縣科技攻關項目（CKS2015-01）

收稿日期：2014-11-24

文章編號：1000-3924（2016）01-090-05

中圖分類號：S154

文獻標識碼：A