大蒜秸稈還田對(duì)溫室番茄連作土壤微生物及根結(jié)線蟲病的影響

徐金強(qiáng)+劉素慧+劉慶濤+尉輝+田華英+崔凱

摘要：以凱特二號(hào)番茄為試驗(yàn)材料，研究大蒜秸稈不同施用量對(duì)溫室番茄連作土壤細(xì)菌、真菌、放線菌、氨化細(xì)菌、硝化細(xì)菌和好氣性纖維素分解菌數(shù)量及根結(jié)線蟲病的影響。結(jié)果表明，大蒜秸稈還田增加了土壤中細(xì)菌、放線菌和真菌數(shù)量，土壤氨化細(xì)菌、硝化細(xì)菌和好氣性纖維素分解菌等生理類群數(shù)量也得到提高，溫室連作番茄根結(jié)線蟲病害發(fā)生情況得到緩解。在各定植時(shí)間上，各微生物數(shù)量基本與大蒜秸稈還田量呈正相關(guān)。綜合考慮，認(rèn)為大蒜還田量以 5 000 kg/hm2 為宜。因此，大蒜秸稈還田可優(yōu)化溫室番茄連作土壤微生物環(huán)境，減輕根結(jié)線蟲的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：大蒜秸稈還田；番茄連作；土壤微生物；根結(jié)線蟲病

中圖分類號(hào)： S641.204；S154.3；S436.412.2+9文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2017）07-0091-03

隨著日光溫室栽培年限逐漸增加，長(zhǎng)時(shí)間季節(jié)性或常年覆蓋，打破了自然狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)平衡，土壤次生鹽漬化加劇，微生物群落單一，數(shù)量偏低，連作障礙日趨嚴(yán)重。日光溫室番茄生產(chǎn)中根結(jié)線蟲（Meloidogyne spp.）是植物的重要病害之一[1]，是分布廣、危害重的植物寄生線蟲[2-3]，此外，根結(jié)線蟲還能與其他病原菌形成復(fù)合侵染[4]，從而造成更嚴(yán)重的損害，一般可造成減產(chǎn)10%～20%，嚴(yán)重可達(dá)30%～40%，甚至絕產(chǎn)[5]，嚴(yán)重制約日光溫室番茄生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。

近年來，大量研究表明秸稈還田可調(diào)節(jié)土壤微生物種群，土壤微生物與土傳病害的發(fā)生密切相關(guān)。Janvier等研究發(fā)現(xiàn)，土壤中有益微生物的群落分布和抑制病原菌能力呈正相關(guān)[6]。曹志平等研究發(fā)現(xiàn)，土壤引入小麥秸稈后增加了土壤微生物（如細(xì)菌、真菌、放線菌）量，從而引起不同取食類型的土壤線蟲群落結(jié)構(gòu)的變化，改善整個(gè)土壤食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)，恢復(fù)土壤生態(tài)系統(tǒng)抑制病原生物的生態(tài)功能[7]。溫丹等研究發(fā)現(xiàn)，松杉樹皮堆肥、玉米秸稈堆肥能較好地調(diào)整土壤微生物環(huán)境，特別對(duì)根結(jié)線蟲病有明顯的防效[8]。因此，利用土壤微生物種群之間的生克關(guān)系抑制根結(jié)線蟲病已成為一種防治思路。

本試驗(yàn)以日光溫室連作番茄為試驗(yàn)材料，研究大蒜秸稈還田對(duì)土壤微生物和根結(jié)線蟲病的影響，以期為解決日光溫室番茄連作障礙探討一條切實(shí)可行的道路。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院教學(xué)基地進(jìn)行，試驗(yàn)所用秸稈為金鄉(xiāng)大蒜秸稈；供試土壤為連作8年的番茄土壤，類型為潮土；凱特二號(hào)為供試番茄品種。

1.2試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2014年11月至2015年6月進(jìn)行，共設(shè)A、B、C、D 4個(gè)秸稈還田量處理，依次為3 000、4 000、5 000、6 000 kg/hm2，對(duì)照（CK）不施加大蒜秸稈。定植前施 75 000 kg/hm2 腐熟農(nóng)家肥、450 kg/hm2磷肥、225 kg/hm2鉀肥作基肥；定植采用寬窄行小高壟，寬行70 cm，窄行40 cm，壟高15 cm；起壟后，將粉碎成1～2 cm大蒜秸稈按其質(zhì)量的5%拌灑尿素后，均勻鋪平，充分翻拌，均勻分布在0～30 cm深土層內(nèi)，蓋地膜。2014年11月2日按35 cm株距定植，管理均按常規(guī)方法進(jìn)行。

1.3項(xiàng)目測(cè)定

分別于定植后30、60、90、120、150 d采集番茄根際土壤。每個(gè)處理隨機(jī)選取3株植株，取出0～30 cm土層中的根系，輕輕抖動(dòng)出根際土壤，混勻，用滅菌的塑料袋包扎密封，4 ℃保存，用于微生物數(shù)量的測(cè)定；拉秧時(shí)每個(gè)處理隨機(jī)選出10株番茄，將根拔出，沖洗干凈后，記錄每株根結(jié)數(shù)。

土壤細(xì)菌、真菌和放線菌分析采用稀釋平板涂抹法，培養(yǎng)基分別為牛肉蛋白胨培養(yǎng)基、馬丁氏培養(yǎng)基（每1 000 mL培養(yǎng)基中加1%孟加拉紅水溶液3 mL、1%鏈霉素3 mL）、改良1號(hào)培養(yǎng)基（每300 mL培養(yǎng)基加3%重鉻酸鉀溶液1 mL）；氨化細(xì)菌、硝化細(xì)菌和好氣性纖維素分解菌數(shù)量采用最大或然數(shù)（MPN）稀釋法，培養(yǎng)基分別為蛋白胨培養(yǎng)基、改良斯蒂芬遜（Stephenson）培養(yǎng)基、赫奇遜氏（Hutchinson）培養(yǎng)基[9-10]，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)，接種后置于28 ℃恒溫箱內(nèi)培養(yǎng)。

根結(jié)線蟲調(diào)查參照劉維志分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[11]進(jìn)行病情分級(jí)和防效計(jì)算：0級(jí)為根系完整，無根結(jié)；1級(jí)為有少量根結(jié)，根壞死率少于25%；2級(jí)為根結(jié)數(shù)占根系的26%～50%；3級(jí)為根結(jié)數(shù)占根系的51%～75%；4級(jí)為根結(jié)特多且較大，占根系的76%～100%。

根結(jié)指數(shù)=∑（發(fā)病級(jí)別×該級(jí)植株數(shù)）/（調(diào)查總株數(shù)×4）×100%；防治效果=（對(duì)照根結(jié)指數(shù)-處理根結(jié)指數(shù)）/對(duì)照根結(jié)指數(shù)×100%。

1.4數(shù)據(jù)分析

采用DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，各組間的差異比較采用LSD法。

2結(jié)果與分析

2.1大蒜秸稈還田對(duì)溫室番茄連作土壤微生物的影響

2.1.1對(duì)土壤細(xì)菌數(shù)量的影響由圖1可知，定植后120 d內(nèi)，隨時(shí)間延續(xù)，日光溫室番茄連作土壤中細(xì)菌數(shù)量呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，定植120 d達(dá)到最大值，之后急劇下降；同一定植時(shí)間內(nèi)，土壤細(xì)菌數(shù)量隨大蒜秸稈還田量的增加而升高；施入大蒜秸稈后，4個(gè)處理A、B、C和D在定植30 d時(shí)土壤細(xì)菌數(shù)量比未施加大蒜秸稈的對(duì)照分別提高了32.04%、4013%、49.08%、49.41%，處理C和D間差異不顯著，但各處理與對(duì)照差異均達(dá)極顯著水平（P<0.01）；定植60、90、120 d 時(shí)4個(gè)大蒜秸稈處理的溫室番茄連作土壤的細(xì)菌數(shù)量變化趨勢(shì)與定植30 d的一致，均為處理C和D間差異不顯著，但各處理與對(duì)照差異均達(dá)極顯著水平（P<0.01），而定植150 d時(shí)4個(gè)處理和對(duì)照間的差異均達(dá)極顯著水平（P<001）。可見，施加大蒜秸稈可有效提高溫室番茄連作土壤細(xì)菌數(shù)量，各處理增加幅度大小依次為D>C>B>A。

2.1.2對(duì)土壤真菌數(shù)量的影響圖2表明，隨時(shí)間延續(xù)，在一定范圍內(nèi)日光溫室番茄連作土壤中真菌數(shù)量呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)；同一定植時(shí)間內(nèi)，土壤真菌數(shù)量的變化趨勢(shì)同細(xì)菌數(shù)量的變化，即隨大蒜秸稈還田量增加呈逐漸升高的趨勢(shì)；定植150 d處理D真菌數(shù)量最多，處理A、B、C、D土壤真菌數(shù)量分別比未施加大蒜秸稈的對(duì)照提高了31.35%、53.22%、6061%、65.78%，處理C和D差異不明顯，但各處理與對(duì)照差異均達(dá)極顯著水平（P<0.01）；定植60 d，4個(gè)處理的增幅均最大，分別為4292%、65.06%、105.33%、120.04%，除處理C和D差異顯著（P<0.05）外，其他處理與對(duì)照差異均達(dá)極顯著水平（P<0.01）。說明施加大蒜秸稈可有效提高溫室番茄連作土壤真菌數(shù)量，處理D增幅最大，其次是處理C，處理A增幅最小。

2.1.3對(duì)土壤放線菌數(shù)量的影響從圖3可以看出，大蒜秸稈還田對(duì)日光溫室番茄連作土壤放線菌的影響趨勢(shì)與對(duì)細(xì)菌的影響基本一致，放線菌數(shù)量也呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，定植120 d時(shí)最多，之后急劇下降；同一定植時(shí)間內(nèi)，土壤放線菌數(shù)量與大蒜秸稈還田量呈正相關(guān)；處理A、B、C和D在定植60 d時(shí)土壤放線菌數(shù)量比對(duì)照分別提高了33.82%、45.67%、6539%、67.88%，各處理與對(duì)照差異均達(dá)極顯著水平（P<0.01）；定植30、90、120 d時(shí)4個(gè)處理土壤放線菌數(shù)量變化趨勢(shì)與定植60 d的基本一致，除處理C和D間無顯著差異外，各處理與對(duì)照差異均達(dá)極顯著水平（P<0.01）；定植150 d時(shí)，放線菌數(shù)量雖最少，但4個(gè)處理分別比對(duì)照增加4012%、49.65%、78.88%、80.99%，除處理C和D差異不顯著外，各處理與對(duì)照差異均達(dá)極顯著水平（P<0.01）。因此，大蒜秸稈還田可提高日光溫室番茄連作土壤放線菌數(shù)量，且數(shù)量隨大蒜秸稈還田量的增加而增加，但處理D較處理C增幅明顯降低。

2.1.4對(duì)土壤氨化細(xì)菌數(shù)量的影響圖4表明，番茄生長(zhǎng)發(fā)育期內(nèi)土壤氨化細(xì)菌數(shù)量呈現(xiàn)先上升趨勢(shì)，定植60 d達(dá)最大值，之后逐漸降低，定植150 d時(shí)土壤氨化細(xì)菌數(shù)量雖最低，但處理A、B、C和D土壤細(xì)菌數(shù)量相對(duì)于對(duì)照增幅均最高，分別為33.98%、65.48%、107.85%、63.07%；除定植90、120、150 d的處理C和D間均無顯著差異外，各定植時(shí)間內(nèi)各處理與對(duì)照差異均達(dá)極顯著水平（P<0.01）。表明施加大蒜秸稈可提高土壤氨化細(xì)菌數(shù)量，尤其是氨化細(xì)菌數(shù)量整體下降過程中相對(duì)增幅更明顯。

2.1.5對(duì)土壤硝化細(xì)菌數(shù)量的影響由圖5可知，隨番茄定植時(shí)間的延長(zhǎng)，土壤硝化細(xì)菌數(shù)量呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，定植120 d時(shí)達(dá)最大值，150 d時(shí)急劇下降；同一定植時(shí)期內(nèi)，處理A、B、C和D與對(duì)照間差異均達(dá)極顯著水平（P<0.01），但處理C與D之間差異除定植120 d達(dá)極顯著水平外，其他定植時(shí)間差異均未達(dá)極顯著水平；在5個(gè)定植時(shí)間內(nèi)，處理A、B、C和D的硝化細(xì)菌數(shù)量均高于對(duì)照，其中處理A、B增幅最大出現(xiàn)在定植150 d時(shí)，增幅分別為58.43%、91.58%，處理C、D最大增幅則在定植30 d時(shí)，分別為119.39%、131.37%，其次出現(xiàn)在定植150 d時(shí)，增幅分別為115.87%、118.50%。由此可知，大蒜秸稈還田可顯著提高土壤硝化細(xì)菌數(shù)量，綜合考慮可知溫室番茄生長(zhǎng)后期增幅最明顯。

2.1.6對(duì)土壤好氣性纖維素分解菌數(shù)量的影響圖6表明，溫室番茄連作土壤好氣纖維素分解菌數(shù)量變化趨勢(shì)同硝化細(xì)菌，也是先升高后降低，定植120 d時(shí)達(dá)最大值，150 d時(shí)下降；同一定植時(shí)期內(nèi)，4個(gè)處理與對(duì)照間差異均達(dá)極顯著水平（P<0.01），但處理C與D之間在定植30、60、150 d時(shí)均差異不顯著；4個(gè)處理相對(duì)對(duì)照增加幅度最大值均出現(xiàn)在定植 60 d 時(shí)，增幅分別為89.07%、116.12%、138.31%、13843%，增加幅度最小值均出現(xiàn)在定植120 d時(shí)，增幅分別為26.99%、58.46%、83.09%、87.81%。

2.2大蒜秸稈還田對(duì)溫室連作番茄根結(jié)線蟲病的影響

由表1可知，在番茄拉秧期，未施加大蒜秸稈的對(duì)照土壤根結(jié)線蟲發(fā)病率高達(dá)100%，根結(jié)指數(shù)為70.0%，大蒜秸稈還田后根結(jié)線蟲發(fā)病率和根結(jié)指數(shù)均低于對(duì)照，且與大蒜秸稈還田量呈負(fù)相關(guān)，即處理D<處理C<處理B<處理A處理C>處理B>處理A。

3討論

秸稈還田有利于土壤微生物的繁殖[12-16]，可調(diào)整土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，提高土壤微生物多樣性，達(dá)到防治土傳病害的目的[17-18]。El-Nagdi等研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)堆肥主要是通過調(diào)節(jié)土壤微生物區(qū)系對(duì)根結(jié)線蟲的直接或間接的抑殺作用來防治根結(jié)線蟲病的[19]。溫丹等研究結(jié)果表明，松杉樹皮堆肥、玉米秸稈堆肥能較好地調(diào)整土壤微生物環(huán)境，特別對(duì)根結(jié)線蟲病有明顯的防效[8]。本試驗(yàn)也表明，大蒜秸稈還田明顯增加了土壤中細(xì)菌、放線菌和真菌數(shù)量，土壤氨化細(xì)菌、硝化細(xì)菌和好氣性纖維素分解菌等生理類群數(shù)量也得到提高，優(yōu)化了土壤微生物環(huán)境，減輕了溫室連作番茄根結(jié)線蟲病害發(fā)生。秸稈還田量并非越多越好，本試驗(yàn)表明，隨著還田量增大，防治效果呈遞增的趨勢(shì)，但施加6 000 kg/hm2的效果略高于或等同于施加5 000 kg/hm2的效果，這可能與大蒜秸稈自身含有大量的化感物質(zhì)有關(guān)[20-21]。因此，在改善土壤微生物環(huán)境和抑制番茄根結(jié)線蟲的前提下，應(yīng)從就地取材與防治效果兩方面綜合考慮，推薦大蒜秸稈施加量為5 000 kg/hm2。

施用秸稈還田不僅可解決秸稈堆積、焚燒等帶來的一系列問題，還可增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤結(jié)構(gòu)和微生物環(huán)境，解決了長(zhǎng)期過量使用化肥、農(nóng)藥所引起的日益嚴(yán)重的農(nóng)產(chǎn)品污染問題[22]，同時(shí)可改善土壤理化性質(zhì)，進(jìn)而提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[23-25]，因此，很適合設(shè)施農(nóng)業(yè)的大規(guī)模推廣。

本試驗(yàn)僅對(duì)大蒜秸稈不同使用量對(duì)日光溫室番茄土壤微生物和根結(jié)線蟲病進(jìn)行了防治效果研究，在今后的研究中，可以集成生物防治和秸稈還田技術(shù)在設(shè)施內(nèi)的應(yīng)用進(jìn)行試驗(yàn)，篩選出最有利于改善設(shè)施土壤微環(huán)境和控制根結(jié)線蟲病進(jìn)而提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的最經(jīng)濟(jì)的施用方案，并進(jìn)行設(shè)施植物生產(chǎn)推廣。

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