緩解香水百合木門連作障礙的試驗研究

劉慧春, 雷薛明, 許雯婷, 周江華, 張加強, 史小華, 朱開元*

(1.浙江省園林植物與花卉研究所, 浙江 杭州 311251; 2.武義雨田花卉專業合作社, 浙江 武義 321201)

百合是百合科百合屬的多年生球根花卉, 植物資源豐富, 栽培歷史悠久, 花型優美、花色多樣,品種繁多, 栽培區域廣泛。其中用于切花的百合品種主要有3 大類: 亞洲百合雜種系、麝香百合雜種系和東方百合雜種系。香水百合木門是東方百合的一個雜交變種, 屬于東方百合雜種系中最具代表性的切花品種之一, 其銷售量在國內和國際花卉市場上都名列前茅。然而, 隨著其栽培面積的不斷擴大和規模化生產, 因連作障礙引起的病蟲害、減產及品質下降等一系列問題也隨之產生, 并且已成為困擾其生產和出口的主要困難之一。因此, 亟待尋求一種有效的克服連作障礙的方法, 為香水百合的健康可持續發展奠定夯實的實踐基礎。

近年來, 國內學者對設施蔬菜、西瓜、大豆、太子參等作物連作障礙的研究已有了初步的成果[1-4]。對于百合連作障礙的研究, 主要通過改變種植模式, 如: 與芹菜、甘藍、黃瓜、水稻等經濟作物進行輪作, 亦可通過百菌清、多菌靈和代森錳鋅等化學藥劑進行土壤消毒等處理, 從而達到一定的緩解作用[5-7]。棉隆消毒法, 相對其他化學藥劑, 具有高效、低毒、無殘留等優勢, 是一種環保型光譜性綜合土壤熏蒸消毒劑[8]。已在草莓、蘋果等物種的連作土壤上有相關的報道[9-10], 證明該消毒方法能有效減輕土壤連作障礙。為此, 通過棉隆消毒和水旱輪作兩種方法, 在香水百合中進行效果試驗。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2021 年6 月—2022 年7 月在浙江省農業科學院環境資源與土壤肥料研究所實驗室進行。供試土壤采自浙江省金華市武義縣雨田花卉專業合作社百合鮮切花生產基地。

采用的土壤消毒劑為根麗美的98%棉隆微粒劑, 由浙江海正化工股份有限公司生產。

試驗用百合為香水百合木門3 年生大小的種球, 于2021 年8 月初種植, 于2022 年3 月調查統計其生長情況, 每個區塊隨機取樣10 株。

輪作的水稻種子由浙江省農業科學院作物與核技術利用研究所提供, 品種為雜交稻天優華占。

1.2 試驗處理

1.2.1 棉隆消毒處理

2021 年6 月底對香水百合木門采收后的土壤進行翻耕, 對翻耕后的土壤進行棉隆消毒處理, 將棉隆與土壤充分混勻, 旋耕、起壟, 旋耕深度25 ～30 cm, 壟寬1 m、高20 cm, 土表噴濕, 最后覆地膜封閉15 d。棉隆消毒濃度采用5 個梯度: 0、15、30、40、50 g·m-2, 每個處理1 個區塊, 每個區塊100 m2。2021 年7 月20 日, 對消毒處理后的土壤進行隨機取樣, 取土表深度10 ～30 cm 范圍內的土樣, 每個處理隨機選取3 個點, 作為3 個重復, 分別裝入密封袋, 4 ℃冰箱冷藏保存。

對棉隆消毒后的土壤, 將土壤敞開10 d 后再開始種植香水百合木門種球, 種植后進行常規的田間管理, 觀察其生長情況。每個處理隨機選取10個單株, 進行性狀調查。

1.2.2 水旱輪作處理

2021 年6 月底對香水百合木門采收后的土壤進行翻耕、灌水、施肥等處理, 然后輪作一季晚稻。以連作的土壤作為對照, 晚稻收割后, 對土壤進行隨機取樣, 取土表深度10 ～30 cm 范圍內的土樣, 每個處理隨機選取3 個點, 作為3 個重復, 分別裝入密封袋, 4 ℃冰箱冷藏保存。

2021 年10 月底水稻收割后, 對土壤進行挖溝、翻耕、起壟、施基肥, 然后種植香水百合木門的種球, 種植后常規田間管理, 觀察其生長情況。每個處理隨機選取10 個單株, 進行性狀調查。

1.3 測定方法

1.3.1 土壤真菌數量的測定

土壤中真菌數量的測定方法, 具體參考魏巍等[11]關于土壤鐮孢菌定量分析的方法。

1.3.2 土壤細菌數量的測定

土壤中細菌數量的測定方法, 具體參考沈萍等[12]的方法。

1.3.3 百合生長指標的調查

在香水百合木門的營養生長期和花期, 分別調查其生長指標, 調查指標有出苗率、株高、開花率、花莖長度和莖干粗等。

1.4 數據分析

通過WPS 2007 進行試驗數據處理和作圖, 并采用SPSS19.0 進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 棉隆消毒對連作土壤微生物 (真菌、細菌)數量的影響

對采集的土樣中微生物真菌 (鏈孢菌) 和細菌分別進行了檢測。從表1 看出, 與未進行棉隆消毒的對照相比, 棉隆消毒能夠有效降低連作土壤中的真菌和細菌數量。各處理的真菌數量與對照相比分別降低了12.5%、40.63%、68.75%和71.88%, 細菌數量與對照相比分別降低了8%、32%、56%和62.67%。由此發現, 隨著棉隆劑量的增加, 百合栽培基質中的真菌和細菌數量均呈現下降趨勢, 劑量越大, 降低的幅度也越明顯, 其中真菌數量的降低幅度高于細菌數量的降低幅度。

表1 棉隆消毒處理土壤檢測結果

2.2 水旱輪作對連作土壤微生物 (真菌、細菌)數量的影響

對采集的土樣中微生物真菌 (鏈孢菌) 和細菌分別進行了檢測。從表2 土樣檢測結果可以看出, 與對照相比, 水旱輪作能有效降低連作土壤中的真菌和細菌數量, 真菌和細菌數量與對照相比分別降低了50%和36%。

表2 水旱輪作處理土壤檢測結果

2.3 棉隆消毒對百合生長的影響

從圖1 香水百合木門種球后期生長結果可以看出, 未采用棉隆消毒的地塊, 百合植株葉片特別是老葉, 容易發黃落葉, 高度參差不齊, 表現出明顯的生長不良; 采用棉隆消毒的地塊, 百合生長情況明顯比未消毒地塊的植株生長好, 植株未出現黃葉、落葉現象。不同的棉隆使用劑量, 對百合植株的生長影響也不同, 其中棉隆濃度在30 ～50 g·m-2時, 能顯著促進植株徑向生長, 棉隆濃度40 g·m-2還能明顯增加莖干粗度; 所有經棉隆消毒過的地塊, 對于百合開花率均有顯著提高, 其中棉隆濃度30 ～40 g·m-2時, 開花率比對照提高了49 ～54 百分點; 棉隆濃度在15 ～40 g·m-2時, 花莖長度也得到明顯提高 (表3)。

圖1 棉隆消毒對比試驗

2.4 水旱輪作對百合生長的影響

從圖2 香水百合木門種球后期生長結果可以看出, 連作的地塊, 出苗率非常低, 即使出苗,長勢也非常不理想, 葉子發黃易脫落, 高度參差不齊, 花苞數非常稀少; 采用水旱輪作的地塊上, 百合生長情況明顯比連作基質上的植株生長好, 出苗率高、植株未出現黃葉、落葉現象。從表4 可以看出, 與對照相比, 水旱輪作后, 香水百合木門植株的生長均得到顯著改善。其中出苗率、株高、開花率和花莖長度等生長指標較對照明顯提高。出苗率提高了57 百分點, 開花率提高了72 百分點。

圖2 連作 (左) 與水旱輪作 (右) 對比試驗

表4 水旱輪作對香水百合木門植株生長指標的影響

2.5 棉隆消毒與水旱輪作效果及成本對比分析

為了進一步明確棉隆消毒和水旱輪作兩種方法的有益效果, 本研究對兩種方法進行了橫向比較(表5)。以棉隆濃度40 g·m-2為例, 分別對香水百合木門土壤中真菌、細菌減少率, 以及對香水百合木門植株開花提高率的影響進行了比較。研究發現, 棉隆消毒法對土壤中真菌和細菌的降低率分別是68.75%和56%, 水旱輪作法分別是50.00%和36%; 棉隆消毒法和水旱輪作法對植株開花的提高率分別為54%和47%。從投入成本和新增效益來看, 棉隆消毒法每667 m2約需增加成本投入1 800元, 遠遠高于水旱輪作法每667 m2180 元的投入成本; 前者新增效益達到每667 m22.5 萬元, 水旱輪作法新增效益約為每667 m24 500 元。

表5 棉隆消毒法與水旱輪作法效果及成本對比分析

3 討論

前人研究表明, 棉隆為廣譜性的土壤殺菌劑,對土壤中微生物的數量特別是真菌的數量, 具有明顯的抑制作用, 這對于緩解土壤的連作障礙具有非常重要的作用[13]。本試驗中, 棉隆消毒后明顯減少了香水百合木門連作土壤中真菌和細菌的數量,且真菌數量減少率要高于細菌數量減少率, 從一定程度上提高了細菌/真菌的比值, 改變了土壤中微生物的結構, 這也許是緩解土壤連作障礙的主要原因[9]。結合香水百合木門種球后期的生長, 發現采用棉隆消毒的百合生長情況明顯優于連作的生長情況。不同的使用劑量, 百合的生長狀態也不同,太低 (15 g·m-2) 或太高 (50 g·m-2) 都不利于百合植株的生長, 適當劑量30 ～40 g·m-2的棉隆消毒, 百合生長良好, 其中以40 g·m-2為最佳劑量。

水旱輪作法對于改良土壤具有較好的效果, 前人也常采用這種方法用于緩解作物的連作障礙[14-16]。本試驗中, 采用水旱輪作法緩解香水百合木門的土壤連作障礙, 產生了顯著的效果。對于改良土壤微生物結構, 促進百合種球和植株的生長均具有促進作用。

從本試驗結果可以得出, 棉隆消毒法和水旱輪作法兩種方法均可用于緩解香水百合木門的土壤連作障礙。從投入成本來分析, 棉隆消毒法主要增加的成本投入有棉隆消毒劑、地膜和翻地人工等費用, 每667 m2需增加的成本投入是水旱輪作法的10 倍左右; 但從間隔的周期來看, 棉隆消毒法處理周期短, 約1 個月后即可開始種植第二季百合,而水旱輪作法處理周期長, 約需間隔半年時間才能種植第二季百合; 最后從產生的經濟效益來看, 棉隆消毒法新增效益是水旱輪作法的5 倍以上。綜合投入成本和產生的效益兩方面來看, 棉隆消毒法更具有優勢。當然, 在現今土地非糧化、非農化的政策下, 對于糧食功能區的土壤, 水旱輪作法具有更大的推廣應用價值。

通過本試驗的研究, 發現通過棉隆消毒和水旱輪作兩種方法的合理使用, 可以有效改善香水百合木門栽培基質中微生物結構, 從而緩解百合連作當中出現的品質退化、生長不良等現象, 克服土壤的連作障礙。采用與水稻進行水旱輪作, 一方面化解了土地非糧化、非農化整治產生的尷尬; 另一方面兩種物種生物期的無縫銜接, 大大提高了土地利用率; 同時, 水稻田輪作有效改良了百合的栽培基質, 減少了土壤消毒劑的使用, 從而緩解了百合連作障礙。因此, 以上兩種方法的實施, 既兼顧了土壤的有效利用率和生態環保, 也最大化地降低栽培介質的處理成本, 提高了香水百合木門的經濟產出, 有望在百合的生產當中推廣應用。