微生物菌肥對連作黃瓜生長及土壤理化性狀的影響

微生物菌肥對連作黃瓜生長及土壤理化性狀的影響

許多園藝植物、大型園林植物和中藥都存在不同程度的連作障礙（德沃爾等人，2000；阿韋爾等人，2001；何立納等人，2008；王磊等人，2009；張重義和林文雄，2009）。黃瓜(CucumissativusL.)是人們最為喜愛的蔬菜之一,也是調(diào)整我國城鄉(xiāng)種植業(yè)結構中發(fā)展較快的經(jīng)濟作物。近年來,由于受到耕地面積、種植習慣、耕地政策以及設施栽培等因素的影響,黃瓜連作現(xiàn)象越來越嚴重,導致黃瓜植株發(fā)育遲緩、瓜秧細弱、蔓稍不展、果實小、品質差,嚴重時植株死亡甚至絕收,枯萎病、立枯病等病害大面積發(fā)生,已成為制約黃瓜優(yōu)質高產(chǎn)的主要障礙。因此,探索黃瓜連作障礙的克服途徑及其機理有著重要的現(xiàn)實意義。微生物肥料是經(jīng)過特殊工藝制成的含有活菌并用于植物的生物制劑或活菌制劑,具有增加土壤肥力、增強植物對養(yǎng)分的吸收、提高作物的抗病能力等多種功能(楊玉新等,2008)。以往人們對于連作障礙的研究主要集中在致病機理、病原菌鑒定及常規(guī)防治方面(吳鳳芝等,2000;馬云華等,2005;張璐等,2007;吳煥濤等,2008;王玉彥等,2009),而關于微生物菌劑在克服連作障礙方面的研究鮮有報道。本試驗運用盆栽法研究了幾種不同微生物菌劑對連作黃瓜生長及土壤理化性質的影響,以期為微生態(tài)制劑的應用及黃瓜連作障礙的克服提供科學依據(jù)。1材料和方法1.1土樣、樹體及微生物菌肥的制備試驗在上海交通大學農(nóng)業(yè)與生物學院試驗農(nóng)場溫室(RICHEL,法國)內(nèi)進行,溫度28℃/20℃(晝/夜)、相對濕度(70±5)%,自然光照。供試品種:春秋旱黃瓜,四川省綿陽市南峰蔬菜研究所生產(chǎn)。供試土壤:試驗所用土壤取自上海市奉賢區(qū)南橋鎮(zhèn)楊王村蔬菜生產(chǎn)基地。該基地種植用棚為長60m、寬7m、高2m的竹架拱棚,棚內(nèi)土壤為已種植過5茬黃瓜的連作灰潮土。2009年4月15日分別在多個拱棚多點采取0~20cm耕層土樣,用編織袋裝好帶回農(nóng)場溫室。土壤基本理化性質:有機質含量1.75%,堿解氮83.05mg·kg-1,速效磷61.25mg·kg-1,速效鉀242.43mg·kg-1,pH7.87,EC1.86mS·cm-1,容重1.61g·cm-3。供試試劑:試驗所用微生物制劑為上海創(chuàng)博生態(tài)工程有限公司提供的連茬王、護根寶,北京華夏康源科技有限公司提供的金寶貝及上海交通大學農(nóng)業(yè)與生物學院提供的多功能木霉菌肥4種生物菌劑,均為定型產(chǎn)品。產(chǎn)品參數(shù)見表1。試驗采用盆栽方式,完全隨機排列。試驗前,為增加土壤肥力,以N∶P2O5∶K2O=0.2∶0.2∶0.2g·kg-1土用量向土壤中施入復合肥及少量有機肥,并充分混勻。2009年5月10日將充分混勻的黃瓜連作土壤裝入盆(25cm×18cm)中,每盆裝土3.0kg。試驗設4個處理,即連茬王7g·株-1、多功能木霉菌肥6g·株-1、金寶貝5g·株-1、護根寶5g·株-1(劑量參考產(chǎn)品說明),分別表示為L、M、J、H,以不添加菌肥為對照(CK)。每處理3盆,3次重復,即每處理9盆。5月12日,將事先備好的微生物菌劑按量施入定植穴中,并與周圍松土充分混勻,每盆定植事先育好的整齊一致、無病蟲害的黃瓜壯苗1株。黃瓜生長期保持盆內(nèi)土壤含水量在60%~80%,其他管理按黃瓜盆栽常規(guī)管理方法進行,各處理間管理水平一致。1.3測量指標1.3.1有機質、堿解氮、k-ca、na、mg含量測定土壤容重采用環(huán)刀法測定;孔隙度采用計算法,即孔隙度(%)=(1-容重/比重)×100;有機質含量采用重鉻酸鉀容量-稀釋熱法測定;堿解氮含量采用堿解擴散法測定;有效磷含量采用M3-鉬銻抗比色法測定;有效K、Ca、Na、Mg含量采用M3-原子吸收分光光度計法測定;pH、電導度(EC)采用土∶水=1M∶5M浸提,用pH計和電導儀測定。1.4處理數(shù)據(jù)采用SAS統(tǒng)計軟件進行方差分析,用SigmaPlot9.0軟件作圖。2結果與分析2.1不同種樹種的瓜生長指標由表2可以看出,除根冠比外,4種微生物菌肥處理下連作黃瓜的株高、葉片數(shù)、葉干質量、植株總干質量及葉面積指數(shù)均較對照顯著增加,說明施用微生物菌肥能夠有效抑制連作對黃瓜生長的影響?？傮w來看,各菌肥對連作黃瓜生長指標的影響效果依次為:護根寶>多功能木霉菌肥>連茬王>金寶貝。護根寶處理的黃瓜株高、葉片數(shù)、葉干質量、植株總干質量及葉面積指數(shù)分別比對照增加54.8%、40.0%、96.0%、94.9%、73.2%。其中,就葉干質量、植株總干質量及葉面積指數(shù)而言,護根寶的處理效果顯著好于其他3種菌肥。據(jù)報道,連作土壤由于同一類根系分泌物的持續(xù)釋放,形成了特定的土壤環(huán)境和根際條件,導致土壤微生物種類和數(shù)量發(fā)生變化,病原菌積累(唐詠等,1999),微生物菌肥可有效緩解黃瓜連作障礙,可能是因為菌肥中的功能菌在作物根系附近快速繁殖,形成優(yōu)勢菌群,與病原微生物形成競爭性拮抗作用,從而阻擋了病原微生物對作物的侵害。2.2不同微生物菌肥處理對黃瓜葉片葉綠素含量的影響光合作用是植物生長的重要能量來源和物質基礎,葉片中葉綠素含量是反映植物光合能力和豐產(chǎn)性能的生理指標之一。根系活力是一種客觀地反映根系生命活動的生理指標,其強度高低可在一定程度上反映植株的生長能力。由表3可以看出,除金寶貝外,其他3種微生物菌肥處理均能顯著提高連作黃瓜葉片葉綠素a、類胡蘿卜素及總葉綠素含量。其中,連茬王的處理效果最好,其次為護根寶,再次為多功能木霉菌肥,3種菌肥處理的黃瓜葉片葉綠素a含量分別較對照提高22.1%、18.3%、17.8%,葉綠素b含量分別較對照提高62.8%、44.2%、24.4%,類胡蘿卜素含量分別較對照提高28.0%、25.3%、22.7%。連茬王、護根寶處理下黃瓜葉片葉綠素a/b值均顯著低于對照,說明其主要提高了黃瓜葉片中葉綠素b的含量。由表3還可以看出,護根寶、多功能木霉菌肥、連茬王、金寶貝處理下黃瓜的根系活力分別比對照提高47.6%、45.2%、28.5%、24.0%,差異均達顯著水平。2.3改善土壤肥力土壤容重和土壤孔隙度是土壤物理性狀的重要組成部分,關系著土壤水、氣、熱的流通與貯存(Marietal.,2008)。由圖1可以看出,4種微生物菌肥處理中,只有多功能木霉菌肥處理顯著降低了連作黃瓜土壤容重,降低幅度為9.9%;提高了土壤孔隙度,提高幅度為10.3%,說明多功能木霉菌肥對改善黃瓜連作土壤物理性狀具有重要作用,這可能與多功能木霉菌肥為顆粒狀及其能夠促進黃瓜根系生長有關。土壤有機質是土壤肥力的重要指標。由表4可知,各微生物菌肥處理均顯著提高了黃瓜連作土壤的有機質含量和pH值,其中有機質含量以連茬王處理增幅最高,為16.5%;pH值以多功能木霉菌肥處理增幅最高,為4.3%,這可能與微生物菌肥能夠促進土壤中植物殘體等有機物的腐殖化過程有關,同時說明施用菌肥能夠有效防止設施黃瓜長期連作導致的土壤酸化。各菌肥處理對連作土壤電導度(EC)的影響無明顯規(guī)律。除金寶貝對黃瓜連作土壤中有效磷含量的影響不顯著外,其余各菌肥處理均顯著提高了黃瓜連作土壤中堿解氮、有效磷和有效鉀含量,其中多功能木霉菌肥處理效果最好,有效氮、磷、鉀含量分別比對照提高21.5%、14.1%、14.8%。各菌肥處理對黃瓜連作土壤中有效鈣、鎂、鈉含量的影響無明顯規(guī)律。從各微生物菌肥對黃瓜連作土壤化學性狀的總體改良效果來看,依次為多功能木霉菌肥>護根寶>連茬王>金寶貝。3微生物菌肥對黃瓜連作障礙的影響許多作物普遍存在連作障礙現(xiàn)象,但是引起連作障礙的原因尚未完全清楚。原因之一可能是連作致使土壤微生物區(qū)系發(fā)生了變化,有益微生物減少,有害微生物增多,土壤病害蔓延(吳鳳芝等,2002)。本試驗通過微生物菌肥處理黃瓜連作土壤,結果發(fā)現(xiàn)其能夠明顯改善連作黃瓜地上部的生長并改善連作土壤理化性狀,說明其對黃瓜連作障礙具有明顯的抑制作用。經(jīng)過微生物菌肥處理后,黃瓜植株的長勢明顯好于對照,葉綠素含量、根系活力、土壤pH值及土壤有機質、堿解氮、有效磷、有效鉀含量明顯高于對照,原因可能是微生物菌肥中含有大量功能菌,功能菌的迅速繁殖優(yōu)化了土壤微生物種群結構,活化了土壤酶活性,從而加快土壤中有機物質的分解,促進土壤中固定養(yǎng)分向有效養(yǎng)分的轉化,進而促進植株根系及地上部的生長。同時,本試驗發(fā)現(xiàn)不同微生物菌肥對黃瓜植株不同生長及生理指標、不同土壤理化指標的影響存在差異,這可能與不同微生物菌肥含有不同的功能菌有關,建議在實際應用中將這4種微生物菌肥組合施用,也許會收到更好的效果。4不同微生物肥對連作黃瓜葉綠素及類胡蘿卜素含量的影響4種微生物菌肥均能顯著促進連作黃瓜植株生長,其中以護根寶處理效果最好。除金寶貝外,其余3種微生物菌肥均能顯著增加連作黃瓜葉片總葉綠素及類胡蘿卜素含量,其中以連茬王處理效果最好。4種微生物菌肥均能顯著提高連作黃瓜根系活力、土壤有機質含量及pH值,增加土壤堿解氮及有效鉀含量,其中以多功能木霉菌肥處理效果最佳。綜合來看,4種微生物菌肥對黃瓜連作障礙的克服效果依次為:多功能木霉菌肥>護根寶>連茬王>金寶貝。1.2生長、葉綠素及類胡蘿卜素的測定于定植后40d從各處理隨機選取黃瓜植株5株,測定其株高