微生物菌劑對連作黃瓜生長的影響

微生物菌劑對連作黃瓜生長的影響

即使在正常的管理條件下，同一品種的近緣植物也會出現育種不良、產量下降、疾病嚴重等障礙。許多園藝植物(包括瓜果類蔬菜和觀賞花卉)、大田經濟作物和中草藥都存在不同程度的連作障礙現象。黃瓜作為一種大眾蔬菜,連作現象尤為嚴重。長期以來,人們試圖通過多種方式解決連作障礙,例如輪作、嫁接、選育抗病品種等。但是,由于受到土地使用制度、砧木選擇、育種時間及栽培環(huán)境等因素的影響,這些技術的廣泛應用受到限制。因此,探索連作障礙的誘因及其尋找新的克服方法具有重要的理論和現實意義。微生物菌劑是經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,其具有增加土壤肥力、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。目前關于微生物菌劑在克服連作障礙方面的研究還鮮有報道。試驗采用盆栽法通過生長分析研究幾種不同微生物菌劑對連作黃瓜生長的影響,以期為黃瓜連作障礙的克服及合理的進行土壤管理提供一定科學依據。1材料和方法1.1試驗面積的總結試驗在上海交通大學農業(yè)與生物學院試驗農場溫室(RICHEL,法國)內進行,溫度32/20℃、相對濕度(70±5)%,自然光照。1.2土壤理化性狀供試品種為“春秋旱黃瓜”,四川省綿陽市南峰蔬菜研究所生產。試驗所用土壤取自上海市奉賢區(qū)南橋鎮(zhèn)楊王村蔬菜生產基地。該基地種植用棚為長60m、寬7m、高2m的竹架拱棚,棚內土壤為已種植過5茬黃瓜的連作灰潮土。2009年4月25日分別在多個拱棚多點采取0～20cm耕層土樣,用編織袋裝好并帶回農場溫室,土壤基本理化性狀如下:有機質含量17.5g/kg,堿解氮83.05mg/kg,速效磷61.25mg/kg,速效鉀242.43mg/kg,pH7.87,EC1.86mS/cm,容重1.61g/cm3。試驗所用微生物菌劑為上海創(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業(yè)與生物學院提供的多功能木霉菌肥4種生物菌劑。產品參數見表1。1.3試驗裝土及處理采用盆栽方式,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20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、護根寶5g/株、金寶貝5g/株、木霉菌肥6g/株(劑量參考產品說明),分別表示為L、H、J、M,以不添加菌肥為對照(CK)。每處理9盆,重復3次。定植時將事先備好的微生物菌劑按量施入定植坑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土壤含水量在60%～80%左右,其它管理按黃瓜生產常規(guī)管理方法進行,各處理間管理水平一致。1.4葉面積指數lar于植株定植后10、20、30、40、50、60d隨機從各處理分別選取黃瓜植株4株,測定葉面積、葉干重及植株干重,測定方法為常規(guī)方法。統(tǒng)計指標如下:①相對生長率(RGR,RelativeGrowthRate):表示單位時間內單位干物質量增長速率。單位為g·g-1·d-1。RGR=lnW2?lnW1t2?t1?RGR=lnW2-lnW1t2-t1?W1和W2分別表示時間t1和t2時的整個植株的干重。②凈同化率(NAR,NetAssimilationRate):表示單位時間內單位葉面積干物質增重速率。單位為g·cm-2·d-1。NAR=lnL2?lnL1L2?L1?W2?W1t2?t1?ΝAR=lnL2-lnL1L2-L1?W2-W1t2-t1?W1和W2分別表示時間t1和t2時植株的干物質量,L1和L2分別表示時間t1和t2時植株的葉面積。③葉面積比率(LAR,LeafAreaRatio):表示葉面積與植株干重之比(L/W),即單位干重的葉面積。單位為cm2·g-1。LAR=lnW2?lnW1W2?W1?L2?L1lnL2?lnL1?LAR=lnW2-lnW1W2-W1?L2-L1lnL2-lnL1?W1和W2分別表示葉面積為L1和L2時的植株干重。故RGR=LAR·NAR。④比葉面積(SLA,SpecificLeafArea):即葉面積與葉干重之比,又稱比葉重。它是單位葉干重的葉面積,表示葉片的薄厚。單位為cm2·g-1。SLA=LLW?SLA=LLW?L為葉片面積,LW為葉片干重。⑤葉重比(LWR,LeafWeightRatio):即葉干物重占植株總干物重的比例。單位為g·g-1。LWR=LWW?LWR=LWW?LW為葉子的干重,W為植株的干重。⑥葉面積指數(LAI,LeafAreaIndex),指單位土地面積上的葉面積,常用于群體生長分析。LAI=LAS?LAΙ=LAS?L代表葉面積,AS代表土地面積。⑦群體光合勢(LAD,LeafAreaDuration):指在某一生育時期或整個生育時期內群體綠葉面積的逐日累積。單位為m2·d。LAD=1/2(L1+L2)(t2-t1),L2、L1分別是t2、t1時的葉面積。⑧作物生物率(CGR,CropGrowthRate):指單位時間內,單位土地面積上,作物群體干物質增長率。單位為g·m-2·d-1。CGR=y2?y1t2?t1=NAR×LAICGR=y2-y1t2-t1=ΝAR×LAΙ,y2為t2時間單位土地面積上的干物質量,y2為t1時間單位土地面積上的干物質量。NAR表示凈同化率,LAI表示葉面積指數。1.5數據分析運用Excel進行數據分析并作圖。2結果與分析2.1不同微生物菌劑對黃瓜生長和產量的影響由圖1可見,黃瓜相對生長速率(RGR)和凈同化率(NAR)在整個生長期內均呈現先上升后下降的趨勢,二者之間表現出相似規(guī)律。10～20d黃瓜的RGR和NAR均較0～10d顯著增加,達到整個生長期最高水平,隨后逐漸下降,40～50d又出現上升,但上升幅度小于10～20d,結果盛期后又逐漸下降。以上分析說明黃瓜在幼苗生長期和結果初期干物質積累迅速,這2個時期光合產物的迅速合成有利于黃瓜后期的生長及產量的形成,是黃瓜整個生育期的關鍵階段?？傮w來看,4種微生物菌劑處理下連作黃瓜的RGR均高于對照,前40d以護根寶處理效果較好,40d后以木霉菌肥處理效果較好。40～50d(結果初期)連茬王、護根寶、金寶貝、木霉菌處理的黃瓜RGR分別較30～40d提高了7.93%、2.69%、11.02%、15.74%,分別是同期對照的1.04、1.12、1.00、1.19倍。各處理下黃瓜葉片NAR的波動較大,但護根寶和木霉菌肥在處理40d后(結果期)均表現出較好效果,40～50d各處理的NAR均較30～40d顯著提高,其中以木霉菌肥的提高幅度最大,為39.09%,同期木霉菌肥和護根寶處理的黃瓜葉片NAR分別是對照的1.10和1.03倍。連茬王處理的黃瓜RGR和NAR在各個時期較為穩(wěn)定,也表現出較好效果。以上分析表明木霉菌肥和護根寶更有利于黃瓜后期的生長,對于黃瓜生殖生長及產量形成具重要作用。2.2不同處理對黃瓜slar的影響葉面積比率(LAR)表示葉面積與植株干重之比,一定程度上反應了葉片的相對大小。而比葉面積(SLA)表示葉面積與葉干重之比,一定程度上反應了葉片的相對厚度。由圖2可看出,LAR和SLA在黃瓜整個生育期內均呈現出降低-升高-再降低的趨勢,規(guī)律相似。黃瓜相對葉面積在整個生長期內有2次增長高峰,1次在幼苗生長前期,1次在臨近結果期。而葉片相對厚度也出現2次增長高峰,1次在幼苗生長后期,1次在結果期。從黃瓜的生活周期來看,在幼苗生長期至結果前,黃瓜主要以地上部分葉片的增大生長為主,隨著光合產物的不斷積累,地上部葉面積的增長速率逐漸放緩,而轉向葉片的增厚生長和植株健壯生長為主?？傮w來看,各處理條件下黃瓜的LAR均較對照有所提高。除連茬王外,其余處理的黃瓜SLA也高于對照。連茬王、護根寶、金寶貝、木霉菌處理40d后黃瓜的LAR分別比同期對照提高10.43%、20.80%、20.09%、21.94%,SLA分別是同期對照的1.08、1.23、1.16、1.21倍。護根寶和木霉菌肥處理的黃瓜LAR、SLA在0～40d(結果前)處于較高水平,而40d后(結果期)迅速下降,說明這2種菌劑更有利于黃瓜幼苗生長期葉片的增大生長和黃瓜結果期葉片的增厚生長,這對于光合產物及產量的形成具有重要意義。結合整個生長期和各處理來看,連茬王處理下黃瓜的LAR、SLA在各處理中處于較低水平,這說明施用連茬王對于黃瓜的相對葉面積沒有明顯增加作用,但能夠增加黃瓜葉片的相對厚度。2.3不同菌肥處理對黃瓜生長和葉面積指數lai的影響由圖3(A)可看出,在黃瓜的整個生長期內,葉片干重占植株總干重的比例(LWR)由初始生長期的60%以上逐漸下降到生長后期的60%以下,呈逐漸遞減的趨勢,營養(yǎng)生長期下降速度較慢,生殖生長期下降速度加快,且LWR與生長時間可用二次方程進行擬合并達到顯著水平(y=-5E-05x2+0.0023x+0.6361,R2=0.69,P<0.001,n=30)。這說明黃瓜生長前期主要以葉片生長為主,這一時期積累大量的光合產物為后期的生長奠定了基礎。進入生長后期,營養(yǎng)生長逐漸減弱,轉向整體植株的健壯生長?？傮w來看,整個生長期內各菌劑處理條件下黃瓜LWR均高于對照,其中以連茬王效果最好,其次為木霉菌肥,再次為護根寶,這表明微生物菌肥能夠促進連作黃瓜葉片的生長。由圖3(B)可看出,葉面積指數(LAI)在黃瓜的整個生長期內呈現慢-快-慢的增長規(guī)律,前40d(營養(yǎng)生長期)葉面積增長速度較快,40d后(生殖生長期)增長速度逐漸放緩。不同菌肥處理對連作黃瓜LAI的影響存在顯著差異,但均高于對照。定植后60d連茬王、護根寶、金寶貝、木霉菌肥處理的葉面積指數分別比對照增加44.98%、52.85%、21.21%、63.82%?？傮w來看,木霉菌肥處理的LAI在整個生長期內始終處于最大值,其次為護根寶,但兩者之間沒有明顯差異,再次為連茬王,最后為金寶貝。2.4不同微生物菌肥處理對黃瓜葉綠素面積的影響由圖4(A)可看出,黃瓜群體光合勢(LAD)在整個生長期內呈現慢-快-慢的趨勢,與LAI變化規(guī)律相似。4種微生物菌肥均能顯著提高連作黃瓜的LAD。50～60d(結果盛期)連茬王、護根寶、金寶貝、木霉菌肥處理下黃瓜的LAD分別是對照的1.35、1.55、1.21、1.62倍。在黃瓜生長的各個時期,均以木霉菌肥處理的LAD最高,但與護根寶處理之間沒有明顯差異,再次為連茬王,最后為金寶貝。以上分析結果表明微生物菌肥處理能夠提高連作黃瓜整個生育期內群體綠葉面積的逐日累積速度。作物在群體生長情況下,其群體產量可以用單位土地面積上的物重來表示。由圖4(B)可看出,10～20d黃瓜群體生長率(CGR)有一小的攀升,隨后的增幅逐漸減緩,40～50d增幅達到最快,隨后逐漸穩(wěn)定甚至減小。50～60d對照、連茬王、護根寶、金寶貝及木霉菌肥處理下黃瓜的CGR分別是0～10d的13.39、13.83、20.31、25.44、19.17倍,以護根寶和金寶貝的增幅較大。10～60d連茬王、護根寶、金寶貝、木霉菌肥處理下連作黃瓜CGR較對照的增幅分別為57.40%～62.58%、18.67%～80.01%、30.52%～31.98%、41.67%～102.82%?？傮w來看,整個生長期內木霉菌肥和護根寶處理下連作黃瓜的CGR始終維持在較高水平,效果較好,連茬王次之,金寶貝的效果稍差。3微生物菌劑對黃瓜連作障礙的影響連作障礙現象在許多作物生產中普遍存在,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。該研究通過微生物菌劑處理黃瓜連作土壤,結果發(fā)現其對黃瓜連作障礙具有明顯的抑制作用。經過微生物菌劑處理后,連作黃瓜的相對生長率、凈同化率、葉重比、葉面積指數、群體光合勢、作物生物率均較對照有所提高。原因可能是微生物菌劑中含有大量功能菌,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,加快了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,該研究發(fā)現不同微生物菌劑對黃瓜植株不同生長階