施蚯蚓粪对日光温室土壤及番茄产量与品质的影响.pdf

施蚯蚓粪对日光温室土壤及番茄产量 与品质的影响 刘学才 陈 玲 李胜奇 史庆华 王晓云 山东农业大学园艺科学与工程学院 山东泰安 山东农业大学作物生物学国家重点实验室 山东泰安 鄄 城大埝镇农业综合服务中心 山东菏泽 济南市农业科学研究院 济南 摘 要 设施蔬菜化肥过量施用造成土壤劣化 土传病虫害发生严重 从而导致蔬菜产量和 品质下降 蚯蚓粪在改善土壤环境和促进蔬菜生长 提高产量和品质方面具有良好的效果 本试验在日光温室采用等量撒施和沟施两种方式研究了增施蚯蚓粪对土壤养分 酶活性 微 生物数量及番茄生长 产量和品质的影响 结果表明 与不施蚯蚓粪的对照相比 撒施蚯蚓 粪和沟施蚯蚓粪处理均改善了土壤环境 显著增加了土壤有机质和氮 磷 钾等养分含量 显 著提高了蔗糖酶和过氧化氢酶活性 增加了土壤中细菌 放线菌数量 降低了真菌数量 沟施 蚯蚓粪处理明显促进了植株地上部的生长 撒施效果不显著 蚯蚓粪处理明显增强了植株根 系活力 提高了叶片的光合作用和叶绿素含量 促进了植株氮和钾含量的积累 撒施和沟施 蚯蚓粪处理的番茄产量比对照分别提高了 和 沟施处理果实中可溶性蛋白 可 溶性糖 维生素 和可滴定酸含量分别提高了 和 硝酸盐含量降 低了 而撒施处理对番茄果实品质提升效果不明显 关键词 番茄 蚯蚓粪 土壤酶活性 土壤微生物 日光温室 本文由山东省农业重大应用技术创新项目 山东省农业产业技术体系蔬菜创新团队项目 和山东省农业科技园区产业提 升工程项目 资助 通讯作者 应用生态学报 年 月 第 卷 第 期 番茄是一种适应范围广 易栽培 产量高 营养 丰富的设施蔬菜 在我国北方日光温室普遍栽培 但 施肥对番茄土壤中氮 磷 钾及中微量元素的利用与 转化有较大影响 肥料投入量大和连作导致番 茄植株长势变弱 死棵现象严重 过量的化肥 和农药施用又加剧了设施土壤环境的恶化 导致微 生物多样性下降 病原菌数量增加 有益菌数量减 少 使番茄产量增加受限 品质逐年变差 因 此 解决目前设施蔬菜栽培中普遍存在的施肥量高 的问题 是实现设施蔬菜绿色生产的重要途径 禽畜粪便作为有机肥因营养元素全 含有有益 微生物和活性酶 在保持 改善和提高土壤肥力 活 化土壤养分 促进作物生长 提高作物产量和改善果 实品质方面有重要作用 蚯蚓粪是一种优质高 效的有机肥 黑褐色 颗粒状 无异味 具有良好的透 气性和保水供肥性 同时蚯蚓粪中富含多种有益微 生物和植物生长调节物质 可以促进植株生长 抑制蔬菜土传病害 缓解土壤盐胁迫 研究表 明 蚯蚓粪在改善土壤质量和促进植物生长方面优 于普通有机肥 蚯蚓粪处理的土壤微生物活 性和功能多样性及土壤酶活性均高于化肥处理和鸡 粪处理 蚯蚓粪处理比鸡粪处理对土壤特性的改善 程度更大 研究认为 把蚯蚓粪作为植物生长基 质或肥料具有巨大的发展潜力 适量添加蚯蚓粪可 以抑制土传病害 解决设施蔬菜栽培中普遍存 在的影响绿色生产的问题 因此 本试验通过在 连续 年种植番茄的日光温室土壤中以撒施和沟施 方式施用蚯蚓粪 研究了蚯蚓粪对设施土壤养分 微 生物及番茄生长 产量和品质的影响 以期为蚯蚓粪 在设施蔬菜绿色栽培中推广应用提供科学依据 材料与方法 试验材料 试验于 年 月在山东农业大学试验基 地的日光温室 温室长 宽 中进行 供试 土壤为连续 年每年种植两茬番茄的土壤 土壤理 化性质为 电导率 值 土壤有机质含量 土壤中速效氮 磷 钾 含量分别为 供试番茄 品种为 金鹏 四叶一心定植 供试蚯蚓粪 山 东良龍公司购得 以牛粪为原料 大平二号 蚯蚓 处理 蚯蚓粪 值 有机质含 量 其中速效氮 磷 钾含量分别为 供试化肥为史丹利复合 肥 总含量 试验设计 试验采用单因素随机区组设计 设 个处理 对 照 不施用蚯蚓粪 常规施复合肥约 撒施蚯蚓粪 沟施蚯蚓 粪 每处理 次重复 在番茄种植前统一 进行翻地 对照把复合肥撒到土壤表面 用旋耕机 均匀翻入地下 撒施蚯蚓粪是把蚯蚓粪撒在土壤表 面 用旋耕机均匀翻入土壤中 沟施蚯蚓粪是开沟 后 把蚯蚓粪均匀撒入种植沟内 采用膜下滴灌进 行浇水 其他田间追肥管理措施与常规管理相同 测定指标与方法 土壤理化性状和微生物指标测定 番茄定植 前和拉秧后 每处理按照 型选 点取土样 用取土 器 直径 长 取番茄根系处土壤 混匀 后 取一部分土壤风干后过 目筛 用于测定土壤 理化性状和土壤酶活性 碱解氮采用碱解扩散法 速效磷采用 浸提 钼锑抗显色法 速效钾采 用 浸提 火焰光度法进行测定 值和 值分别用 计和电导率仪测定 土壤脲酶活 性采用苯酚钠 次氯酸钠比色法测定 土壤磷酸酶活 性采用磷酸苯二钠比色法测定 土壤蔗糖酶活性采 用 二硝基水杨酸比色法测定 过氧化氢酶活性 采用高锰酸钾滴定法测定 番茄定植后第 天 和第 天 每处理按照 型选 点取土样 用取土 器取番茄根系处土壤 混匀后于 条件下保存 用 于测定土壤微生物数量 采用梯度稀释平板涂布 法 对土壤中可培养细菌 真菌 放线菌数量进行 统计 细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基 真菌采用马丁 氏培养基 放线菌采用改良高氏一号培养基培养 番茄植株生长指标测定 番茄在定植后的第 天测定株高 茎粗 株高为整个地上部高度 茎粗 测定地面上 处横径和纵径 取平均值 番茄植 株地上部和地下部鲜重用电子称称量 然后将洗净 的番茄植株放入烘箱 杀青后 烘干至 恒重 用电子称称量地上部和地下部干重 番茄根系活力 叶片叶绿素和光合作用测定 番茄定植 后 取侧根用 法测定根系活 力 采用丙酮法测定叶绿素含量 于 测定第 片功能叶的净光合速率 气孔导度 蒸腾速率 和胞间二氧化碳浓度 每 个处理重复 次 以 为光源 用 公 司生产的 光合测定仪测定 测定条件为 应 用 生 态 学 报 卷 光照强度为 二氧化碳浓度为 番茄果实产量和品质指标测定 每处理小区 取 个重复 每个重复选取 株 每次收获时将各 计产小区用电子称分别称重 计算产量 在果实成熟期对第二穗果实进行品质测定 选 择各处理中发育状况一致的果实 可溶性固形物使 用数显折射仪测定 可溶性糖含量采用蒽酮比色法 测定 可溶性蛋白采用考马斯亮蓝 法测定 可 滴定酸含量采用酸碱滴定法测定 维生素 含 量采用 二氯酚靛酚钠滴定法测定 硝酸盐含量 采用水杨酸比色法测定 数据处理 采用 和 软件对数据进行 统计分析 采用单因素 和 法进行方差分析和多重比较 利用 软件作图 图表中数据为平均值 标准差 结果与分析 蚯蚓粪处理对土壤理化性状和微生物区系的 影响 土壤理化性状 与对照 相比 增施蚯蚓 粪处理的土壤有机质 碱解氮 速效磷和速效钾含量 均显著增加 表 其中 和 处理土壤有机质含 量分别提高了 和 碱解氮含量分别提 高了 和 速效磷含量分别提高了 和 速效钾含量分别提高了 和 土壤酶活性 如图 所示 与 相比 蚯蚓 粪处理的土壤脲酶 蔗糖酶 碱性磷酸酶和过氧化氢 酶活性均有不同程度的提高 和 处理的土壤 脲酶活性略高于 但差异不显著 和 处理的 蔗糖酶活性分别比 显著提高了 和 碱性磷酸酶活性分别比 提高了 表 蚯蚓粪对土壤理化性状的影响 处理 有机质 碱解氮 速效磷 速效钾 对照 撒施蚯蚓粪 沟施蚯蚓粪 同列不同小 写字母表示处理间差异显著 下同 图 蚯蚓粪对土壤酶活性的影响 对照 撒施蚯蚓粪 沟施蚯蚓粪 不同字母表 示处理间差异显著 下同 和 过氧化氢酶活性分别比 提高了 和 土壤微生物群落组成变化 如图 所示 处 理 时 和 处理细菌数量比 分别提高了 和 放线菌数量分别提高了 和 真菌数量分别降低了 和 差异 显著 处理 时 和 处理细菌数量比 分 别提高了 和 放线菌数量分别提高了 和 真菌数量分别降低了 和 随着时间的推移 和 土壤微生物 期 刘学才等 施蚯蚓粪对日光温室土壤及番茄产量与品质的影响 图 蚯蚓粪对土壤微生物群落的影响 数量的变化趋势不同 说明土壤中微生物群落结构 由于蚯蚓粪的施用发生了变化 尤其是放线菌 真 菌 在处理 时 和 处理分别为 和 处理 时分别为 和 图 蚯蚓粪对番茄植株根系活力的影响 蚯蚓粪处理对番茄植株生长的影响 番茄植株生长 由表 可知 处理的株高 和茎粗分别比 显著提高 和 和 无显著差异 处理地上部分鲜重和干重分别比 提高 和 处理分别比 提高 和 地下部干鲜重各处理间差异不 显著 番茄植株氮磷钾含量 由表 可知 植株全 氮和全钾含量 处理分别比 增加了 和 处理分别比 增加了 和 植株全磷含量 处理比 增加了 而 处理 则比 降低了 蚯蚓粪处理对番茄植株根系活力的影响 如图 所示 番茄在定植 后 和 处理 根系活力较 均提高 分别提高了 和 差异显著 蚯蚓粪处理对番茄叶片光合作用和叶绿素含 量的影响 由表 可知 和 处理的番茄叶片净光合速 率与 相比分别增加了 和 和 处 理叶片细胞间隙 浓度均显著高于 叶片蒸腾 速率分别比 增加了 和 气孔导度分 别比 增加了 和 差异显著 如图 所示 处理叶绿素 叶绿素 叶绿素 和类胡萝卜素含量与对照相比均差异不显 表 蚯蚓粪对番茄植株生长的影响 处理 株高 茎粗 地上部鲜重 地上部干重 地下部鲜重 地下部干重 应 用 生 态 学 报 卷 表 蚯蚓粪对番茄植株氮磷钾含量的影响 处理 全氮 全钾 全磷 表 蚯蚓粪对番茄光合作用的影响 处理 净光合速率 细胞间隙 浓度 蒸腾速率 气孔 导度 著 处理均显著高于 分别提高了 可见 沟施蚯蚓粪可以显著 促进番茄叶片叶绿素的积累 蚯蚓粪处理对番茄果实产量和品质的影响 番茄果实产量 如图 所示 和 处理番 茄果实的横径和果形指数略大于 差异不显著 番茄单果重 和 处理比 分别增加了 和 产量分别比对照增加了 和 增 产效果明显 番茄果实品质 如图 所示 番茄果实可溶 性蛋白和还原性 含量 分别比 高 和 果实可溶性固形物 可溶性糖和可滴定酸含 量与 无显著差异 处理可溶性糖 可溶性蛋 白 还原性 可滴定酸含量比 分别显著增加 了 和 的可溶性固形 物与 差异不显著 和 处理显著降低了果实 硝酸盐含量 比 分别降低 和 讨 论 蚯蚓粪对设施土壤的影响 目前 中国设施蔬菜栽培普遍存在施肥量高 肥 料利用率低的问题 因此 增施优良的有机肥 提高肥料利用率是目前实现减量施肥 进行设施蔬 菜绿色生产的有效途径之一 相关研究发现 蚯蚓粪具有优良的理化性质 有很好的供肥 保肥和 改良土壤的能力 本研究表明 蚯蚓粪处 理均提高了土壤有机质和有效氮 磷 钾含量 增加 了番茄植株氮和钾的含量 这与张宁等 在露地 栽培方式下添加蚯蚓粪的研究结果一致 另外 蚯 蚓粪作为矿物质肥料可全部替代化肥还与增加土壤 活性物质有关 本研究表明 蚯蚓粪撒施和 沟施均增加了土壤蔗糖酶 过氧化氢酶 脲酶和碱性 磷酸酶活性 而土壤酶活性作为土壤肥力的一个潜 在指标 其活性高低反映了土壤养分转化的强 弱 蚯蚓粪施入土壤后 一方面为土壤微生物提 供了新能源 使微生物在种群数量上发生较大变化 图 蚯蚓粪对番茄植株叶绿素的影响 期 刘学才等 施蚯蚓粪对日光温室土壤及番茄产量与品质的影响 图 蚯蚓粪对番茄果实产量的影响 图 蚯蚓粪对番茄果实品质的影响 随着植物生长 细菌 放线菌和真菌数量均增加 另 一方面 蚯蚓粪本身也带入大量活的微生物 在某种 程度上起到了 接种 的作用 因此 蚯蚓粪施用可 以活化土壤酶活性 促进微生物活动 是较为理想的 培肥方式 施用蚯蚓粪可以改善土壤的微生物群落 减轻 土传病害的发生 研究表明 植物土传病害的发病 率与土壤细菌和放线菌数量呈负相关 而与土壤真 菌数量呈正相关 单一种植模式的土壤微生 物群落多样性指数 丰富度和均匀度指数均随着种 植年限的增加而降低 化肥和农药的长期大量 使用使微生物区系由 细菌型 土壤向低肥的 真菌 型 土壤转化 导致土壤肥力下降 病原菌数量升 高 土传病害加重 本试验中 施用蚯蚓粪显著 提高了细菌和放线菌数量 降低了真菌数量 提高了 放线菌 真菌 优化了微生物结构 杨丽娟等 认 为 施用蚯蚓粪使土壤微生物区系结构更加合理 可 以预防或者减轻土壤病害的发生 这种微生物结构 应 用 生 态 学 报 卷 的变化一方面归因于蚯蚓粪中含有大量的有益微生 物 有机物质和无机矿物质 有助于土壤有益微生物 的活化和定殖 另一方面 有益微生物通过产生的抗 生素和细胞壁降解酶等抗 抑菌物质 竞争作用及诱 导作用 抑制了病原真菌的繁殖 蚯蚓粪对番茄植株生长和产量 品质的影响 本研究中沟施蚯蚓粪显著改善了番茄的生理代 谢 促进了植株的生长 蚯蚓粪含有丰富的养分 大 量的微生物和活性酶 在培肥地力方面具有较大的 优势 因此可以持续地为番茄提供营养 提高植 物的光合作用和根系活力 促进植株对养分的吸收 从而提高番茄的产量和品质 本研究发现 蚯蚓 粪沟施处理的番茄产量和果实中可溶性糖 可溶性 蛋白 维生素 可滴定酸含量都显著高于翻施处理 和对照 硝酸盐含量明显低于翻施处理和对照 说明 施用一定量的蚯蚓粪在提高番茄产量和品质方面具 有良好的效果 尤其是对果实品质的影响显著 认为 蚯蚓粪作为栽培基质 对提高番茄幼 苗生长和果实品质有效 本研究中不同施用方式造 成差异的原因可能是 沟施处理相当于集中施肥 为 番茄植株提供了充足的营养和活性物质 而翻施处 理肥效相对较慢 具体原因还有待进一步研究 综上所述 蚯蚓粪通过影响土壤生态环境 提高 番茄植株的根系活力 进而促进作物前期幼苗生长 提高叶片的光合能力 促进养分的吸收和运输 最终 提高番茄的产量和品质 其中 沟施方式在调节土 壤肥力 抑制土传病害 促进番茄植株生长和提高番 茄品质等方面效果较好 参考文献 胡美美 于世欣 付乃鑫 等 日光温室番茄产量与 土壤养分 植株养分的关系 土壤与作物 祝海燕 李婷婷 过量施肥对设施番茄影响的调查分 析 中国瓜菜 李涛 于蕾 吴越 等 山东省设施菜地土壤次生盐 渍化特征及影响因素 土壤学报 宋以玲 于建 陈士更 等 化肥减量配施生物有机 肥对油菜生长及土壤微生物和酶活性影响 水土保 持学报 龚雪蛟 秦琳 刘飞 等 有机类肥料对土壤养分含 量的影响 应用生态学报 单颖 赵凤亮 林艳 等 蚯蚓粪对土壤环境质量和 作物生长影响的研究现状与展望 热带农业科学 赵凤艳 张勇勇 张玥琦 等 有机物料对设施番茄 长期连作土壤细菌群落结构的影响 生态学杂志 吴军虎 邵凡凡 刘侠 蚯蚓粪对土壤团聚体组成和 入渗过程水分运移的影响 水土保持学报 胡艳霞 孙振钧 孙永明 等 蚯蚓粪对黄瓜炭疽病 的系统诱导抗性作用 应用生态学报 赵凤艳 吴盼盼 李天来 等 蚓粪对设施番茄连作 土壤真菌群落结构的影响 生态学杂志 期 刘学才等 施蚯蚓粪对日光温室土壤及番茄产量与品质的影响 田给林 张潞生 蚯蚓粪缓解草莓连作土壤障碍的作 用 植物营养与肥料学报 吴珏 李建勇 刘娜 蚯蚓粪有机肥对番茄产量 品 质和土壤化学性质的影响 上海农业学报 鲁如坤 土壤农业化学分析法 北京 中国农业科技 出版社 关松荫 土壤酶及其研究法 北京 中国农业出版社 董鸣 陆地生物群落调查观测与分析 北京 中国标 准出版社 李合生 植物生理生化实验原理和技术 北京 高等 教育出版社 刘朝霞 余焰文 陈艳秋 等 水分胁迫对苗期番茄 叶片保护酶活性和植株形态的影响 北方园艺 虞娜 张玉龙 张玉玲 等 灌溉和施肥对温室番茄 产量和品质影响效应的研究 中国土壤与肥料 申飞 朱同彬 滕明姣 等 蚓粪和益生菌互作对土 壤性状及番茄产量和品质的影响 应用生态学报 张宁 任亚丽 史庆华 等 蚯蚓粪对西瓜品质和产 量的影响 中国蔬菜 刘善江 夏雪 陈桂梅 等 土壤酶的研究进展 中 国农学通报 周东兴 宁玉翠 徐明明 等 蚯蚓粪对温室黑土土 壤酶活性及细菌多样性的影响 土壤通报 姜蓉 汤利 李淼 等 设施土壤微生物结构和酶活 性对减量化肥配施有机肥的响应 土壤通报 吴凤芝 王学征 设施黄瓜连作和轮作中土壤微生物 群落多样性的变化及其与产量品质的关系 中国农 业科学 杨丽娟 杨启迪 周崇峻 等 施用蚓粪堆肥对温室 番茄产量和品质及土壤微生物数量的影响 土壤通 报 作者简介 刘学才 男 年生 硕士研究生 主要从事 蔬菜栽培生理生态研究 责任编辑 张凤丽 刘学才 陈玲 李胜奇 等 施蚯蚓粪对日光温室土壤及番茄产量与品质的影响 应用生态学报 应 用 生 态 学 报 卷