施蚯蚓糞對日光溫室土壤及番茄產量 與品質的影響 劉學才 陳 玲 李勝奇 史慶華 王曉云 山東農業(yè)大學園藝科學與工程學院 山東泰安 山東農業(yè)大學作物生物學國家重點實驗室 山東泰安 鄄 城大埝鎮(zhèn)農業(yè)綜合服務中心 山東菏澤 濟南市農業(yè)科學研究院 濟南 摘 要 設施蔬菜化肥過量施用造成土壤劣化 土傳病蟲害發(fā)生嚴重 從而導致蔬菜產量和 品質下降 蚯蚓糞在改善土壤環(huán)境和促進蔬菜生長 提高產量和品質方面具有良好的效果 本試驗在日光溫室采用等量撒施和溝施兩種方式研究了增施蚯蚓糞對土壤養(yǎng)分 酶活性 微 生物數(shù)量及番茄生長 產量和品質的影響 結果表明 與不施蚯蚓糞的對照相比 撒施蚯蚓 糞和溝施蚯蚓糞處理均改善了土壤環(huán)境 顯著增加了土壤有機質和氮 磷 鉀等養(yǎng)分含量 顯 著提高了蔗糖酶和過氧化氫酶活性 增加了土壤中細菌 放線菌數(shù)量 降低了真菌數(shù)量 溝施 蚯蚓糞處理明顯促進了植株地上部的生長 撒施效果不顯著 蚯蚓糞處理明顯增強了植株根 系活力 提高了葉片的光合作用和葉綠素含量 促進了植株氮和鉀含量的積累 撒施和溝施 蚯蚓糞處理的番茄產量比對照分別提高了 和 溝施處理果實中可溶性蛋白 可 溶性糖 維生素 和可滴定酸含量分別提高了 和 硝酸鹽含量降 低了 而撒施處理對番茄果實品質提升效果不明顯 關鍵詞 番茄 蚯蚓糞 土壤酶活性 土壤微生物 日光溫室 本文由山東省農業(yè)重大應用技術創(chuàng)新項目 山東省農業(yè)產業(yè)技術體系蔬菜創(chuàng)新團隊項目 和山東省農業(yè)科技園區(qū)產業(yè)提 升工程項目 資助 通訊作者 應用生態(tài)學報 年 月 第 卷 第 期 番茄是一種適應范圍廣 易栽培 產量高 營養(yǎng) 豐富的設施蔬菜 在我國北方日光溫室普遍栽培 但 施肥對番茄土壤中氮 磷 鉀及中微量元素的利用與 轉化有較大影響 肥料投入量大和連作導致番 茄植株長勢變弱 死棵現(xiàn)象嚴重 過量的化肥 和農藥施用又加劇了設施土壤環(huán)境的惡化 導致微 生物多樣性下降 病原菌數(shù)量增加 有益菌數(shù)量減 少 使番茄產量增加受限 品質逐年變差 因 此 解決目前設施蔬菜栽培中普遍存在的施肥量高 的問題 是實現(xiàn)設施蔬菜綠色生產的重要途徑 禽畜糞便作為有機肥因營養(yǎng)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 化土壤養(yǎng)分 促進作物生長 提高作物產量和改善果 實品質方面有重要作用 蚯蚓糞是一種優(yōu)質高 效的有機肥 黑褐色 顆粒狀 無異味 具有良好的透 氣性和保水供肥性 同時蚯蚓糞中富含多種有益微 生物和植物生長調節(jié)物質 可以促進植株生長 抑制蔬菜土傳病害 緩解土壤鹽脅迫 研究表 明 蚯蚓糞在改善土壤質量和促進植物生長方面優(yōu) 于普通有機肥 蚯蚓糞處理的土壤微生物活 性和功能多樣性及土壤酶活性均高于化肥處理和雞 糞處理 蚯蚓糞處理比雞糞處理對土壤特性的改善 程度更大 研究認為 把蚯蚓糞作為植物生長基 質或肥料具有巨大的發(fā)展?jié)摿?適量添加蚯蚓糞可 以抑制土傳病害 解決設施蔬菜栽培中普遍存 在的影響綠色生產的問題 因此 本試驗通過在 連續(xù) 年種植番茄的日光溫室土壤中以撒施和溝施 方式施用蚯蚓糞 研究了蚯蚓糞對設施土壤養(yǎng)分 微 生物及番茄生長 產量和品質的影響 以期為蚯蚓糞 在設施蔬菜綠色栽培中推廣應用提供科學依據(jù) 材料與方法 試驗材料 試驗于 年 月在山東農業(yè)大學試驗基 地的日光溫室 溫室長 寬 中進行 供試 土壤為連續(xù) 年每年種植兩茬番茄的土壤 土壤理 化性質為 電導率 值 土壤有機質含量 土壤中速效氮 磷 鉀 含量分別為 供試番茄 品種為 金鵬 四葉一心定植 供試蚯蚓糞 山 東良龍公司購得 以牛糞為原料 大平二號 蚯蚓 處理 蚯蚓糞 值 有機質含 量 其中速效氮 磷 鉀含量分別為 供試化肥為史丹利復合 肥 總含量 試驗設計 試驗采用單因素隨機區(qū)組設計 設 個處理 對 照 不施用蚯蚓糞 常規(guī)施復合肥約 撒施蚯蚓糞 溝施蚯蚓 糞 每處理 次重復 在番茄種植前統(tǒng)一 進行翻地 對照把復合肥撒到土壤表面 用旋耕機 均勻翻入地下 撒施蚯蚓糞是把蚯蚓糞撒在土壤表 面 用旋耕機均勻翻入土壤中 溝施蚯蚓糞是開溝 后 把蚯蚓糞均勻撒入種植溝內 采用膜下滴灌進 行澆水 其他田間追肥管理措施與常規(guī)管理相同 測定指標與方法 土壤理化性狀和微生物指標測定 番茄定植 前和拉秧后 每處理按照 型選 點取土樣 用取土 器 直徑 長 取番茄根系處土壤 混勻 后 取一部分土壤風干后過 目篩 用于測定土壤 理化性狀和土壤酶活性 堿解氮采用堿解擴散法 速效磷采用 浸提 鉬銻抗顯色法 速效鉀采 用 浸提 火焰光度法進行測定 值和 值分別用 計和電導率儀測定 土壤脲酶活 性采用苯酚鈉 次氯酸鈉比色法測定 土壤磷酸酶活 性采用磷酸苯二鈉比色法測定 土壤蔗糖酶活性采 用 二硝基水楊酸比色法測定 過氧化氫酶活性 采用高錳酸鉀滴定法測定 番茄定植后第 天 和第 天 每處理按照 型選 點取土樣 用取土 器取番茄根系處土壤 混勻后于 條件下保存 用 于測定土壤微生物數(shù)量 采用梯度稀釋平板涂布 法 對土壤中可培養(yǎng)細菌 真菌 放線菌數(shù)量進行 統(tǒng)計 細菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基 真菌采用馬丁 氏培養(yǎng)基 放線菌采用改良高氏一號培養(yǎng)基培養(yǎng) 番茄植株生長指標測定 番茄在定植后的第 天測定株高 莖粗 株高為整個地上部高度 莖粗 測定地面上 處橫徑和縱徑 取平均值 番茄植 株地上部和地下部鮮重用電子稱稱量 然后將洗凈 的番茄植株放入烘箱 殺青后 烘干至 恒重 用電子稱稱量地上部和地下部干重 番茄根系活力 葉片葉綠素和光合作用測定 番茄定植 后 取側根用 法測定根系活 力 采用丙酮法測定葉綠素含量 于 測定第 片功能葉的凈光合速率 氣孔導度 蒸騰速率 和胞間二氧化碳濃度 每 個處理重復 次 以 為光源 用 公 司生產的 光合測定儀測定 測定條件為 應 用 生 態(tài) 學 報 卷 光照強度為 二氧化碳濃度為 番茄果實產量和品質指標測定 每處理小區(qū) 取 個重復 每個重復選取 株 每次收獲時將各 計產小區(qū)用電子稱分別稱重 計算產量 在果實成熟期對第二穗果實進行品質測定 選 擇各處理中發(fā)育狀況一致的果實 可溶性固形物使 用數(shù)顯折射儀測定 可溶性糖含量采用蒽酮比色法 測定 可溶性蛋白采用考馬斯亮藍 法測定 可 滴定酸含量采用酸堿滴定法測定 維生素 含 量采用 二氯酚靛酚鈉滴定法測定 硝酸鹽含量 采用水楊酸比色法測定 數(shù)據(jù)處理 采用 和 軟件對數(shù)據(jù)進行 統(tǒng)計分析 采用單因素 和 法進行方差分析和多重比較 利用 軟件作圖 圖表中數(shù)據(jù)為平均值 標準差 結果與分析 蚯蚓糞處理對土壤理化性狀和微生物區(qū)系的 影響 土壤理化性狀 與對照 相比 增施蚯蚓 糞處理的土壤有機質 堿解氮 速效磷和速效鉀含量 均顯著增加 表 其中 和 處理土壤有機質含 量分別提高了 和 堿解氮含量分別提 高了 和 速效磷含量分別提高了 和 速效鉀含量分別提高了 和 土壤酶活性 如圖 所示 與 相比 蚯蚓 糞處理的土壤脲酶 蔗糖酶 堿性磷酸酶和過氧化氫 酶活性均有不同程度的提高 和 處理的土壤 脲酶活性略高于 但差異不顯著 和 處理的 蔗糖酶活性分別比 顯著提高了 和 堿性磷酸酶活性分別比 提高了 表 蚯蚓糞對土壤理化性狀的影響 處理 有機質 堿解氮 速效磷 速效鉀 對照 撒施蚯蚓糞 溝施蚯蚓糞 同列不同小 寫字母表示處理間差異顯著 下同 圖 蚯蚓糞對土壤酶活性的影響 對照 撒施蚯蚓糞 溝施蚯蚓糞 不同字母表 示處理間差異顯著 下同 和 過氧化氫酶活性分別比 提高了 和 土壤微生物群落組成變化 如圖 所示 處 理 時 和 處理細菌數(shù)量比 分別提高了 和 放線菌數(shù)量分別提高了 和 真菌數(shù)量分別降低了 和 差異 顯著 處理 時 和 處理細菌數(shù)量比 分 別提高了 和 放線菌數(shù)量分別提高了 和 真菌數(shù)量分別降低了 和 隨著時間的推移 和 土壤微生物 期 劉學才等 施蚯蚓糞對日光溫室土壤及番茄產量與品質的影響 圖 蚯蚓糞對土壤微生物群落的影響 數(shù)量的變化趨勢不同 說明土壤中微生物群落結構 由于蚯蚓糞的施用發(fā)生了變化 尤其是放線菌 真 菌 在處理 時 和 處理分別為 和 處理 時分別為 和 圖 蚯蚓糞對番茄植株根系活力的影響 蚯蚓糞處理對番茄植株生長的影響 番茄植株生長 由表 可知 處理的株高 和莖粗分別比 顯著提高 和 和 無顯著差異 處理地上部分鮮重和干重分別比 提高 和 處理分別比 提高 和 地下部干鮮重各處理間差異不 顯著 番茄植株氮磷鉀含量 由表 可知 植株全 氮和全鉀含量 處理分別比 增加了 和 處理分別比 增加了 和 植株全磷含量 處理比 增加了 而 處理 則比 降低了 蚯蚓糞處理對番茄植株根系活力的影響 如圖 所示 番茄在定植 后 和 處理 根系活力較 均提高 分別提高了 和 差異顯著 蚯蚓糞處理對番茄葉片光合作用和葉綠素含 量的影響 由表 可知 和 處理的番茄葉片凈光合速 率與 相比分別增加了 和 和 處 理葉片細胞間隙 濃度均顯著高于 葉片蒸騰 速率分別比 增加了 和 氣孔導度分 別比 增加了 和 差異顯著 如圖 所示 處理葉綠素 葉綠素 葉綠素 和類胡蘿卜素含量與對照相比均差異不顯 表 蚯蚓糞對番茄植株生長的影響 處理 株高 莖粗 地上部鮮重 地上部干重 地下部鮮重 地下部干重 應 用 生 態(tài) 學 報 卷 表 蚯蚓糞對番茄植株氮磷鉀含量的影響 處理 全氮 全鉀 全磷 表 蚯蚓糞對番茄光合作用的影響 處理 凈光合速率 細胞間隙 濃度 蒸騰速率 氣孔 導度 著 處理均顯著高于 分別提高了 可見 溝施蚯蚓糞可以顯著 促進番茄葉片葉綠素的積累 蚯蚓糞處理對番茄果實產量和品質的影響 番茄果實產量 如圖 所示 和 處理番 茄果實的橫徑和果形指數(shù)略大于 差異不顯著 番茄單果重 和 處理比 分別增加了 和 產量分別比對照增加了 和 增 產效果明顯 番茄果實品質 如圖 所示 番茄果實可溶 性蛋白和還原性 含量 分別比 高 和 果實可溶性固形物 可溶性糖和可滴定酸含 量與 無顯著差異 處理可溶性糖 可溶性蛋 白 還原性 可滴定酸含量比 分別顯著增加 了 和 的可溶性固形 物與 差異不顯著 和 處理顯著降低了果實 硝酸鹽含量 比 分別降低 和 討 論 蚯蚓糞對設施土壤的影響 目前 中國設施蔬菜栽培普遍存在施肥量高 肥 料利用率低的問題 因此 增施優(yōu)良的有機肥 提高肥料利用率是目前實現(xiàn)減量施肥 進行設施蔬 菜綠色生產的有效途徑之一 相關研究發(fā)現(xiàn) 蚯蚓糞具有優(yōu)良的理化性質 有很好的供肥 保肥和 改良土壤的能力 本研究表明 蚯蚓糞處 理均提高了土壤有機質和有效氮 磷 鉀含量 增加 了番茄植株氮和鉀的含量 這與張寧等 在露地 栽培方式下添加蚯蚓糞的研究結果一致 另外 蚯 蚓糞作為礦物質肥料可全部替代化肥還與增加土壤 活性物質有關 本研究表明 蚯蚓糞撒施和 溝施均增加了土壤蔗糖酶 過氧化氫酶 脲酶和堿性 磷酸酶活性 而土壤酶活性作為土壤肥力的一個潛 在指標 其活性高低反映了土壤養(yǎng)分轉化的強 弱 蚯蚓糞施入土壤后 一方面為土壤微生物提 供了新能源 使微生物在種群數(shù)量上發(fā)生較大變化 圖 蚯蚓糞對番茄植株葉綠素的影響 期 劉學才等 施蚯蚓糞對日光溫室土壤及番茄產量與品質的影響 圖 蚯蚓糞對番茄果實產量的影響 圖 蚯蚓糞對番茄果實品質的影響 隨著植物生長 細菌 放線菌和真菌數(shù)量均增加 另 一方面 蚯蚓糞本身也帶入大量活的微生物 在某種 程度上起到了 接種 的作用 因此 蚯蚓糞施用可 以活化土壤酶活性 促進微生物活動 是較為理想的 培肥方式 施用蚯蚓糞可以改善土壤的微生物群落 減輕 土傳病害的發(fā)生 研究表明 植物土傳病害的發(fā)病 率與土壤細菌和放線菌數(shù)量呈負相關 而與土壤真 菌數(shù)量呈正相關 單一種植模式的土壤微生 物群落多樣性指數(shù) 豐富度和均勻度指數(shù)均隨著種 植年限的增加而降低 化肥和農藥的長期大量 使用使微生物區(qū)系由 細菌型 土壤向低肥的 真菌 型 土壤轉化 導致土壤肥力下降 病原菌數(shù)量升 高 土傳病害加重 本試驗中 施用蚯蚓糞顯著 提高了細菌和放線菌數(shù)量 降低了真菌數(shù)量 提高了 放線菌 真菌 優(yōu)化了微生物結構 楊麗娟等 認 為 施用蚯蚓糞使土壤微生物區(qū)系結構更加合理 可 以預防或者減輕土壤病害的發(fā)生 這種微生物結構 應 用 生 態(tài) 學 報 卷 的變化一方面歸因于蚯蚓糞中含有大量的有益微生 物 有機物質和無機礦物質 有助于土壤有益微生物 的活化和定殖 另一方面 有益微生物通過產生的抗 生素和細胞壁降解酶等抗 抑菌物質 競爭作用及誘 導作用 抑制了病原真菌的繁殖 蚯蚓糞對番茄植株生長和產量 品質的影響 本研究中溝施蚯蚓糞顯著改善了番茄的生理代 謝 促進了植株的生長 蚯蚓糞含有豐富的養(yǎng)分 大 量的微生物和活性酶 在培肥地力方面具有較大的 優(yōu)勢 因此可以持續(xù)地為番茄提供營養(yǎng) 提高植 物的光合作用和根系活力 促進植株對養(yǎng)分的吸收 從而提高番茄的產量和品質 本研究發(fā)現(xiàn) 蚯蚓 糞溝施處理的番茄產量和果實中可溶性糖 可溶性 蛋白 維生素 可滴定酸含量都顯著高于翻施處理 和對照 硝酸鹽含量明顯低于翻施處理和對照 說明 施用一定量的蚯蚓糞在提高番茄產量和品質方面具 有良好的效果 尤其是對果實品質的影響顯著 認為 蚯蚓糞作為栽培基質 對提高番茄幼 苗生長和果實品質有效 本研究中不同施用方式造 成差異的原因可能是 溝施處理相當于集中施肥 為 番茄植株提供了充足的營養(yǎng)和活性物質 而翻施處 理肥效相對較慢 具體原因還有待進一步研究 綜上所述 蚯蚓糞通過影響土壤生態(tài)環(huán)境 提高 番茄植株的根系活力 進而促進作物前期幼苗生長 提高葉片的光合能力 促進養(yǎng)分的吸收和運輸 最終 提高番茄的產量和品質 其中 溝施方式在調節(jié)土 壤肥力 抑制土傳病害 促進番茄植株生長和提高番 茄品質等方面效果較好 參考文獻 胡美美 于世欣 付乃鑫 等 日光溫室番茄產量與 土壤養(yǎng)分 植株養(yǎng)分的關系 土壤與作物 祝海燕 李婷婷 過量施肥對設施番茄影響的調查分 析 中國瓜菜 李濤 于蕾 吳越 等 山東省設施菜地土壤次生鹽 漬化特征及影響因素 土壤學報 宋以玲 于建 陳士更 等 化肥減量配施生物有機 肥對油菜生長及土壤微生物和酶活性影響 水土保 持學報 龔雪蛟 秦琳 劉飛 等 有機類肥料對土壤養(yǎng)分含 量的影響 應用生態(tài)學報 單穎 趙鳳亮 林艷 等 蚯蚓糞對土壤環(huán)境質量和 作物生長影響的研究現(xiàn)狀與展望 熱帶農業(yè)科學 趙鳳艷 張勇勇 張玥琦 等 有機物料對設施番茄 長期連作土壤細菌群落結構的影響 生態(tài)學雜志 吳軍虎 邵凡凡 劉俠 蚯蚓糞對土壤團聚體組成和 入滲過程水分運移的影響 水土保持學報 胡艷霞 孫振鈞 孫永明 等 蚯蚓糞對黃瓜炭疽病 的系統(tǒng)誘導抗性作用 應用生態(tài)學報 趙鳳艷 吳盼盼 李天來 等 蚓糞對設施番茄連作 土壤真菌群落結構的影響 生態(tài)學雜志 期 劉學才等 施蚯蚓糞對日光溫室土壤及番茄產量與品質的影響 田給林 張潞生 蚯蚓糞緩解草莓連作土壤障礙的作 用 植物營養(yǎng)與肥料學報 吳玨 李建勇 劉娜 蚯蚓糞有機肥對番茄產量 品 質和土壤化學性質的影響 上海農業(yè)學報 魯如坤 土壤農業(yè)化學分析法 北京 中國農業(yè)科技 出版社 關松蔭 土壤酶及其研究法 北京 中國農業(yè)出版社 董鳴 陸地生物群落調查觀測與分析 北京 中國標 準出版社 李合生 植物生理生化實驗原理和技術 北京 高等 教育出版社 劉朝霞 余焰文 陳艷秋 等 水分脅迫對苗期番茄 葉片保護酶活性和植株形態(tài)的影響 北方園藝 虞娜 張玉龍 張玉玲 等 灌溉和施肥對溫室番茄 產量和品質影響效應的研究 中國土壤與肥料 申飛 朱同彬 滕明姣 等 蚓糞和益生菌互作對土 壤性狀及番茄產量和品質的影響 應用生態(tài)學報 張寧 任亞麗 史慶華 等 蚯蚓糞對西瓜品質和產 量的影響 中國蔬菜 劉善江 夏雪 陳桂梅 等 土壤酶的研究進展 中 國農學通報 周東興 寧玉翠 徐明明 等 蚯蚓糞對溫室黑土土 壤酶活性及細菌多樣性的影響 土壤通報 姜蓉 湯利 李淼 等 設施土壤微生物結構和酶活 性對減量化肥配施有機肥的響應 土壤通報 吳鳳芝 王學征 設施黃瓜連作和輪作中土壤微生物 群落多樣性的變化及其與產量品質的關系 中國農 業(yè)科學 楊麗娟 楊啟迪 周崇峻 等 施用蚓糞堆肥對溫室 番茄產量和品質及土壤微生物數(shù)量的影響 土壤通 報 作者簡介 劉學才 男 年生 碩士研究生 主要從事 蔬菜栽培生理生態(tài)研究 責任編輯 張鳳麗 劉學才 陳玲 李勝奇 等 施蚯蚓糞對日光溫室土壤及番茄產量與品質的影響 應用生態(tài)學報 應 用 生 態(tài) 學 報 卷