土壤改良劑施用對(duì)設(shè)施土壤微生物數(shù)量與酶活性及青菜生長(zhǎng)的影響

陸利民，趙 晶，楊業(yè)鳳，邵 婷，周艷孔，胡曉穎，沈源源*

（1上海市浦東新區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，上海201201；2上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所，上海201403）

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土壤改良劑施用對(duì)設(shè)施土壤微生物數(shù)量與酶活性及青菜生長(zhǎng)的影響

陸利民1，趙 晶2，楊業(yè)鳳1，邵 婷2，周艷孔1，胡曉穎1，沈源源2*

（1上海市浦東新區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，上海201201；2上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所，上海201403）

摘 要：在設(shè)施大棚中分別施用不同濃度的兩種土壤改良劑——松壤與木霉菌劑，研究其對(duì)土壤微生物數(shù)量與酶活性的影響。結(jié)果表明：施用松壤后，連作土壤細(xì)菌與放線菌數(shù)量顯著增加，微生物總量增加，土壤真菌總數(shù)無(wú)顯著變化；施用木霉菌劑后，連作土壤細(xì)菌、放線菌及真菌數(shù)量增加，微生物總量增加。兩種土壤改良劑施用均提高了脲酶、中性磷酸酶、蔗糖酶、纖維素酶、過(guò)氧化氫酶活性。此外，施用兩種土壤改良劑均有利于青菜植株根系生長(zhǎng)，設(shè)施青菜的長(zhǎng)勢(shì)和產(chǎn)量明顯提高。

關(guān)鍵詞：土壤改良劑；松壤；木霉菌劑；微生物；酶活性

設(shè)施蔬果連作引起的產(chǎn)量降低和品質(zhì)下降嚴(yán)重阻礙和威脅設(shè)施農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展［1］。為了維持土壤生態(tài)平衡，減少農(nóng)藥、化肥的使用量，使用含有有益微生物種群的生物修復(fù)劑抑制土壤致病菌的發(fā)展，作為修復(fù)的重要手段［2］越來(lái)越受到重視。杜嬋娟等［3］研究發(fā)現(xiàn)，使用真菌制劑可有效改善土壤的微生態(tài)環(huán)境，抑制病原菌的生長(zhǎng)，降低香蕉枯萎病的發(fā)病率。劉紅杰等［4］研究表明，施用微生物復(fù)合肥顯著增強(qiáng)了土壤酶活性，為生產(chǎn)創(chuàng)造了良好的土壤生物化學(xué)環(huán)境。目前，以土壤微生物區(qū)系組成與酶活性評(píng)價(jià)微生物改良劑對(duì)設(shè)施大棚土壤修復(fù)效果的報(bào)道還很少見(jiàn)。本研究通過(guò)向設(shè)施菜地施用不同濃度的松壤與木霉菌劑，探討不同改良劑對(duì)連作土壤的修復(fù)效果，從而為生物技術(shù)修復(fù)連作障礙的設(shè)施土壤提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1．1 材料

供試青菜品種為‘新場(chǎng)青’。供試改良劑為松壤（有效成分≥99" 8％、水分≤0" 1％，由菏澤科奇作物保護(hù)有限公司提供）與木霉菌劑（有效活菌數(shù)≥1" 0億/g，由上海交通大學(xué)農(nóng)學(xué)院提供）。

試驗(yàn)于2013年11—12月在上海市浦東新區(qū)普南園藝場(chǎng)進(jìn)行，該園藝場(chǎng)常年以種植綠葉菜為主。土壤pH 7" 56，有機(jī)質(zhì)含量15" 1 g/kg，有效氮1" 48 g/kg，有效磷54" 8 mg/kg，有效鉀80" 3 mg/kg。

1．2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取兩塊面積各約300 m2的設(shè)施大棚，每塊大棚劃分12個(gè)小區(qū)。1號(hào)大棚施用松壤，處理1-1：0 kg/hm2（松壤組對(duì)照）；處理1-2：15 kg/hm2；處理1-3：30 kg/hm2；處理1-4：45 kg/hm2。2號(hào)大棚施用木霉菌劑，處理2-1：0 kg/hm2（木霉菌劑組對(duì)照）；處理2-2：150 kg/hm2；處理2-3：300 kg/hm2；處理2-4：450 kg/hm2。以上各處理均3次重復(fù)。木霉菌劑于2013年11月5日按不同處理拌土后均勻撒施于土壤中后耙平，11月6日移栽青菜，12月底收獲。以同樣的方法于11月25日將松壤施入土壤，11月26日移栽青菜，于2014年1月中旬收獲。

1．3 方法

1" 3" 1 樣品的采集與處理

用土鉆取青菜根際土樣，撿除雜物，快速過(guò)篩，將土樣分為2份，分別在4℃保存和風(fēng)干保存，分別用于測(cè)定根際微生物數(shù)量和土壤酶活性。

1" 3" 2 土壤微生物數(shù)量的測(cè)定

土壤細(xì)菌采用營(yíng)養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基、放線菌采用改良高氏一號(hào)培養(yǎng)基、真菌采用孟加拉紅培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)，細(xì)菌、放線菌、真菌計(jì)數(shù)采用稀釋平板法［5］。

1" 3" 3 土壤酶活性的測(cè)定

采用靛酚比色法測(cè)定脲酶的活性，結(jié)果以培養(yǎng)24 h后1 g土壤中NH3-N的毫克數(shù)表示；采用磷酸苯二鈉法測(cè)定磷酸酶的活性，以培養(yǎng)24 h后1 g土壤中釋放出酚的毫克數(shù)表示；采用3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定蔗糖酶的活性，以培養(yǎng)24 h后1 g土壤生成的葡萄糖毫克數(shù)表示；采用3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定纖維素酶活性，以羧甲基纖維素為基質(zhì)測(cè)定釋放的葡萄糖含量表示；采用高錳酸鉀滴定法測(cè)定過(guò)氧化氫酶的活性，以1 g土壤所消耗的0" 1 mol/L KMnO4溶液的毫升數(shù)表示［6］。

1" 3" 4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19" 0和Excel 2003軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和做圖，差異顯著分析采用LSD多重比較法。

2 結(jié)果與分析

2．1 松壤與木霉菌劑改良對(duì)設(shè)施土壤微生物數(shù)量的影響

2" 1" 1 松壤改良后設(shè)施大棚土壤中微生物數(shù)量的變化

由表1可知，當(dāng)施入松壤改良劑之后，土壤中微生物區(qū)系發(fā)生了明顯變化。細(xì)菌總數(shù)隨著松壤施入量的增加呈上升趨勢(shì)，處理1-2、1-3、1-4較處理1-1分別增加了0" 8×106cfu/g、2" 4×106cfu/g、3" 6×106cfu/g。放線菌數(shù)量也顯著增加，處理1-3放線菌數(shù)量最高，較處理1-1增加了3" 3×105cfu/g。真菌總數(shù)基本沒(méi)有變化，處理間沒(méi)有明顯差異。微生物總量隨著三大菌群的增加也有顯著的升高，處理1-4效果最好，較處理1-1增加了3" 8×106cfu/g。其中細(xì)菌占微生物總量比例最高為89" 68％—91" 56％，并隨著松壤施入量的增加比例提高，放線菌所占比例次之為8" 77％—9" 79％，霉菌所占比例最小為0" 42％—0" 45％，較處理1-1所占比例逐步下降。

表1　松壤改良對(duì)土壤中微生物數(shù)量的影響Table 1 Effects of loose soil on soil microbial amount　cfu·g－1土

2" 1" 2 木霉菌劑改良后設(shè)施大棚土壤中微生物的變化

由表2可以看出，經(jīng)過(guò)木霉菌劑改良后，三大菌群較處理前有了明顯的增加，細(xì)菌總數(shù)以處理2-3最大，較處理2-1增加了2" 9×106cfu/g，但處理2-4有顯著下降。放線菌總數(shù)、真菌總數(shù)也有顯著的增加，均為處理2-4最大，分別較處理2-1增加了4" 3×105cfu/g、2" 2×104cfu/g。土壤中微生物總量處理2-3最大，顯著高于其他處理。細(xì)菌占微生物總量比例由處理2-1的86" 24％上升至91" 79％（處理2-3），放線菌比例為8" 43％—11" 87％，真菌比例為0" 57％—0" 83％。

表2　木霉菌劑改良對(duì)土壤中微生物數(shù)量的影響Table 2 Effects of Trichoderma on soil microbial amount　cfu·g－1土

2．2 松壤與木霉菌劑改良對(duì)設(shè)施土壤酶活性的影響

2" 2" 1 松壤改良后設(shè)施大棚土壤中酶活性的變化

由表3可知，當(dāng)土壤中施入松壤改良劑之后，土壤酶活性均有不同程度的增加。脲酶活性較處理1-1顯著增加，但增幅不明顯，處理1-3最高，為處理1-1的1" 17倍。中性磷酸酶、蔗糖酶、纖維素酶活性隨著松壤改良劑施用量的增加逐步增加，3種酶活性均為處理1-4最高，分別比處理1-1提高了0" 15 mg/g、1" 8 mg/g、0" 09 mg/g。過(guò)氧化氫酶活性沒(méi)有顯著變化。

表3　松壤對(duì)設(shè)施土壤脲酶、中性磷酸酶、蔗糖酶、纖維素酶、過(guò)氧化氫酶活性的影響Table 3 Effects of loose soil on urease，phosphatase，invertase，cellulose and catalase activities in greenhouse soil

2" 2" 2 木霉菌劑改良后設(shè)施大棚土壤中酶活性的變化

由表4可知，施用木霉菌劑改良連作土壤后，土壤酶活性隨著施用量的增加有不同的變化。處理2-2、2-3、2-4脲酶活性較處理2-1分別增加了0" 09 mg/g、0" 12 mg/g、0" 12 mg/g，但三者之間并無(wú)顯著差異。蔗糖酶與纖維素酶活性在加大施用量時(shí)有了很大的提升，處理2-4最高，分別為處理2-1的1" 73倍與1" 68倍。而中性磷酸酶與過(guò)氧化氫酶較處理2-1雖有一定的增加，但差異并不顯著。

表4　木霉菌劑對(duì)設(shè)施土壤脲酶、中性磷酸酶、蔗糖酶、纖維素酶、過(guò)氧化氫酶活性的影響Table 4 Effects of Trichoderma on urease，phosphatase，invertase，cellulose and catalase activities in greenhouse soil

2．3 松壤和木霉菌劑對(duì)青菜生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響

2" 3" 1 松壤處理設(shè)施土壤后對(duì)青菜植株長(zhǎng)勢(shì)的影響

由表5可以看出，隨著松壤施入量的增加，設(shè)施青菜植株長(zhǎng)勢(shì)提高越明顯。處理1-2、1-3和1-4比處理1-1株高分別增加0" 29 cm、0" 83 cm、1" 41 cm。松壤施入量最高的處理1-4在葉長(zhǎng)、葉寬、葉柄長(zhǎng)和葉柄寬上分別比處理1-1提高2" 3 cm、1" 49 cm、0" 44 cm、0" 81 cm。說(shuō)明松壤處理后土壤中有益微生物種群增加，有利于青菜植株根系生長(zhǎng)，從而使地上部增長(zhǎng)加快。

表5　松壤處理設(shè)施土壤對(duì)青菜植株長(zhǎng)勢(shì)的影響Table 5 Effects of loose soil on the growth of green vegetables

2" 3" 2 松壤處理設(shè)施土壤后對(duì)青菜產(chǎn)量的影響

由表6可以看出，隨著松壤施入量的增加，設(shè)施青菜植株產(chǎn)量提高越明顯。處理1-2、1-3和1-4比處理1-1青菜單株重分別提高13" 11 g、25" 79 g、33" 06 g，產(chǎn)量也相應(yīng)提高。說(shuō)明多年連作設(shè)施蔬菜土壤用松壤處理后，對(duì)改善設(shè)施土壤、增加青菜產(chǎn)量有明顯效果。

表6　松壤處理設(shè)施土壤對(duì)青菜產(chǎn)量的影響Table 6 Effects of loose soil on the output of green vegetables

2" 3" 3 木霉菌劑土壤處理后對(duì)青菜植株長(zhǎng)勢(shì)的影響

由表7可以看出，隨著木霉菌劑施入量的增加，設(shè)施青菜植株長(zhǎng)勢(shì)提高越明顯。處理2-2、2-3和2-4比處理2-1株高分別增加0" 37 cm、1" 25 cm、1" 91 cm。木霉菌劑施入量最高的處理2-4在葉長(zhǎng)、葉寬、葉柄長(zhǎng)和葉柄寬上分別比處理2-1提高3" 65 cm、1" 83 cm、0" 49 cm、1" 04 cm。在葉數(shù)上處理2-4比2-1增加1—2片。說(shuō)明木霉菌劑處理后土壤中有益微生物種群增加，有利于青菜植株根系生長(zhǎng)，從而使地上部增長(zhǎng)加快。

表7　木霉菌劑處理對(duì)青菜植物學(xué)性狀的影響Table 7 Effects of Trichoderma on the botanical characters of green vegetables

2" 3" 4 木霉菌劑土壤處理后對(duì)青菜產(chǎn)量的影響

由表8可以看出，隨著木霉菌劑施入量的增加，設(shè)施青菜植株產(chǎn)量明顯提高。處理2-2、2-3和2-4比處理2-1青菜單株重分別提高18" 57 g、26" 85 g、41" 5 g，最高施入量處理2—4增產(chǎn)15％左右。說(shuō)明多年連作設(shè)施蔬菜土壤用木霉菌劑處理后，對(duì)改善設(shè)施土壤、增加青菜產(chǎn)量有明顯效果。

表8　木霉菌劑處理對(duì)青菜產(chǎn)量的影響Table8 Effects of Trichoderma on the output of green vegetables

3 討論與結(jié)論

松壤生物高分子聚合菌能促進(jìn)土壤中有益微生物的發(fā)育，提高肥料利用率，促進(jìn)作物的根系生長(zhǎng)，提高作物的抗病害能力，增產(chǎn)效果明顯。木霉菌作為一種重要的植病生防菌一直受到普遍關(guān)注。研究表明：木霉菌不僅對(duì)多種植物病原菌具有拮抗作用，而且能促進(jìn)植物的生長(zhǎng)和提高植物的抗逆性［7-8］。

土壤微生物是土壤中活的有機(jī)體，是最活躍的土壤肥力因子之一。細(xì)菌、放線菌和霉菌是土壤微生物的三大類群，它們的區(qū)系組成和數(shù)量變化常能反映出土壤的生物活性水平。本試驗(yàn)表明，兩種土壤改良劑施用后，土壤微生物類群的數(shù)量與各類群所占的比例發(fā)生了很大變化。其中細(xì)菌是設(shè)施大棚中土壤微生物生命活動(dòng)的主體，可以改變土壤物理、化學(xué)性質(zhì)，對(duì)土壤養(yǎng)分有效化、促進(jìn)植物生長(zhǎng)起主導(dǎo)作用［9］。放線菌則能夠產(chǎn)生抗生素、溶菌酶等代謝物，具有殺菌、溶菌、抑制部分土傳病和線蟲生長(zhǎng)的作用［10］。隨著土壤中細(xì)菌、放線菌等有益微生物的生長(zhǎng)，大大改善了土壤的微生態(tài)環(huán)境。施用松壤對(duì)連作土壤真菌總數(shù)無(wú)顯著影響，且所占比例下降，這可能是菌劑中部分有益微生物抑制了真菌的生長(zhǎng)；施用木霉菌劑真菌總數(shù)增加，可能與其自身可較好定殖，成為土壤微生物中的優(yōu)勢(shì)群體相關(guān)。

土壤酶主要來(lái)源于土壤微生物和植物根系的分泌物，直接參與土壤中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化及養(yǎng)分的釋放和固定過(guò)程，是表征土壤中物質(zhì)、能量代謝旺盛程度和土壤肥力狀況的重要生物指標(biāo)［11］。本研究中，兩種土壤改良劑施用均提高了脲酶、中性磷酸酶、蔗糖酶、纖維素酶、過(guò)氧化氫酶活性，說(shuō)明在施用土壤改良劑后，土壤中微生物增殖所需碳源、氮源及代謝環(huán)境明顯改善。本研究中性磷酸酶活性在施用木霉菌劑時(shí)上升不顯著，過(guò)氧化氫酶活性在兩種土壤改良劑作用下均上升不明顯。王濤等［12］在使用兩種微生物菌肥修復(fù)黃瓜連作時(shí)，不同處理均能增加土壤中各種酶活性，但存在明顯差異。舒秀麗等［13］使用不同土壤改良劑（EM菌劑、熟石灰、沼液）處理連作西洋參，土壤酶活性變化趨勢(shì)均不相同。說(shuō)明因?yàn)椴煌迯?fù)方式的土壤酶變化規(guī)律并不一致，對(duì)于不同處理影響土壤性質(zhì)的長(zhǎng)期效應(yīng)還有待深入研究。

本試驗(yàn)表明，施加松壤與木霉菌劑均可以增加設(shè)施土壤有效微生物菌群，改善根際微生物區(qū)系的組成和數(shù)量，提高土壤酶的活性，說(shuō)明兩種土壤改良劑對(duì)設(shè)施連作菜地修復(fù)效果均顯著，在實(shí)際生產(chǎn)中修復(fù)連作障礙具有可行性。

施用松壤和木霉菌劑均對(duì)青菜植株生長(zhǎng)和產(chǎn)量有明顯提高，同時(shí)隨著施入量的增加，植株長(zhǎng)勢(shì)和產(chǎn)量隨之升高。施用45 kg/hm2松壤比對(duì)照青菜增產(chǎn)10" 58％，施用450 kg/hm2木霉菌劑產(chǎn)量比對(duì)照青菜增產(chǎn)12" 63％。兩者增產(chǎn)效果略有差異，可能與青菜定植期早晚也有一定關(guān)系。

參 考 文 獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：閆其濤）

Effects of soil conditioners on the soil microbial biomass and enzyme activities and the growth of green vegetables in greenhouse

LU Li-min1，ZHAO Jing2，YANG Ye-feng1，SHAO Ting2，ZHOU Yan-kong1，HU Xiao-ying1，SHEN Yuan-yuan2*
（1Pudong New District Agro-Technology Extension Center，Shanghai 201201，China；2Institute for Agro-Product Quality Quality Standards and Testing Technology，Shanghai Academy of Agricultural Sciences，Shanghai 201403，China）

Abstract：Two kinds of soil conditioners（loose soil and Trichoderma）with different concentrations were applied in greenhouse to study the effect of them on the soil microbial biomass and enzyme activities" The results showed that after application of loose soil，the number of bacteria and actinomycetes increased significantly，the total microbial biomass increased，the total number of soil fungi had no significant change in continuous cropping soil；after application of Trichoderma，the number of bacteria，actinomycetes and fungi increased，and the total amount of microorganism increased in continuous cropping soil" Both soil conditioners improved the activity of urease，neutral phosphatase，invertase，cellulase and catalase" Both soil conditioners were all in favor of root growth of green vegetables，and the growth and yield significantly increased"

Key words：Soil conditioner；Loose soil；Trichoderma；Microorganism；Enzyme activity

*通信作者：沈源源（1986—），男，碩士，研究實(shí)習(xí)員，研究方向：環(huán)境微生物學(xué)。E-mail：syy139526＠163" com

作者簡(jiǎn)介：陸利民（1966—），男，大學(xué)本科，高級(jí)農(nóng)藝師，研究方向：土壤肥料。E-mail：lulim66＠126" com

基金項(xiàng)目：上海市科委重點(diǎn)支撐項(xiàng)目（14DZ1206303）；崇明縣科技攻關(guān)項(xiàng)目（CKS2015-01）

收稿日期：2014-11-24

文章編號(hào)：1000-3924（2016）01-090-05

中圖分類號(hào)：S154

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A