蚯蚓糞緩解草莓連作土壤障礙的作用

田給林， 張潞生

(1中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，北京 100193; 2山東菏澤學(xué)院園林工程系，山東菏澤 274000)

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蚯蚓糞緩解草莓連作土壤障礙的作用

田給林1，2， 張潞生1*

(1中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，北京 100193; 2山東菏澤學(xué)院園林工程系，山東菏澤 274000)

【目的】土壤滅菌處理已成為草莓生產(chǎn)中土傳病害綜合管理的重要措施，但是土壤滅菌明顯抑制了土壤微生物的活性，影響草莓植株的生長(zhǎng)。有機(jī)肥中含有大量的生物活性物質(zhì)，尤其是蚯蚓糞。本研究通過(guò)觀測(cè)連作土壤滅菌后施用不同有機(jī)肥對(duì)草莓植株地上部和地下部的影響，為減緩草莓植株生長(zhǎng)的連作障礙提供有機(jī)肥選擇?！痉椒ā坎捎脺厥遗柙圆葺M試驗(yàn)，首先在去除土壤化感效應(yīng)影響基礎(chǔ)上設(shè)置土壤滅菌和正常土壤栽培兩個(gè)處理，探討土壤滅菌對(duì)草莓植株不同階段地上部葉片及地下部根系生長(zhǎng)影響，在此基礎(chǔ)上以相同連作土壤進(jìn)行另一個(gè)盆栽試驗(yàn)，設(shè)置不滅菌土壤加無(wú)機(jī)肥料(LW)、 加牛糞(LN)、 加蚯蚓糞(LQ)處理，滅菌土壤加無(wú)機(jī)肥料(LMW)、 加牛糞(LMN)、 加蚯蚓糞(LMQ)共6個(gè)處理。調(diào)查了不同處理開(kāi)花前苗期草莓植株地上部葉片及地下部根系的生長(zhǎng)狀況?！窘Y(jié)果】土壤滅菌處理較相應(yīng)未滅菌處理顯著抑制了草莓花前幼苗階段植株地下部的生長(zhǎng)(P<0.05)，在果實(shí)成熟期、 盛果期及盛果末期植株生長(zhǎng)均存在補(bǔ)長(zhǎng)效應(yīng)。土壤滅菌改變了草莓植株地上部和地下部正常的生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程，植株不同發(fā)育階段根冠比發(fā)生變化。無(wú)論連作土壤滅菌與否，施用無(wú)機(jī)肥料處理較施用有機(jī)肥處理顯著抑制了根系生長(zhǎng)(P<0.05)。在不滅菌土壤上，施用蚯蚓糞處理草莓植株根系總長(zhǎng)、 根系總表面積、 根尖數(shù)及根叉數(shù)與施用牛糞處理差異不顯著，但滅菌土壤上，施加蚯蚓糞與施加牛糞相比，顯著增加了草莓植株根系總長(zhǎng)、 根系表面積及根叉數(shù)(P<0.05)?！窘Y(jié)論】蚯蚓糞與牛糞和無(wú)機(jī)肥料相比具有顯著的生物活性。在草莓連作土壤滅菌后施用具有生物活性的蚯蚓糞，可以促進(jìn)根系生長(zhǎng)，緩解土壤滅菌對(duì)草莓植株生長(zhǎng)發(fā)育的影響，是值得推薦的有效措施。

草莓; 連作障礙; 土壤滅菌; 肥料; 植株生長(zhǎng)

草莓(Fragaria·ananassaDuch.)是一種世界性的重要園藝作物。近年隨著草莓產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，草莓連作問(wèn)題，尤其是土傳病害問(wèn)題日益突出[1]。土壤滅菌處理已成為草莓生產(chǎn)中土傳病害綜合管理的重要措施[2-3]。目前，我國(guó)北方日光溫室主要采用太陽(yáng)能高溫悶棚結(jié)合石灰氮處理的方式進(jìn)行滅菌[4]。連作土壤滅菌能較大改善草莓[1-4]、 葡萄[5]、 平邑甜茶[6]、 黃瓜[7-8]、 辣椒[9]、 大豆[10]、 棉花[11]、 馬鈴薯[12]、 刺楸[13]等作物的連作障礙，促進(jìn)作物生長(zhǎng)。但是，包括草莓等許多作物，在滅菌后的土壤上生長(zhǎng)與正茬土壤栽培相比，仍然存在明顯的差異[4,9-12]，其機(jī)理研究報(bào)道依然非常少[13-14]。

根系是植株養(yǎng)分吸收和運(yùn)輸?shù)闹匾鞴伲敌螒B(tài)及構(gòu)型的發(fā)育狀況直接影響作物對(duì)耕層養(yǎng)分的吸收能力[15]。為適應(yīng)環(huán)境，植物根系表現(xiàn)出很強(qiáng)的可塑性[16]，在根系生長(zhǎng)、 分布結(jié)構(gòu)和地上部生物量分配上產(chǎn)生差異。土壤經(jīng)過(guò)高溫滅菌后，土壤的一系列理化性質(zhì)發(fā)生了相應(yīng)的變化[17]，土壤微生物活性被明顯抑制[18]，土壤礦質(zhì)元素存在狀態(tài)也發(fā)生改變[19]，這些因素必然會(huì)影響到根系的生長(zhǎng)及其構(gòu)型的變化。有機(jī)肥料包括生物肥料能緩解連作障礙、 促進(jìn)作物生長(zhǎng)[7, 14, 20-21]，蚯蚓糞內(nèi)含有大量的有益微生物[22-23]，具有促進(jìn)根系生長(zhǎng)的作用[24]。為此，我們?cè)诒容^正常土壤和滅菌土壤栽培草莓植株地上部和地下部生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)變化的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析了添加不同肥料對(duì)連作土滅菌處理草莓植株苗期生長(zhǎng)的影響，以期為減緩?fù)寥罍缇幚韺?duì)草莓植株苗期生長(zhǎng)的影響提供技術(shù)指導(dǎo)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

非連作土壤取自中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)上莊試驗(yàn)站，以地表20 cm以下的非耕作層土作為園土，按照?qǐng)@土 ∶草炭土 ∶蛭石 ∶砂子體積比等于5 ∶2 ∶2 ∶1配制栽培土，配制好的栽培土壤有機(jī)質(zhì)20.70 g/kg, 有效氮59.02 mg/kg, 有效磷41.36 mg/kg, 速效鉀79.15 mg/kg，pH (土水比1 ∶2.5, w ∶v)為7.78。

連作土壤取自中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)科學(xué)園草莓圃連作三年的耕作層土壤，土壤有機(jī)質(zhì)28.7g/kg，有效氮154.08 mg/kg，有效磷141.26 mg/kg，速效鉀139.35 mg/kg，pH(土水比1 ∶2.5, w ∶v)為7.82。

腐熟的牛糞和蚯蚓糞取自北京綠環(huán)泰和生物科技有限公司，腐熟牛糞為蚯蚓處理前的食料，其全氮含量為8.49 mg/g，全磷含量為6.49 mg/g，全鉀含量為6.35 mg/g; 蚯蚓糞為經(jīng)過(guò)蚯蚓食用處理后的牛糞，全氮含量為6.54 mg/g，全磷含量為5.65 mg/g，全鉀含量為5.39 mg/g。處理牛糞的蚯蚓品種為赤子愛(ài)勝蚓(Eiseniafoetida)大平二號(hào)。

供試草莓品種為紅顏(Fragaria×ananassaDuch ‘Benihoppe’)，選生長(zhǎng)狀況一致的草莓幼苗，栽培用塑料盆直徑15 cm，深15 cm，每盆裝土1500 g，每盆栽草莓1株。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

土壤滅菌對(duì)不同生育期草莓生長(zhǎng)影響試驗(yàn)于2012年10月到2013年6月在中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)科學(xué)園日光溫室進(jìn)行，試驗(yàn)設(shè)正常土壤栽培處理(ZCT)和滅菌土栽培處理(MJT)。每處理栽培草莓幼苗30盆。土壤滅菌方法為高壓蒸汽滅菌鍋(LDZX-40BI，上海申安) 121℃，0.105 MP條件下滅菌120 min。草莓幼苗栽培后正常澆水管理，分別在草莓幼苗定植后60、 90、 120、 150及210 d進(jìn)行開(kāi)花前、 幼果期、 果實(shí)成熟期、 盛果期、 盛果末期取樣測(cè)定植株地上部、 地下部根系鮮重及根系結(jié)構(gòu)分析，每期取樣6株計(jì)6次重復(fù)。

連作土壤滅菌及不同肥料試驗(yàn)于2013年9月到2013年11月在中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)科學(xué)園日光溫室進(jìn)行。試驗(yàn)處理包括: 連作土+無(wú)機(jī)肥(LW)、 連作土+牛糞(LN)、 連作土+蚯蚓糞(LQ)、 連作土滅菌+無(wú)機(jī)肥(LMW)、 連作土滅菌+牛糞(LMN)、 連作土滅菌+蚯蚓糞(LMQ)6個(gè)處理，每處理重復(fù)6次。蚯蚓糞按照土壤總體積的20%加入[22]，腐熟牛糞按照蚯蚓糞等氮量體積加入，無(wú)機(jī)肥采用三元復(fù)合肥(N ∶P2O5∶K2O=15 ∶15 ∶15)，加入量以氮計(jì)算，為蚯蚓糞含氮量減去相同體積的土壤含氮量[25]。所有肥料均與土壤充分混勻后裝盆。每盆栽草莓一株，草莓苗定植后正常澆水管理，定植后60 d時(shí)進(jìn)行地上部、 地下部鮮重及根系結(jié)構(gòu)分析測(cè)定。

1.3測(cè)定方法

1.3.1 植株地上部、 地下部鮮重植株樣品用自來(lái)水沖洗3遍，然后用去離子水沖洗3遍，吸水紙吸干水分后將地上部和地下部剪斷分開(kāi)進(jìn)行植株地上部和地下部鮮重測(cè)定，根系液氮速凍后-20℃貯藏用于根系結(jié)構(gòu)分析。

1.3.2 根系結(jié)構(gòu)分析草莓苗根系結(jié)構(gòu)分析時(shí)，將草莓根系緩慢解凍后，其形態(tài)指標(biāo)采用Epson Expression 1600 pro, Model EU-35,Japan根系掃描儀進(jìn)行掃描，掃描后的圖片利用WinRHIZO Pro2004,version 5.0,Canad程序系統(tǒng)進(jìn)行分析獲得根系總長(zhǎng)(cm)、 根表面積(cm2)、 平均根系直徑(mm)、 根體積(cm3)、 根尖數(shù)、 根叉數(shù)等根系結(jié)構(gòu)和形態(tài)指標(biāo)。

1.3.3 葉面積的測(cè)定每個(gè)處理選取整齊一致的草莓苗6株進(jìn)行草莓開(kāi)花前幼苗期葉面積的測(cè)定。葉面積的測(cè)定采用剪紙稱(chēng)重法。具體步驟為: 將取樣的葉片逐葉平鋪在厚薄均勻紙上(紙的均勻程度可預(yù)先剪同等大小的紙片稱(chēng)重測(cè)定)，用鉛筆沿葉緣描下，然后用剪刀按鉛筆所畫(huà)葉形剪下。稱(chēng)量剪下紙張重量，通過(guò)測(cè)得已知紙張重G1，紙張面積A1，剪下的葉形紙重G2，計(jì)算求得不同處理每株葉面積A2。

1.4數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2003進(jìn)行處理，用SPSS 18.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，Duncan法進(jìn)行顯著性分析。

2　結(jié)果與分析

2.1土壤滅菌對(duì)草莓植株生長(zhǎng)的影響

由表1可知，開(kāi)花前幼苗階段，非連作土壤滅菌處理較不滅菌處理顯著(P<0.05)抑制根系鮮重，顯著(P<0.05)促進(jìn)地上部葉片鮮重和葉面積增大。但是在幼果期、 果實(shí)成熟期和盛果期，滅菌處理植株根系鮮重的增加較不滅菌處理加快，而地上部鮮重及葉面積的增加較不滅菌處理變慢，且根系鮮重在幼果期、 果實(shí)成熟期和盛果期處理間差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)。葉片鮮重在盛果期和盛果末期處理間差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)，葉面積在盛果期和盛果末期處理間差異達(dá)到顯著(P<0.05)水平。

表1　土壤滅菌對(duì)草莓植株不同發(fā)育階段根系鮮重、 葉片鮮重及葉面積的影響

注(Note): ZCT—非連作土壤不滅菌 Normal soil without sterilized; MJT—非連作土壤滅菌處理 Normal soil sterilized; 同一采樣時(shí)期同列數(shù)據(jù)后不同字母表示在5%水平差異顯著Values followed by different letters at the same growth stage mean significant difference between treatments at 5% level.

由圖1可知，從栽培定植到開(kāi)花前，未滅菌土壤栽培草莓植株地下部?jī)?yōu)先生長(zhǎng)，而滅菌土壤草莓植株地上部?jī)?yōu)先生長(zhǎng)，從幼果期開(kāi)始直至果實(shí)成熟期、 盛果期及盛果末期，滅菌土壤草莓植株對(duì)根系生長(zhǎng)有補(bǔ)長(zhǎng)效應(yīng)。未滅菌土壤草莓植株生長(zhǎng)發(fā)育前期(幼苗期)根冠鮮重比顯著(P<0.05)高于滅菌處理，在幼果期兩處理間差異不顯著，但是在果實(shí)成熟期、 盛果期及盛果末期未滅菌土壤栽培草莓植株根冠鮮重比顯著(P<0.05)低于滅菌處理土壤。

由表2可知，土壤滅菌處理影響草莓植株的總根長(zhǎng)和根系總表面積，從栽培定植到開(kāi)花前階段，未滅菌處理栽培草莓植株優(yōu)先生長(zhǎng)地下部，而滅菌處理草莓植株優(yōu)先生長(zhǎng)地上部。在幼苗階段(60 d)、 幼果期(90 d)及果實(shí)成熟期(120 d)，未滅菌土壤栽培草莓植株根系總根長(zhǎng)分別是滅菌土壤栽培草莓植株總根長(zhǎng)的139%、 112%及111%且在幼苗階段(60 d)及幼果期(90 d)處理間差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)。在盛果期(150 d)及盛果末期(210d)，兩處理間差異不顯著。在幼苗階段，未滅菌土壤栽培草莓植株根系總表面積是滅菌土壤栽培草莓植株根系總表面積的127%且處理間差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)。在幼果期、 果實(shí)成熟期及盛果期及盛果末期根系總表面積處理間差異不顯著。不同處理間根系直徑在整個(gè)生育期處理間差異均不顯著。

圖1　土壤滅菌處理對(duì)草莓植株不同生長(zhǎng)發(fā)育階段根冠鮮重比的影響Fig.1　Change of fresh root/leaf weight influenced by soil sterilization at different growth stages of strawberry

表2　滅菌土壤草莓不同發(fā)育階段植株總根長(zhǎng)、 根表面積和根系平均直徑

注(Note): ZCT—非連作土壤不滅菌 Normal soil without sterilized; MJT—非連作土壤滅菌處理 Normal soil sterilized. 同一采樣時(shí)期同列數(shù)據(jù)后不同字母表示在5%水平上顯著Values followed by different letters in a column at the same growth stage mean significant at 5% level.

由表3可知，在不同發(fā)育階段，MJT處理及ZCT處理栽培草莓植株根體積處理間差異不顯著。在整個(gè)發(fā)育期，ZCT栽培處理草莓植株根系的根尖數(shù)均高于MJT栽培處理草莓植株且在幼苗階段和幼果期階段處理間差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)。根尖數(shù)在果實(shí)成熟期、 盛果期及盛果末期處理間差異不顯著。在幼苗階段、 幼果期及果實(shí)成熟期，ZCT栽培草莓植株根叉數(shù)高于MJT栽培草莓植株且處理間差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)。但是，在盛果期ZCT處理栽培草莓植株根叉數(shù)小于MJT栽培草莓植株且處理間差異達(dá)到顯著水平。在盛果末期，兩處理間根叉數(shù)差異不顯著。

表3　滅菌土壤不同發(fā)育階段草莓植株根系體積、 根尖數(shù)及根叉數(shù)

注(Note): ZCT—非連作土壤不滅菌 Normal soil without sterilized; MJT—非連作土壤滅菌處理 Normal soil sterilized. 同一采樣時(shí)期同列數(shù)據(jù)后不同字母表示在5%水平上顯著Values followed by different letters in a column at the same growth stage mean significant at 5% level.

2.2連作土壤滅菌及施用不同肥料對(duì)草莓植株生長(zhǎng)的影響

由表4可知，施加有機(jī)肥可顯著(P<0.05)促進(jìn)草莓植株根系鮮重的增加，LQ、 LN處理栽培草莓植株分別是LW處理栽培草莓植株根系鮮重的362%和365%; LMQ和LMN處理栽培草莓植株根系鮮重分別是LMW處理栽培草莓植株根系鮮重的186%或163%。LQ和LN處理對(duì)根系鮮重的影響處理間差異不顯著，但LMQ處理較LMN處理顯著(P<0.05)促進(jìn)根系鮮重增加。連作土滅菌能顯著(P<0.05)促進(jìn)根系鮮重增加， LMW、 LMQ、 LMN處理分別較LW、 LQ、 LN處理根系鮮重增加179%、 44%、 25%。施用有機(jī)肥能顯著(P<0.05)促進(jìn)草莓植株葉片鮮重的增加，LQ及LN處理分別是LW處理栽培草莓植株葉片鮮重的322%和331%，LMQ及LMN處理分別是LMW處理栽培草莓植株葉片鮮重的166%和140%。連作土壤滅菌能顯著(P<0.05)促進(jìn)草莓植株葉片的鮮重增加。LMW、 LMQ及LMN處理草莓植株葉片的鮮重分別是LW、 LQ及LN的301%、 156%和128%。連作土施加有機(jī)肥料能顯著(P<0.05)促進(jìn)草莓植株葉面積的增加。LQ及LN處理栽培草莓植株葉面積分別是LW處理栽培草莓植株葉面積的167%和140%; LMQ和LMN處理栽培草莓植株葉面積分別是LMW處理栽培草莓植株葉面積的160%和165%。連作土滅菌能顯著(P<0.05)促進(jìn)草莓植株葉面積的增加。連LMW、 LMQ、 LMN處理栽培草莓植株葉面積分別是LW、 LQ及LN處理栽培草莓植株葉面積的145%、 140%和171%。

表4　連作土壤滅菌及添加不同肥料草莓植株根系鮮重、 葉片鮮重及葉面積

注(Note): L—連作土壤Continues cropping soil; W—化肥Compound fertilizer; Q—蚯蚓糞Vermicompost; N—腐熟牛糞 Cattle manure; M—土壤滅菌處理Soil sterilization treatment. 同列數(shù)字后面不同字母表示在5%水平上顯著Values followed by different letters in a column means significant at 5% level.

圖2　連作土滅菌及添加不同的肥料草莓植株幼苗期根系鮮重和葉片鮮重比值Fig.2　Fresh root weight/fresh leaf weight as influenced by continuous cropping soil sterilization and the addition of different fertilizer of strawberry plant

注(Note)：L—連作土壤Continues cropping soil; W—化肥Compound fertilizer; Q—蚯蚓糞Vermicompost; N—腐熟牛糞 Cattle manure; M—土壤滅菌處理Soil sterilization treatment. 柱上不同字母表示處理間在5%水平差異顯著 Different letters above the bars mean significant at 5% level.]

由圖2可知，LMW栽培草莓植株地下部根系鮮重和地上部葉片鮮重比值顯著(P<0.05)低于LMN、 LMQ處理及LN和LQ處理栽培草莓植株地下部根系鮮重和地上部葉片鮮重比值。LMN、 LMQ及LN和LQ處理間栽培草莓植株地下部根系鮮重和地上部葉片鮮重比值差異不顯著(P<0.05)。

由表5可知，施加有機(jī)肥料能夠顯著(P<0.05)促進(jìn)草莓植株根系總長(zhǎng)的增加。LQ和LN處理栽培草莓植株根系總長(zhǎng)分別是LW處理栽培草莓植株根系總長(zhǎng)的568%和558%，LMQ處理和LMN處理栽培草莓植株根系總長(zhǎng)分別是LMW處理栽培草莓植株根系總長(zhǎng)的318%和216%。連作土壤滅菌處理能夠顯著(P<0.05)促進(jìn)草莓植株根系總長(zhǎng)的增加。LMW、 LMQ及LMN處理栽培草莓植株根系總長(zhǎng)分別是LW、 LQ及LN處理栽培草莓植株根系總長(zhǎng)的350%、 196%及136%。LMQ處理草莓栽培植株根系總長(zhǎng)是LMN處理栽培草莓植株根系總長(zhǎng)的147%且處理間差異達(dá)到顯著(P<0.05)水平。LQ和LN處理栽培草莓植株處理間根系總長(zhǎng)差異不顯著。連作土壤施加有機(jī)肥料及滅菌對(duì)栽培草莓植株苗期根系表面積的影響與根系總長(zhǎng)的影響類(lèi)似。連作土條件下施加無(wú)機(jī)肥料會(huì)顯著(P<0.05)抑制根系直徑的增加，LQ處理較LN處理更能促進(jìn)根系直徑的增加且兩處理間差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)。但是在滅菌條件下，施加有機(jī)肥料對(duì)根系直徑的影響處理間差異不顯著。

表5　連作土壤滅菌及施加不同的肥料草莓苗期植株

注(Note): L—連作土壤Continues cropping soil; W—化肥Compound fertilizer; Q—蚯蚓糞Vermicompost; N—腐熟牛糞 Cattle manure; M—土壤滅菌處理Soil sterilization treatment. 同列數(shù)字后面不同字母表示在5%水平上顯著Values followed by different letters in a column are significant at 5% level.

由表6可知，施加有機(jī)肥可以顯著(P<0.05)促進(jìn)根系體積增加，LQ處理和LN處理栽培草莓植株根系體積分別是LW處理栽培草莓植株根系體積的610%和473%; LMQ處理和LMN處理栽培草莓植株根系體積分別是LMW處理栽培草莓植株根系體積的215%和181%。LMW處理及LMN處理栽培草莓植株根系體積分別顯著(P<0.05)高于LW處理及LN處理栽培草莓植株根系體積，但是LQ處理栽培草莓植株與LMQ處理栽培草莓植株根系體積差異不顯著。施加有機(jī)肥料可以顯著促進(jìn)(P<0.05)根尖數(shù)增加，LQ和LN處理栽培草莓植株根尖數(shù)分別是LW處理栽培草莓植株根尖數(shù)的474%和439%; LMQ處理和LMN處理栽培草莓植株根尖數(shù)分別是LMW處理栽培草莓植株根尖數(shù)的200%和184%。連作土壤滅菌對(duì)添加不同有機(jī)肥的栽培草莓植株根尖數(shù)影響不顯著，LQ處理、 LN處理分別與LMQ處理和LMN處理栽培草莓植株根尖數(shù)處理間差異不顯著，但是連作土滅菌對(duì)添加無(wú)機(jī)肥料的栽培草莓植株根尖數(shù)影響顯著(P<0.05)，LMW處理栽培草莓植株根尖數(shù)是LW處理栽培草莓植株根尖數(shù)的236%。施加有機(jī)肥料可以顯著促進(jìn)栽培草莓植株根叉數(shù)的增加，LQ處理和LN處理栽培草莓植株根叉數(shù)分別是LW栽培草莓植株根尖數(shù)的604%和600%。LMQ處理和LMN處理栽培草莓植株根叉數(shù)分別是LMW處理栽培草莓植株根叉數(shù)的405%和245%。連作土壤滅菌施加蚯蚓糞可以顯著(P<0.05)促進(jìn)栽培草莓植株根叉數(shù)的增加，LMQ處理栽培草莓植株根叉數(shù)分別是LMN處理和LMW處理栽培草莓植株根叉數(shù)的165%和405%。但是在連作土條件下LQ處理和LN處理間草莓植株根叉數(shù)差異不顯著。

表6　連作土滅菌及添加不同的肥料對(duì)草莓植株根系體積、 根尖數(shù)及根叉數(shù)的影響

注(Note): L—連作土壤Continues cropping soil; W—化肥Compound fertilizer; Q—蚯蚓糞Vermicompost; N—腐熟牛糞 Cattle manure; M—土壤滅菌處理Soil sterilization treatment. 同列數(shù)字后面不同字母表示在5%水平上顯著Values followed by different letters in a column means significant at 5% level.

3　討論與結(jié)論

草莓連作栽培比較普遍且容易產(chǎn)生連作障礙[1]，已有的研究表明，有兩個(gè)主要因素和作物連作障礙有關(guān)，一是土壤生物結(jié)構(gòu)的改變，另一個(gè)是土壤化感物質(zhì)的自毒效應(yīng)[26]。連作土壤滅菌是克服草莓連作生物障礙的重要措施[1-4]，連作土壤滅菌的同時(shí)也殺滅了對(duì)土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化至關(guān)重要的微生物群落，而根際土壤微生物區(qū)系與植物根系的生長(zhǎng)和代謝密切相關(guān)，對(duì)植物營(yíng)養(yǎng)元素的供給和植物健康的維持發(fā)揮著重要作用[27]。本研究選用非耕層土壤與蛭石、 砂子、 草炭土按照一定比例配制栽培土壤，在減少化感效應(yīng)影響的條件下研究土壤滅菌對(duì)草莓植株生長(zhǎng)。研究表明, 土壤高溫滅菌可以使得草莓植株地上部、 地下部生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程發(fā)生改變，正常土壤栽培草莓植株生長(zhǎng)發(fā)育前期優(yōu)先生長(zhǎng)地下部從而具有較高的根冠比，而土壤滅菌栽培草莓植株生長(zhǎng)發(fā)育前期優(yōu)先生長(zhǎng)地上部而具有相對(duì)較低的根冠比(圖1)。這一結(jié)果產(chǎn)生的原因可能是高溫滅菌會(huì)使得土壤中的某些緩效養(yǎng)分得到釋放[19],以及土壤滅菌使得土壤中有益根系生長(zhǎng)微生物減少而影響根系生長(zhǎng)[18]。這一研究結(jié)果與土壤滅菌使得黃瓜[7]、 大豆[10]生長(zhǎng)發(fā)育前期階段往往會(huì)出現(xiàn)生長(zhǎng)遲緩現(xiàn)象的研究結(jié)果一致。Tilman等[28]認(rèn)為，植物地下部與地上部生物量比率大小反映了植物對(duì)養(yǎng)分因子的需求和競(jìng)爭(zhēng)能力，地下部與地上部生物量之比越大，表明對(duì)養(yǎng)分的需求和競(jìng)爭(zhēng)能力越強(qiáng)。已經(jīng)有研究表明，草莓全生育期中根冠比呈“高—低—高”的總變化趨勢(shì)有利于植株生育中后期冠層生物量累積的增加和果實(shí)成熟后期生理活性的保持[29]。滅菌條件下草莓植株發(fā)育進(jìn)程的改變，幼苗期根冠比變小，對(duì)養(yǎng)分的需求和競(jìng)爭(zhēng)力變小可能是連作土壤滅菌后雖然能夠極大改善草莓植株的生長(zhǎng)發(fā)育，但是與正茬相比仍然存在一定差距的重要原因之一。

本研究結(jié)果表明，不滅菌連作土壤添加無(wú)機(jī)肥、 蚯蚓糞、 牛糞，及滅菌土壤添加蚯蚓糞處理和添加牛糞處理，草莓植株地下部根系鮮重和地上部葉片鮮重的比值處理間差異均不顯著(P<0.05)，而滅菌添加無(wú)機(jī)肥處理根冠鮮重比顯著(P<0.05)低于未滅菌土壤添加無(wú)機(jī)肥、 蚯蚓糞和牛糞處理，也顯著低于滅菌連作土壤添加蚯蚓糞和添加牛糞。滅菌土壤處理栽培草莓植株根冠鮮重比值顯著(P<0.05)低于未滅菌土壤,說(shuō)明微生物失活是造成滅菌土壤栽培草莓植株苗期根冠比減少、 生長(zhǎng)發(fā)育減緩的主要原因，施用有機(jī)肥比施用化肥更能有效減緩這一不利影響。

草莓根系能夠分泌自毒物質(zhì)抑制草莓植株的生長(zhǎng)[30-31]，并且通過(guò)電極降解根系自毒物質(zhì)能夠減緩水培草莓的自毒作用進(jìn)而恢復(fù)草莓植株生長(zhǎng)[32-33]。本研究結(jié)果表明，連作土壤不論滅菌與否，施用化肥對(duì)草莓根系生長(zhǎng)的抑制作用顯著大于施用有機(jī)肥(P<0.05)。Yang等[14]對(duì)連作煙草根際土壤化感自毒潛力的緩解作用研究也表明化肥不如農(nóng)家肥。連作土施用蚯蚓糞后草莓植株根系總體積、 根系總表面積、 根尖數(shù)及根叉數(shù)與施加牛糞沒(méi)有顯著差異(P<0.05)，但在滅菌后，施加蚯蚓糞較施加牛糞能顯著(P<0.05)促進(jìn)草莓植株根系總長(zhǎng)、 根系表面積及根叉數(shù)(表5、 表6)，表明蚯蚓糞較牛糞具有更高的生物活性，這可能是因?yàn)轵球炯S中含有能促進(jìn)根系生長(zhǎng)的物質(zhì)[24]及有益微功能生物[22-23]，更加有利于植物微生物群落結(jié)構(gòu)的恢復(fù)及緩解化感自毒作用的結(jié)果[34]。因此，連作草莓土壤滅菌后施用蚯蚓糞是減輕連作土壤滅菌負(fù)效應(yīng)的有效措施。

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Alleviation of vermicompost to obstacle in sterilized continuous cropping soil in strawberry production

TIAN Gei-lin1,2， ZHANG Lu-sheng1*

(1CollegeofAgricultureandBiotechnology,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100193,China; 2DepartmentofBotanicalGardenEngineering,HezeUniversity,Heze，Shandong274000,China)

【Objectives】 Soil sterilization has been used to deal with the disease obstacles caused by continuous cropping, however, this measurement also causes inhibition to the crop growth in the sterilized soils. Organic manures contain diverse bioactive components, especially bioactive vermicompost. So the effects of vermicompost and cattle manure were compared to provide a base for the choose of correct fertilizer source in strawberry production.【Methods】 Pot strawberry plants in greenhouse were chosen to conduct the experiments. Normal soil was collected from the soil below 20 cm depth in a grain field, and continuous cropping soil was from a strawberry garden where strawberry had been continuously grown for three years. All the two soils were divided into two parts, one part was sterilized and the other not. For the continuous cropping soil either sterilized or not, cattle compost or vermicompost, which was made by feeding earthworms with the cattle compost, was added in ratio of 20% of the soil separately, and NPK compound fertilizer was used as control. The growth of leaves and roots of strawberry plants in different growth stages was measured.【Results】Soil sterilization significantly(P<0.05)suppressed the growth of roots, especially in seeding stage before flowering, and altered root architecture and ratio of shoot to root in all the monitored stages of strawberry plants. In the sterilized continuous cropping soil and normal soil, the addition of compound fertilizer significantly (P<0.05) inhibited the development of root system, compared to the two compost treatments. There was no significant difference in total root length, root surface area, root tips and root forks between vermicompost and cattle compost treatments in continuous cropping soil, but those in vermicompost treatment were significantly higher than in cattle manure treatment in sterilized continuous cropping soil (P<0.05).【Conclusions】 Vermicompost shows higher bioactivity than cattle manure in sterilized soils. In sterilized soils, application of vermicompost could significantly stimulate the growth of root system, and form larger shoot and root biomass and good root system of strawberry. So, the application of vermicompost should be recommended for the alleviation of continuous cropping obstacles in strawberry production.

strawberry; continuous-cropping problem; soil sterilization; fertilizer; plant growth

2015-01-27接受日期: 2015-06-18網(wǎng)絡(luò)出版日期: 2016-01-26

高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)科研基金(20110008130003)資助。

田給林(1978—)，男，山西太谷人，博士研究生，主要是從事草莓連作障礙研究。E-mail: geilintian@126.com

Tel: 010-62732477, E-mail: lusheng@cau.edu.cn

S668.3; S141

A

1008-505X(2016)03-0759-09