腐熟牛糞對土壤理化性狀和番茄產(chǎn)量的影響

宋以玲 于建 肖承澤 陳士更 李玉環(huán) 蘇秀榮 丁方軍

摘要[目的]研究加菌發(fā)酵牛糞對番茄生長及土壤理化性狀的影響。[方法]采用盆栽試驗方法，探討普通牛糞、高溫滅菌牛糞和加菌牛糞對土壤養(yǎng)分含量、酶活、微生物量以及番茄產(chǎn)量和含糖量的影響。[結(jié)果]與普通牛糞相比，加菌牛糞降低了根際土壤真菌數(shù)，提高了細(xì)菌和放線菌的數(shù)量；降低了土壤容重，提高了土壤養(yǎng)分含量、土壤酶活性以及番茄產(chǎn)量和含糖量，其中土壤中堿解氮、全氮、有效鉀、有效磷分別顯著提高了8.47%、15.66%、6.22% 和11.60%，而滅菌牛糞對番茄生長和土壤理化指標(biāo)的影響與普通牛糞相似。[結(jié)論]加菌腐熟牛糞具有改土、提質(zhì)、增產(chǎn)效果，因此作為生物有機肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有廣闊的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞番茄；牛糞；土壤理化性狀；根際微生物

中圖分類號S144文獻標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2017）26-0122-04

Effects of Fermented Cattle Manure on Soil Physical and Chemical Properties and Yield of Tomato

SONG Yiling1，2，YU Jian1，2， XIAO Chengze1，2， DING Fangjun1，2，3* et al

（1. Shandong Agricultural University Fertilizer Science & Technology Co. Ltd.， Taian， Shandong 271000；2. Engineering & Technology Research Center of High Efficient Utilization of Humic Acid of Shandong Province， Taian， Shandong 271000；3. College of Resources and Environment， Shandong Agricultural University， Taian， Shandong 271018）

Abstract[Objective] To investigate the effect of fermented cattle manure on tomato growth and soil physical and chemical properties. [Method]The effect of ordinary cattle manure， high temperature sterilized cattle manure and bacterial manure on soil nutrient content， enzyme activity， microbial biomass and tomato yield and sugar content was analyzed by pot experiment. [Result] Compared with ordinary cattle manure， bacterial manure decreased the amount of fungi， increased the amount of bacteria and actinomycetes in rhizosphere soil， reduced soil bulk density， improved soil nutrient content and soil enzyme activity， as well as tomato yield and sugar content. Soil available nitrogen，total nitrogen， available phosphorus， available potassium were significantly increased by 8.47%， 15.66%， 6.22% and 11.60%， while the influence of sterilized cattle manure on the growth and soil physical and chemical indexes of tomato was similar to that of ordinary cattle manure. [Conclusion] As a biological organic fertilizer， bacterial manure has broad prospects for development in agricultural production， because it has the effects of soil improvement， quality upgrading and yield increasing.

Key wordsTomato；Cattle manure；Soil physical and chemical properties；Rhizosphere microorganisms

生物有機肥是指以特定功能的微生物與動植物殘體（如畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈等）為原料經(jīng)無害化處理、腐熟后生成的一種兼具微生物肥和有機肥效果的新型肥料，這種肥料具有改善土壤環(huán)境、促進根際微生物生長繁殖、活化根際養(yǎng)分、增強土壤向作物提供營養(yǎng)的能力，同時還具有變廢為寶、減輕有機廢棄物及畜禽糞便對環(huán)境造成污染的能力[1]。已有研究表明，生物有機肥能顯著提高木薯、煙草、黃瓜等作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，改良土壤理化性狀[2-3]；改善設(shè)施栽培黃瓜根際微生態(tài)環(huán)境，促進根系生長，增強作物抗性[4]。近年來，生物有機肥已成為我國肥料開發(fā)和研究的熱點，該研究的加菌腐熟牛糞具備以上生物有機肥特點，屬于生物有機肥，因此，探討其對作物生長和土壤環(huán)境的影響具有重要的意義。

番茄是茄科類一年生或多年生草本植物，因其食用方便，富含番茄紅素、VC、VE 和胡蘿卜素，以及硫胺、核黃素、葉酸等營養(yǎng)物質(zhì)，成為人們?nèi)粘Ｉ攀持芯S生素和抗氧化劑的重要來源[5]。為提高其產(chǎn)量，改善色澤，種植過程中普遍存在化肥、農(nóng)藥施用過量的問題，導(dǎo)致土壤板結(jié)，連作障礙和嚴(yán)重的病蟲害，最終致其產(chǎn)量和商品性降低。已有研究表明，增施生物有機肥能提高產(chǎn)量，改善品質(zhì)，顯著增加果實中番茄紅素含量，降低硝酸鹽和亞硝酸鹽含量[6]?？总S[7]發(fā)現(xiàn)，單獨施用無機肥，番茄定植30 d后出現(xiàn)了嚴(yán)重的花葉病，而施用生物有機肥的發(fā)病率顯著降低，且蔓延速度慢，對減輕番茄病害、提高番茄產(chǎn)量和質(zhì)量具有重要的意義。以番茄毛粉802號為研究材料，探究普通牛糞、滅菌牛糞和加菌牛糞對番茄產(chǎn)量、土壤微生物群落和土壤理化性狀的影響，以期為加菌腐熟牛糞作為生物有機肥應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供有效的科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗于2016年3月25日至7月15日在山東省泰安市肥城市農(nóng)大肥業(yè)科技有限公司蔬菜大棚內(nèi)進行，供試番茄品種：毛粉802號。供試土壤基本理化性狀：有機質(zhì)16.76 g/kg，全氮0.81 g/kg，堿解氮58.38 mg/kg，有效磷15.15 mg/kg，有效鉀101.1 mg/kg。供試肥料：農(nóng)大肥業(yè)科技有限公司微生物肥料車間提供的腐熟牛糞。

1.2試驗設(shè)計

試驗設(shè)4個處理，CK：不施肥；T1：普通牛糞（普通腐熟）；T2：滅菌牛糞（加高溫滅菌的微生物菌劑腐熟）；T3：加菌牛糞（加微生物菌劑腐熟），微生物菌劑內(nèi)含有枯草芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、白淺灰鏈霉菌、唐德鏈霉菌、米曲霉等菌種。3次重復(fù)，采用隨機區(qū)組分布試驗，將番茄幼苗移栽到長、寬、高分別為0.6、0.4、0.3 m的泡沫種植箱內(nèi)，每箱種植2棵，總共12箱，24棵。肥料用量為3 600 kg/hm2，移苗后統(tǒng)一管理，分時期共采3穗番茄，計數(shù)測定。

1.3測定項目與方法

產(chǎn)量和單果重測定：在番茄生長過程中第1穗果成熟后進行，平均 2 d 采摘 1 次，計數(shù)稱重并記錄[8]；含糖量測定：采用手持糖度折光儀0-32 便攜式糖度計測定；微生物數(shù)量測定：采用平板菌落計數(shù)法[9]；土壤有機質(zhì)測定：采用重鉻酸鉀容量法；全氮測定：采用凱氏定氮法；堿解氮測定：采用堿解擴散法；有效磷測定：采用碳酸氫鈉溶解鉬銻抗比色法；有效鉀測定：采用乙酸銨溶解火焰光度計法[10]；脲酶采用苯酚-次氯酸鈉比色法：以24 h后1 kg土壤中NH3-N的質(zhì)量（g）表示脲酶活性（U）；過氧化氫酶采用滴定法：其活性用20 min后1 g土壤消耗0.02 mol/L KMnO4的mL數(shù)表示（U）；蔗糖酶采用3，5-二硝基水楊酸比色法：以24 h后1 kg土壤中葡萄糖的質(zhì)量（g）表示蔗糖酶的活性（U）；土壤磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法測定：結(jié)果以24 h后1 kg土壤中釋放出的酚的質(zhì)量（g）表示；土壤脫氫酶采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法測定，結(jié)果以1 g土壤中三苯基甲臢（TPF）的體積（μL）表示[11]。

1.4數(shù)據(jù)處理

用Excel 2003軟件處理數(shù)據(jù)和繪制圖表，采用DPS 7.05軟件進行統(tǒng)計分析，采用最小顯著極差法（LSD）進行差異顯著性檢驗（P<0.05）。

2結(jié)果與分析

2.1不同腐熟牛糞對番茄產(chǎn)量的影響

由表1 可知，施肥后提高了番茄單果重，與CK相比，T1、T2和T3處理分別顯著提高了6.20%、4.65%和11.63%，其單株個數(shù)均高于CK處理，因而單株產(chǎn)量與CK相比均顯著提高，分別提高16.91%、17.53%和32.95%，且T3處理顯著高于T1和T2處理，而T2和T1處理間差異不顯著。由此表明，加菌牛糞對番茄產(chǎn)量的影響效果優(yōu)于普通牛糞，而滅菌牛糞效果卻與普通牛糞一致，說明加菌牛糞可通過促進番茄生長和對營養(yǎng)物質(zhì)的吸

收，提高碳水化合物的累積，最終提高番茄產(chǎn)量。

2.2不同腐熟牛糞對番茄含糖量的影響

含糖量是指單位

質(zhì)量的可食用品中所含糖分的質(zhì)量。糖是人體能量的重要來源，普通成年人每日需攝取30.00～39.75 g的糖。此外，含糖量還會影響到可食用品的風(fēng)味、口感和營養(yǎng)價值，因此含量高低可一定程度地反映可食用品的品質(zhì)。由圖1可見，施肥可提高番茄的含糖量，與CK相比，T3處理含糖量顯著提高了23.48%，此外，加菌牛糞優(yōu)于普通牛糞，而滅菌牛糞與普通牛糞間的差異不顯著，表明加菌牛糞在促進番茄生長、提高番茄產(chǎn)量的同時提高了番茄品質(zhì)。

2.3不同腐熟牛糞對番茄根際微生物數(shù)量的影響

土壤微生物是構(gòu)成土壤環(huán)境的重要組成部分，參與土壤碳、氮、磷等元素的循環(huán)和土壤礦化過程。微生物生命活動形成的CO2、H2S、有機酸、抗生素等物質(zhì)可改變作物生長的根際環(huán)境及土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成，因此對作物根系及地上部生長都具有重要作用。

由圖2可見，不同處理對土壤微生物總量及種類的影響不同，與CK相比，T1處理提高了根際土壤細(xì)菌數(shù)而降低了真菌和放線菌數(shù)，但差異不顯著；T2 處理顯著提高了根際土壤真菌數(shù)，而降低了細(xì)菌數(shù)；T3處理的根際土壤細(xì)菌數(shù)和放線菌數(shù)分別顯著提高了29.08%和4.66%，而真菌數(shù)顯著降低了35.33%，但其微生物總量仍然最高。出現(xiàn)上述結(jié)果的原因可能是普通牛糞所含外來菌種較少，因而對根際土壤微生物群落的組成和數(shù)量影響較小；高溫滅菌會殺死微生物菌劑中大量細(xì)菌，而真菌易形成芽孢，耐高溫能力強，因此施入

滅菌牛糞后顯著提高了根際土壤真菌數(shù)，而與之呈競爭關(guān)系

的細(xì)菌數(shù)顯著降低；同理施入加菌牛糞后對根際土壤細(xì)菌數(shù)和真菌數(shù)的影響與滅菌牛糞相反。

2.4不同腐熟牛糞對土壤容重的影響

土壤容重反映了土壤疏松程度，是土壤肥瘦和耕作質(zhì)量的重要指標(biāo)，土壤容重高說明土壤緊實，孔隙數(shù)量少，透氣性差；反之，土壤疏松，孔隙數(shù)量多，透氣性好。由圖3可見，與CK相比，T1、T2和T3處理的土壤容重分別顯著降低了5.46%、8.17%和9.54%，因此施用牛糞有利于提高土壤疏松度和通氣性，一方面微生物的代謝產(chǎn)物有利于土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成，另一方面微生物在分解有機質(zhì)的同時又可促進土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成，因而加菌牛糞的效果最顯著。

2.5不同腐熟牛糞對土壤養(yǎng)分含量的影響

由表2可見，施肥后顯著提高了土壤中堿解氮、全氮、有效鉀和有效磷含量，其關(guān)系均為T3處理>T2處理>T1處理，且T3處理比T1處理分別顯著提高了847%、15.66%、6.22% 和11.60%；然而T2和T3處理的有機質(zhì)含量分別比T1處理降低了3.63%

2.6不同腐熟牛糞對土壤酶活性的影響

土壤酶是由土壤微生物、動植物活體分泌及動植物殘骸分解釋放于土壤中的一類具有催化能力的生物活性物質(zhì)[11]，因此其活性與微生物的代謝活動密切相關(guān)。由表3可知，與CK相比，施入牛糞后，顯著提高了土壤脲酶、過氧化氫酶和脫氫酶的活性，與T1處理相比，T3處理的以上各酶活性分別顯著提高了29.20%、8.04%和15.23%，而T2處理的各酶活性卻有所降低，但差異不顯著；同時，中性磷酸酶和蔗糖酶活性也有所提高，但各處理間差異不顯著。由此表明，根際微生物活性與土壤酶活性之間存在相互促進的關(guān)系，因此維持土壤微生物群落的平衡是改善土壤環(huán)境、促進植物生長的重要前提。

3結(jié)論與討論

3.1不同腐熟牛糞對土壤理化性狀及根際微生物的影響

試驗發(fā)現(xiàn)，施入加菌牛糞后，可降低土壤容重，提高土壤中有效氮、磷、鉀含量，而有機質(zhì)含量與普通牛糞相比卻有所降低，同時提高了土壤中脲酶、脫氫酶和過氧化氫酶活性，且加菌牛糞的效果最顯著。此外，加菌牛糞還顯著提高土壤中細(xì)菌數(shù)和放線菌數(shù)，降低真菌數(shù)，而滅菌牛糞卻顯著提高根際土壤真菌數(shù)，降低細(xì)菌數(shù)。出現(xiàn)上述結(jié)果的原因，首先可能是番茄生長需要大量的養(yǎng)分，為滿足其生長過程中對營養(yǎng)物質(zhì)的需求而加速了微生物對土壤有機質(zhì)的分解；其次，微生物所分解的大量營養(yǎng)物質(zhì)也可為微生物的生長繁殖提供養(yǎng)分，從而加速了微生物的繁殖代謝，進而改善土壤酶活性，提高土壤通氣性和保水保肥力；第三，微生物種群間存在一定的競爭關(guān)系，加菌牛糞中有益微生物數(shù)量大，細(xì)菌群落在繁殖生長過程中占優(yōu)勢，因此降低了根際土壤真菌數(shù)，而滅菌牛糞出現(xiàn)了相反的結(jié)果。羅興錄等[12]研究發(fā)現(xiàn)，施用生物有機肥降低了木薯地土壤容重，提高了土壤有機質(zhì)和氮、磷、鉀含量，增加了土壤中有益微生物的數(shù)量，提高土壤脲酶和轉(zhuǎn)化酶活性，最終提高了木薯的產(chǎn)量和淀粉含量；張金妹等[13]研究的有機肥對香蕉生長及土壤影響上發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果。此外，已有研究發(fā)現(xiàn)施用生物有機肥后提高了番茄和辣椒植株根際土壤細(xì)菌數(shù)，降低了真菌數(shù)[14]，生物復(fù)混肥可以提高微生物群落的豐富度和功能多樣性，增強蔗糖酶和脲酶活性[15]。由此表明，生物有機肥對土壤理化性狀的改良效果較普通有機肥要顯著，因此普通牛糞經(jīng)微生物發(fā)酵后制成的加菌牛糞（生物有機肥）更適合用來養(yǎng)地增產(chǎn)，符合農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需求，值得進一步推廣使用。

3.2不同腐熟牛糞對番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

前人研究表明，生物有機肥能顯著提高煙草、生姜、木薯、黃瓜等作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[12，15-17]。該試驗同樣發(fā)現(xiàn)，施入加菌牛糞后顯著提高番茄的單果重、單株產(chǎn)量和含糖量。究其原因首先是由于加菌牛糞含有大量固氮、解磷、解鉀等有益微生物進而提高了土壤養(yǎng)分有效性；其次，有益微生物與作物根系可形成一種互惠互利的共生關(guān)系，優(yōu)化植物根際環(huán)境，刺激植物生長[18]；第三，微生物可產(chǎn)生植物類激素，對有害生物進行生物防治，以減輕土壤中病原菌的侵染[19-20]。因此，加菌牛糞在提高根系養(yǎng)分有效性的同時還可以減輕植物病害的發(fā)生率，最終促進根系和地上部的生長，增強植株的抗病性，以保證番茄前期良好的營養(yǎng)生長，為其后期的生殖生長提供充足的物質(zhì)保障，最終提高了番茄的產(chǎn)量和品質(zhì)。盛振慶等[21]發(fā)現(xiàn)，生物菌肥能促進保護地番茄植株根系以及地上部莖葉的生長，減輕畸形果及土傳病害的發(fā)病率 ，謝晚彬[22]研究表明，生物菌肥能促進番茄植株生長，降低莖基腐病、瘍病、灰霉病等番茄常見病害的發(fā)病率，最終提高了番茄的產(chǎn)量和品質(zhì)，因此畜禽糞便加菌腐熟后制成的生物有機肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上具有極高的推廣價值。

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