土壤生物消毒對土壤改良、青枯菌抑菌及番茄生長的影響*

伍朝榮, 黃 飛, 高 陽, 毛一航, 蔡昆爭

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土壤生物消毒對土壤改良、青枯菌抑菌及番茄生長的影響*

伍朝榮, 黃 飛, 高 陽, 毛一航, 蔡昆爭**

(華南農(nóng)業(yè)大學/農(nóng)業(yè)部華南熱帶農(nóng)業(yè)環(huán)境重點實驗室/華南農(nóng)業(yè)大學資源環(huán)境學院 廣州 510642)

針對目前作物集約化和單一化種植所造成的土壤連作障礙以及退化問題, 通過土壤培養(yǎng)試驗和田間試驗研究了土壤生物消毒(土壤中添加2%的米糠、麥麩、茶籽麩后覆蓋塑料薄膜, 以不添加物料不覆蓋為對照)對土壤特性、防控青枯病、番茄生長及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響, 以期為土壤生物消毒法的理論研究和實踐應用提供參考。結(jié)果表明, 與對照相比, 不同土壤生物消毒處理均能顯著提高土壤溫度、pH和電導率, 降低土壤Eh, 顯著減少土壤中97.27%~99.14%青枯菌數(shù)量; 同時顯著增加土壤有機質(zhì)、全氮、堿解氮和速效鉀含量, 而對全磷和全鉀影響不顯著。不同土壤生物消毒處理能顯著降低青枯病發(fā)病率29.41%~42.65%。此外, 土壤生物消毒顯著提高番茄葉片vm, 對光合參數(shù)凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度、胞間CO2濃度影響不顯著; 顯著增加番茄株高(16.90%~29.15%)和產(chǎn)量(41.41%~56.25%); 果實糖酸比、可溶性糖含量也有所增加。以添加麥麩的生物消毒在提高pH、防控青枯病及提高產(chǎn)量的效果最佳。綜合來看, 作為一種非化學土壤消毒方法, 土壤生物消毒在改良土壤、防控土傳病害青枯病和促進番茄生長方面表現(xiàn)出較好的優(yōu)勢, 值得推廣應用。

土壤生物消毒; 青枯病; 土壤養(yǎng)分; 光合特性; 番茄生長; 番茄產(chǎn)量

番茄()作為世界蔬菜產(chǎn)量最高的種類之一, 果實營養(yǎng)豐富, 有著菜中之果的美譽, 也是我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要栽培蔬菜種類之一。自1978年以來, 我國番茄的種植面積不斷擴大, 總產(chǎn)量隨之迅速增長。2011年中國的番茄種植面積為98萬hm2, 產(chǎn)量為4 800萬t, 居世界第一位[1]。但種植的集約化、規(guī)模化、單一化所造成的土壤退化和連作障礙等問題嚴重制約了番茄生產(chǎn)。特別是由連作障礙所引起的土傳病害青枯病尤為嚴重, 難于防治, 被稱為“植物癌癥”。該病害主要發(fā)生在我國長江以南尤其是華南地區(qū), 已經(jīng)給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了巨大的經(jīng)濟損失[2]。

近年來, 土壤生物消毒(biological soil disinfes-tation, BSD)作為一種防控土傳病害和改良土壤的方法, 在國外已得到廣泛應用。該方法不僅能有效控制土傳病害和雜草, 還能充分利用農(nóng)業(yè)廢棄物(作物秸稈和動物糞便等)來改善土壤質(zhì)量[3]。國內(nèi)外學者在土壤生物消毒處理防控土傳病害及改良土壤等方面開展了一系列工作[3-5]。研究表明, BSD能有效降低連作障礙土壤積累的NO3-和SO42-含量, 有效提高土壤pH和增加部分土壤養(yǎng)分, 并能有效防控部分雜草、土壤害蟲、土傳真菌或細菌性病原菌。因此, BSD在改善土壤鹽漬化、土壤酸化、防控土傳病蟲害、提高土壤肥力等方面均優(yōu)于其他消毒方法, 從而確保農(nóng)作物穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)[6-7]。目前, 土壤生物消毒作為一種高效、廣譜性和環(huán)境友好型的土壤熏蒸方法, 逐步在國內(nèi)外推廣應用。但是, 目前的研究主要局限于少數(shù)幾種土傳病害的抗性研究, 而對土壤養(yǎng)分、作物生長、產(chǎn)量及農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的影響方面報道較少。針對蔬菜作物長期連作導致土壤理化性狀惡化, 土傳青枯病高發(fā), 作物產(chǎn)量及品質(zhì)降低等諸多問題, 本研究以培養(yǎng)試驗和田間試驗相結(jié)合, 研究土壤生物消毒對青枯菌的抑菌效果、土壤特性及番茄生長及品質(zhì)的影響, 以期為土壤生物消毒法的理論研究和實踐應用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試土壤及材料

田間試驗和培養(yǎng)試驗供試土壤均來自廣東省廣州市增城區(qū)朱村鎮(zhèn)同一地塊(113.70°E, 23.28°N)。土壤偏酸性和黏性, 土壤理化性狀為: 有機質(zhì)含量16.4 g·kg-1, 全氮0.81 g·kg-1, 全磷1.12 g·kg-1, 全鉀27.9 g·kg-1, 堿解氮82.65 mg·kg-1, 有效磷72.80 mg·kg-1, 速效鉀120.28 mg·kg-1, pH 4.55, 含水量15.78%, 電導率(EC)0.062 mS·cm-1。供試驗田塊歷年進行水稻()(上半年)與番茄(下半年)輪作, 輪作年限超過5年, 番茄青枯病歷年發(fā)生, 受各種因素影響發(fā)病程度不一, 但總體呈逐年增加, 最近一次青枯病發(fā)病率超過45.0%。

田間和培養(yǎng)試驗土壤生物消毒用的3種有機物料分別為米糠、麥麩和茶籽麩, 粗粉狀態(tài), 購買于廣州市增城區(qū)朱村鎮(zhèn), 有機物料碳、氮含量及碳氮比見表1。田間試驗供試番茄品種為‘佳農(nóng)T018’, 西安宏豐種業(yè)有限公司生產(chǎn)。青枯菌()菌種選用生理小種Ⅰ生化型Ⅲ, 由華南農(nóng)業(yè)大學園藝學院提供。

表1 土壤生物消毒所用有機物料碳、氮含量

1.2 試驗設(shè)計

1.2.1 田間試驗

于2015年9月25日至2016年4月8日進行田間試驗。田間試驗設(shè)對照(CK)和分別添加米糠(ADR)、麥麩(ADW)、茶籽麩(ADT)的生物消毒處理, 共4個處理, 每個處理4次重復。田間采用隨機區(qū)組設(shè)計, 小區(qū)面積為12.0 m×1.0 m=12.0 m2。3種有機物料按每平米1.0 kg添加。具體操作: (1)處理組分別添加米糠、麥麩和茶籽麩3種有機物料, 對照不添加任何物料; (2)機械充分混勻, 灌水至完全濕透; (3)覆蓋塑料薄膜處理, 使其達到厭氧、保濕及防治雜草效果, 生物消毒3周。(4)處理結(jié)束, 去薄膜, 放置2周。采用雙行種植, 株距24.0 cm, 行距30.0 cm, 每小區(qū)定植3~4片真葉的番茄幼苗100株。番茄定植后, 按常規(guī)進行田間統(tǒng)一管理。

試驗處理期間, 每5 d測定一次土壤上層20.0 cm深處土溫, 于當日13:00(一天內(nèi)土溫最高值)進行。處理3周結(jié)束, 立即取鮮土樣測定氧化還原電位(Eh); 另取一份土樣自然風干, 過篩, 用于測pH、電導率(EC)。定植番茄后, 于開花坐果期, 選取番茄上、中、下處葉片測定葉綠素含量; 選取距離頂端第3張葉片測定vm(PSⅡ光化學效率)和光合作用參數(shù)。番茄生長期間記錄青枯病發(fā)病率和產(chǎn)量, 果實成熟期, 分別選取第2、3穗果實測定品質(zhì)。

1.2.2 土壤培養(yǎng)試驗

土壤培養(yǎng)試驗設(shè)4個處理, 對照(CK)和添加米糠(ADR)、麥麩(ADW)、茶籽麩(ADT)的生物消毒處理, 每個處理4次重復。試驗取2.0 kg供試土壤, 添加20.0 mL青枯菌菌懸液, 以上有機物料分別添加40.0 g(2%)于盆缽中, 充分混勻, 灌水560.0 mL至土壤濕潤, 轉(zhuǎn)入20 cm×30 cm自封袋中密封處理, 其中對照為不添加有機物料、水和不密封處理。所有處理組置于室外露天下3周。試驗于2016年5月11日至6月2日進行。

試驗處理期間測定土壤溫度。處理結(jié)束后, 打開自封袋, 立即取鮮土樣用于測定土壤Eh和土壤青枯菌數(shù)量, 另取一份土樣自然風干, 過篩, 供土壤pH、電導率(EC)和養(yǎng)分測定。

1.3 取樣方法及測定項目

1.3.1 土壤溫度、pH、EC和Eh

土壤溫度測定參照國標(GB7839—87), 采用輕便插入式地溫計。將風干土樣與1.0 mol·L-1KCl溶液以1∶5的比例混勻, 震蕩1 h, 靜置1 h后, 采用雷磁PHS-3C型酸度計測定水提溶液的pH; 將風干土樣和去離子水(EC<0.2mS·cm-1)以1∶5的比例混勻, 攪拌平衡20 min, 過濾, 用SIN CT-TDS3031型電導率筆測定濾液EC; 土壤Eh采用SX712型ORP計測定(水土比為5∶1)。

1.3.2 土壤養(yǎng)分及有機物料碳、氮含量

參照文獻[8]的方法測定土壤有機質(zhì)、全氮磷鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀和有機物料全碳、全氮的含量。有機質(zhì)采用高溫外熱重鉻酸鉀氧化-容量法, 全氮采用開氏-蒸餾滴定法, 全磷采用氫氧化鈉熔融-鉬銻抗比色法, 全鉀采用氫氧化鈉熔融-火焰原子吸收分光光度法, 堿解氮采用堿解擴散法, 有效磷采用鹽酸-氟化銨提取-鉬銻抗比色法, 速效鉀采用乙酸銨提取-火焰原子吸收分光光度法。

1.3.3 土壤青枯菌含量測定

土壤青枯菌含量測定采用2,3,5-氯化三苯基四氮唑培養(yǎng)基(TTC培養(yǎng)基), 按照平板計數(shù)法計數(shù)。計算公式: 每克干土中的菌數(shù)=(每個稀釋度的3次重復的菌落平均數(shù)×稀釋倍數(shù))/(土樣質(zhì)量×土壤含水率)。

1.3.4 病情調(diào)查

田間試驗番茄幼苗定植2周后, 每隔3 d觀察并記錄青枯病發(fā)病率, 直至番茄整株發(fā)病枯死, 整個記錄周期為60 d。

1.3.5 番茄葉綠素含量、葉綠素熒光及光合參數(shù)

葉綠素含量采用SPAD-502-PLUS型(柯尼卡美能達公司)活體葉綠素儀測定。使用OS-30P葉綠素熒光儀(英國INC公司)和Li-6400型光合儀分別測定了vm(PSⅡ光化學效率)值和光合作用參數(shù), 光合參數(shù)包括光合速率、蒸騰速率、氣孔導度和胞間CO2濃度。所有處理組, 每個指標均重復測定5株。

1.3.6 番茄產(chǎn)量及品質(zhì)

按照每個小區(qū)所有植株收獲量(可供銷售的)進行計算, 直至收獲完成, 統(tǒng)計產(chǎn)量?？扇苄蕴呛坎捎幂焱壬╗9], 蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍G-250法[9], 硝酸鹽含量采用比色法[9], 有機酸含量采用氫氧化鈉滴定法[9], 維生素C含量采用二甲苯萃取比色法測定[9]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)計算及處理間的差異顯著性檢驗(one-way ANOVA, LSD<0.05)采用SPSS 18.0軟件, 作圖采用Microsoft Excel 2010。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤生物消毒對土壤溫度、pH、EC和Eh的影響

在培養(yǎng)試驗(圖1A)和田間試驗(圖1B)中, 土壤生物消毒處理較對照均能顯著提高土壤溫度, 且分別提高7~8 ℃和5~6 ℃; 3種生物消毒處理間差異不顯著。

CK: 對照; ADR: 添加米糠生物消毒; ADW: 添加麥麩生物消毒; ADT: 添加茶籽麩生物消毒。CK: control; ADR: biological soil disinfestation of adding rice bran; ADW: biological soil disinfestation of adding wheat bran; ADT: biological soil disinfestation of adding tea seed bran.

生物消毒對土壤pH、EC、Eh的影響見圖2。培養(yǎng)試驗和田間試驗不同BSD處理均能顯著提高土壤pH, 與CK相比提高幅度為14.89%~19.11%(圖2A)。與CK相比, 培養(yǎng)試驗(圖2B)BSD處理顯著增加土壤EC, 增幅4~6倍; 而田間試驗中, 僅ADW處理組土壤EC值顯著高于對照。培養(yǎng)試驗中BSD處理顯著降低土壤Eh, 且降低至負值; 而田間試驗表明, 除ADR處理組土壤Eh顯著低于對照外, 其他處理無顯著差異(圖2C)。

2.2 土壤生物消毒對土壤養(yǎng)分及青枯菌數(shù)量的影響

培養(yǎng)試驗處理3周后, 土壤養(yǎng)分含量變化如表2所示。與對照相比, 不同BSD處理能顯著改善土壤養(yǎng)分, 其中土壤有機質(zhì)增加32.11%~82.95%, 全氮增加12.08%~59.36%, 速效鉀增加1.28~2.43倍, 而對全磷、全鉀、有效磷含量影響不顯著。此外, 各處理土壤青枯菌數(shù)量變化見圖3, 與CK相比, 各BSD處理能顯著降低97.27%~99.14%青枯菌數(shù)量。

CK: 對照; ADR: 添加米糠生物消毒; ADW: 添加麥麩生物消毒; ADT: 添加茶籽麩生物消毒。不同小寫和大寫字母分別表示培養(yǎng)試驗和田間試驗不同處理差異顯著(<0.05)。CK: control; ADR: biological soil disinfestation of adding rice bran; ADW: biological soil disinfestation of adding wheat bran; ADT: biological soil disinfestation of adding tea seed bran. Different lowercases and capital letters mean significant differences (< 0.05) among treatments in soil incubation experiment and field experiment, respectively.

表2 土壤生物消毒對不同土壤養(yǎng)分含量的影響

CK: 對照; ADR: 添加米糠生物消毒; ADW: 添加麥麩生物消毒; ADT: 添加茶籽麩生物消毒。同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(<0.05)。CK: control; ADR: biological soil disinfestation of adding rice bran; ADW: biological soil disinfestation of adding wheat bran; ADT: biological soil disinfestation of adding tea seed bran. Different lowercase letters in the same column indicate significant differences among treatments (< 0.05).

CK: 對照; ADR: 添加米糠生物消毒; ADW: 添加麥麩生物消毒; ADT: 添加茶籽麩生物消毒。不同小寫字母表示處理間差異顯著(<0.05)。CK: control; ADR: biological soil disinfestation of adding rice bran; ADW: biological soil disinfestation of adding wheat bran; ADT: biological soil disinfestation of adding tea seed bran. Different lowercase letters indicate significant differences among treatments (< 0.05).

2.3 土壤生物消毒對葉片光合作用、葉綠素含量及葉綠素熒光參數(shù)vm的影響

與對照相比, BSD不同處理對番茄葉片凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度、蒸騰速率均無顯著影響, 但各BSD處理的番茄葉片葉綠素熒光參數(shù)vm值均高于CK, 其中ADR和ADW處理達到顯著差異(表3)。此外, ADW處理還顯著增加了番茄葉片的葉綠素含量SPAD值, 但ADR和ADT處理的葉片葉綠素含量則與CK處理無顯著差異。

2.4 土壤生物消毒對番茄生長、青枯病抗性和產(chǎn)量的影響

在番茄生長后期(果實膨大期), 不同BSD處理均顯著增加植株高度, 其中以ADW處理株高增加幅度最大, 較CK提高29.2%, 而對莖粗無顯著影響(圖4A, 4B)。番茄青枯病發(fā)病統(tǒng)計期間, 不同BSD處理均能有效降低發(fā)病率, 第56 d ADR、ADW和ADT處理發(fā)病率較CK分別降低42.65%、40.41%和29.41%(圖4C), 番茄產(chǎn)量則分別提高45.31%、56.25%和41.41%, 其中ADW處理增加幅度最大(圖4D)。

2.5 土壤生物消毒對番茄品質(zhì)的影響

各處理組番茄品質(zhì)指標的測定結(jié)果見表4。與CK相比, 除了ADT處理能顯著增加番茄果實可溶性糖、糖酸比外, 其他BSD處理對番茄果實的Vc和可溶性蛋白含量具有一定提高作用, 但效果不顯著, 對有機酸和硝酸鹽沒有顯著影響。

表3 土壤生物消毒對番茄葉片光合作用、葉綠素含量及葉綠素熒光參數(shù)的影響

CK: 對照; ADR: 添加米糠生物消毒; ADW: 添加麥麩生物消毒; ADT: 添加茶籽麩生物消毒。同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(<0.05)。CK: control; ADR: biological soil disinfestation of adding rice bran; ADW: biological soil disinfestation of adding wheat bran; ADT: biological soil disinfestation of adding tea seed bran. Different lowercase letters in the same column indicate significant differences among treatments (< 0.05).

CK: 對照; ADR: 添加米糠生物消毒; ADW: 添加麥麩生物消毒; ADT: 添加茶籽麩生物消毒。圖柱上不同小寫字母表示處理間差異顯著(<0.05)。CK: control; ADR: biological soil disinfestation of adding rice bran; ADW: biological soil disinfestation of adding wheat bran; ADT: biological soil disinfestation of adding tea seed bran. Different lowercase letters above bars indicate significant differences among treatments (< 0.05).

表4 土壤生物消毒對番茄品質(zhì)的影響

CK: 對照; ADR: 添加米糠生物消毒; ADW: 添加麥麩生物消毒; ADT: 添加茶籽麩生物消毒。同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(<0.05)。CK: control; ADR: biological soil disinfestation of adding rice bran; ADW: biological soil disinfestation of adding wheat bran; ADT: biological soil disinfestation of adding tea seed bran. Different lowercase letters indicate significant differences among treatments (< 0.05).

3 討論

隨著設(shè)施蔬菜栽培技術(shù)的發(fā)展和不斷完善, 番茄栽培由季節(jié)性向全年性發(fā)展, 高密度復種, 大量使用化肥農(nóng)藥, 田間管理不當, 使得連作障礙和土傳青枯病發(fā)生尤為嚴重。青枯病病害的發(fā)生與土壤中溫度、濕度、酸堿度等多種理化因素有關(guān), 該病害喜歡高溫、高濕、偏酸性的環(huán)境, 發(fā)病溫度范圍在10~40 ℃, 最適溫度為30~37 ℃。本研究結(jié)果顯示, BSD處理均能有效提高土壤溫度和pH, 降低Eh。特別是培養(yǎng)試驗中, BSD處理土壤最高溫度接近45 ℃, Eh降低到負值, 這使得土壤處在一種高溫、強還原性或厭氧環(huán)境狀態(tài), 不利于青枯菌的繁殖, 從而造成土壤中青枯菌的數(shù)量大幅下降和青枯病的發(fā)病率顯著降低。試驗中土壤溫度的提高主要是太陽能加熱以及有機物的化學分解, 而BSD處理對土壤酸堿度的影響與添加的有機物料種類密切相關(guān)[10]。本研究中, 以米糠、麥麩和茶籽麩作為碳源的BSD處理, 均能提高土壤pH 14.89%~19.11%; 除了與有機物料有關(guān)之外, 可能還與供試土壤初始pH較低有關(guān), 這一結(jié)果與Hewavitharana等[11]研究相似。

培養(yǎng)試驗中, BSD處理能顯著降低土壤Eh, 這一變化趨勢與部分文獻報道一致[12-14]。原因可能是不同BSD處理處于密封和厭氧狀態(tài), 厭氧微生物大量活動而產(chǎn)生大量還原物質(zhì), 從而使土壤呈強還原性。但是, 在田間試驗中, 土壤Eh變化不顯著, 可能與田間BSD處理達不到完全密封狀態(tài)、厭氧時間和有機物料添加的用量有關(guān)[7,15]。本研究BSD處理均能顯著提高土壤EC, 主要是因為大部分鹽或金屬離子的釋放量增加所致。因為在BSD處理過程中, 有機物料礦化和強還原狀態(tài)下, 土壤中的Fe2+、Me2+等低價金屬離子[16]或NH4+含量會增加[17], 從而有助于增加對土傳病原菌的抑菌作用。

土壤生物消毒處理過程中, 添加的有機物料經(jīng)礦化降解, 能顯著增加土壤養(yǎng)分含量。有關(guān)研究表明, 秸稈還田中養(yǎng)分釋放速率表現(xiàn)為鉀>磷>碳>氮[18-19]。本研究BSD處理3周, 土壤中有機質(zhì)、全氮、堿解氮和速效鉀含量顯著高于對照, 此結(jié)果與顧志光等[13]的研究相似。BSD處理對土壤全鉀、全磷和有效磷含量無顯著影響, 可能原因是添加的有機物料中鉀和磷含量低。相關(guān)研究表明BSD能有效提高土壤中全碳和全氮含量, 但降低硝態(tài)氮含量[20-21], 麥稈淹水處理前期均能促進水稻田土壤溶液中溶解性有機碳(DOC)、溶解性有機氮(DON)釋出[22]。

葉綠素熒光能反映逆境因子對光合作用的影響, 而vm常被用作標明環(huán)境脅迫程度的指標和探針。脅迫條件下, 植物的葉綠素熒光參數(shù)vm、光合速率、蒸騰速率等指標會有所下降[23-24]。本研究中, 各BSD處理組的葉綠素含量和熒光參數(shù)vm稍高于或等于對照, 可能與BSD處理能有效提高土壤中氮含量有關(guān)[25]。此外, 番茄葉片4個光合參數(shù)凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度和蒸騰速率較對照無顯著差異, 說明土壤生物消毒對番茄光合作用無顯著影響。

BSD處理能促進作物穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn), 主要是對土傳病蟲害的防控作用, 其次改善土壤其他境因素等等。Shrestha等[4]運用Meta-Analysis分析方法, 對123份關(guān)于BSD對作物產(chǎn)量影響的文獻進行分析表明, 與對照相比, 所有BSD處理均能顯著提高作物產(chǎn)量。Butler等[26]以糖蜜作為碳源, 發(fā)現(xiàn)BSD處理能確保辣椒()和茄子()的產(chǎn)量等于或大于溴甲烷(MeBr)的化學熏蒸消毒。李英梅等[27]研究了太陽能消毒(物理)、石灰氮麥秸(生物和化學)、壟鑫(化學)3種不同土壤消毒方法, 發(fā)現(xiàn)3種方法處理均能促進黃瓜()生長和提高產(chǎn)量。本研究表明, BSD處理能改善土壤質(zhì)量, 提高部分土壤養(yǎng)分, 對番茄光合無顯著影響, 且有效緩解土傳病害青枯病的侵害, 降低發(fā)病率, 從而能顯著促進番茄生長和增加產(chǎn)量。另外, 我們還觀察到, 番茄果實膨大期受冷害影響, BSD處理番茄植株較CK能延緩枯萎, 表現(xiàn)出一定的抗寒性。

4 結(jié)論

土壤生物消毒對連作障礙土壤的改良及促進作物生長方面起到有益的作用。與對照相比, 不同BSD處理均能顯著提高土壤pH和土壤溫度, 降低土壤Eh和土壤中青枯菌數(shù)量, 增加土壤養(yǎng)分含量, 促進番茄植株生長, 提高番茄對青枯病的抗性, 大幅增加番茄產(chǎn)量。此外, BSD處理對番茄葉片活體葉綠素含量和品質(zhì)也有一定的提高作用。綜合來看, 3種有機添加物以麥麩的防控青枯病及增產(chǎn)效果最好, 值得生產(chǎn)上推廣應用。

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Effect of biological disinfestation on soil improvement,suppression and tomato growth*

WU Chaorong, HUANG Fei, GAO Yang, MAO Yihang, CAI Kunzheng**

(Key Laboratory of South China Agro-environment in Tropic, Ministry of Agriculture / College of Natural Resources and Environment, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China)

Soil-borne diseases and soil degradation caused by continuous cropping or monoculture restrain the sustainable development of agriculture. Chemical soil fumigation is the most popular method used to control soil-borne diseases in terms of cost and efficacy, but its negative impact on the environment raises a significant concern. Biological soil disinfestation (adding organic materials in soil and mulching for certain time, BSD) is widely used as alternative improvement of degraded soils and in preventing the occurrence of soil-borne diseases. To solve the problems associated with continuous cropping and the soil degradation caused by the intensification of monoculture, the effects of BSD on soil properties, bacterial wilt control and tomato growth were determined in soil incubation and field experiments. There were four treatments in the experiment — the control (CK), BSD with 2% rice bran, wheat bran and tea seed bran. The results showed that different BSD treatments had no significant effect on soil total P and K content, but significantly increased soil temperature, pH, electric conductivity and contents of organic matter, total N, available N and available K. Contrarily BSD treatments significantly reduced soil Eh and the amount ofin the soil by 97.27%–99.14%. BSD treatments reduced the incidence of bacterial wilt by 29.41%–42.65%, which in turn enhanced tomato plant resistance against the disease. In addition, BSD significantly increased chlorophyll fluorescence parametervmof tomato leaves, but it had no significant effect on net photosynthetic rate, transpiration rate, stomatal conductance and intercellular CO2concentration. BSD treatments increased tomato yield by 41.41%–56.25%, and the ratio of sugar to acid and soluble sugar content of tomato fruits. Among different organic materials, BSD with wheat bran had the best effect in terms of soil improvement, yield increase and bacterial wilt suppression. In summary, the potential of BSD was promising for the improvement of soil, prevention and control of soil-borne bacterial wilt disease and promotion of tomato growth. Thus BSD was critical for a non-chemical disinfection of cultivated soils.

Biological disinfection of soil; Bacterial wilt; Soil nutrient; Photosynthetic characteristics; Tomato growth; Tomato yield

10.13930/j.cnki.cjea.170029

S472

A

1671-3990(2017)08-1173-08

* 廣東省科技計劃項目(2015A050502043)和國家自然科學基金項目(31370456)資助

**通訊作者:蔡昆爭, 主要研究方向為生態(tài)學。E-mail: kzcai@scau.edu.cn

伍朝榮, 主要研究方向為農(nóng)業(yè)生態(tài)。E-mail: 1067490710@qq.com

2017-01-09 接受日期: 2017-03-30

* This study was founded by Guangdong Science and Technology Plan Project (2015A050502043) and the National Natural Science Foundation of China (31370456).

, E-mail: kzcai@scau.edu.cn

Jan. 9, 2017; accepted Mar. 30, 2017

伍朝榮, 黃飛, 高陽, 毛一航, 蔡昆爭. 土壤生物消毒對土壤改良、青枯菌抑菌及番茄生長的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報, 2017, 25(8): 1173-1180

Wu C R, Huang F, Gao Y, Mao Y H, Cai K Z. Effect of biological disinfestation on soil improvement,suppression and tomato growth[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2017, 25(8): 1173-1180