七種微生物菌劑對連作辣椒生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)及土壤微生物特性的影響

(1.遵義職業(yè)技術(shù)學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)系，貴州 遵義 563006；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，四川 成都 611130；3.遵義市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院遵義市作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室，貴州 遵義 563006)

辣椒(Capsicumspp.)屬于茄科辣椒屬一年生或多年生植物，其果實含有獨特的辣椒素類物質(zhì)和豐富的營養(yǎng)(如維生素和胡蘿卜素等)物質(zhì)。近十年來，我國辣椒年栽培面積為約133萬hm2，總產(chǎn)量約占世界的一半，產(chǎn)值約700億元，居國內(nèi)各類蔬菜之首。近年來，貴州省辣椒產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，生產(chǎn)規(guī)模已居全國第一，是中國辣椒主產(chǎn)區(qū)之一。貴州辣椒種植主要呈現(xiàn)生產(chǎn)規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化、工廠化的特點，隨著近幾年辣椒產(chǎn)品價格的不斷走高和經(jīng)濟效益的提升，種植結(jié)構(gòu)相對單一，倒茬困難和多年連作等問題日漸明顯[1]。辣椒的連作障礙現(xiàn)象十分普遍，隨著連作年限的增加，辣椒病蟲害加重，產(chǎn)量下降，品質(zhì)變劣。導(dǎo)致連作障礙的原因很多，如土傳病蟲害加劇、土壤理化性狀惡化、植物自毒物質(zhì)積累等，但土壤微生物變化是最關(guān)鍵的限制因素，目前國內(nèi)外都缺少有效的防治方法[2-7]。研究表明，土壤微生物變化是連作障礙的主要因子，由土壤微生物區(qū)系惡化引起的土傳病害發(fā)生嚴重占70%～80%[4-6]?；瘜W(xué)防治是目前采用的主要手段，化學(xué)農(nóng)藥被廣泛應(yīng)用于辣椒病蟲害的防治，但藥劑的過量使用會使防治對象產(chǎn)生抗藥性，并且破壞土壤微生物區(qū)系，還造成農(nóng)產(chǎn)品殘留、超標等問題，嚴重影響人、畜安全，甚至破壞自然農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的平衡[8,9]。生物防治以其高效、無公害、成本低等特性而廣泛受到世界各國的重視，其中微生物制劑利用成為當前研究與開發(fā)的熱點[10]。施用微生物菌劑能改善作物根際微生態(tài)環(huán)境的理化、生物性狀，促進根系生長，增強作物抗性，成為減輕作物連作障礙的有效措施之一[11-12]。本研究以清水為對照，系統(tǒng)探討分析7種微生物菌劑處理對連作辣椒的影響，篩選對連作辣椒有穩(wěn)產(chǎn)和顯著防控效果的微生物菌劑，為連作辣椒綠色防控綜合技術(shù)的集成及實踐應(yīng)用提供理論依據(jù)和科技支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試植物：供試辣椒(CapsicumannuumL.)品種為卓椒12號，由貴州卓豪農(nóng)業(yè)科技股份有限公司提供。

供試微生物菌劑：共有7種，千代田微生物菌劑，是解淀粉芽孢桿菌，由日本中部環(huán)境技術(shù)株式會社生產(chǎn)、貴州卓豪農(nóng)業(yè)科技股份有限公司提供；多肽保，是一種以功能型微生物菌株發(fā)酵的滅活菌絲體及其代謝產(chǎn)物為主要原料研制而成的多功能有機誘導(dǎo)抗病劑，由云南大學(xué)植物科學(xué)研究所研制、昆明保騰生化技術(shù)有限公司生產(chǎn)；哈茨木霉，主要菌種為哈茨木霉菌，有效活孢數(shù)≥2.0億/g，由云南大學(xué)植物科學(xué)研究所研制、昆明保騰生化技術(shù)有限公司生產(chǎn)；土壤改良劑、廣譜性微生物菌劑，有效活菌數(shù)≥2.0億/mL，均由山東靠山生物科技有限公司提供；重茬改良劑，主要含枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、側(cè)孢芽孢桿菌、多粘芽孢桿菌及酵母菌等，由康源綠洲生物科技(北京)有限公司提供；重茬護士，有效活菌數(shù)≥25億/g，由北京正農(nóng)農(nóng)業(yè)科技有限公司提供。

供試土壤：采集于試驗地塊，位于貴州省遵義市紅花崗區(qū)深溪鎮(zhèn)深溪村，經(jīng)度106°57′49″、緯度27°35′54″、海拔943 m，土壤類型為黃壤，前茬連作辣椒5年。供試土壤的理化性質(zhì)主要指標為土壤pH(6.21)，有機質(zhì)30.09 g/kg、全氮1.65 g/kg、全磷0.62 g/kg、全鉀17.32 g/kg，堿解氮137.93 mg/kg、速效磷22.49 mg/kg、速效鉀108.69 mg/kg。

1.2 試驗設(shè)計

大田辣椒試驗設(shè)7個處理和1個對照，3次重復(fù)，共24個小區(qū)。隨機區(qū)組排列，每個小區(qū)的面積為26.88 m2(5.6 m×4.8 m)。每個小區(qū)種植240株辣椒。7個處理分別為：千代田微生物菌劑(T1)，多肽保(T2)，哈茨木霉(T3)，土壤改良劑(T4)，土壤改良劑+廣譜性微生物菌劑(T5)，重茬改良劑(T6)，重茬護士(T7)；對照(ck)為清水。上述微生物菌劑按各自的使用說明書施用。試驗采用漂浮育苗、起壟覆膜移栽。于2018年2月15日播種，3月8日出苗，4月4日小區(qū)劃分，起壟覆膜；4月19日移栽。5月6日第1次追肥，6月9日第2次追肥，7月10日第3次追肥，每一次追肥結(jié)合除草管理[13]。

表1 微生物菌劑對連作辣椒豐產(chǎn)性能的影響

注：同列中不同英文小寫字母表示處理間在p<0.05水平上存在差異顯著性，不同英文大寫字母表示處理間在p<0.01水平上存在差異顯著性。下同。

1.3 測定方法

參考楊芳等[14]的方法，在定植移栽后0、15、30、45、60 d，每小區(qū)按多點法采集0～20 cm土層土壤得到混合土樣。采用稀釋涂平板法測定土壤中細菌、真菌、放線菌數(shù)量。細菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，于25～28 ℃培養(yǎng)5 d；放線菌采用改良高氏一號培養(yǎng)基，于25～28 ℃培養(yǎng)7 d；真菌采用孟加拉紅培養(yǎng)基，于25～28 ℃培養(yǎng)3 d。

辣椒豐產(chǎn)性能的測定：2018年8月12日，每處理隨機取60株，測量株高(cm)、開展度(cm)、主莖高(cm)、主莖直莖(mm)、首花節(jié)位(個)和有效分枝(個)。

辣椒產(chǎn)量的測定：每處理選取中間4行(約80株)，從第一花序坐果到完熟，采用單采單收方法，每次采摘果實稱重以后都做記錄，直至小區(qū)所選植株果實采摘完全結(jié)束。在辣椒盛果期采集每小區(qū)相同部位的果實40個，測量單果重。統(tǒng)計平均單株產(chǎn)量，即總產(chǎn)量與株數(shù)的比值[15]。

辣椒病蟲害的調(diào)查：在辣椒苗期對病蟲害進行調(diào)查，每個小區(qū)以2 m×2 m為單位，記錄不同處理的連作辣椒疫病、病毒病、炭疽病、地老虎、蚜蟲等病蟲害的發(fā)生危害程度[18]。

品質(zhì)指標測定：本研究測定蛋白質(zhì)、干物質(zhì)、Vc、辣椒素類物質(zhì)共4項品質(zhì)指標[16]，其分析測試工作均在農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心(昆明)完成。采集晚熟期的辣椒果實樣品當天送500g至農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心(昆明)，各品質(zhì)指標采用相應(yīng)的國家標準作為測試方法。辣椒素類物質(zhì)采用高效液相色譜法進行測定[17]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗結(jié)果以測定的平均值表示。數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析采用Microsoft Office Excel 2010軟件和DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)V 17.10高級版[18]進行分析，利用鄧肯氏新復(fù)極差檢驗法進行差異顯著性檢驗，以sigmplot 14.0軟件進行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 微生物菌劑對連作辣椒豐產(chǎn)性能的影響

試驗測定的7個處理對辣椒豐產(chǎn)性能的影響情況見表1。不同的微生物菌劑處理后辣椒的株高都不同程度的變矮，與對照相比分別降低7.44、5.42、2.77、6.73、3.11、0.11和2.42 cm。除T6外，其他6種的矮化效果均達到極顯著差異水平(p<0.01)。除T5外，大部分的微生物菌劑處理對辣椒的開展度均有較好的促進效果，其中5種處理(T1、T2、T3、T6和T7)的促進作用差異達極顯著水平(p<0.01)。主莖高受不同微生物菌劑處理的影響和株高相反，均有不同程度的增高。其中，T2對辣椒主莖高的促進作用最為明顯，較對照增加1.56 cm(6.8%)，差異達極顯著水平(p<0.01)，T1、T6與對照間差異達到顯著水平(p<0.05)。受不同的微生物菌劑處理后，辣椒的有效分枝均有增加，其中有4個處理(T1、T2、T3和T4)的效果明顯，與對照相比增加17.97%、12.57%、29.32%和17.16%，差異達極顯著水平(p<0.01)。始花節(jié)位常被用于衡量辣椒的開花時間，各處理的首花節(jié)位與對照的差異顯著(p<0.05)，這意味著辣椒開花時間都將提前，從營養(yǎng)生長進入營養(yǎng)生長和生殖生長并行期。主莖直徑受不同微生物菌劑處理的影響不大。綜上所述，T1、T2和T3對辣椒豐產(chǎn)性能的影響最為明顯。

表2 微生物菌劑對連作辣椒產(chǎn)量的影響

表4 微生物菌劑對連作辣椒果實品質(zhì)的影響

2.2 微生物菌劑對連作辣椒產(chǎn)量的影響

7個不同的微生物菌劑處理均能提高辣椒的產(chǎn)量(表2)。以T5處理的產(chǎn)量最高，T3次之，分別為每株406.26 g和402.29 g，較對照提高了57.30%和55.76%，差異達到了極顯著水平(p<0.01)；其他處理(T1、T2、T4和T7)的產(chǎn)量也提高明顯，差異也達極顯著水平(p<0.01)。結(jié)果表明，不同的微生物菌劑處理能顯著增加單株的果實數(shù)量(p<0.01)，但對辣椒單果鮮重的影響差異很大。T3、T5和T23個處理有利于果實的增重，與對照相比提高了14.63%、8.75%和1.36%，T3、T5和對照的差異達到了極顯著水平(p<0.01)；另外4個處理卻導(dǎo)致單果鮮重的下降，其中T6和T7比對照下降了9.50%(p<0.01)。

2.3 微生物菌劑對連作辣椒病蟲害的影響

7個微生物菌劑處理對辣椒病蟲害的影響較大(表3)。施用微生物菌劑后，均不同程度地減輕連作辣椒病害、蟲害的危害程度。與ck相比，T5處理對病害的防治效果最好，T3次之，病害發(fā)生率較對照分別降低60.56%和56.93%，均達到極顯著差異水平(p<0.01)；其他處理的連作辣椒病害發(fā)生率較對照均有不同程度的下降，均達到極顯著差異水平(p<0.01)，其中4個處理(T1、T2、T4和T7)的下降率均超過40%。與ck相比，T1～T7處理后連作辣椒蟲害的發(fā)生率分別下降41.11%、47.55%、55.56%、37.28%、58.54%、12.12%和46.07%，均達到極顯著差異水平(p<0.01)，其中T5、T3和T23種處理對連作辣椒的防治效果最為明顯。說明施用微生物菌劑能夠有效抑制連作辣椒苗期病蟲害的發(fā)生。

2.4 微生物菌劑對辣椒品質(zhì)的影響

評價辣椒品質(zhì)時，常將果實的辣椒素類物質(zhì)含量、蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)、維生素C(Vc)含量和干物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)作為重要的比較指標[16]。試驗測定的7個處理對連作辣椒果實品質(zhì)的影響情況詳見表4。T3、T5能提高連作辣椒的辣椒素類物質(zhì)含量，與對照相比提高了13.05%和9.79%，差異達到極顯著水平(p<0.01)，其他處理與ck差異不顯著。與對照相比，7個處理均能提高連作辣椒的蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)、Vc含量和干物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)，且均達到了極顯著差異水平(p<0.01)。對于連作辣椒的蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)，T3、T5和T1處理的效果最佳，分別比對照提高了39.39%、38.44%和37.00%；T3、T5和T1處理對Vc含量的提高也最為明顯，分別比對照提高了20.66%、19.05%和13.98%；T3、T5和T2處理能顯著提高干物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)，分別比對照提高了22.74%、18.79%和15.09%。綜合4個品質(zhì)指標的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，T3、T5處理的效果最佳。

表3 微生物菌劑對連作辣椒病蟲害的影響

2.5 辣椒不同時期土壤微生物的數(shù)量變化

在連作辣椒定植后的不同時間，對T1～T7處理和ck處理的土壤采樣，用不同的培養(yǎng)基進行了平板稀釋計數(shù)，結(jié)果如圖1所示。由圖1(a)可知，ck處理的真菌數(shù)量呈逐漸增加趨勢。T1、T2、T4、T6處理和T7處理定植后30 d真菌數(shù)量逐漸下降至最低水平(分別為12.82×103、14.53×103、16.48×103、15.42×103和17.49×103cfu)，然后緩慢上升，但僅T3的菌落數(shù)量一直在20.00×103cfu以下，其他4個處理的菌落數(shù)量在21.00～27.00×103cfu。T5定植后45 d真菌數(shù)量逐漸下降至最低水平(10.49×103cfu)，然后逐漸上升至14.73×103cfu。T5處理的真菌數(shù)量呈逐漸下降趨勢，最后低至8.34×103cfu，僅定植前的1/4。由圖1(b)可知，各處理土壤樣品中根際放線菌數(shù)量變化基本一致，從定植15～60 d始終處于上升趨勢。定植15 d后ck的放線菌數(shù)量與其他7個處理無顯著差異；但在定植30、45 d和60 d后，ck處理土壤中放線菌數(shù)量極顯著低于其他7個處理(p<0.01)，說明微生物菌劑對土壤中放線菌的含量有顯著性差異。由圖1(c)可知，T3～T6處理土壤中細菌數(shù)量在辣椒定植15 d后顯著高于T1、T2、T7處理和ck(p<0.01)，在定植30、45 d和60 d后，各處理土壤中細菌數(shù)量顯著高于ck。這說明7種微生菌劑處理在土壤中經(jīng)過一段時間的環(huán)境適應(yīng)后進行良好的生長繁殖，也可能是這些微生物菌劑中的有益細菌促進了土壤中其他細菌數(shù)量的增加，這與楊芳等報道的結(jié)果相似[14]。

注：a為真菌；b為放線菌；c為細菌。圖1 辣椒定植后不同時期土壤微生物的數(shù)量變化.

3 小結(jié)與討論

微生物菌劑是一種以單個或多種有益微生物發(fā)酵而成的新型生物肥料，含多種有益微生物及腐殖質(zhì)和多種微量元素，協(xié)助作物或植物吸收營養(yǎng)，提高產(chǎn)品品質(zhì)，且改良土壤，不污染環(huán)境，是生產(chǎn)“綠色食品”的理想肥料[19-22]。近十年來，研究人員開展各種微生物菌劑在茄科作物中的相關(guān)研究，如番茄[14,23,24]、辣椒[25-28]等，均不同程度促進這些作物的生長發(fā)育，提高其產(chǎn)量，并增強抗病性。羅源華等[25]研究了光合細菌對辣椒疫病的田間防治效果，發(fā)現(xiàn)光合細菌(PSBCS、PSB 06和PSB 13-2-2)具有防控辣椒疫病的應(yīng)用潛力。祁紅英等[26]研究發(fā)現(xiàn)，辣椒移栽后60 d和105 d，濃度為108 cfu/mL的AR 156-2處理的防效分別為86.39%和78.14%，增產(chǎn)效果顯著，增產(chǎn)率214.39%；菌根菌防效不明顯，但促生效果明顯，增產(chǎn)率達158.25%。何偉等[27]通過采用田間小區(qū)試驗，發(fā)現(xiàn)微生物菌劑蔬得康能夠促使辣椒植株生長，但不能促使番茄植株生長；對番茄和辣椒都有增產(chǎn)作用，其中辣椒增產(chǎn)率較番茄高；對番茄和辣椒葉部病害防效低，但對辣椒疫霉防效相對較高。高晶霞等[28]采用隨機區(qū)組法探討了5種處理對拱棚辣椒生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，結(jié)果表明：地菌凈及枯草芽孢桿菌處理下辣椒生長(株高、莖粗、冠幅度)和產(chǎn)量相關(guān)性狀(果長、果粗、單株結(jié)果數(shù)、單果質(zhì)量)均高于其它3個處理及對照?？莶菅挎邨U菌能大幅度提高產(chǎn)量(比對照提高10.7%)，在辣椒采收盛期，熒光假單孢桿菌+巨大芽孢桿菌+枯草芽孢桿菌處理連作辣椒維生素C含量最高，為110.7 mg/g；地菌凈處理下辣椒維生素C含量次之，且連作辣椒可溶性糖含量最高，為19.58 mg/g；地菌凈處理下連作辣椒可溶性蛋白質(zhì)含量最高，為1.81 mg/g。

本研究通過田間對照試驗的方法，研究不同微生物菌劑對連作辣椒的生長發(fā)育、產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤微生物在定植后不同時期的數(shù)量變化的影響。結(jié)果表明：T1、T2和T3處理對辣椒豐產(chǎn)性能的影響最明顯，和高晶霞等[28]報道的地菌凈及枯草芽孢桿菌功能相似。T3和T5處理能促進連作辣椒的生長達最佳狀態(tài)，與其他處理相比，單株產(chǎn)量最好，比對照分別提高了55.76%和57.30%，體現(xiàn)在不但能增加單株的果實數(shù)量，而且有利于果實的增重，和何偉等[27]、高晶霞等[28]報道的有些微生物菌劑功能相似。與ck相比，T3、T5處理對病蟲害的防治效果最好，病害發(fā)生率較對照分別降低56.93%和60.56%，蟲害的發(fā)生率分別下降55.56%和58.54%，這說明大部分微生物菌劑具有良好的大田土傳病害的防治效果[25-28]。T3、T5處理能顯著提高連作辣椒果實品質(zhì)，辣椒的蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)比對照分別提高了39.39%、38.44%，Vc含量比對照分別提高了20.66%、19.05%，干物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)比對照分別提高了22.74%、18.79%，高晶霞等[28]報道的幾種微生物菌劑也能顯著提高Vc含量。

周濤等[29]調(diào)查了辣椒疫病罹病植株根際土壤細菌群落多樣性，發(fā)現(xiàn)湖南永州、吉首和長沙地區(qū)辣椒疫病罹病植株根際土壤細菌多樣性存在差異，以吉首最高、長沙最低；3個地區(qū)的罹病辣椒根際土壤微生物組成相似，但相對豐度存在差異。這說明辣椒的真菌病害和罹病辣椒根際土壤微生物的豐度具有關(guān)聯(lián)性。本研究的7種處理對連作辣椒的根系微生物數(shù)量影響較大，均能減少土壤真菌的數(shù)量，增加土壤放線菌和細菌的數(shù)量，其中，T3、T5處理對土壤可培養(yǎng)微生物種群數(shù)量的土壤指標顯著優(yōu)于其他處理和空白對照(ck)，有效調(diào)控土壤微生態(tài)平衡，間接提高連作辣椒抗病蟲害的能力，起著較好的病蟲害防治效果。

綜合評價各種指標測定的分析結(jié)果，T3(哈茨木霉)、T5(土壤改良劑+廣譜性微生物菌劑)處理對連作辣椒土壤微生態(tài)平衡、產(chǎn)量及品質(zhì)的促進效果顯著，具有良好的推廣價值。