土壤消毒結(jié)合施用生物有機肥對西瓜病土改良效果的影響①

孟天竹，郭德杰，王光飛，馬 艷

土壤消毒結(jié)合施用生物有機肥對西瓜病土改良效果的影響①

孟天竹，郭德杰，王光飛，馬 艷*

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，南京 210014)

選取西瓜枯萎病發(fā)病嚴重的大棚，設置5個處理：對照、棉隆熏蒸、棉隆熏蒸后種植西瓜過程中施用不同次數(shù)生物有機肥，研究棉隆消毒土壤及配合不同生物有機肥施用次數(shù)對土壤理化和生物學性質(zhì)及西瓜枯萎病發(fā)病率的影響。結(jié)果表明：棉隆熏蒸土壤后，施用生物有機肥雖未減緩尖孢鐮刀菌增長速率、降低西瓜枯萎病發(fā)病率，但顯著增加了土壤細菌和真菌數(shù)量，改變了細菌和真菌群落結(jié)構(gòu)。此外，施用生物有機肥會降低土壤pH，過量施用會導致土壤NO– 3累積、鹽分增加。從改良土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和避免NO– 3累積及土壤鹽漬化加重角度出發(fā)，種植西瓜過程中生物有機肥最佳施用方式為移栽時施用1次 + 種植過程中追施1 ~ 2次。

西瓜枯萎?。幻蘼⊙?；生物有機肥

我國是世界西瓜產(chǎn)業(yè)第一大國。2013年，我國西瓜播種面積為183萬hm2，占世界西瓜栽培面積的1/2以上，總產(chǎn)量為7 294萬t，占世界總產(chǎn)量的2/3以上[1]。但近年來，由于高強度、集約化種植模式導致西瓜枯萎病在我國各地普遍發(fā)生，嚴重者甚至絕產(chǎn)[2]。西瓜枯萎病是由尖孢鐮刀菌西瓜?；?f. sp.)引起的世界性的毀滅性土傳病害[3]。針對西瓜枯萎病引起的連作障礙問題，大部分農(nóng)民往往采用化學藥劑消毒方式來緩解和消除[4]。

“棉隆”(分子式C5H10N2S2)是一種高效、低毒、無殘留的環(huán)保型廣譜性綜合土壤熏蒸消毒劑，目前已作為溴甲烷的替代品在植物土傳病害防控中受到廣泛應用[5]。當棉隆與潮濕土壤接觸時，能轉(zhuǎn)化成具有消毒活性的氣體物質(zhì)——甲基異硫氰酸脂和甲醛，經(jīng)土壤間隙擴散，可以殺死所接觸的生物機體。但有研究表明，棉隆熏蒸對土壤微生物，尤其是真菌，具有廣譜性的殺滅作用，在殺滅病原菌的同時土壤中有益微生物數(shù)量也會降低，造成土壤微生物數(shù)量和多樣性的顯著降低[6-9]。棉隆熏蒸后的土壤微生物區(qū)系會形成“真空”區(qū)域，一旦恢復寄主作物的種植，病原微生物將迅速恢復其種群，繼續(xù)誘發(fā)土傳病害[10-11]。

土壤中單一菌種并不是作為一個獨立個體存在，而是與其他微生物之間互相協(xié)同、競爭，呈現(xiàn)出數(shù)量與活性的正/負相關性，形成錯綜復雜的微生物生態(tài)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，共同發(fā)揮著土壤生態(tài)功能[12-13]?；诖?，微生態(tài)抗病理論近年來受到科研工作者的廣泛關注，即通過特有土壤微生物區(qū)系或關鍵菌群抑制土傳病原微生物、防控土傳病害。若能通過一定的調(diào)控措施，在殺滅土傳病原菌的同時增加土壤有益微生物的數(shù)量，以此來抵御病原微生物，或可克服單獨土壤滅菌不足之處，達到穩(wěn)定、有效防控土傳病害的目的。有研究表明，向土壤中添加人工選育的拮抗菌和促生菌可以有效降低土傳病害的發(fā)生率，提高作物產(chǎn)量[14-15]。因此，在棉隆熏蒸結(jié)束后種植作物前和種植過程中，向土壤中施用生物有機肥將能夠迅速填補土壤消毒導致的微生物“真空”區(qū)域，改良土壤微生物群落結(jié)構(gòu)。已有研究表明，對病害土壤進行消毒處理和生物有機肥聯(lián)用可有效防控西瓜枯萎病[16]。但人工向土壤中添加的微生物屬于“外來物種”，由于受到土壤及環(huán)境因素的制約，往往這些外來物種并不能在土壤中很好地存活并與土著微生物形成有效的競爭，外源接種的拮抗菌數(shù)量會隨著時間的延長而迅速降低[14]。針對此問題，科研和生產(chǎn)上所采取的補救措施為定期向土壤中補施拮抗菌菌液[17]，但若在生產(chǎn)過程中盲目提高生物有機肥施用頻率反而會影響西瓜生產(chǎn)，導致肥料過量施用、土壤酸化、鹽漬化等問題。

綜上，本研究選取西瓜枯萎病發(fā)病嚴重的塑料大棚，在棉隆熏蒸土壤后聯(lián)合施用不同次數(shù)生物有機肥，研究土壤消毒后種植西瓜過程中，生物有機肥施用次數(shù)對土壤理化和生物學性質(zhì)及西瓜長勢和產(chǎn)量的影響，以期獲得生物有機肥最適施用頻率。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試大棚選取江蘇省淮安市淮陰區(qū)溫室大棚(33°31′26″N, 119°01′25″E)，長為37 m，寬為8 m。該溫室大棚已種植5 a，每年種植2 ~ 3茬作物，主要作物為西瓜()，間或種植卷芯菜(L.)。該大棚上一茬種植的西瓜枯萎病發(fā)病率大于80%。大棚內(nèi)土壤為砂質(zhì)黏壤土。

供試生物有機肥選用“馕播王”(江陰聯(lián)業(yè)生物科技有限公司)，基本理化性質(zhì)為：有機質(zhì) 439 g/kg，總氮 32.4 g/kg，總氨基酸 30.2 g/kg，水分 301 g/kg，根際促生細菌和抗土傳病害功能菌數(shù)量大于108cfu/g。

供試西瓜品種為蘇夢7號(江蔬種苗科技有限公司)。

1.2 試驗設計

試驗共設置5個處理：無任何處理的對照(CK)、僅棉隆熏蒸(DF0)、棉隆熏蒸+移栽施用生物有機肥+追施生物有機肥1次(DF1)、棉隆熏蒸+移栽施用生物有機肥+追施生物有機肥2次(DF2)和棉隆熏蒸+移栽施用生物有機肥+追施生物有機肥3次(DF3)。棉隆熏蒸處理操作：將棉隆(江蘇南通壟鑫有限公司生產(chǎn))均勻施撒在土壤上，翻耕，澆水至土壤足夠濕潤，最后覆膜將土壤與空氣隔絕。棉隆施用量為450 kg/hm2，熏蒸時間為2016年8月13日至8月27日。熏蒸結(jié)束后，揭膜，晾干土壤約1周。在種植西瓜前施用基肥，5個處理基肥種類和施用量保持一致：豬糞稻草有機肥15 t/hm2，復合肥(12-11-18)300 kg/hm2，硫酸鉀75 kg/hm2。2016年9月2日移苗，移苗時DF1、DF2和DF3處理穴施生物有機肥(馕播王)，用量為100 g/株。種植西瓜過程中，DF1處理在移苗后30 d追施一次馕播王(100 g/株)，DF2處理分別在移苗后25、45 d追施兩次馕播王(每次100 g/株)，DF3處理分別在移苗后15、30、45 d追施三次馕播王(每次100 g/株)。西瓜種植方式為吊蔓壟栽，壟面寬1.2 m，溝寬0.4 m。所有處理設置3個重復小區(qū)，小區(qū)面積為6.4 m×1.2 m，小區(qū)按照隨機原則排列。每個小區(qū)種植兩行西瓜，每行15株，行距70 cm，株間距為20 cm。種植過程中，所有處理的田間管理措施一致。為防止邊際效應，整個試驗區(qū)域避開大棚周邊地區(qū)，四周設置1 m保護行。

在棉隆熏蒸土壤晾干后，采集對照和棉隆熏蒸處理土壤樣品，具體為：在兩個處理范圍內(nèi)分別隨機選取3個1 m × 1 m的樣地采集土樣，間隔距離為10 m，采樣深度為0 ~ 20 cm，以土鉆采樣法在1 m × 1 m的樣點內(nèi)隨機采樣10 ~ 20次，均勻混合后為1個樣品。在西瓜結(jié)果期，統(tǒng)計各處理每個小區(qū)枯萎病發(fā)病率，將感染枯萎病并表征出典型枯萎病癥狀的西瓜植株和感染枯萎病致死的西瓜植株分開統(tǒng)計。2016年11月20日種植結(jié)束，采收西瓜，統(tǒng)計各處理西瓜結(jié)果率、西瓜數(shù)量、總產(chǎn)量、單個瓜重。采收結(jié)束后，采集各處理土壤樣品，具體為在各小區(qū)內(nèi)隨機選取10株西瓜植株，將其根系拔除后，采集土體土，采樣深度為0 ~ 20 cm，均勻混合后為1個樣品。采集的土樣剔除石塊和植物根系后，過2 mm篩，混合均勻，用塑封袋密封，分為兩份，一份于4℃下保存用于測定土壤理化性質(zhì)，一份置于 –20 ℃下保存用于測定土壤微生物學性質(zhì)。

1.3 樣品分析

1.3.1 土壤基本性質(zhì)測定 土壤基本性質(zhì)測定參考《土壤農(nóng)化分析方法》[18]。土壤pH測定：采集的土樣用蒸餾水(土水質(zhì)量比1∶2.5)浸提，25℃、250 r/min條件下振蕩5 min，采用DMP-2mV/pH計(Mettler S220，瑞士)測定。土壤電導率EC測定：土樣用蒸餾水(土水質(zhì)量比1∶5)浸提，25℃、250 r/min條件下振蕩5 min，采用電導率儀(Leici DDS-307A，中國)測定。NH4+-N和NO– 3-N含量測定：用2 mol/L KCl溶液浸提(土水質(zhì)量比1∶5)土樣，25℃、250 r/min條件下振蕩1 h，用定性濾紙過濾后于4 ℃條件下保存，流動分析儀(Skalar，Breda，荷蘭)測定。

1.3.2 尖孢鐮刀菌、真菌和細菌的熒光定量PCR計數(shù) 土壤在提取DNA前置于-20℃保存。采用PowerMax?DNA試劑盒(MO BIO Laboratories, Inc., USA)提取土壤DNA，0.5 g土壤所提取的DNA溶于100 μl洗脫溶劑中。尖孢鐮刀菌、真菌和細菌數(shù)量采用CFX-96 實時熒光定量PCR儀(ABI 7500, Applied Biosystems, USA)測定。熒光定量PCR擴增體系為2 μl土壤DNA模板，10 μl SYBR Premix Ex Taq，10 μmol/L正反引物各1 μl(尖孢鐮刀菌為ITS1F和AFP308，細菌為Eub338和Eub518，真菌為 ITS1f和5.8s，表1)，6 μl無菌去離子水。尖孢鐮刀菌反應條件為95 ℃預變性2 min，95 ℃變性10 s，58 ℃退火15 s，72 ℃延伸20 s，40個循環(huán)；真菌和細菌反應條件為95 ℃預變性2 min；95 ℃變性10 s，53 ℃退火20 s，72℃延伸 30 s，40個循環(huán)。在每一循環(huán)的退火階段采集熒光信號，實時檢測并且記錄熒光信號的變化，反應結(jié)束后制作擴增產(chǎn)物的熔解曲線。建立尖孢鐮刀菌、真菌和細菌標準曲線，計算土壤中尖孢鐮刀菌、真菌和細菌數(shù)量。

表1 供試引物序列

1.3.3 PCR-DGGE反應條件 PCR擴增體系為1 μl土壤DNA，2.5 μl 10×DNA聚合酶緩沖液(TaKaRa)，2 μl 2.5 mmol/L dNTP 混合液，1.25 U DNA聚合酶 (TaKaRa)，10 μmol/L細菌特異性正反引物各1 μl(細菌為GC-U968和L1401，真菌為NS1和GC-Fungi，表1)，用dd H2O補足至25 μl。反應條件為95℃ 4 min；94℃變性30 s，57℃退火30 s，72℃延伸45 s，共30個循環(huán)；最后72℃延伸10 min。PCR反應的擴增產(chǎn)物用瓊脂糖電泳檢測。在D-Code System(Bio-Rad Laboratories Inc., Hercules, CA, USA)上進行DGGE反應。每個土壤DNA的PCR產(chǎn)物(10 μl)載入6% 聚丙烯酰胺凝膠中(40% 丙烯酰胺- bis溶液，375∶1，Bio-Rad)，變性梯度為40% ~ 60%。凝膠電泳在60℃、80 V的條件下進行16 h。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

病情指數(shù)(%)=(感染枯萎病西瓜株數(shù)×2+感染枯萎病死亡西瓜株數(shù)×5)/(西瓜總株數(shù)×5)×100%。

商品果：單個果重≥0.5 kg。商品果率(%)=商品果個數(shù)/西瓜總個數(shù)×100 %。

本文微生物數(shù)量轉(zhuǎn)換成對數(shù)形式表示。PCR-DGGE反應獲得的數(shù)字圖像采用Quantity One軟件分析。采用單因素方差分析(one-way ANOVA)與LSD檢驗進行處理間土壤基本性質(zhì)和微生物學性質(zhì)顯著性差異分析(<0.05)。采用Pearson相關系數(shù)法進行相關性分析。上述分析在SPSS 17.0軟件中完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植結(jié)束后西瓜枯萎病病情指數(shù)和產(chǎn)量

西瓜種植結(jié)束后，CK處理西瓜植株枯萎病病情指數(shù)顯著高于DF(DF0、DF1、DF2和DF3)處理(<0.05)(表2)。施用生物有機肥進一步降低了病情指數(shù)，且病情指數(shù)隨施用生物有機肥次數(shù)的增加而降低，但各DF處理間差異不顯著。由于CK處理西瓜植株大部分感染枯萎病，CK處理西瓜總產(chǎn)量、結(jié)果率、商品果產(chǎn)量和商品果率均顯著低于DF處理(< 0.05)。DF處理西瓜總產(chǎn)量為1 233 ~ 1 317 kg/667m2，是CK處理的2.71倍 ~ 2.89倍。DF處理西瓜結(jié)果率均在89% 以上，最高達98.9%，是CK處理的2.43倍 ~ 2.69倍。與CK處理相比，DF處理中商品果產(chǎn)量(1 023 ~ 1 117 kg/667m2)提高3.28倍 ~ 3.68倍，商品果率(66.7% ~ 70.3%)增加0.41倍 ~ 0.48倍。施用生物有機肥處理(DF1、DF2和DF3)中西瓜總產(chǎn)量和結(jié)果率高于僅棉隆熏蒸處理(DF0)，但差異不顯著。

表2 西瓜種植結(jié)束后各處理西瓜枯萎病病情指數(shù)和產(chǎn)量指標

注：表中同行不同小寫字母表示處理間差異在<0.05水平顯著。

2.2 熏蒸后和西瓜種植結(jié)束后土壤微生物性質(zhì)變化

棉隆熏蒸結(jié)束后，與CK處理(7.07 lg ITS基因拷貝數(shù)/g干土)相比，DF處理土壤中尖孢鐮刀菌數(shù)量顯著降低至4.25 lg ITS 基因拷貝數(shù)/g干土(圖1A) (<0.05)，尖孢鐮刀菌殺滅率達99.8%。DF處理土壤中細菌數(shù)量基本未改變(圖1B)，真菌數(shù)量從CK處理的7.81 lg ITS基因拷貝數(shù)/g干土降低至7.48 lg ITS基因拷貝數(shù)/g干土(圖1C)，減少了53.6%。與CK處理相比(48.1)，DF處理土壤細菌數(shù)量/真菌數(shù)量比值(B/F)顯著增加至97.7(圖1D)。同時，DF處理中尖孢鐮刀菌數(shù)量/真菌數(shù)量比值(FO/F)(0.001)顯著低于CK處理(0.133)(圖1E)。

種植西瓜過程中，各處理土壤中尖孢鐮刀菌、細菌和真菌數(shù)量均顯著增加(<0.05)。種植結(jié)束后，DF處理中尖孢鐮刀菌數(shù)量增加至5.58 ~ 6.06 lg ITS基因拷貝數(shù)/g干土，仍顯著低于CK處理(7.55 lg ITS基因拷貝數(shù)/g干土)。DF處理間尖孢鐮刀菌數(shù)量差異不顯著(圖1A)。DF處理細菌數(shù)量(9.96 ~ 10.37 lg 16S rRNA基因拷貝數(shù)/g干土)顯著高于CK處理(9.81 lg 16S rRNA基因拷貝數(shù)/g干土)(圖1B)。同時，施用生物有機肥處理中細菌數(shù)量顯著高于DF0處理，且土壤細菌數(shù)量隨生物有機肥施用次數(shù)增加而增加(=0.915，<0.01)(表3)。施用生物有機肥處理土壤真菌數(shù)量(9.01 ~ 9.16 lg ITS基因拷貝數(shù)/g干土)顯著高于CK和DF0處理(8.48 ~ 8.49 lg ITS基因拷貝數(shù)/g干土)(圖1C)。DF處理間真菌數(shù)量與生物有機肥施用次數(shù)呈顯著正相關關系(=0.835，<0.01)(表3)。各處理土壤中B/F值均顯著降低，F(xiàn)O/F值基本保持不變(圖1D和圖1E)。CK處理和施用生物有機肥處理中B/F值(15.0 ~ 21.2)顯著低于DF0處理(30.7)。DF處理FO/F值(0.000 ~ 0.002)顯著低于CK(0.137)，DF處理間差異不顯著。所有處理間，作物病情指數(shù)與尖孢鐮刀菌數(shù)量(=0.783，<0.01)和FO/F比值(= 0.857，<0.01)呈顯著正相關關系，與細菌數(shù)量(= –0.727，<0.01)呈顯著負相關關系(表4)。

聚丙烯酰胺凝膠電泳(DGGE)結(jié)果表明，CK和施用生物有機肥處理的細菌條帶數(shù)明顯多于DF0處理，各泳道條帶位置的差異表明不同處理土壤細菌和真菌組成有明顯差別(圖2)。UPGAMA聚類分析結(jié)果進一步表明，與CK相比，DF處理明顯改變了土壤細菌和真菌群落結(jié)構(gòu)。此外，施用生物有機肥處理細菌群落結(jié)構(gòu)明顯區(qū)別于DF0處理(圖3A)；與DF0和DF1處理相比，追施2次及以上生物有機肥處理對真菌群落結(jié)構(gòu)改變更大(圖3B)。

2.3 熏蒸和西瓜種植結(jié)束后土壤化學性質(zhì)變化

棉隆熏蒸結(jié)束后，土壤pH、EC和NO– 3-N含量基本保持不變，NH4+-N含量略有上升，但與CK相比差異不顯著(圖4)。種植西瓜結(jié)束后，各處理土壤pH均顯著降低，EC值、NH4+-N和NO– 3-N含量均顯著增加(<0.05)(圖4)。種植結(jié)束后，CK處理pH(5.74)顯著高于DF處理(4.58 ~ 5.09)，施用生物有機肥處理pH顯著低于DF0處理(圖4A)。CK和DF0處理間EC值(1.64 ~ 1.85 mS/cm)差異不顯著，但顯著低于施用生物有機肥處理(2.17 ~ 2.46 mS/cm)，EC值隨生物有機肥施用次數(shù)增加而增加，但差異不顯著(圖4B)。DF處理NH4+-N含量(247 ~ 285 mg/kg)均高于CK(215 mg/kg)，其中DF1處理NH4+-N含量顯著高于CK(圖4C)。CK、DF0和DF1處理間NO– 3-N含量(304 ~ 403 mg/kg)差異不顯著，但顯著低于DF2和DF3處理(597 ~ 646 mg/kg)(圖4D)，土壤NO– 3-N含量隨生物有機肥追施次數(shù)增加而增高。各DF處理間，生物有機肥施用次數(shù)與土壤pH呈顯著負相關關系(=–0.754，<0.01)，與EC(=0.720，<0.01)和NO– 3含量(=0.833，<0.01)呈顯著正相關關系(表3)。

(圖中不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)；下同)

表3 種植結(jié)束后棉隆處理間生物有機肥施用次數(shù)與土壤生化性質(zhì)相關關系

注：* 表示相關性達到<0.05顯著性水平，** 表示相關性達到<0.01 顯著水平；下同。

表4 種植結(jié)束后所有處理間微生物與植株產(chǎn)量指標的相關關系

圖2 種植一茬西瓜后各處理細菌(A)和真菌(B)DGGE圖譜

圖3 種植一茬西瓜后各處理細菌(A)和真菌(B)群落UPGAMA聚類分析

3 討論

棉隆熏蒸處理顯著降低了西瓜枯萎病發(fā)病率。前期研究表明，棉隆熏蒸可以有效防治土壤連作導致的土傳疾病，如甜瓜枯萎病[27]、辣椒疫病[29]和番薯根腐病等[28]。曹云等[16]研究表明，與對照相比(85.6%)，棉隆熏蒸處理西瓜枯萎病發(fā)病率顯著降低至45.9%，結(jié)合單次施用生物有機肥后發(fā)病率進一步降低至34.2%。本試驗結(jié)果中，施用生物有機肥未進一步降低西瓜枯萎病發(fā)病率，這可能是由于僅棉隆熏蒸處理本身西瓜枯萎病發(fā)病率很低的緣故(12.0%)。

本試驗結(jié)果表明，棉隆熏蒸可以高效殺滅土壤中的病原菌，顯著降低土壤真菌數(shù)量，但基本不改變細菌數(shù)量。余宏軍等[29]研究也表明，棉隆熏蒸劑對栽培基質(zhì)中尖孢鐮刀菌殺滅率達99.0% 以上。胡蘭等[8]研究表明，棉隆熏蒸后土壤真菌數(shù)量顯著低于未熏蒸處理。有研究表明棉隆熏蒸可顯著降低土壤細菌數(shù)量[30-31]，但也有結(jié)果表明棉隆熏蒸后土壤細菌數(shù)量無顯著變化[32]。造成細菌數(shù)量變化不同的原因可能與不同研究中土壤性質(zhì)、試驗條件、棉隆熏蒸劑量和時間不同有關。由于棉隆熏蒸后，土壤真菌數(shù)量顯著降低，細菌數(shù)量保持不變，因此土壤中B/F比值顯著增加。有研究表明，土壤中B/F值越高，越利于植物生長[33-34]。

圖4 西瓜種植前后不同處理土壤理化性質(zhì)變化

本研究西瓜種植結(jié)束后，各處理尖孢鐮刀菌數(shù)量均有增加，其中DF處理尖孢鐮刀菌數(shù)量增加顯著，其增加量高于CK處理。Huang等[35]研究結(jié)果表明，消毒土壤上種植作物后病原菌數(shù)量增長速率高于未消毒土壤。當恢復寄主作物種植后，消毒土壤中適宜的土壤環(huán)境有利于病原菌迅速生長；而由于種內(nèi)競爭作用，原本病原菌數(shù)量已很高的對照土壤中病原菌增長速率反而低于消毒土壤[10-11]。但本研究西瓜種植結(jié)束后，DF處理尖孢鐮刀菌數(shù)量仍顯著低于熏蒸前土壤尖孢鐮刀菌數(shù)量，同時，DF處理種植前后FO/F比值(尖孢鐮刀菌相對含量)未改變。土壤中病原菌含量(包括絕對含量和相對含量)是影響植株是否感病的直接因素[36]。本研究結(jié)果也表明，西瓜枯萎病病情指數(shù)分別與尖孢鐮刀菌數(shù)量和尖孢鐮刀菌相對含量之間有顯著正相關關系(表4)。由于作物健康狀況直接影響其產(chǎn)量，因此處理間各產(chǎn)量指標也分別與尖孢鐮刀菌數(shù)量和尖孢鐮刀菌相對含量之間呈顯著負相關關系(表4)。種植西瓜過程中施用生物有機肥未降低土壤尖孢鐮刀菌數(shù)量，但顯著提高了土壤細菌和真菌數(shù)量。本試驗中所用生物有機肥“馕播王”中的功能菌為芽孢桿菌和木霉菌，施用后可提高土壤細菌、真菌數(shù)量，同時，土壤細菌數(shù)量隨生物有機肥施用次數(shù)增加而增加。有研究表明提高土壤細菌數(shù)量對尖孢鐮刀菌有抑制作用[37]。本研究結(jié)果也表明細菌數(shù)量和病情指數(shù)間呈顯著負相關關系。此外，DF處理土壤細菌和真菌群落結(jié)構(gòu)均明顯不同于CK土壤。除了有效殺滅土壤病原菌外，通過一定途徑改變土壤原有微生物區(qū)系、提高某些微生物菌群數(shù)量和活性也是抑制土傳病原微生物活性、防控土傳病害的重要途徑之一[36,38]。因此，棉隆熏蒸處理后土壤原有微生物區(qū)系發(fā)生改變可能也是其有效防控西瓜枯萎病的重要原因。施用生物有機肥進一步改變了土壤細菌和真菌群落結(jié)構(gòu)，其中多次追施生物有機肥處理(2次及以上)對病害土壤真菌群落結(jié)構(gòu)改變更大。本試驗結(jié)果未顯示施用生物有機肥對西瓜枯萎病的進一步防控效果，但施用生物有機肥提高了土壤細菌數(shù)量并推動了土壤細菌和真菌群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，或?qū)Σ『Ψ揽赜写龠M效果，需進一步試驗證明。

本研究棉隆熏蒸結(jié)束后，土壤理化性質(zhì)(包括pH、EC、NH4+-N和NO– 3-N含量)不變。這是由于棉隆藥劑與潮濕土壤接觸后轉(zhuǎn)化成的土壤消毒活性物質(zhì)(甲基異硫氰酸脂及少量的甲醛和硫化氫)在后期揭膜晾曬過程中會快速散逸，不影響土壤理化性質(zhì)。種植西瓜后，與CK處理相比，DF0處理土壤EC值、NH4+-N和NO– 3-N含量基本不變，pH顯著降低。燕平梅等[39]研究結(jié)果也表明，棉隆熏蒸土壤100 d后土壤NH4+-N和NO– 3-N含量與未熏蒸土壤相比未有顯著變化。有研究表明，在種植作物過程中棉隆熏蒸土壤pH顯著高于對照土壤[39]，造成相反試驗結(jié)果的原因可能與兩者試驗中土壤性質(zhì)和試驗條件不同有關。施用生物有機肥進一步降低了土壤pH，且多次追施生物有機肥(2次及以上)顯著增加了EC和NO– 3-N含量。隨著微生物肥料的施用，大量氨基酸肥和無機氮被施入土壤。設施大棚內(nèi)較高的土溫和施用大量氮肥會促進硝化作用，有機肥和NH4+-N肥施入土壤后將很快轉(zhuǎn)化為NO– 3-N[40]。因此，DF處理間NH4+-N含量差異不顯著，而NO– 3-N含量隨生物有機肥施用次數(shù)的增加而增加(表3)。本試驗中，DF處理間生物有機肥施用次數(shù)與土壤pH呈顯著負相關，與EC呈顯著正相關(表3)。這是由于硝化作用會釋放大量H+，導致土壤pH降低，而累積的NO– 3-N直接導致土壤鹽分增加、EC值增高[41-43]。

4 結(jié)論

棉隆熏蒸可有效殺滅土壤中尖孢鐮刀菌并顯著降低西瓜枯萎病發(fā)病率，但不影響土壤理化性質(zhì)。棉隆熏蒸土壤在種植西瓜過程中，施用生物有機肥并未減緩尖孢鐮刀菌增長速率、降低枯萎病發(fā)病率，但顯著增加了土壤細菌和真菌數(shù)量，改變了細菌和真菌群落結(jié)構(gòu)。此外，過量施用生物有機肥會降低土壤pH，并導致土壤NO– 3-N累積、鹽分增加。從改良土壤微生物群落、減少NO– 3-N累積和經(jīng)濟效益角度出發(fā)，棉隆熏蒸后土壤在種植西瓜過程中生物有機肥最佳施用方式為移栽時施用1次+種植過程中追施1 ~ 2次。

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Effect of Combination of Soil Disinfestation and Bioorganic Fertilizer Application on Improving Watermelon Diseased Soil

MENG Tianzhu, GUO Dejie, WANG Guangfei, MA Yan*

(Institute of Agricultural Resource and Environment, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China)

To investigate the effects of dazomet fumigation and different application times of bioorganic fertilizer on soil physicochemical and biological properties as well as the incidence of watermelon Fusarium wilt disease, five treatments, i.e. un-treated control (CK), dazomet fumigation, applying different times of bioorganic fertilizer into dazomet fumigated soil during the watermelon cultivation, were conducted in a greenhouse with severely Fusarium wilt. The results showed that the application of bioorganic fertilizer in dazomet fumigated soil did not decrease the population ofand the disease incidence, but significantly increased the bacterial and fungal numbers and altered the microbial community structure. In addition, the application of bioorganic fertilizer decreased soil pH, and excessive application would lead to the accumulations of nitrate and salinity. To improve soil microbial community and prevent soil salinization, the optimal application of bioorganic fertilizer was applying one time when transplantation and 1-2 times during the cultivation.

Watermelon fusarium wilt; Dazomet fumigation; Bioorganic fertilizer

S154.3

A

10.13758/j.cnki.tr.2020.03.011

孟天竹, 郭德杰, 王光飛, 等. 土壤消毒結(jié)合施用生物有機肥對西瓜病土改良效果的影響. 土壤, 2020, 52(3): 494–502.

國家自然科學基金項目(41701304)、江蘇省科技支撐計劃(現(xiàn)代農(nóng)業(yè))重點項目(BE2017379)和江蘇現(xiàn)代農(nóng)業(yè)(蔬菜)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項目(JATS(2019)333)資助。

(myjaas@sina.com)

孟天竹(1988—)，女，江蘇南京人，博士，助理研究員，研究方向為土傳病害防控。E-mail：tzmeng09@163.com