蚯蚓生物套種套養(yǎng)對(duì)設(shè)施番茄生長(zhǎng)、品質(zhì)及根際土壤微生物的影響

楊波 王昊 陳永偉 蔣學(xué)勤 余鳳娟 王繼濤 劉曉嬌 靳韋 張敏 徐燦 馬文禮

摘要：本試驗(yàn)以‘普羅旺斯’番茄品種為試材，分別設(shè)置番茄壟溝套養(yǎng)蚯蚓技術(shù)（C1）、壟上套養(yǎng)蚯蚓技術(shù)（C2）和常規(guī)種植（CK）3個(gè)處理，研究不同處理對(duì)設(shè)施番茄植株生長(zhǎng)、果實(shí)品質(zhì)及根際土壤微生物的影響。結(jié)果表明，與CK相比，采用蚯蚓生物套種套養(yǎng)的2個(gè)處理其番茄株高顯著提高，外觀品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)顯著改善，番茄壟溝套養(yǎng)蚯蚓技術(shù)處理的可溶性固形物、VC、番茄紅素、可溶性糖和有機(jī)酸含量分別比對(duì)照提高13.11%、59.75%、46.19%、3.16%和17.05%，番茄壟上套養(yǎng)蚯蚓技術(shù)處理分別比對(duì)照提高9.36%、45.50%、32.14%、10.18%和28.98%。C1、C2處理番茄產(chǎn)量均顯著提高，其中C2處理產(chǎn)量最高，666.7m2達(dá)6628.68kg，比CK提高22.72%。蚯蚓生物套種套養(yǎng)技術(shù)能夠明顯改善番茄根際微生物結(jié)構(gòu)，預(yù)防或者減輕土傳病害的發(fā)生。綜合考慮，以番茄壟上套養(yǎng)蚯蚓技術(shù)的效果最佳，這為番茄/蚯蚓種養(yǎng)結(jié)合提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：蚯蚓套養(yǎng);番茄;生長(zhǎng)發(fā)育;品質(zhì);根際土壤微生物

中圖分類號(hào)：S641.201 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：1001-4942（2021）12-0118-06

我國(guó)設(shè)施蔬菜種植面積不斷擴(kuò)大，2021年已達(dá)413.3萬(wàn)hm2[1]。其中，番茄種植面積在我國(guó)排第四位，居世界番茄生產(chǎn)面積首位。番茄是我國(guó)蔬菜產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，對(duì)農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收和確?！安嘶@子”工程起著非常重要的作用[2]。設(shè)施番茄生產(chǎn)過程是一個(gè)多技術(shù)融合及相互協(xié)調(diào)的過程，核心在于優(yōu)質(zhì)高效栽培，而肥料的供應(yīng)作為番茄種植的關(guān)鍵技術(shù)，正確合理的肥料供給對(duì)提高作物的品質(zhì)、產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益均有顯著作用。但實(shí)際生產(chǎn)中人們?yōu)榱俗非蟾弋a(chǎn)高效益而過量施用化肥，導(dǎo)致土壤鹽漬化、酸化以及病蟲害加劇，造成番茄品質(zhì)差、產(chǎn)量低、效益不佳等[3-5]。這些問題嚴(yán)重制約了我國(guó)設(shè)施番茄優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)的發(fā)展。

蔬菜種植、生產(chǎn)和加工中會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄物，這些廢棄物主要來(lái)源于枝葉修剪、病蟲害防治、蔬菜收獲、蔬菜批發(fā)等[6]。據(jù)相關(guān)研究報(bào)道，各種蔬菜在生產(chǎn)過程中的尾菜比率高達(dá)16.5% ～63.5%[7，8]。而當(dāng)前我國(guó)蔬菜廢棄物能夠資源化利用的量又非常少，資源化利用率低，絕大多數(shù)廢棄物在生產(chǎn)基地被隨意堆放、肆意焚燒，以及當(dāng)作生活垃圾進(jìn)行掩埋，這些傳統(tǒng)的處理方式不僅浪費(fèi)資源，還會(huì)造成大量污染[9，10]。因此，蔬菜廢棄物的資源化利用，對(duì)于推進(jìn)蔬菜產(chǎn)業(yè)清潔化和實(shí)現(xiàn)綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重要意義。有研究報(bào)道，養(yǎng)殖蚯蚓一方面能夠改善土壤理化性質(zhì)，提高肥力，利于植物根系生長(zhǎng)，顯著提高蔬菜果實(shí)的品質(zhì)[11];另一方面土壤含有的微生物可以抑制植物土傳病害的發(fā)生[12，13]。

目前研究人員為了解決設(shè)施番茄上存在的各種問題，不斷進(jìn)行新的嘗試和突破，且國(guó)內(nèi)外對(duì)有機(jī)肥替代化肥和蚓糞替代化肥的研究較多，而將蚯蚓養(yǎng)殖和番茄種植相結(jié)合的研究較少。因此本研究立足寧夏地區(qū)蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，圍繞產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和綠色高質(zhì)量發(fā)展，針對(duì)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中土壤連作障礙逐年加重、病蟲害多發(fā)、品質(zhì)下降、農(nóng)業(yè)廢棄物處理難等突出問題，采用兩種蚯蚓套養(yǎng)技術(shù)，研究其對(duì)番茄產(chǎn)量、品質(zhì)以及根際微生物的影響，以期為番茄/蚯蚓種養(yǎng)結(jié)合提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2020年10月—2021年4月在寧夏農(nóng)墾平吉堡現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園區(qū)日光溫室（長(zhǎng)86m，寬8m）進(jìn)行。選擇‘大平二號(hào)′蚯蚓種，以‘普羅旺斯’番茄品種為供試作物。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用東西向大行距種植方式，壟距240cm，壟面寬80cm，壟溝寬160cm，壟高30cm。試驗(yàn)共設(shè)3個(gè)處理，分別為：處理1（C1）：采用蚯蚓生物壟溝套種套養(yǎng)技術(shù)，即番茄定植前將發(fā)酵好的基料鋪撒在壟溝，制作高30cm的蚓床，每溝蚓床上各鋪設(shè)1條微噴帶，蚯蚓種投放后在蚓床上鋪稻草，厚度為3～5cm;處理2（C2）：采用蚯蚓生物壟上套種套養(yǎng)技術(shù)，即結(jié)合起壟在壟面上開寬50cm、深30cm的暗溝，在溝內(nèi)填放基料制作蚓床，每個(gè)蚓床上各鋪設(shè)2條滴灌帶，之后在處理1和處理2的蚓床上面開兩條淺溝，溝寬10～15cm，溝深5～10cm，在溝內(nèi)均勻投放蚯蚓種，每666.7m2 用量100kg;以常規(guī)栽培作為對(duì)照（CK）。處理間用棚膜隔開，設(shè)置隔離帶。每處理各設(shè)置3壟，每壟為1個(gè)小區(qū)，共9個(gè)小區(qū)。采用雙行定植，定植時(shí)間為2020年10月28日，壟上行距50cm，株距30cm，壟面上覆蓋黑色薄膜。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 番茄植株生長(zhǎng)指標(biāo) 番茄定植10d后，每個(gè)小區(qū)選擇5株健康且生長(zhǎng)狀態(tài)相似的植株進(jìn)行掛牌標(biāo)記，用卷尺測(cè)量其株高，游標(biāo)卡尺測(cè)量接近地面1～2cm處莖粗，用SPAD-502PLUS葉綠素計(jì)測(cè)量葉片的SPAD值，以及統(tǒng)計(jì)葉片數(shù)。每10d調(diào)查一次，共調(diào)查10次。

1.3.2 番茄果實(shí)品質(zhì)指標(biāo) 果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)共測(cè)定9個(gè)，其中可溶性固形物、番茄紅素、VC、可溶性糖、有機(jī)酸含量5個(gè)內(nèi)在品質(zhì)指標(biāo)由寧夏菲杰特檢測(cè)有限公司采用國(guó)標(biāo)法測(cè)定;果實(shí)縱橫徑（番茄果柄到果頂?shù)拈L(zhǎng)度為縱徑，番茄赤道部位的寬度為橫徑）用游標(biāo)卡尺測(cè)量，果形指數(shù)為縱徑/橫徑之比;番茄硬度用手持GY-1型果實(shí)硬度計(jì)測(cè)定。

1.3.3 番茄產(chǎn)量 小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取10株番茄進(jìn)行標(biāo)記，每次收獲時(shí)用1%電子天平稱重并記錄單果重、單株果重，計(jì)算小區(qū)產(chǎn)量，折算666.7m2產(chǎn)量。

1.3.4 根際土壤微生物數(shù)量 取試驗(yàn)前及試驗(yàn)結(jié)束時(shí)番茄根際土壤，采用稀釋平板法測(cè)定土壤中真菌、細(xì)菌、放線菌的數(shù)量。真菌用孟加拉紅培養(yǎng)基培養(yǎng)，使用時(shí)待培養(yǎng)基溫度低于40℃時(shí)加入1% 鏈霉素0.3mL;細(xì)菌用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基培養(yǎng);放線菌用高氏1號(hào)培養(yǎng)基培養(yǎng)。結(jié)果以1g鮮土所含微生物菌落形成單位數(shù)量（cfu/g）表示。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用MicrosoftExcel2010軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理;利用GraphPadPrism6.01軟件繪圖;利用SPSS17.0軟件進(jìn)行方差分析和顯著性檢驗(yàn)，采用Duncan’s法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 蚯蚓生物套種套養(yǎng)對(duì)番茄生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

由圖1可以看出，隨著番茄生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，C1和C2處理株高差異較小，但二者明顯高于CK，而莖粗方面表現(xiàn)為C1>CK>C2;從SPAD值上看，各處理均呈現(xiàn)緩慢增加趨勢(shì)，但增幅較小，處理間差異不顯著;各處理葉片數(shù)呈直線遞增趨勢(shì)，具體表現(xiàn)為C1>C2>CK，番茄定植60d之后C1和C2處理要稍高于CK。綜合考慮各生長(zhǎng)指標(biāo)看，兩種方式養(yǎng)殖蚯蚓對(duì)番茄生長(zhǎng)均具有促進(jìn)作用，壟溝養(yǎng)殖蚯蚓技術(shù)對(duì)番茄生長(zhǎng)指標(biāo)的影響略優(yōu)于壟上養(yǎng)殖蚯蚓技術(shù)。

2.2 蚯蚓生物套種套養(yǎng)對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)的影響

果實(shí)縱、橫徑變化影響著果實(shí)形態(tài)，因而果形指數(shù)決定著果實(shí)整齊度與美觀度。從表1可以看出，各處理番茄果實(shí)縱徑在54.99～60.06mm，其中C2果實(shí)縱莖最大，與對(duì)照差異顯著;果實(shí)橫徑在79.52～80.73mm，處理間無(wú)顯著差異;果形指數(shù)在0.69～0.74之間，均屬于扁圓形果，C1、C2顯著大于CK;果實(shí)硬度表現(xiàn)為C1

從表2可以看出，蚯蚓生物套種套養(yǎng)方式對(duì)番茄的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)具有增益效果。C1可溶性固形物含量最高，為6.04%;VC及番茄紅素含量均為C1最高，分別比C2、CK提高9.79%、59.75%和10.63%、46.19%;而可溶性糖和有機(jī)酸含量則表現(xiàn)為C2>C1>CK。

2.3 蚯蚓生物套種套養(yǎng)對(duì)番茄產(chǎn)量的影響

從表3可知，不同蚯蚓生物套種套養(yǎng)方式對(duì)番茄產(chǎn)量的影響有差異。其中平均單果重C2處理最高，為242.12g，比CK高13.43%;C2單株產(chǎn)量最高，其次是C1，分別比CK高23.10%和6.93%;666.7m2產(chǎn)量C1和C2分別比CK提高6.35%和22.72%。從各產(chǎn)量指標(biāo)上看，不同蚯蚓生物套種套養(yǎng)方式對(duì)番茄產(chǎn)量均有增產(chǎn)效果，但采用壟上套種套養(yǎng)技術(shù)的C2效果最好，產(chǎn)量最高。

2.4 蚯蚓生物套種套養(yǎng)對(duì)根際土壤微生物群落的影響

從圖2可知，蚯蚓生物套種套養(yǎng)對(duì)番茄根際土壤微生物含量存在一定的影響。各處理根際土壤微生物數(shù)量較試驗(yàn)前均呈增加趨勢(shì)，真菌數(shù)量3個(gè)處理之間差異顯著，CK的真菌數(shù)量最多，為45.7×103cfu/g，其次是C2，為36.5×103cfu/g，C1和C2分別比CK降低55.36%和20.13%;根際土壤中C2細(xì)菌數(shù)量最多，為120.8×106cfu/g，其次是C1，為52.9×106 cfu/g，分別比CK提高271.68%和62.77%;根際土壤中C2放線菌數(shù)量也最多，為22.4×104cfu/g，其次是C1，為18.8×104cfu/g，分別比CK提高211.11%和161.11%。

3 討論與結(jié)論

蚯蚓具有豐富的酶系統(tǒng)，可將畜禽糞便等分解實(shí)現(xiàn)固體廢棄物的無(wú)害化處理，同時(shí)經(jīng)過蚯蚓糞處理的土壤具有良好的通氣和持水能力[14]，且含有多種促進(jìn)植物生長(zhǎng)的植物激素，對(duì)番茄的生長(zhǎng)和品質(zhì)均具有一定的促進(jìn)作用[15]。本研究結(jié)果表明，兩種蚯蚓套養(yǎng)模式對(duì)設(shè)施番茄的生長(zhǎng)、品質(zhì)和產(chǎn)量指標(biāo)均有不同程度的提高，根際土壤微生物數(shù)量也存在一定的差異性。這說明蚯蚓取食牛糞轉(zhuǎn)化為蚓糞后被根系吸收，在番茄整個(gè)生育期表現(xiàn)出顯著的促生作用，這與董青君[16]、常青[17]等的研究結(jié)果一致。本研究表明，采用蚯蚓套種套養(yǎng)技術(shù)的C1和C2處理的果形指數(shù)均比CK高，說明番茄果實(shí)更整齊更美觀;可溶性固形物、VC、番茄紅素、可溶性糖和有機(jī)酸含量壟溝內(nèi)套養(yǎng)的C1分別比CK提高13.11%、59.75%、46.19%、3.16%和17.05%，壟上套養(yǎng)的C2分別比CK提高9.36%、45.50%、32.14%、10.18%和28.98%，說明采用不同蚯蚓套養(yǎng)技術(shù)能夠顯著提高設(shè)施番茄的外觀品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。這與張國(guó)顯等[18]的研究結(jié)果相符。本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同蚯蚓生物套種套養(yǎng)方式對(duì)番茄產(chǎn)量均有增產(chǎn)效果，其中采用壟上套養(yǎng)技術(shù)的C2產(chǎn)量最高，666.7m2為6628.68kg，其次是壟溝套養(yǎng)技術(shù)的C1，為5744.24kg，分別比CK提高22.72% 和6.35%，這與路迎奇等[19]的研究結(jié)果一致。究其原因，主要是由于套養(yǎng)蚯蚓提高了番茄根系的活力，而經(jīng)過蚯蚓取食所產(chǎn)的蚓糞又是很好的有機(jī)肥，疏松性好，增強(qiáng)了土壤通透性，利于根系發(fā)育，促進(jìn)生長(zhǎng)，改善果實(shí)品質(zhì)及產(chǎn)量。

研究表明施用蚯蚓糞可以改善土壤微生物群落，減輕土傳病害的發(fā)生，而植物土傳病害的發(fā)病率與土壤細(xì)菌和放線菌數(shù)量呈負(fù)相關(guān)，與土壤真菌數(shù)量呈正相關(guān)[20，21]。設(shè)施溫室連作模式下土壤的微生物群落多樣性指數(shù)、豐富度和均勻度指數(shù)均隨著種植年限的延長(zhǎng)而降低[20]。而長(zhǎng)期大量使用化肥、農(nóng)藥促使微生物區(qū)系由“細(xì)菌型”土壤向低肥的“真菌型”土壤轉(zhuǎn)化，土壤肥力急劇下降，病原菌數(shù)量不斷升高，從而導(dǎo)致土傳病害日益加重[22]。本研究發(fā)現(xiàn)，各處理的微生物數(shù)量相對(duì)于試驗(yàn)前均呈增加趨勢(shì)，但土壤真菌數(shù)量C1和C2顯著低于CK，而土壤細(xì)菌和放線菌數(shù)量顯著高于CK，說明采用蚯蚓生物套種套養(yǎng)技術(shù)能夠明顯改善微生物結(jié)構(gòu)，使其更加合理，預(yù)防或者減輕土傳病害的發(fā)生，確保設(shè)施番茄的穩(wěn)產(chǎn)穩(wěn)收，與楊麗娟等[23]的研究結(jié)果一致。

蚯蚓生物套種套養(yǎng)技術(shù)在設(shè)施番茄中的應(yīng)用，不僅降低了牛糞、蔬菜廢棄物帶來(lái)的潛在面源污染，而且確定了資源化利用的可行性。綜上所述，蚯蚓生物套種套養(yǎng)可有效促進(jìn)設(shè)施番茄的生長(zhǎng)發(fā)育，提升番茄果實(shí)品質(zhì)及產(chǎn)量，改善根際土壤微生物結(jié)構(gòu)，綜合考慮以壟上套養(yǎng)蚯蚓技術(shù)的效果最佳。