番茄秸稈原位還田配施腐解菌劑對(duì)番茄生產(chǎn)的影響

孫小妹，俞兆鵬，呂文軍，陳年來，吉生成，肖朝卿，李積紅，王 健

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，甘肅 蘭州 730070; 2.涼州區(qū)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)督管理站，甘肅 武威 733000;3.甘肅省農(nóng)業(yè)生態(tài)與資源保護(hù)技術(shù)推廣總站，甘肅 蘭州 730000;4.甘肅省祁連山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管護(hù)中心，甘肅 蘭州 730000)

設(shè)施栽培技術(shù)的迅速發(fā)展促進(jìn)了我國(guó)蔬菜產(chǎn)業(yè)種植面積的擴(kuò)大和產(chǎn)量的持續(xù)提高，到2016年為止，我國(guó)蔬菜種植面積為2 233.3萬(wàn) hm2，產(chǎn)量高達(dá)7.98億t，蔬菜產(chǎn)業(yè)逐漸成為我國(guó)部分區(qū)域的經(jīng)濟(jì)支柱，同時(shí)也伴隨著大量蔬菜廢棄物的產(chǎn)生。2005年我國(guó)秸稈資源數(shù)據(jù)的估算結(jié)果顯示，水稻、玉米、小麥秸稈和蔬菜尾菜位居農(nóng)業(yè)廢棄物源首，其中蔬菜廢棄物由于隨意傾倒和堆積，利用轉(zhuǎn)化率低，無害化處理不到位，腐爛變質(zhì)后造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，影響到居民生活質(zhì)量、身體健康以及蔬菜產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展[1]。因此，做好蔬菜廢棄物的資源化利用和研究已成為當(dāng)前蔬菜產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展亟需解決的新問題。

目前，蔬菜廢棄物的資源化利用已經(jīng)形成了能源化、肥料化、飼料化、原料化和基質(zhì)化的模式。其中肥料化有尾菜堆肥(高溫有氧過程)、尾菜漚肥(水淹條件和厭氧處理)和尾菜微生物復(fù)合肥(集尾菜腐解有機(jī)肥+配比N/P/K無機(jī)肥+功能微生物于一體)三種成功模式[2]。研究表明,按照“減量化、資源化、再利用”的循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念，將農(nóng)作物的根、莖、葉經(jīng)處理后還田可改善土壤的物理、化學(xué)和生物特性，減緩連作障礙[3]。例如，小麥、水稻、玉米秸稈通過高溫好氧堆肥過程滅殺病原菌可有效增加土壤有機(jī)質(zhì)、改善土壤結(jié)構(gòu)[4-5]；將芹菜、芥菜的莖葉曬干后還于辣椒連作地塊，通過改善根區(qū)環(huán)境，促進(jìn)辣椒的根系生長(zhǎng)提高產(chǎn)量[6]；在番茄連作土壤中加入大蒜或洋蔥蔬菜剩余物可調(diào)節(jié)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，減少根結(jié)線蟲數(shù)量，降低番茄植株根結(jié)線蟲病的發(fā)生[7]?？梢?蔬菜秸稈還田既提高土壤肥力，又節(jié)省農(nóng)民在農(nóng)忙時(shí)期清理秸稈的時(shí)間，同時(shí)兼?zhèn)涑杀镜偷奶攸c(diǎn)，已然成為促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑[8]。

番茄有較高的廢棄物生物量，其莖稈粗壯，糖類和纖維素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[9]是茄果類蔬菜廢棄物的核心來源，富含營(yíng)養(yǎng)元素、蛋白質(zhì)。關(guān)于番茄秸稈還田的相關(guān)研究較少,尤其是番茄莖稈廢棄物原位還田的效應(yīng)研究甚少。探究番茄秸稈原位還田對(duì)土壤特性和下茬番茄長(zhǎng)勢(shì)的影響，可拓寬茄果類設(shè)施蔬菜廢棄物肥料化的利用途徑，改善土壤環(huán)境及廢棄物資源化的利用技術(shù)。由于土壤中微生物可實(shí)現(xiàn)秸稈的腐解，而腐解菌劑與秸稈的腐解效果具有正向影響效應(yīng)，腐解效率受腐解關(guān)鍵菌的影響，繼而對(duì)下茬作物的播種時(shí)間、作物長(zhǎng)勢(shì)及產(chǎn)量產(chǎn)生影響。為探究日光溫室茄果類設(shè)施蔬菜秸稈原位還田技術(shù)的可行性以及配施腐解菌劑的效果，本研究采用番茄秸稈原位全量還田，并配施3種不同腐解菌劑，分析其對(duì)土壤和下茬番茄長(zhǎng)勢(shì)及產(chǎn)量的影響，探明設(shè)施蔬菜秸稈直接還田的可行性，以期為加強(qiáng)茄果類設(shè)施蔬菜廢棄物利用提供可靠的數(shù)據(jù)支撐和理論依據(jù)，促進(jìn)蔬菜產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)設(shè)在甘肅省西北部的武威市涼州區(qū)下雙鎮(zhèn)于家灣村(北緯37°48′ 08″，東經(jīng)102°35′06″，海拔1 632 m)，位于河西走廊東端。該區(qū)屬于溫帶大陸性干旱氣候，干旱少雨、日照充足、晝夜溫差大。試驗(yàn)日光溫室大棚棚齡為8 a，長(zhǎng)60 m、寬7 m。上茬種植蔬菜為番茄。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2019年7月15日拉秧前大水漫灌，2 d后放倒番茄秧苗全量還田(5 875 kg/666.7-2)。采用秸稈破碎機(jī)(1GQN-140 型，濰坊科比特農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備有限公司，山東省濰坊市)旋耕一遍，將番茄秸稈打碎為5cm左右的長(zhǎng)段，并就地還田。腐解菌劑與淋濕后不沾手的麩皮混勻后撒于地表，用旋耕機(jī)二次旋耕將打碎的秸稈和腐解菌劑埋于地下20 cm深處，然后在地表覆蓋棚膜，封嚴(yán)日光溫室放風(fēng)口。確保日光溫室內(nèi)白天氣溫40～65℃，0～10 cm土壤溫度40～45℃，高溫悶棚20～25 d揭膜開溝種植。試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理3次重復(fù)：無番茄秸稈+無菌劑添加(對(duì)照，C)；番茄秸稈+無菌劑添加(T1)；番茄秸稈+菌劑1‘源動(dòng)力’(其中，菌劑1中含棘孢木霉、枯草芽孢桿菌、綠色木霉、黑曲霉、釀酒酵母等有效活菌的數(shù)量≥166億cfu·g-1，施用量1 kg·666.7m-2，T2)；番茄秸稈+菌劑2‘有純’(其中，菌劑2中含芽孢桿菌、木霉菌、酵母菌等有效活菌的數(shù)量≥80億cfu·g-1，施用量3 kg·666.7m-2，T3)；番茄秸稈+菌劑3‘沃寶’(其中，菌劑3中含枯草芽孢桿菌、酵母菌等有效活菌的數(shù)量≥100億cfu·g-1，施用量2 kg·666.7m-2，T4)。15個(gè)面積為28 m2(4 m×7 m)的小區(qū)隨機(jī)排列，以‘凱特2號(hào)’番茄作為試驗(yàn)材料，種植株間距20 cm、行間距80 cm，每小區(qū)種植番茄175株；采樣監(jiān)測(cè)時(shí)均避開每個(gè)小區(qū)兩側(cè)的邊緣行，后期的棚間管理均按照常規(guī)模式。于9月13日生長(zhǎng)旺盛期統(tǒng)計(jì)生長(zhǎng)形態(tài)特征和病情狀況，于11月2日果數(shù)成熟期監(jiān)測(cè)產(chǎn)量構(gòu)成性狀、果實(shí)品質(zhì)特征。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 土壤特性測(cè)定 于番茄秸稈還田腐解前(7月17日)、番茄秸稈還田腐解25 d后(8月12日)、番茄成熟期(11月2日)按照五點(diǎn)法采集0～20 cm土層土樣，挑揀出土樣中的秸稈殘?bào)w后裝入自封袋帶回實(shí)驗(yàn)室4℃保存。土壤微生物數(shù)量統(tǒng)計(jì)按照平板稀釋法[10]，風(fēng)干過篩后的土樣測(cè)定pH、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀的含量。用上海雷磁PHSJ-4FpH儀測(cè)定土壤pH，土壤有機(jī)質(zhì)用硫酸-重鉻酸鉀外加熱法，堿解氮用水解擴(kuò)散法，速效磷采用碳酸氫鈉法，速效鉀含量用NH4OAc-火焰光度計(jì)法[11]。

1.3.2 形態(tài)特征測(cè)定 于開花坐果期測(cè)定相關(guān)形態(tài)指標(biāo)，株高與莖粗利用卷尺和游標(biāo)卡尺測(cè)定，葉長(zhǎng)、葉寬和葉面積用LI-3000C葉面積儀測(cè)定。

1.3.3 葉綠素相對(duì)含量及病情狀況測(cè)定 利用SPAD502測(cè)定儀測(cè)定葉綠素相對(duì)含量。 根據(jù)番茄病情癥狀特點(diǎn)，參照王運(yùn)勤等[12]制定的病情分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。病情指數(shù)(DI)=100[∑(病害的級(jí)數(shù)×該級(jí)病害株數(shù))/病害的最高級(jí)數(shù)×樣本總數(shù)]。

1.3.4 產(chǎn)量構(gòu)成性狀 于果實(shí)成熟期，從9月28號(hào)至11月19號(hào)統(tǒng)計(jì)小區(qū)內(nèi)每天采摘番茄的果數(shù)和重量，最終求和算平均單株果數(shù)、單果重、單株產(chǎn)量。

產(chǎn)量(kg·666.7m-2)=株數(shù)×平均單株果數(shù)×平均單果重

1.3.5 果實(shí)性狀及品質(zhì) 隨機(jī)抽取30個(gè)果實(shí)測(cè)定果實(shí)性狀及品質(zhì)。硬度利用果實(shí)硬度計(jì)測(cè)定；果實(shí)縱、橫徑利用直尺測(cè)量，果形指數(shù)=縱徑/橫徑；果肉指數(shù)采用離心法測(cè)定，果肉指數(shù)=上清液/沉淀；可溶性固形物利用阿貝折射儀測(cè)定；番茄紅素利用高效液相色譜法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

統(tǒng)計(jì)分析在SPSS 19.0中完成，單因素方差分析(ANOVA)采用Duncan’s multiple range tests(Duncan 多重比較)比較不同處理間各測(cè)定指標(biāo)間的差異顯著性，采用GraphPad Prism作圖。在Canoco 4.5中做RDA分析，通過蒙特卡羅置換檢驗(yàn)約束排序模型的顯著性，以成熟期土壤特征指標(biāo)：pH、有機(jī)質(zhì)(SOC)、速效氮(AN)、速效磷(AP)、速效鉀(AK)、真菌數(shù)量(NF)、細(xì)菌數(shù)量(NB)、放線菌數(shù)量(NA)作為環(huán)境數(shù)據(jù)，為了排除環(huán)境變量間共線性問題對(duì)排序結(jié)果的影響，排序前對(duì)環(huán)境變量進(jìn)行前向選擇(通過forward．Sel(environmental variables)實(shí)現(xiàn))，排序圖僅呈現(xiàn)前向選擇后的變量。

2 結(jié)果與分析

2.1 番茄秸稈原位還田對(duì)土壤特性的影響

與對(duì)照相比，番茄秸稈還田及其配施腐解菌劑處理對(duì)腐解后與成熟期土壤pH的影響不顯著(P>0.05)；比較三個(gè)時(shí)期土壤pH的變化，在5個(gè)處理均表現(xiàn)為成熟期顯著低于腐解前(P<0.05)(圖1A)。腐解后5個(gè)處理間土壤有機(jī)質(zhì)含量差異不顯著(P>0.05)，但成熟期T2處理有機(jī)質(zhì)含量顯著高于T1、T3、T4和C，分別高7.3%、8.1%、14.2%和26.9%；除對(duì)照外，其他4個(gè)處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量在三個(gè)時(shí)期均表現(xiàn)為：成熟期>番茄秸稈腐解后>番茄秸稈腐解前(圖1B)。

比較5個(gè)處理間土壤速效養(yǎng)分含量變化表明：番茄秸稈還田及其配施腐解菌劑顯著增加土壤速效磷和速效鉀含量(P<0.05)(圖2B，C)，對(duì)堿解氮含量影響不顯著(P>0.05)(圖2A)。與對(duì)照相比，成熟期土壤速效磷和速效鉀含量比T1、T2、T3、T4處理分別增加12.2%、10.6%、21.0%和28.1%及21.1%、32.8%、12.0%和31.7%。在5個(gè)處理間，腐解后和成熟期T2處理的速效磷含量顯著高于其他4個(gè)處理(P<0.05)，例如，在腐解后T2的速效磷含量比C、T1、T3、T4處理分別高24%、11.3%、4.4%和8.7%。速效鉀含量在T3處理表現(xiàn)為腐解后和成熟期顯著高于其他4個(gè)處理(P<0.05)。

土壤速效養(yǎng)分在腐解前、腐解后和成熟期分別表現(xiàn)為：番茄秸稈還田及其配施腐解菌劑使堿解氮、速效磷和速效鉀呈不同程度的增加。例如，C、T1、T2、T3、T4處理堿解氮含量在成熟期分別比腐解前顯著高12.2%、11.1%、10.1%、11.7%、10.5%。C、T1、T2、T3、T4處理速效磷含量在腐解后和成熟期分別比腐解前顯著提高7.3%、20.3%、28.5%、25.7%、22.2%和12.2%、22.6%、29.6%、30.1%、22.1%。C、T1、T2、T3、T4處理的速效鉀含量在成熟期比腐解前和腐解后分別高49.2%、50.3%、67.7%、62.4%、69.3%和46.9%、41.1%、56.4%、50.5%、56.7%。

比較3個(gè)時(shí)期土壤真菌、細(xì)菌、放線菌數(shù)量，5個(gè)處理的細(xì)菌數(shù)量和放線菌數(shù)量較腐解前均有所增加，其中放線菌數(shù)量增幅更大(表1)。C、T1、T2、T3、T4處理成熟期和腐解后放線菌數(shù)量分別是腐解前的2.5、5.5、4.3、2.7、4.5倍和13.2、18.4、4.3、15.1、12.5倍。真菌數(shù)量表現(xiàn)為成熟期顯著高于腐解前和腐解后，從C到T4處理增幅依次為61.1%、50%、82.5%、63.2%、75%和77.7%、71.4%、85%、63.2%、83.3%。

腐解后5個(gè)處理間真菌數(shù)量差異不顯著，成熟期表現(xiàn)為T2處理分別比C、T1、T3、T4顯著高55%、65%、52.5%、40%(表1)。細(xì)菌數(shù)量表現(xiàn)為：腐解后T2、T3處理顯著高于其他3個(gè)處理，成熟期T2處理細(xì)菌數(shù)量分別比C、T1、T3和T4顯著高61.6%、30.2%、11.6%和37.2%。腐解后T1和T4處理的放線菌數(shù)量顯著高于其他3個(gè)處理，在成熟期表現(xiàn)為T2分別比C、T1、T3、T4顯著高92.3%、53%、54.4%和62.3%。

表1 番茄秸稈還田配施腐解菌劑對(duì)不同時(shí)期土壤微生物數(shù)量的影響

2.2 番茄秸稈原位還田對(duì)番茄生長(zhǎng)形態(tài)特征的影響

番茄秸稈還田及其配施腐解菌劑對(duì)番茄株高、莖粗和葉寬的影響不顯著(P>0.05)(表2)，但對(duì)葉長(zhǎng)和葉面積的影響顯著(P<0.05)。其中，T3和T4處理葉長(zhǎng)顯著高于C、T1和T2處理；與對(duì)照相比，T1、T2、T3和T4番茄葉面積分別顯著增加8.3%、11.3%、23.7%和26.2%。

表2 番茄秸稈還田配施腐解菌劑對(duì)番茄開花坐果期形態(tài)特征的影響

2.3 番茄秸稈原位還田對(duì)番茄葉綠素相對(duì)含量及病情狀況的影響

番茄秸稈還田及其配施腐解菌劑顯著增加番茄葉片葉綠素SPAD值，其中處理T3和T4間差異不顯著(P>0.05)，對(duì)照葉綠素SPAD值分別比T1、T2、T3和T4處理顯著低7.2%、10.3%、17.4%和17.1%(圖3A)。番茄秸稈還田對(duì)病毒病病情指數(shù)和葉霉病病情指數(shù)的影響結(jié)果并不一致，T1和T2處理的病毒病病情指數(shù)分別比C、T2、T3處理顯著低5.6%、9.8%、10.9%和11.7%、15.6%、16.7%，而對(duì)照處理的葉霉病病情指數(shù)顯著高于T1、T2、T3和T4處理，分別高20.8%、14.0%、19.0%和21.6%(圖3B)。

圖3 番茄開花坐果期葉片葉綠素相對(duì)含量(A)及病情狀況(B)對(duì)番茄秸稈還田配施腐解菌劑的響應(yīng)

2.4 番茄秸稈原位還田對(duì)番茄產(chǎn)量構(gòu)成性狀的影響

分析產(chǎn)量構(gòu)成性狀發(fā)現(xiàn)：?jiǎn)沃旯麛?shù)和產(chǎn)量對(duì)番茄秸稈還田的響應(yīng)規(guī)律相似，在T2處理下單株果數(shù)和產(chǎn)量顯著高于其他處理(P<0.05)，分別比C、T1、T3、T4處理顯著高25.1%、11.7%、10.7%、9.2%和20.4%、13.4%、7.6%、6.3%(圖4A、D)。單果重在5個(gè)處理間差異不顯著(P>0.05)(圖4B)。對(duì)照處理下單株果重比T1、T2、T3、T4分別低3.9%、12.2%、5.9%、12.7%。

圖4 番茄產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成性狀對(duì)番茄秸稈還田配施腐解菌劑的響應(yīng)

2.5 番茄秸稈原位還田對(duì)番茄果實(shí)性狀及品質(zhì)的影響

番茄秸稈還田對(duì)果實(shí)縱橫徑、果型指數(shù)、果肉指數(shù)、可溶性固形物和番茄紅素的影響不顯著(P>0.05)(表3)。而秸稈還田顯著降低了果實(shí)硬度，其中T3處理的果實(shí)硬度分別比C、T1、T2和T4顯著低28.0%、17.1%、19.7%和12.0%(P<0.05)。

表3 番茄秸稈還田配施腐解菌劑對(duì)番茄果實(shí)特性的影響

2.6 番茄產(chǎn)量與土壤環(huán)境因子間的相關(guān)性分析

分析土壤環(huán)境因子對(duì)番茄產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成性狀的影響，PC1貢獻(xiàn)率為77%，PC2貢獻(xiàn)率僅為0.6%，產(chǎn)量與土壤速效磷的含量和放線菌數(shù)量顯著正相關(guān)(圖5)。其中單株果數(shù)和單株產(chǎn)量與土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著正相關(guān)，土壤有機(jī)質(zhì)與單株果數(shù)的相關(guān)性為R2=0.75，高于土壤有機(jī)質(zhì)與單株產(chǎn)量間的相關(guān)性(R2=0.31)。

注：SOC：土壤有機(jī)質(zhì)；AN：堿解氮；AP：速效磷；NB：細(xì)菌數(shù)量；NA：放線菌數(shù)量；FNPP：?jiǎn)沃旯麛?shù)；FYPP:單株產(chǎn)量；Y：產(chǎn)量。

3 討論與結(jié)論

3.1 秸稈還田對(duì)土壤特性影響的研究現(xiàn)狀

土壤微生物不僅是促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而且與土傳病害的發(fā)生密切相關(guān)。大量研究表明土壤微生物與秸稈之間存在反饋效應(yīng)，土壤微生物影響秸稈的分解和腐殖質(zhì)的形成，而秸稈也會(huì)影響土壤微生物的數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)[19]。張翰林等[20]的研究表明，秸稈還田使土壤微生物數(shù)量有所增加，這與本文的研究結(jié)果一致：相較于對(duì)照，番茄秸稈還田+腐解菌劑顯著提高了細(xì)菌和放線菌的數(shù)量(表1)。吳文輝[21]也發(fā)現(xiàn)番茄秸稈堆肥顯著提高細(xì)菌群落的豐富度與多樣性，優(yōu)勢(shì)菌門為變形桿菌門、放線菌門和厚壁菌門，其中變形桿菌門和厚壁菌門與土壤理化特性緊密相關(guān)。pH 被認(rèn)為是微生物群落的指示性指標(biāo)，越趨近于中性越有利于細(xì)菌群落多樣性[22]。因此，番茄秸稈還田后土壤pH的下降促進(jìn)了細(xì)菌群落的多樣性和數(shù)量。由于植物病原菌大多為真菌，番茄秸稈還田使真菌所占比重降為最低，表明番茄秸稈還田使大棚土壤有向健康方向發(fā)展的趨勢(shì)。

3.2 秸稈還田對(duì)番茄產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究現(xiàn)狀

研究表明，蔬菜廢棄物還田在改善土壤理化和生物特性的同時(shí)優(yōu)化作物的根區(qū)環(huán)境，促進(jìn)下茬植株生長(zhǎng)發(fā)育，提高產(chǎn)量[6]。本研究中番茄秸稈還田對(duì)番茄的生長(zhǎng)勢(shì)和產(chǎn)量影響顯著。分析番茄產(chǎn)量構(gòu)成性狀，增產(chǎn)的主要原因是秸稈還田提高了單株果數(shù)(圖4A)。耿鳳展等[23]的研究也獲得類似結(jié)果，將上茬蔬菜廢棄物還田使番茄產(chǎn)量呈現(xiàn)不同程度的增高。RDA分析結(jié)果表明，土壤有機(jī)質(zhì)含量、土壤速效磷、放線菌數(shù)量與單株果數(shù)和單株產(chǎn)量間呈正相關(guān)關(guān)系，最終實(shí)現(xiàn)番茄產(chǎn)量的增加(圖5)。Liu等[24]對(duì)亞洲秸稈還田的meta-分析表明，秸稈還田使有機(jī)質(zhì)含量顯著提高12.8%，顯著增產(chǎn)12.3%。因?yàn)?，秸稈旋耕還田在增加土壤外源碳的同時(shí)，使土壤容重和孔隙度分別下降和增加，從而有利于植株的生長(zhǎng)發(fā)育而實(shí)現(xiàn)增收[25]。其次，土壤有機(jī)碳是維持微生物生命活動(dòng)的能量來源，對(duì)土壤肥力具有調(diào)節(jié)作用而促進(jìn)增產(chǎn)[26]。分析影響番茄產(chǎn)量的因素發(fā)現(xiàn)，相較于細(xì)菌，產(chǎn)量與放線菌數(shù)量存在很強(qiáng)的正相關(guān)性(圖5)。放線菌在土壤中廣泛分布，因以其卓越的植物殘?bào)w降解能力而被廣泛關(guān)注。Bao等[27]的研究結(jié)果表明,在植物殘?bào)w降解的整個(gè)過程中，放線菌物種組成和功能組成均保持相對(duì)較高的穩(wěn)定性而占據(jù)優(yōu)勢(shì)，其分解機(jī)理如下：(1)放線菌基因組中CAZyme酶編碼基因平均相對(duì)豐度高達(dá)16%，高于優(yōu)勢(shì)細(xì)菌基因組中的CAZyme酶編碼基因豐度；(2)隨著秸稈化學(xué)成分的變化，放線菌群落組成和功能組成的相似性變異幅度均顯著低于其他優(yōu)勢(shì)細(xì)菌類群；(3)放線菌秸稈降解生態(tài)生理重要性在低肥力土壤下提高。

比較不同菌劑對(duì)產(chǎn)量和長(zhǎng)勢(shì)的影響，菌劑2、3的影響效果相當(dāng)，而菌劑1對(duì)產(chǎn)量的影響效果最優(yōu)?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)中常用的微生物促腐菌劑富含枯草芽孢桿菌、綠色木霉、黑曲霉菌、混合纖維弧菌、酵母菌等，促進(jìn)產(chǎn)生纖維素酶、半纖維素酶和木質(zhì)素酶等，加快秸稈還田后的腐化，增加田間土壤養(yǎng)分[28]。比較3種菌劑的菌種類型和有效活菌數(shù)發(fā)現(xiàn)，腐解菌劑1較菌劑2、3的菌種類型和數(shù)量更加多樣和豐富。除共有的芽孢桿菌和酵母菌外，菌劑1還富含綠色木霉、黑曲霉和棘孢木霉。研究表明，微生物的豐富度對(duì)秸稈的降解效果具有疊加效應(yīng)，混合多種微生物的菌劑較單一類型菌劑可分泌豐富多樣的酶類，在酶類協(xié)同作用下加快秸稈纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的轉(zhuǎn)化[29]。例如，枯草芽孢桿菌和綠色木霉分別可產(chǎn)生蛋白酶、纖維素酶、脂肪酶和淀粉酶等和纖維素酶、蛋白類酶等加快纖維素和半纖維素的降解。而隨著時(shí)間的持續(xù)，綠色木霉對(duì)農(nóng)作物秸稈總有機(jī)碳的礦化、分解能力要優(yōu)于枯草芽孢桿菌，但是在枯草芽孢桿菌與綠色木霉的協(xié)同作用下可縮短堆肥的腐解時(shí)間。因此，我們推測(cè)菌劑1的腐解效果最優(yōu)估計(jì)與其富含多樣且豐富的微生物類型，以及枯草芽孢桿菌與綠色木霉的交互效應(yīng)加快腐解有關(guān)。與之相對(duì)應(yīng)的結(jié)果：菌劑1作用下成熟期放線菌數(shù)量和有機(jī)質(zhì)絕對(duì)值最高(表1)也驗(yàn)證了我們的推測(cè)。故而T2處理(菌劑1‘源動(dòng)力’)的腐解效果要優(yōu)于其他處理，產(chǎn)量增幅最大。基于Meta分析發(fā)現(xiàn)，秸稈還田對(duì)產(chǎn)量的影響還跟還田量有關(guān)[30]，過量還田會(huì)造成土壤與大氣環(huán)境間物質(zhì)交換受阻，微生物活性受到抑制而減緩腐解速率，限制土壤養(yǎng)分的循環(huán)[31]，使有機(jī)質(zhì)的礦化分解延緩，進(jìn)而對(duì)作物生長(zhǎng)和發(fā)育產(chǎn)生抑制效應(yīng)。同時(shí)過量的秸稈還田使土壤C/N比提高，若沒有足夠的氮肥滿足于微生物的代謝活動(dòng)，會(huì)出現(xiàn)秸稈腐解和作物生長(zhǎng)所需的“氮爭(zhēng)奪”現(xiàn)象[32]。由于本研究采取“秸稈腐解+悶棚”25 d后再種植的模式，避免了腐解過程微生物代謝和幼苗生長(zhǎng)間的資源競(jìng)爭(zhēng)。

3.3 結(jié) 論

(1)與對(duì)照相比，番茄秸稈原位還田及其配施腐解菌劑處理降低土壤pH，使土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀含量和土壤細(xì)菌、放線菌數(shù)量顯著增加；其中放線菌數(shù)量在成熟期表現(xiàn)為T2分別比C、T1、T3、T4顯著高92.3%、53%、54.4%和62.3%。據(jù)此得出，番茄秸稈原位還田配施腐解菌劑可改變微生物數(shù)量，增加土壤速效養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤肥力。

(2)番茄秸稈原位還田對(duì)番茄的生長(zhǎng)勢(shì)和產(chǎn)量影響顯著，T2處理分別比C、T1、T3、T4處理下產(chǎn)量顯著提高20.4%、13.4%、7.6%、6.3%，增產(chǎn)的主要原因是秸稈還田提高了單株果數(shù)。RDA分析表明，單株果數(shù)與土壤有機(jī)質(zhì)含量、速效磷含量、放線菌數(shù)量顯著正相關(guān)，即番茄秸稈原位還田優(yōu)化了土壤特性，促進(jìn)產(chǎn)量的增加。

(3)比較3種腐解菌劑的增產(chǎn)效果，‘源動(dòng)力’的增產(chǎn)效果最優(yōu)，分別比‘有純’和‘沃寶’高7.6%和6.3%。取決于‘源動(dòng)力’作用下有機(jī)質(zhì)含量和速效磷含量分別在成熟期和腐熟后均顯著高于其它處理。