蚯蚓糞緩解大棚黃瓜連作障礙的研究

摘 要:采用室內盆栽的方法,通過向大棚連作土壤中添加蚯蚓糞來解除黃瓜連作障礙。結果表明:蚯蚓糞可以顯著改善大棚連作土壤中黃瓜幼苗的生長,提高其根際土壤的肥力,可明顯減輕大棚黃瓜土壤的連作障礙問題。蚯蚓糞處理的黃瓜幼苗的株高顯著高于對照,其提高率在17.7%~34.4%;而其地上部干重比對照提高了12.5%~26.7%。黃瓜根際土壤可培養微生物的變化亦比較顯著。添加蚯蚓糞的處理可培養細菌、真菌、放線菌,其數量隨黃瓜幼苗培養時間延長而減少,但是細菌/真菌(B/F)比值呈現增加趨勢,表明經過蚯蚓糞處理的黃瓜連作土壤肥力提高。

 

  關鍵詞:蚯蚓糞;連作土壤;微生物區系;黃瓜干物質積累

 

  設施蔬菜連作現象十分嚴重,揭示連作障礙原因的研究也日益增多,主要包括:連作土壤中的微生物數量變化,尤其是細菌數量減少,真菌數量增加且單一化、真菌中病原微生物數量增加、土壤中化感物質(主要是酚酸類物質)的增加等方面。人們采用各種可能的方法來解除蔬菜的連作障礙,例如采用土壤滅菌方法可以改善連作土壤中黃瓜的生長,如提高其葉片的葉綠素含量、株高和葉面積等;施用PGPR活菌制劑可以減輕黃瓜枯萎病發病率,降低土壤EC值并減輕土壤鹽漬化程度,從而提高黃瓜產量。然而,已有的方法可能因可實際操作性的局限而受到限制。設施蔬菜連作后養分失衡也是一個主要的障礙因子。因此,迫切需要選擇一種既能緩解連作土壤養分限制,又可以改善土壤微生物環境,同時具有實際可操作性的方法。蚯蚓糞含有大量養分且具有豐富微生物,它在連作土壤中應用后可能會有預期的效果?；诖四康?/span>,現對蚯蚓糞在黃瓜連作土壤上應用可行性進行了研究,以期為解除連作障礙問題提供理論依據。

 

1 材料與方法

1.1 試驗材料

土壤取自唐山市豐潤區某黃瓜連作12 a的大棚,其全量養分含量:全氮2.09 g/kg,全磷66.39 g/kg,全鉀3.72 g/kg;速效養分含量為:速效氮70.00 mg/kg,速效磷69.42 mg/kg,速效鉀164.81 mg/kg。蚯蚓糞由唐山市豐潤區天龍蚯蚓開發有限公司提供,蚯蚓為赤子愛勝蚓,餌料為新鮮牛糞。蚯蚓糞過2 mm篩,備用。蚯蚓糞含水率32.67%,其速效養分含

量為:堿解氮82.25 mg/kg,速效磷175.85 mg/kg,速效鉀1 021.69 mg/kg。

    黃瓜品種為”唐秋一號”,購自唐山市農科院;盆缽為底部帶孔、體積1L的不透明塑料盆。

1.2 試驗方法

    采用室內盆栽法進行。每盆裝黃瓜連作土或其與蚯蚓糞的混合物1 kg,并施入基肥(g/kg土壤):N 0.04、P2O5 0.15、K2O 0.15,分別以尿素、磷酸二氫鉀和氯化鉀作為肥料來源。在每盆栽種3株黃瓜幼苗(株高約10 cm左右),10 d后選擇長勢相近的幼苗每盆定苗1株。每天澆自來水150 mL,其它時間視水分狀況補充水分。

1.3 試驗設計

試驗設置3個蚯蚓糞添加量(體積比),黃瓜連作土+10%蚯蚓糞(T10);黃瓜連作土+20%蚯蚓糞(T20);黃瓜連作土+30%蚯蚓糞(T30);設置不加蚯蚓糞的黃瓜連作土作為對照(CK)。每個處理4次重復,隨機排列。

1.4 測定方法

1.4.1 葉片數、株高 黃瓜生長過程中分別記錄其葉片數、株高。

1.4.2 生物量 培養40 d后分地上部和根系分別收獲,記錄其地上部和根系的鮮重,于105℃殺青30 min,然后于70℃烘干至恒重。測定其地上部和根系的干重。

1.4.3 可培養土壤微生物 黃瓜培養20 d(培養中期)和40 d(收獲后)時,采用稀釋平板法測定黃瓜根際土壤中的細菌、真菌、放線菌的數量。

2 結果與分析

2.1 蚯蚓糞對大棚連作土壤中黃瓜幼苗生長的影響

黃瓜連作條件下,植株生長緩慢,在培養時間內,其葉片數顯著低于添加蚯蚓糞的黃瓜幼苗(見表1)。對照處理中黃瓜幼苗的株高顯著低于添加蚯蚓糞的黃瓜幼苗,隨著蚯蚓糞添加量的增加,株高增加。其中,T10、T20和T30處理的黃瓜株高分別比對照黃瓜株高增加了17.7%、31.3%和34.4%,差異達到顯著水平。但是20%蚯蚓糞處理和30%蚯蚓糞處理株高差異不顯著。

 

 

 

 

2.2 蚯蚓糞對大棚連作黃瓜幼苗生物量的影響

蚯蚓糞可以明顯提高黃瓜地上部的干物質積累(見表2)。地上部干重隨著蚯蚓糞添加量的增加而顯著增加,30%蚯蚓糞處理最高。3個添加水平從低到高分別比對照提高了12.5%、14.8%和26.7%。連作條件下(對照),黃瓜幼苗生長緩慢,地上部物質積累速度較慢,導致生物量降低。同時,由于根系生長緩慢,吸收養分較慢,亦影響了地上部的生長。而蚯蚓糞的加入為植物根系的生長提供了良好的環境,包括其具有的疏松性能,為地上部物質積累奠定了基礎。

 

 

 

2.3 蚯蚓糞對連作黃瓜幼苗根際微生物數量的影響

     連作對黃瓜根際可培養微生物數量的影響較大(表3)。蚯蚓糞中含有大量的微生物,尤其是細菌、放線菌和真菌,因此添加蚯蚓糞處理的土壤3種微生物的初始數量高于連作土壤。隨著植物培養時間的延長,10%和30%蚯蚓糞處理的細菌數量增加,20%蚯蚓糞處理細菌數量減少;對照處理的細菌數量減少。蚯蚓糞處理的真菌數量下降,對照處理真菌明顯上升,收獲時其數量高于蚯蚓糞處理。試驗中對照和蚯蚓糞處理的放線菌數量均呈現下降趨勢,但添加蚯蚓糞的土壤放線菌總量在黃瓜幼苗生長40 d后,仍高于對照。由此可見,蚯蚓糞可以改變連作土壤中微生物區系的構成,通過外源微生物或營養物質的加入促進連作土壤中有益微生物的生長,減少病原真菌的數量。

 

 

通過細菌/真菌比值可知(見表4),連作土壤在種植一茬黃瓜后,其土壤肥力下降,由細菌型向真菌型變化;而蚯蚓糞處理則表現為真菌減少,細菌增加,成為細菌型土壤肥力上升。蚯蚓糞提高了土壤肥力,改善了根際微生物環境。

 

3 結論與討論

   設施黃瓜連作后導致土壤板結、次生鹽漬化,磷過剩,鉀消耗過多,造成養分不平衡,影響植物的生長。黃瓜連作導致其葉片中的葉綠素含量、可溶性糖含量、氨基酸總量以及光合速率均顯著降低,影響了植物的生長。蚯蚓糞具有疏松的結構,可以促進蔬菜干物質積累并提高其果實產量。試驗中發現,大棚連作土壤中黃瓜幼苗生長緩慢,干物質積累量較低。添加蚯蚓糞處理的黃瓜幼苗生長迅速,干物質積累速度較快。這與蚯蚓糞含有大量的營養成分有著密切的關系,尤其是速效鉀含量較高,可以緩解設施黃瓜鉀消耗過多的問題,從而促進了黃瓜幼苗的生長,減輕了黃瓜的連作障礙。連作障礙主要原因是微生物數量減少,尤其細菌數量減少明顯,導致病原菌數量增加。有研究表明,黃瓜連作導致細菌數量減少,少數真菌富集,種群呈現單一化。隨著設施黃瓜連作年限的增加,土壤微生物群落多樣性指數、豐富度及均勻度均降低,黃瓜產量顯著降低。該試驗中可培養微生物的數量與前人研究相符,黃瓜連作土壤細菌數量減少幅度較大,真菌數量增多。但是添加蚯蚓糞后,初始微生物的數量高于連作土壤,豐富了連作土壤中的微生物。隨著黃瓜培養時間的延長,細菌數/真菌數比值呈現增加趨勢,表明蚯蚓糞提高了連作土壤的肥力。因此,蚯蚓糞具有改善連作黃瓜根際土壤微生物環境的能力,可以緩解黃瓜連作障礙問題。該試驗是針對黃瓜苗期連作障礙進行的研究,而對于添加蚯蚓糞后黃瓜是否可以增強抗病性,及其對黃瓜后期生長和產量及黃瓜品質的影響并未涉及,因此蚯蚓糞對于連作障礙的解除效果仍需進行更深入的研究。