微生物菌劑對(duì)連作黃瓜生長(zhǎng)的影響

微生物菌劑對(duì)連作黃瓜生長(zhǎng)的影響

即使在正常的管理?xiàng)l件下，同一品種的近緣植物也會(huì)出現(xiàn)育種不良、產(chǎn)量下降、疾病嚴(yán)重等障礙。許多園藝植物(包括瓜果類蔬菜和觀賞花卉)、大田經(jīng)濟(jì)作物和中草藥都存在不同程度的連作障礙現(xiàn)象。黃瓜作為一種大眾蔬菜,連作現(xiàn)象尤為嚴(yán)重。長(zhǎng)期以來(lái),人們?cè)噲D通過多種方式解決連作障礙,例如輪作、嫁接、選育抗病品種等。但是,由于受到土地使用制度、砧木選擇、育種時(shí)間及栽培環(huán)境等因素的影響,這些技術(shù)的廣泛應(yīng)用受到限制。因此,探索連作障礙的誘因及其尋找新的克服方法具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。微生物菌劑是經(jīng)過特殊工藝制成的含有活菌并用于植物的生物制劑或活菌制劑,其具有增加土壤肥力、增強(qiáng)植物對(duì)養(yǎng)分的吸收、提高作物的抗病能力等多種功能。目前關(guān)于微生物菌劑在克服連作障礙方面的研究還鮮有報(bào)道。試驗(yàn)采用盆栽法通過生長(zhǎng)分析研究幾種不同微生物菌劑對(duì)連作黃瓜生長(zhǎng)的影響,以期為黃瓜連作障礙的克服及合理的進(jìn)行土壤管理提供一定科學(xué)依據(jù)。1材料和方法1.1試驗(yàn)面積的總結(jié)試驗(yàn)在上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)溫室(RICHEL,法國(guó))內(nèi)進(jìn)行,溫度32/20℃、相對(duì)濕度(70±5)%,自然光照。1.2土壤理化性狀供試品種為“春秋旱黃瓜”,四川省綿陽(yáng)市南峰蔬菜研究所生產(chǎn)。試驗(yàn)所用土壤取自上海市奉賢區(qū)南橋鎮(zhèn)楊王村蔬菜生產(chǎn)基地。該基地種植用棚為長(zhǎng)60m、寬7m、高2m的竹架拱棚,棚內(nèi)土壤為已種植過5茬黃瓜的連作灰潮土。2009年4月25日分別在多個(gè)拱棚多點(diǎn)采取0～20cm耕層土樣,用編織袋裝好并帶回農(nóng)場(chǎng)溫室,土壤基本理化性狀如下:有機(jī)質(zhì)含量17.5g/kg,堿解氮83.05mg/kg,速效磷61.25mg/kg,速效鉀242.43mg/kg,pH7.87,EC1.86mS/cm,容重1.61g/cm3。試驗(yàn)所用微生物菌劑為上海創(chuàng)博生態(tài)工程有限公司提供的連茬王、護(hù)根寶,北京華夏康源科技有限公司提供的金寶貝及上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院提供的多功能木霉菌肥4種生物菌劑。產(chǎn)品參數(shù)見表1。1.3試驗(yàn)裝土及處理采用盆栽方式,完全隨機(jī)排列。試驗(yàn)前,為增加土壤肥力,以N∶P2O5∶K2O=0.2∶0.2∶0.2g/kg土用量向土壤中施入復(fù)合肥及少量有機(jī)肥,并充分混勻。2009年5月20日將充分混勻的黃瓜連作土壤裝入盆(25cm×18cm)中,每盆裝土3.0kg。試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理,即連茬王7g/株、護(hù)根寶5g/株、金寶貝5g/株、木霉菌肥6g/株(劑量參考產(chǎn)品說明),分別表示為L(zhǎng)、H、J、M,以不添加菌肥為對(duì)照(CK)。每處理9盆,重復(fù)3次。定植時(shí)將事先備好的微生物菌劑按量施入定植坑穴中并與周圍松土充分混勻,每盆定植事先育好的整齊一致、無(wú)病蟲害的黃瓜壯苗1株。黃瓜生長(zhǎng)期保持盆內(nèi)土壤含水量在60%～80%左右,其它管理按黃瓜生產(chǎn)常規(guī)管理方法進(jìn)行,各處理間管理水平一致。1.4葉面積指數(shù)lar于植株定植后10、20、30、40、50、60d隨機(jī)從各處理分別選取黃瓜植株4株,測(cè)定葉面積、葉干重及植株干重,測(cè)定方法為常規(guī)方法。統(tǒng)計(jì)指標(biāo)如下:①相對(duì)生長(zhǎng)率(RGR,RelativeGrowthRate):表示單位時(shí)間內(nèi)單位干物質(zhì)量增長(zhǎng)速率。單位為g·g-1·d-1。RGR=lnW2?lnW1t2?t1?RGR=lnW2-lnW1t2-t1?W1和W2分別表示時(shí)間t1和t2時(shí)的整個(gè)植株的干重。②凈同化率(NAR,NetAssimilationRate):表示單位時(shí)間內(nèi)單位葉面積干物質(zhì)增重速率。單位為g·cm-2·d-1。NAR=lnL2?lnL1L2?L1?W2?W1t2?t1?ΝAR=lnL2-lnL1L2-L1?W2-W1t2-t1?W1和W2分別表示時(shí)間t1和t2時(shí)植株的干物質(zhì)量,L1和L2分別表示時(shí)間t1和t2時(shí)植株的葉面積。③葉面積比率(LAR,LeafAreaRatio):表示葉面積與植株干重之比(L/W),即單位干重的葉面積。單位為cm2·g-1。LAR=lnW2?lnW1W2?W1?L2?L1lnL2?lnL1?LAR=lnW2-lnW1W2-W1?L2-L1lnL2-lnL1?W1和W2分別表示葉面積為L(zhǎng)1和L2時(shí)的植株干重。故RGR=LAR·NAR。④比葉面積(SLA,SpecificLeafArea):即葉面積與葉干重之比,又稱比葉重。它是單位葉干重的葉面積,表示葉片的薄厚。單位為cm2·g-1。SLA=LLW?SLA=LLW?L為葉片面積,LW為葉片干重。⑤葉重比(LWR,LeafWeightRatio):即葉干物重占植株總干物重的比例。單位為g·g-1。LWR=LWW?LWR=LWW?LW為葉子的干重,W為植株的干重。⑥葉面積指數(shù)(LAI,LeafAreaIndex),指單位土地面積上的葉面積,常用于群體生長(zhǎng)分析。LAI=LAS?LAΙ=LAS?L代表葉面積,AS代表土地面積。⑦群體光合勢(shì)(LAD,LeafAreaDuration):指在某一生育時(shí)期或整個(gè)生育時(shí)期內(nèi)群體綠葉面積的逐日累積。單位為m2·d。LAD=1/2(L1+L2)(t2-t1),L2、L1分別是t2、t1時(shí)的葉面積。⑧作物生物率(CGR,CropGrowthRate):指單位時(shí)間內(nèi),單位土地面積上,作物群體干物質(zhì)增長(zhǎng)率。單位為g·m-2·d-1。CGR=y2?y1t2?t1=NAR×LAICGR=y2-y1t2-t1=ΝAR×LAΙ,y2為t2時(shí)間單位土地面積上的干物質(zhì)量,y2為t1時(shí)間單位土地面積上的干物質(zhì)量。NAR表示凈同化率,LAI表示葉面積指數(shù)。1.5數(shù)據(jù)分析運(yùn)用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并作圖。2結(jié)果與分析2.1不同微生物菌劑對(duì)黃瓜生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響由圖1可見,黃瓜相對(duì)生長(zhǎng)速率(RGR)和凈同化率(NAR)在整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì),二者之間表現(xiàn)出相似規(guī)律。10～20d黃瓜的RGR和NAR均較0～10d顯著增加,達(dá)到整個(gè)生長(zhǎng)期最高水平,隨后逐漸下降,40～50d又出現(xiàn)上升,但上升幅度小于10～20d,結(jié)果盛期后又逐漸下降。以上分析說明黃瓜在幼苗生長(zhǎng)期和結(jié)果初期干物質(zhì)積累迅速,這2個(gè)時(shí)期光合產(chǎn)物的迅速合成有利于黃瓜后期的生長(zhǎng)及產(chǎn)量的形成,是黃瓜整個(gè)生育期的關(guān)鍵階段?？傮w來(lái)看,4種微生物菌劑處理下連作黃瓜的RGR均高于對(duì)照,前40d以護(hù)根寶處理效果較好,40d后以木霉菌肥處理效果較好。40～50d(結(jié)果初期)連茬王、護(hù)根寶、金寶貝、木霉菌處理的黃瓜RGR分別較30～40d提高了7.93%、2.69%、11.02%、15.74%,分別是同期對(duì)照的1.04、1.12、1.00、1.19倍。各處理下黃瓜葉片NAR的波動(dòng)較大,但護(hù)根寶和木霉菌肥在處理40d后(結(jié)果期)均表現(xiàn)出較好效果,40～50d各處理的NAR均較30～40d顯著提高,其中以木霉菌肥的提高幅度最大,為39.09%,同期木霉菌肥和護(hù)根寶處理的黃瓜葉片NAR分別是對(duì)照的1.10和1.03倍。連茬王處理的黃瓜RGR和NAR在各個(gè)時(shí)期較為穩(wěn)定,也表現(xiàn)出較好效果。以上分析表明木霉菌肥和護(hù)根寶更有利于黃瓜后期的生長(zhǎng),對(duì)于黃瓜生殖生長(zhǎng)及產(chǎn)量形成具重要作用。2.2不同處理對(duì)黃瓜slar的影響葉面積比率(LAR)表示葉面積與植株干重之比,一定程度上反應(yīng)了葉片的相對(duì)大小。而比葉面積(SLA)表示葉面積與葉干重之比,一定程度上反應(yīng)了葉片的相對(duì)厚度。由圖2可看出,LAR和SLA在黃瓜整個(gè)生育期內(nèi)均呈現(xiàn)出降低-升高-再降低的趨勢(shì),規(guī)律相似。黃瓜相對(duì)葉面積在整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)有2次增長(zhǎng)高峰,1次在幼苗生長(zhǎng)前期,1次在臨近結(jié)果期。而葉片相對(duì)厚度也出現(xiàn)2次增長(zhǎng)高峰,1次在幼苗生長(zhǎng)后期,1次在結(jié)果期。從黃瓜的生活周期來(lái)看,在幼苗生長(zhǎng)期至結(jié)果前,黃瓜主要以地上部分葉片的增大生長(zhǎng)為主,隨著光合產(chǎn)物的不斷積累,地上部葉面積的增長(zhǎng)速率逐漸放緩,而轉(zhuǎn)向葉片的增厚生長(zhǎng)和植株健壯生長(zhǎng)為主?？傮w來(lái)看,各處理?xiàng)l件下黃瓜的LAR均較對(duì)照有所提高。除連茬王外,其余處理的黃瓜SLA也高于對(duì)照。連茬王、護(hù)根寶、金寶貝、木霉菌處理40d后黃瓜的LAR分別比同期對(duì)照提高10.43%、20.80%、20.09%、21.94%,SLA分別是同期對(duì)照的1.08、1.23、1.16、1.21倍。護(hù)根寶和木霉菌肥處理的黃瓜LAR、SLA在0～40d(結(jié)果前)處于較高水平,而40d后(結(jié)果期)迅速下降,說明這2種菌劑更有利于黃瓜幼苗生長(zhǎng)期葉片的增大生長(zhǎng)和黃瓜結(jié)果期葉片的增厚生長(zhǎng),這對(duì)于光合產(chǎn)物及產(chǎn)量的形成具有重要意義。結(jié)合整個(gè)生長(zhǎng)期和各處理來(lái)看,連茬王處理下黃瓜的LAR、SLA在各處理中處于較低水平,這說明施用連茬王對(duì)于黃瓜的相對(duì)葉面積沒有明顯增加作用,但能夠增加黃瓜葉片的相對(duì)厚度。2.3不同菌肥處理對(duì)黃瓜生長(zhǎng)和葉面積指數(shù)lai的影響由圖3(A)可看出,在黃瓜的整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi),葉片干重占植株總干重的比例(LWR)由初始生長(zhǎng)期的60%以上逐漸下降到生長(zhǎng)后期的60%以下,呈逐漸遞減的趨勢(shì),營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期下降速度較慢,生殖生長(zhǎng)期下降速度加快,且LWR與生長(zhǎng)時(shí)間可用二次方程進(jìn)行擬合并達(dá)到顯著水平(y=-5E-05x2+0.0023x+0.6361,R2=0.69,P<0.001,n=30)。這說明黃瓜生長(zhǎng)前期主要以葉片生長(zhǎng)為主,這一時(shí)期積累大量的光合產(chǎn)物為后期的生長(zhǎng)奠定了基礎(chǔ)。進(jìn)入生長(zhǎng)后期,營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)逐漸減弱,轉(zhuǎn)向整體植株的健壯生長(zhǎng)?？傮w來(lái)看,整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)各菌劑處理?xiàng)l件下黃瓜LWR均高于對(duì)照,其中以連茬王效果最好,其次為木霉菌肥,再次為護(hù)根寶,這表明微生物菌肥能夠促進(jìn)連作黃瓜葉片的生長(zhǎng)。由圖3(B)可看出,葉面積指數(shù)(LAI)在黃瓜的整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)呈現(xiàn)慢-快-慢的增長(zhǎng)規(guī)律,前40d(營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期)葉面積增長(zhǎng)速度較快,40d后(生殖生長(zhǎng)期)增長(zhǎng)速度逐漸放緩。不同菌肥處理對(duì)連作黃瓜LAI的影響存在顯著差異,但均高于對(duì)照。定植后60d連茬王、護(hù)根寶、金寶貝、木霉菌肥處理的葉面積指數(shù)分別比對(duì)照增加44.98%、52.85%、21.21%、63.82%?？傮w來(lái)看,木霉菌肥處理的LAI在整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)始終處于最大值,其次為護(hù)根寶,但兩者之間沒有明顯差異,再次為連茬王,最后為金寶貝。2.4不同微生物菌肥處理對(duì)黃瓜葉綠素面積的影響由圖4(A)可看出,黃瓜群體光合勢(shì)(LAD)在整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)呈現(xiàn)慢-快-慢的趨勢(shì),與LAI變化規(guī)律相似。4種微生物菌肥均能顯著提高連作黃瓜的LAD。50～60d(結(jié)果盛期)連茬王、護(hù)根寶、金寶貝、木霉菌肥處理下黃瓜的LAD分別是對(duì)照的1.35、1.55、1.21、1.62倍。在黃瓜生長(zhǎng)的各個(gè)時(shí)期,均以木霉菌肥處理的LAD最高,但與護(hù)根寶處理之間沒有明顯差異,再次為連茬王,最后為金寶貝。以上分析結(jié)果表明微生物菌肥處理能夠提高連作黃瓜整個(gè)生育期內(nèi)群體綠葉面積的逐日累積速度。作物在群體生長(zhǎng)情況下,其群體產(chǎn)量可以用單位土地面積上的物重來(lái)表示。由圖4(B)可看出,10～20d黃瓜群體生長(zhǎng)率(CGR)有一小的攀升,隨后的增幅逐漸減緩,40～50d增幅達(dá)到最快,隨后逐漸穩(wěn)定甚至減小。50～60d對(duì)照、連茬王、護(hù)根寶、金寶貝及木霉菌肥處理下黃瓜的CGR分別是0～10d的13.39、13.83、20.31、25.44、19.17倍,以護(hù)根寶和金寶貝的增幅較大。10～60d連茬王、護(hù)根寶、金寶貝、木霉菌肥處理下連作黃瓜CGR較對(duì)照的增幅分別為57.40%～62.58%、18.67%～80.01%、30.52%～31.98%、41.67%～102.82%?？傮w來(lái)看,整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)木霉菌肥和護(hù)根寶處理下連作黃瓜的CGR始終維持在較高水平,效果較好,連茬王次之,金寶貝的效果稍差。3微生物菌劑對(duì)黃瓜連作障礙的影響連作障礙現(xiàn)象在許多作物生產(chǎn)中普遍存在,但是引起連作障礙的原因尚未完全清楚。原因之一可能是連作致使土壤微生物區(qū)系發(fā)生了變化,有益微生物減少,有害微生物增多,土壤病害蔓延。該研究通過微生物菌劑處理黃瓜連作土壤,結(jié)果發(fā)現(xiàn)其對(duì)黃瓜連作障礙具有明顯的抑制作用。經(jīng)過微生物菌劑處理后,連作黃瓜的相對(duì)生長(zhǎng)率、凈同化率、葉重比、葉面積指數(shù)、群體光合勢(shì)、作物生物率均較對(duì)照有所提高。原因可能是微生物菌劑中含有大量功能菌,功能菌的迅速繁殖優(yōu)化了土壤微生物種群結(jié)構(gòu),活化了土壤酶活性,加快了土壤中有機(jī)物質(zhì)的分解,促進(jìn)土壤中固定養(yǎng)分向有效養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化,進(jìn)而促進(jìn)植株根系及地上部的生長(zhǎng)。同時(shí),該研究發(fā)現(xiàn)不同微生物菌劑對(duì)黃瓜植株不同生長(zhǎng)階