免费文献传递   相关文献

Alleviation of vermicompost to obstacle in sterilized continuous cropping soil in strawberry production

蚯蚓粪缓解草莓连作土壤障碍的作用



全 文 :植物营养与肥料学报 2016,22(3):759-767 doi牶1011674/zwyf.15059
JournalofPlantNutritionandFertilizer htp://www.plantnutrifert.org
收稿日期:2015-01-27   接受日期:2015-06-18   网络出版日期:2016-01-26
基金项目:高等学校博士学科点专项科研基金(20110008130003)资助。
作者简介:田给林(1978—),男,山西太谷人,博士研究生,主要是从事草莓连作障碍研究。Email:geilintian@126com
通信作者 Tel:010-62732477,Email:lusheng@cau.edu.cn
蚯蚓粪缓解草莓连作土壤障碍的作用
田给林1,2,张潞生1
(1中国农业大学农学与生物技术学院,北京 100193;2山东菏泽学院园林工程系,山东菏泽 274000)
摘要:【目的】土壤灭菌处理已成为草莓生产中土传病害综合管理的重要措施,但是土壤灭菌明显抑制了土壤微生
物的活性,影响草莓植株的生长。有机肥中含有大量的生物活性物质,尤其是蚯蚓粪。本研究通过观测连作土壤
灭菌后施用不同有机肥对草莓植株地上部和地下部的影响,为减缓草莓植株生长的连作障碍提供有机肥选择。
【方法】采用温室盆栽草莓模拟试验,首先在去除土壤化感效应影响基础上设置土壤灭菌和正常土壤栽培两个处
理,探讨土壤灭菌对草莓植株不同阶段地上部叶片及地下部根系生长影响,在此基础上以相同连作土壤进行另一
个盆栽试验,设置不灭菌土壤加无机肥料(LW)、加牛粪(LN)、加蚯蚓粪(LQ)处理,灭菌土壤加无机肥料(LMW)、
加牛粪(LMN)、加蚯蚓粪(LMQ)共6个处理。调查了不同处理开花前苗期草莓植株地上部叶片及地下部根系的
生长状况。【结果】土壤灭菌处理较相应未灭菌处理显著抑制了草莓花前幼苗阶段植株地下部的生长(P<005),
在果实成熟期、盛果期及盛果末期植株生长均存在补长效应。土壤灭菌改变了草莓植株地上部和地下部正常的生
长发育进程,植株不同发育阶段根冠比发生变化。无论连作土壤灭菌与否,施用无机肥料处理较施用有机肥处理
显著抑制了根系生长(P<005)。在不灭菌土壤上,施用蚯蚓粪处理草莓植株根系总长、根系总表面积、根尖数及
根叉数与施用牛粪处理差异不显著,但灭菌土壤上,施加蚯蚓粪与施加牛粪相比,显著增加了草莓植株根系总长、
根系表面积及根叉数(P<005)。【结论】蚯蚓粪与牛粪和无机肥料相比具有显著的生物活性。在草莓连作土壤
灭菌后施用具有生物活性的蚯蚓粪,可以促进根系生长,缓解土壤灭菌对草莓植株生长发育的影响,是值得推荐的
有效措施。
关键词:草莓;连作障碍;土壤灭菌;肥料;植株生长
中图分类号:S6683;S141   文献标识码:A   文章编号:1008-505X(2016)03-0759-09
Aleviationofvermicomposttoobstacleinsterilizedcontinuouscropping
soilinstrawberryproduction
TIANGeilin1,2,ZHANGLusheng1
(1ColegeofAgricultureandBiotechnology,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100193,China;
2DepartmentofBotanicalGardenEngineering,HezeUniversity,Heze,Shandong274000,China)
Abstract:【Objectives】Soilsterilizationhasbeenusedtodealwiththediseaseobstaclescausedbycontinuous
cropping,however,thismeasurementalsocausesinhibitiontothecropgrowthinthesterilizedsoils.Organic
manurescontaindiversebioactivecomponents,especialybioactivevermicompost.Sotheefectsofvermicompost
andcatlemanurewerecomparedtoprovideabaseforthechooseofcorectfertilizersourceinstrawbery
production.【Methods】Potstrawberyplantsingreenhousewerechosentoconducttheexperiments.Normalsoil
wascolectedfromthesoilbelow20cmdepthinagrainfield,andcontinuouscroppingsoilwasfromastrawbery
gardenwherestrawberyhadbeencontinuouslygrownforthreeyears.Althetwosoilsweredividedintotwoparts,
onepartwassterilizedandtheothernot.Forthecontinuouscroppingsoileithersterilizedornot,catlecompostor
vermicompost,whichwasmadebyfeedingearthwormswiththecatlecompost,wasaddedinratioof20% ofthe
soilseparately,andNPKcompoundfertilizerwasusedascontrol.Thegrowthofleavesandrootsofstrawbery
plantsindiferentgrowthstageswasmeasured.【Results】Soilsterilizationsignificantly(P<005)suppressedthe
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 22卷
growthofroots,especialyinseedingstagebeforeflowering,andalteredrootarchitectureandratioofshoottoroot
inalthemonitoredstagesofstrawberyplants.Inthesterilizedcontinuouscroppingsoilandnormalsoil,the
additionofcompoundfertilizersignificantly(P<005)inhibitedthedevelopmentofrootsystem,comparedtothe
twocomposttreatments.Therewasnosignificantdiferenceintotalrootlength,rootsurfacearea,roottipsandroot
forksbetweenvermicompostandcatlecomposttreatmentsincontinuouscroppingsoil,butthoseinvermicompost
treatmentweresignificantlyhigherthanincatlemanuretreatmentinsterilizedcontinuouscroppingsoil(P<
005).【Conclusions】Vermicompostshowshigherbioactivitythancatlemanureinsterilizedsoils.Insterilized
soils,applicationofvermicompostcouldsignificantlystimulatethegrowthofrootsystem,andformlargershootand
rootbiomassandgoodrootsystemofstrawbery.So,theapplicationofvermicompostshouldberecommendedfor
thealeviationofcontinuouscroppingobstaclesinstrawberyproduction.
Keywords:strawbery;continuouscroppingproblem;soilsterilization;fertilizer;plantgrowth
草莓(Fragaria·ananasaDuch.)是一种世界性
的重要园艺作物。近年随着草莓产业的发展,草莓
连作问题,尤其是土传病害问题日益突出[1]。土壤
灭菌处理已成为草莓生产中土传病害综合管理的重
要措施[2-3]。目前,我国北方日光温室主要采用太
阳能高温闷棚结合石灰氮处理的方式进行灭菌[4]。
连作土壤灭菌能较大改善草莓[1-4]、葡萄[5]、平邑
甜茶[6]、黄瓜[7-8]、辣椒[9]、大豆[10]、棉花[11]、马
铃薯[12]、刺楸[13]等作物的连作障碍,促进作物生
长。但是,包括草莓等许多作物,在灭菌后的土壤上
生长与正茬土壤栽培相比,仍然存在明显的差
异[4,9-12],其机理研究报道依然非常少[13-14]。
根系是植株养分吸收和运输的重要器官,根系
形态及构型的发育状况直接影响作物对耕层养分的
吸收能力[15]。为适应环境,植物根系表现出很强的
可塑性[16],在根系生长、分布结构和地上部生物量
分配上产生差异。土壤经过高温灭菌后,土壤的一
系列理化性质发生了相应的变化[17],土壤微生物活
性被明显抑制[18],土壤矿质元素存在状态也发生改
变[19],这些因素必然会影响到根系的生长及其构型
的变化。有机肥料包括生物肥料能缓解连作障碍、
促进作物生长[7,14,20-21],蚯蚓粪内含有大量的有益
微生物[22-23],具有促进根系生长的作用[24]。为此,
我们在比较正常土壤和灭菌土壤栽培草莓植株地上
部和地下部生长动态变化的基础上,进一步分析了
添加不同肥料对连作土灭菌处理草莓植株苗期生长
的影响,以期为减缓土壤灭菌处理对草莓植株苗期
生长的影响提供技术指导。
1 材料与方法
11 试验材料
非连作土壤取自中国农业大学上庄试验站,以
地表20cm以下的非耕作层土作为园土,按照园土
∶草炭土∶蛭石∶砂子体积比等于5∶2∶2∶1配制栽
培土,配制好的栽培土壤有机质2070g/kg,有效
氮 5902mg/kg,有效磷 4136mg/kg,速效钾
7915mg/kg,pH(土水比1∶25,w∶v)为778。
连作土壤取自中国农业大学科学园草莓圃连作
三年的耕作层土壤,土壤有机质 287g/kg,有效氮
15408mg/kg,有 效 磷 14126mg/kg,速 效 钾
13935mg/kg,pH(土水比1∶25,w∶v)为782。
腐熟的牛粪和蚯蚓粪取自北京绿环泰和生物科
技有限公司,腐熟牛粪为蚯蚓处理前的食料,其全氮
含量为849mg/g,全磷含量为649mg/g,全钾含
量为635mg/g;蚯蚓粪为经过蚯蚓食用处理后的
牛粪,全氮含量为 654mg/g,全磷含量为 565
mg/g,全钾含量为539mg/g。处理牛粪的蚯蚓品
种为赤子爱胜蚓(Eiseniafoetida)大平二号。
供试草莓品种为红颜(Fragaria×ananasa
Duch‘Benihoppe’),选生长状况一致的草莓幼苗,
栽培用塑料盆直径15cm,深15cm,每盆装土1500
g,每盆栽草莓1株。
12 试验设计
土壤灭菌对不同生育期草莓生长影响试验于
2012年10月到2013年6月在中国农业大学科学园
日光温室进行,试验设正常土壤栽培处理(ZCT)和
灭菌土栽培处理(MJT)。每处理栽培草莓幼苗30
盆。土壤灭菌方法为高压蒸汽灭菌锅(LDZX-
40BI,上海申安)121℃,0105MP条件下灭菌120
min。草莓幼苗栽培后正常浇水管理,分别在草莓幼
苗定植后60、90、120、150及210d进行开花前、
幼果期、果实成熟期、盛果期、盛果末期取样测定
植株地上部、地下部根系鲜重及根系结构分析,每
期取样6株计6次重复。
067
3期    田给林,等:蚯蚓粪缓解草莓连作土壤障碍的作用
连作土壤灭菌及不同肥料试验于2013年9月
到2013年11月在中国农业大学科学园日光温室进
行。试验处理包括:连作土 +无机肥(LW)、连作
土+牛粪(LN)、连作土 +蚯蚓粪(LQ)、连作土灭
菌+无机肥(LMW)、连作土灭菌 +牛粪(LMN)、
连作土灭菌+蚯蚓粪(LMQ)6个处理,每处理重复
6次。蚯蚓粪按照土壤总体积的20%加入[22],腐熟
牛粪按照蚯蚓粪等氮量体积加入,无机肥采用三元
复合肥(N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15),加入量以氮计
算,为蚯蚓粪含氮量减去相同体积的土壤含氮
量[25]。所有肥料均与土壤充分混匀后装盆。每盆
栽草莓一株,草莓苗定植后正常浇水管理,定植后
60d时进行地上部、地下部鲜重及根系结构分析
测定。
13 测定方法
131植株地上部、地下部鲜重 植株样品用自来
水冲洗3遍,然后用去离子水冲洗3遍,吸水纸吸干
水分后将地上部和地下部剪断分开进行植株地上部
和地下部鲜重测定,根系液氮速冻后 -20℃贮藏用
于根系结构分析。
132根系结构分析 草莓苗根系结构分析时,将
草莓根系缓慢解冻后,其形态指标采用 Epson
Expression1600pro,ModelEU-35,Japan根系扫描
仪进 行 扫 描,扫 描 后 的 图 片 利 用 WinRHIZO
Pro2004,version50,Canad程序系统进行分析获得
根系总长(cm)、根表面积(cm2)、平均根系直径
(mm)、根体积(cm3)、根尖数、根叉数等根系结构
和形态指标。
133叶面积的测定 每个处理选取整齐一致的草
莓苗6株进行草莓开花前幼苗期叶面积的测定。叶
面积的测定采用剪纸称重法。具体步骤为:将取样
的叶片逐叶平铺在厚薄均匀纸上(纸的均匀程度可
预先剪同等大小的纸片称重测定),用铅笔沿叶缘
描下,然后用剪刀按铅笔所画叶形剪下。称量剪下
纸张重量,通过测得已知纸张重G1,纸张面积A1,剪
下的叶形纸重 G2,计算求得不同处理每株叶面
积A2。
14 数据处理及统计分析
试验数据采用 Excel2003进行处理,用 SPSS
180对数据进行统计分析,Duncan法进行显著性
分析。
2 结果与分析
21 土壤灭菌对草莓植株生长的影响
由表1可知,开花前幼苗阶段,非连作土壤灭菌
处理较不灭菌处理显著(P<005)抑制根系鲜重,
显著(P<005)促进地上部叶片鲜重和叶面积增
大。但是在幼果期、果实成熟期和盛果期,灭菌处
理植株根系鲜重的增加较不灭菌处理加快,而地上
部鲜重及叶面积的增加较不灭菌处理变慢,且根系
鲜重在幼果期、果实成熟期和盛果期处理间差异达
到显著水平(P<005)。叶片鲜重在盛果期和盛果
表1 土壤灭菌对草莓植株不同发育阶段根系鲜重、叶片鲜重及叶面积的影响
Table1 Freshrootandleafweightandleafareaofstrawberryafectedbysoilsterilizationindiferentgrowthstage
生育期
Growthstage
处理
Treatment
根重 (g/plant,FW)
Rootweight
叶重 (g/plant,FW)
Leafweight
叶面积 (cm2/plant)
Leafarea
幼苗期
Seedlingstage
ZCT
MJT
165±008a
152±010b
096±006b
146±014a
8585±837b
10223±1006a
幼果期
Youngfruitstage
ZCT
MJT
197±006b
215±050a
214±021a
218±023a
14456±2289b
16761±3827a
果实成熟期
Fruitmaturity
ZCT
MJT
260±048b
432±047a
467±089a
402±042a
35037±6701a
30187±3150a
盛果期
Fulbearingperiod
ZCT
MJT
470±093b
570±166a
1052±224a
720±093b
78875±16840a
54000±2289b
盛果末期
Finalstageoffruit
ZCT
MJT
326±064a
312±075a
710±146a
445±090b
31895±6419a
28659±4753b
注(Note):ZCT—非连作土壤不灭菌 Normalsoilwithoutsterilized;MJT—非连作土壤灭菌处理 Normalsoilsterilized;同一采样时期同列数
据后不同字母表示在5%水平差异显著Valuesfolowedbydiferentletersatthesamegrowthstagemeansignificantdiferencebetweentreatmentsat
5% level.
167
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 22卷
末期处理间差异达到显著水平(P<005),叶面积
在盛果期和盛果末期处理间差异达到显著(P<
005)水平。
由图1可知,从栽培定植到开花前,未灭菌土壤
栽培草莓植株地下部优先生长,而灭菌土壤草莓植
株地上部优先生长,从幼果期开始直至果实成熟期、
盛果期及盛果末期,灭菌土壤草莓植株对根系生长
有补长效应。未灭菌土壤草莓植株生长发育前期
(幼苗期)根冠鲜重比显著(P<005)高于灭菌处
理,在幼果期两处理间差异不显著,但是在果实成熟
期、盛果期及盛果末期未灭菌土壤栽培草莓植株根
冠鲜重比显著(P<005)低于灭菌处理土壤。
由表2可知,土壤灭菌处理影响草莓植株的总
根长和根系总表面积,从栽培定植到开花前阶段,未
灭菌处理栽培草莓植株优先生长地下部,而灭菌处
理草莓植株优先生长地上部。在幼苗阶段(60d)、
幼果期(90d)及果实成熟期(120d),未灭菌土壤栽
培草莓植株根系总根长分别是灭菌土壤栽培草莓植
株总根长的 139%、112%及 111%且在幼苗阶段
(60d)及幼果期(90d)处理间差异达到显著水平
(P<005)。在盛果期(150d)及盛果末期(210d),
两处理间差异不显著。在幼苗阶段,未灭菌土壤
栽培草莓植株根系总表面积是灭菌土壤栽培草莓
植株根系总表面积的127%且处理间差异达到显
著水平(P<005)。在幼果期、果实成熟期及盛
果期及盛果末期根系总表面积处理间差异不显
著。不同处理间根系直径在整个生育期处理间差
异均不显著。
图1 土壤灭菌处理对草莓植株不同生长发育
阶段根冠鲜重比的影响
Fig.1 Changeoffreshroot/leafweightinfluencedbysoil
sterilizationatdiferentgrowthstagesofstrawberry
表2 灭菌土壤草莓不同发育阶段植株总根长、根表面积和根系平均直径
Table2 Totalrootlength,rootsurfaceareaandaveragerootdiameterofstrawberryplantin
diferentgrowthstageafectedbysoilsterilization
生育期
Growthstage
处理
Treatment
总根长 (cm/plant)
Totalrootlength
根表面积 (cm2/plant)
Rootsurfacearea
根平均直径 (mm)
Averagerootdiameter
幼苗期
Seedlingstage
ZCT
MJT
146557±17656a
105359±22422b
15032±2216a
11852±1801b
125±015a
114±013a
幼果期
Youngfruitstage
ZCT
MJT
191901±16831a
171923±20114b
17907±1330a
16834±1800a
077±015a
086±014a
果实成熟期
Fruitmaturity
ZCT
MJT
300309±85699a
270935±65199a
24922±5476a
24962±6720a
098±011a
103±026a
盛果期
Fulbearingperiod
ZCT
MJT
430056±84813a
536532±105501a
38003±7122a
47330±7728a
163±031a
152±025a
盛果末期
Finalstageoffruit
ZCT
MJT
286119±61778a
239079±77436a
25319±4693a
21946±5885a
098±013a
084±010a
注(Note):ZCT—非连作土壤不灭菌 Normalsoilwithoutsterilized;MJT—非连作土壤灭菌处理 Normalsoilsterilized.同一采样时期同列数
据后不同字母表示在5%水平上显著Valuesfolowedbydiferentletersinacolumnatthesamegrowthstagemeansignificantat5% level.
  由表3可知,在不同发育阶段,MJT处理及ZCT
处理栽培草莓植株根体积处理间差异不显著。在整
个发育期,ZCT栽培处理草莓植株根系的根尖数均
高于MJT栽培处理草莓植株且在幼苗阶段和幼果
期阶段处理间差异达到显著水平(P<005)。根尖
数在果实成熟期、盛果期及盛果末期处理间差异不
显著。在幼苗阶段、幼果期及果实成熟期,ZCT栽
培草莓植株根叉数高于MJT栽培草莓植株且处理间
267
3期    田给林,等:蚯蚓粪缓解草莓连作土壤障碍的作用
表3 灭菌土壤不同发育阶段草莓植株根系体积、根尖数及根叉数
Table3 Rootvolume,roottipsandaveragerootforksofstrawberryplantin
diferentgrowthstageafectedbysoilsterilization
生育期
Growthstage
处理
Treatment
根体积 (cm3/plant)
Rootvolume
根尖数(No./plant)
Roottipnumber
根叉数(No./plant)
Rootforknumber
幼苗期
Seedlingstage
ZCT
MJT
115±017a
107±013a
285380±105909a
245380±54817b
666840±86738a
495660±85117b
幼果期
Youngfruitstage
ZCT
MJT
134±012a
132±014a
722220±115025a
530837±208814b
1094860±154392a
832832±142141b
果实成熟期
Fruitmaturity
ZCT
MJT
165±029a
184±057a
858883±176717a
789966±110008a
1168500±74741a
1031983±23496b
盛果期
Fulbearingperiod
ZCT
MJT
271±052a
336±050a
1112767±297617a
1082933±126492a
1379050±288377b
1926167±278593a
盛果末期
Finalstageoffruit
ZCT
MJT
181±029a
133±036a
830916±164035a
740916±159073a
1082583±243470a
964167±203742a
注(Note):ZCT—非连作土壤不灭菌 Normalsoilwithoutsterilized;MJT—非连作土壤灭菌处理 Normalsoilsterilized.同一采样时期同列数
据后不同字母表示在5%水平上显著Valuesfolowedbydiferentletersinacolumnatthesamegrowthstagemeansignificantat5% level.
差异达到显著水平(P<005)。但是,在盛果期
ZCT处理栽培草莓植株根叉数小于 MJT栽培草莓
植株且处理间差异达到显著水平。在盛果末期,两
处理间根叉数差异不显著。
22 连作土壤灭菌及施用不同肥料对草莓植株生
长的影响
由表4可知,施加有机肥可显著(P<005)促
进草莓植株根系鲜重的增加,LQ、LN处理栽培草莓
植株分别是 LW 处理栽培草莓植株根系鲜重的
362%和365%;LMQ和 LMN处理栽培草莓植株根
系鲜重分别是LMW处理栽培草莓植株根系鲜重的
186%或163%。LQ和 LN处理对根系鲜重的影响
处理间差异不显著,但 LMQ处理较 LMN处理显著
(P<005)促进根系鲜重增加。连作土灭菌能显著
(P<005)促进根系鲜重增加,LMW、LMQ、LMN
处理分别较 LW、LQ、LN处理根系鲜重增加
179%、44%、25%。施用有机肥能显著(P<005)
促进草莓植株叶片鲜重的增加,LQ及 LN处理分别
是LW 处理栽培草莓植株叶片鲜重的 322%和
331%,LMQ及 LMN处理分别是 LMW处理栽培草
莓植株叶片鲜重的166%和140%。连作土壤灭菌
能显著(P<005)促进草莓植株叶片的鲜重增加。
LMW、LMQ及LMN处理草莓植株叶片的鲜重分别
是LW、LQ及 LN的301%、156%和128%。连作
土施加有机肥料能显著(P<005)促进草莓植株叶
面积的增加。LQ及 LN处理栽培草莓植株叶面积
分别是 LW处理栽培草莓植株叶面积的 167%和
140%;LMQ和LMN处理栽培草莓植株叶面积分别
是 LMW 处理栽培草莓植株叶面积的 160%和
165%。连作土灭菌能显著(P<005)促进草莓植
株叶面积的增加。连 LMW、LMQ、LMN处理栽培
草莓植株叶面积分别是 LW、LQ及 LN处理栽培草
莓植株叶面积的145%、140%和171%。
表4 连作土壤灭菌及添加不同肥料草莓植株
根系鲜重、叶片鲜重及叶面积
Table4 Freshrootweight,freshleafweightandleaf
areaofstrawberryplantafectedbysoilsterilizationand
additionofdiferentfertilizers
处理
Treatment
根重
Rootweight
(g/plant,FW)
叶重
Leafweight
(g/plant,FW)
叶面积
Leafarea
(cm2/plant)
LW 117±006d 147±021d3567±293c
LQ 423±073bc473±074bc5958±1193b
LN 427±118bc487±114bc5007±729bc
LMW 327±031c 443±040c5187±1473b
LMQ 610±105a 737±165a8319±1981a
LMN 533±059b 623±065ab8551±2956a
注(Note):L—连作土壤 Continuescroppingsoil;W—化肥
Compoundfertilizer;Q—蚯蚓粪 Vermicompost;N—腐熟牛粪 Catle
manure;M—土壤灭菌处理Soilsterilizationtreatment.同列数字后面
不同字母表示在5%水平上显著Valuesfolowedbydiferentletersin
acolumnmeanssignificantat5% level.
367
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 22卷
图2 连作土灭菌及添加不同的肥料草莓植株幼苗期
根系鲜重和叶片鲜重比值
Fig.2 Freshrootweight/freshleafweightasinfluenced
bycontinuouscroppingsoilsterilizationandtheaddition
ofdiferentfertilizerofstrawberryplant
[注 (Note):L—连 作 土 壤 Continuescroppingsoil;W—化 肥
Compoundfertilizer;Q—蚯蚓粪 Vermicompost;N—腐熟牛粪 Catle
manure;M—土壤灭菌处理Soilsterilizationtreatment.柱上不同字母
表示处理间在5%水平差异显著 Diferentletersabovethebarsmean
significantat5% level.]
由图2可知,LMW栽培草莓植株地下部根系鲜
重和地上部叶片鲜重比值显著(P<005)低于
LMN、LMQ处理及LN和 LQ处理栽培草莓植株地
下部根系鲜重和地上部叶片鲜重比值。LMN、LMQ
及LN和LQ处理间栽培草莓植株地下部根系鲜重
和地上部叶片鲜重比值差异不显著(P<005)。
由表 5可知,施加有机肥料能够显著(P<
005)促进草莓植株根系总长的增加。LQ和 LN处
理栽培草莓植株根系总长分别是LW处理栽培草莓
植株根系总长的568%和558%,LMQ处理和 LMN
处理栽培草莓植株根系总长分别是 LMW处理栽培
草莓植株根系总长的318%和216%。连作土壤灭
菌处理能够显著(P<005)促进草莓植株根系总长
的增加。LMW、LMQ及 LMN处理栽培草莓植株根
系总长分别是LW、LQ及 LN处理栽培草莓植株根
系总长的350%、196%及136%。LMQ处理草莓栽
培植株根系总长是LMN处理栽培草莓植株根系总
长的147%且处理间差异达到显著(P<005)水
平。LQ和 LN处理栽培草莓植株处理间根系总长
差异不显著。连作土壤施加有机肥料及灭菌对栽
培草莓植株苗期根系表面积的影响与根系总长的
影响类似。连作土条件下施加无机肥料会显著(P
<005)抑制根系直径的增加,LQ处理较 LN处理
更能促进根系直径的增加且两处理间差异达到显
表5 连作土壤灭菌及施加不同的肥料草莓苗期植株
根系总长、根系总表面积及根系平均直径
Table5 Totalrootlength,rootsurfaceareaandaverage
rootdiameterofstrawberryseedlingsafectedbysoil
sterilizationandadditionofdiferentfertilizers
处理
Treatment
总长度
Totallength
(cm)
表面积
Surfacearea
(cm2)
平均直径
Av.diameter
(mm)
LW
LQ
4692±2652e
26667±2766c
541±332e
3173±375c
04±01d
14±02ab
LN
LMW
26179±2659c
16434±4311d
2812±306c
1927±289d
10±00c
13±02abc
LMQ
LMN
52309±7516a
35486±4203b
5056±425a
3804±308b
14±03a
13±02abc
注(Note):L—连作土壤 Continuescroppingsoil;W—化肥
Compoundfertilizer;Q—蚯蚓粪 Vermicompost;N—腐熟牛粪 Catle
manure;M—土壤灭菌处理Soilsterilizationtreatment.同列数字后面
不同字母表示在5%水平上显著Valuesfolowedbydiferentletersin
acolumnaresignificantat5% level.
著水平(P<005)。但是在灭菌条件下,施加有机
肥料对根系直径的影响处理间差异不显著。
由表6可知,施加有机肥可以显著(P<005)
促进根系体积增加,LQ处理和 LN处理栽培草莓植
株根系体积分别是LW处理栽培草莓植株根系体积
的610%和473%;LMQ处理和LMN处理栽培草莓
植株根系体积分别是 LMW处理栽培草莓植株根系
体积的215%和181%。LMW处理及 LMN处理栽
培草莓植株根系体积分别显著(P<005)高于 LW
处理及LN处理栽培草莓植株根系体积,但是LQ处
理栽培草莓植株与 LMQ处理栽培草莓植株根系体
积差异不显著。施加有机肥料可以显著促进(P<
005)根尖数增加,LQ和 LN处理栽培草莓植株根
尖数分别是LW处理栽培草莓植株根尖数的474%
和439%;LMQ处理和 LMN处理栽培草莓植株根
尖数分别是 LMW 处理栽培草莓植株根尖数的
200%和184%。连作土壤灭菌对添加不同有机肥
的栽培草莓植株根尖数影响不显著,LQ处理、LN
处理分别与LMQ处理和LMN处理栽培草莓植株根
尖数处理间差异不显著,但是连作土灭菌对添加无
机肥料的栽培草莓植株根尖数影响显著(P<
005),LMW处理栽培草莓植株根尖数是 LW处理
栽培草莓植株根尖数的236%。施加有机肥料可以
显著促进栽培草莓植株根叉数的增加,LQ处理和LN
处理栽培草莓植株根叉数分别是LW栽培草莓植株
根尖数的604%和600%。LMQ处理和LMN处理栽
467
3期    田给林,等:蚯蚓粪缓解草莓连作土壤障碍的作用
表6 连作土灭菌及添加不同的肥料对草莓植株根系体积、根尖数及根叉数的影响
Table6 Efectsofsterilizationandtheadditionofdiferentfertilizersonrootvolume,
roottipsandaveragerootforksofstrawberryplantincontinuouscroppingsoil
处理
Treatment
根体积(cm3/plant)
Rootvolume
根尖数(No./plant)
Roottipnumber
根叉数(No./plant)
Rootforknumber
LW
LQ
051±035c
311±047a
213280±116189c
1010680±265884a
163700±110265d
988260±124181b
LN
LMW
241±029b
183±017b
936467±181386a
502733±139949b
982360±91405b
479132±183510c
LMQ
LMN
394±033a
331±055a
1007500±182288a
927067±153808a
1941467±134100a
1173433±89429b
注(Note):L—连作土壤Continuescroppingsoil;W—化肥Compoundfertilizer;Q—蚯蚓粪Vermicompost;N—腐熟牛粪 Catlemanure;M—
土壤灭菌处理 Soilsterilizationtreatment.同列数字后面不同字母表示在5%水平上显著 Valuesfolowedbydiferentletersinacolumnmeans
significantat5% level.
培草莓植株根叉数分别是 LMW处理栽培草莓植株
根叉数的405%和245%。连作土壤灭菌施加蚯蚓
粪可以显著(P<005)促进栽培草莓植株根叉数的
增加,LMQ处理栽培草莓植株根叉数分别是 LMN
处理和LMW处理栽培草莓植株根叉数的165%和
405%。但是在连作土条件下LQ处理和LN处理间
草莓植株根叉数差异不显著。
3 讨论与结论
草莓连作栽培比较普遍且容易产生连作障
碍[1],已有的研究表明,有两个主要因素和作物连
作障碍有关,一是土壤生物结构的改变,另一个是土
壤化感物质的自毒效应[26]。连作土壤灭菌是克服
草莓连作生物障碍的重要措施[1-4],连作土壤灭菌
的同时也杀灭了对土壤养分转化至关重要的微生物
群落,而根际土壤微生物区系与植物根系的生长和
代谢密切相关,对植物营养元素的供给和植物健康
的维持发挥着重要作用[27]。本研究选用非耕层土
壤与蛭石、砂子、草炭土按照一定比例配制栽培土
壤,在减少化感效应影响的条件下研究土壤灭菌对
草莓植株生长。研究表明,土壤高温灭菌可以使得
草莓植株地上部、地下部生长发育进程发生改变,
正常土壤栽培草莓植株生长发育前期优先生长地下
部从而具有较高的根冠比,而土壤灭菌栽培草莓植
株生长发育前期优先生长地上部而具有相对较低的
根冠比(图1)。这一结果产生的原因可能是高温灭
菌会使得土壤中的某些缓效养分得到释放[19],以及
土壤灭菌使得土壤中有益根系生长微生物减少而影
响根系生长[18]。这一研究结果与土壤灭菌使得黄
瓜[7]、大豆[10]生长发育前期阶段往往会出现生长
迟缓现象的研究结果一致。Tilman等[28]认为,植物
地下部与地上部生物量比率大小反映了植物对养分
因子的需求和竞争能力,地下部与地上部生物量之
比越大,表明对养分的需求和竞争能力越强。已经
有研究表明,草莓全生育期中根冠比呈“高—低—
高”的总变化趋势有利于植株生育中后期冠层生物
量累积的增加和果实成熟后期生理活性的保持[29]。
灭菌条件下草莓植株发育进程的改变,幼苗期根冠
比变小,对养分的需求和竞争力变小可能是连作土
壤灭菌后虽然能够极大改善草莓植株的生长发育,
但是与正茬相比仍然存在一定差距的重要原因
之一。
本研究结果表明,不灭菌连作土壤添加无机肥、
蚯蚓粪、牛粪,及灭菌土壤添加蚯蚓粪处理和添加
牛粪处理,草莓植株地下部根系鲜重和地上部叶片
鲜重的比值处理间差异均不显著(P<005),而灭
菌添加无机肥处理根冠鲜重比显著(P<005)低于
未灭菌土壤添加无机肥、蚯蚓粪和牛粪处理,也显
著低于灭菌连作土壤添加蚯蚓粪和添加牛粪。灭菌
土壤处理栽培草莓植株根冠鲜重比值显著(P<
005)低于未灭菌土壤,说明微生物失活是造成灭
菌土壤栽培草莓植株苗期根冠比减少、生长发育减
缓的主要原因,施用有机肥比施用化肥更能有效减
缓这一不利影响。
草莓根系能够分泌自毒物质抑制草莓植株的生
长[30-31],并且通过电极降解根系自毒物质能够减缓
水培草莓的自毒作用进而恢复草莓植株生长[32-33]。
本研究结果表明,连作土壤不论灭菌与否,施用化肥
对草莓根系生长的抑制作用显著大于施用有机肥
(P<005)。Yang等[14]对连作烟草根际土壤化感
567
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 22卷
自毒潜力的缓解作用研究也表明化肥不如农家肥。
连作土施用蚯蚓粪后草莓植株根系总体积、根系总
表面积、根尖数及根叉数与施加牛粪没有显著差异
(P<005),但在灭菌后,施加蚯蚓粪较施加牛粪能
显著(P<005)促进草莓植株根系总长、根系表面
积及根叉数(表5、表6),表明蚯蚓粪较牛粪具有更
高的生物活性,这可能是因为蚯蚓粪中含有能促进
根系生长的物质[24]及有益微功能生物[22-23],更加
有利于植物微生物群落结构的恢复及缓解化感自毒
作用的结果[34]。因此,连作草莓土壤灭菌后施用蚯
蚓粪是减轻连作土壤灭菌负效应的有效措施。
参 考 文 献:
[1] CaoKQ,WangST.Autotoxicityandsoilsicknessofstrawbery
(Fragariaxananasa)[J].AlelopathyJournal,2007,20:103
-113
[2] PinkertonJN,IvorsKL,ReeserPW,etal.Theuseofsoil
solarizationforthemanagementofsoilborneplantpathogensin
strawberyandredraspberyproduction[J].PlantDisease,
2002,86(6):646-651
[3] StevenTK,ThomasRG,OlegD,etal.Recentdevelopmentson
strawberyplantcolapseproblemsinCaliforniacausedbyfusarium
andmacrophomina[J].InternationalJournalofFruitScience,
2013,13:76-83
[4] 王素素,杜国栋,吕德国.土壤高温处理对连作草莓根系呼
吸代谢及植株发育的影响[J].果树学报,2011,28(2),234
-239
WangSS,DuGD,LüDG.Efectsofsoilsterilizationtreatments
onrootrespiratorymetabolismanddevelopmentofstrawberyunder
thereplantingconditions[J].JournalofFruitScience,2011,28
(2):234-239
[5] 郭修武,李坤,谢洪刚,等.连作土灭菌对葡萄生长及根系分
泌特性的影响[J].果树学报,2010,27(1):29-33
GuoXW,LiK,XieHG,etal.Efectofsterilizedreplantsoil
ongrapegrowthandrootexudationcharacteristics[J].Journalof
FruitScience,2010,27(1):29-33
[6] 肖宏,毛志泉,于明革,等.连作土与灭菌土对平邑甜茶幼苗
生长发育的影响[J].果树学报,2004,21(4):370-372
XiaoH,MaoZQ,YuMG,etal.Efectsofsuccessivecropping
soilandsuccessivecroppingsoilpasteurizedonthegrowthand
developmentofMalushupehensisseedlings[J].JournalofFruit
Science,2004,21(4):370-372
[7] 张树生,杨兴明,茆泽圣,等.连作土灭菌对黄瓜(Cucumis
sativus)生长和土壤微生物区系的影响[J].生态学报,2007,
27(5):1809-1817
ZhangSS,YangXM,MaoZS,etal.Efectofsterilizationon
growthofcucumberplantsandsoilmicrofloraincontinuousmono
croppingsoil[J].ActaEcologicaSinica,2007,27(5):1809
-1817
[8] 吴凤芝,王伟,奕非时.土壤灭菌对大棚连作黄瓜生发育影
响[J].北方园艺,1999,(5):49
WuFZ,WangW,YiFS.Efectofsoilsterilizationonthe
growthdevelopmentofreplantcucumberundergreenhouse[J].
NorthenHorticulture,1999,(5):49
[9] 侯永侠,周宝利,吴晓玲,等.土壤灭菌对辣椒抗连作障碍效
果[J].生态学杂志,2006,25(3):340-342
HouYX,ZhouBL,WuXL,etal.Efectsofsoilsterilizationon
preventingcontinuouspeppercroppingobstacles[J].Chinese
JournalofEcology,2006,25(3):340-342
[10] 阮维斌,王敬国,张福锁,等.溴甲烷土壤灭菌对大豆苗期根
系生长的影响[J].生态学报,2001,21(5):759-764
RuanWB,WangJG,ZhangFS,etal.Efectofsterilization
withCH3Bronrootgrowthofsoybeanseedlings[J].Acta
EcologicaSinica,2001,21(5):759-764
[11] 梁智,周勃,邹耀湘,等.土壤湿热灭菌对连作棉花生长发育
的影响[J].西北农业学报,2007,16(2):87-89
LiangZ,ZhouB,ZhouYH,etal.Efectofsoilsterilizationon
growthofconcinuouscroppingcoton[J].ActaAgriculture
BorealioccidentalisSinica,2007,16(2):87-89
[12] 杨桂丽,童娟,张丽,等.熏蒸灭菌对连作马铃薯生长发育
及土壤微生物的影响[J].农业科学研究,2012,33(1):36
-40
YangG L,DongJ,ZhangL,etal.Efectoffumigation
sterilizationtopotatogrowthandsoilmicroorganism ofthe
continuouscroppingsoils[J].JournalofAgriculturalSciences,
2012,33(1):36-40
[13] NelySA,HeungKyuM.Theefectsofsoilsterilization,
mycorhizalinoculation,andratesofphosphorusongrowthand
survivalofKalopanax septemlobusmicroplants during the
acclimatizationperiod[J].PlantBiotechnologyReports,2013,
7:71-82
[14] YangYH,ChenDM,JinY,etal.Efectofdiferentfertilizers
onfunctionaldiversityofmicrobialflorainrhizosphericsoilunder
tobaccomonoculture[J].ActaAgronomicaSinica,2011,37
(1):105-111
[15] LynchJ.Rootarchitectureandplantproductivity[J].Plant
Physoilogy,1995,109:7-13
[16] FiterAH,Functionalsignificancesofrootmorphologyandroot
systemarchiteture[A].FiterAH.Ecologicalinteractionsin
soli[M].Oxford:BlackwelScientificPress,198587-106
[17] 张辉,张佳宝,赵炳梓,等.高温高压间歇灭菌对中国土壤
典型性质的影响[J].土壤学报,2011,48(3):540-547
ZhangH,ZhangJB,ZhaoBZ,etal.Influenceofautoclaving
sterilizationonpropertiesoftypicalsoilsinChina[J].Acta
PedologicaSinica,2011,48(3):540-547
[18] TrevorsJT.Sterilizationandinhibitionofmicrobialactivityin
soil[J].JournalofMicrobiologicalMethods,1996,26:53-59
[19] TroelstraSR,WagenaarR,SmantW,etal.Interpretationof
bioassaysinthestudyofinteractionbetweensoilandplants:
involvementofnutrientfactor[J].NewPhytologist,2001,150:
697-706
[20] 袁玉娟,胡江,凌宁,等.施用不同生物有机肥对连作黄瓜
667
3期    田给林,等:蚯蚓粪缓解草莓连作土壤障碍的作用
枯萎病防治效果及其机理初探[J].植物营养与肥料学报,
2014,20(2):372-379
YuanYJ,HuJ,LingN,etal.Efectsandmechanismsof
applicationwithdiferentbioorganicfertilizersincontroling
Fusariumwiltofcucumber[J].JournalofPlantNutritionand
Fertilizer,2014,20(2):372-379
[21] MachadoS,PetrieS,RhinhartK,etal.Longtermcontinuous
croppinginthePacificNorthwest:Tilageandfertilizerefectson
winterwheat,springwheat,andspringbarleyproduction[J].
Soil&TilageResearch,2007,94:473-481
[22] 胡艳霞,孙振钧,周法勇,等.蚯蚓粪对黄瓜苗期土传病害
的控制作用[J].生态学报,2002,22(7):1051-1060
HuYX,SunZJ,ZhouFY,etal.Studyonthesupressnessof
vermicomposttosoilborondiseaseofcucumberseedling[J].
ActaEcologicaSinica,2002,22(7):1051-1060
[23] 胡艳霞,孙振钧,孙永明,王车辉.蚯蚓粪对黄瓜炭疽病的
系统诱导抗性作用[J].应用生态学报,2004,15(8):1358
-1362
HuYX,SunZJ,SunYM,WangCH.Earthwormfeces
inducedsystemicresistanceofcucumberagainstanthracnose[J].
ChineseJournalofAppliedEcology,2004,15(8):1358
-1362
[24] 赵海涛,车玲,姜薇,等.高温处理与添加物料对蚓粪基质
培育辣椒壮苗的影响[J].植物营养与肥料学报,2014,20
(2):380-388
ZhaoHT,CheL,JiangW,etal.Efectofhightemperature
sterilizationandmaterialsadditionofvermicompostformulated
substrateoncapsicumseedlingdevelopment[J].JournalofPlant
NutritionandFertilizer,2014,20(2):380-388
[25] 吕丽媛,伍玉鹏,孙振钧,等.有机肥对盐碱土蓖麻苗生长
的调控作用[J].中国农业大学学报,2013,18(3):73-80
LüLY,WuYP,SunZJ,etal.Efectoforganicfertilizeron
growthofcastorbeanseedlingundersalinesodicsoil[J].Journal
ofChinaAgriculturalUniversity,2013,18(3):73-80
[26] ChenLH,YangXX,Waseem Raza,etal.Trichoderma
harzianum SQRT037 rapidly degrades alelochemicals in
rhizospheresofcontinuouslycroppedcucumbers[J].Applied
MicrobiolBiotechnology,2011,89:1653-1663
[27] 张瑞福,沈其荣.抑病型土壤的微生物区系特征及调控[J].
南京农业大学学报,2012,35(5):125-132
ZhangRF,ShenQR.Characterizationofthemicrobialfloraand
managementtoinducethediseasesuppressivesoil[J].Journalof
NanjingAgricuntureUniversity,2012,35(5):125-132
[28] TilmanD.Plantstrategiesandthestructureanddynamicsof
plantcommunities[M]. Princeton: Princeton University
Press,1988
[29] 赖涛.施用不同肥料对草莓生长和根系形态的影响及其机制
[D].南京:南京农业大学博士学位论文,2006
LaiT.Efectofapplicationofdifeentfertilizersonplantgrowth
androotmorphologicalcharacterosticsofstrawberyandits
physiologicalmechanism[D].Nanjing:PhD Dissertationof
NanjingAgriculturalUniversity,2006
[30] HiroakiK,ToshikiA,TakuyaB,etal.Autotoxicityofroot
exudatesfromstrawberyinhydroponicculture[J].Journalof
HorticultureSinence&Biotechnology,2005,80(6):677-680
[31] 高志华,张学英,葛会波,等.草莓根系分泌物障碍效应的
模拟研究[J].植物营养与肥料学报,2008,14(1):189
-193.
GaoZH,ZhangXY,GeHB,etal.Modelingtheobstacle
efectsofstrawberyrootexudates[J].PlantNutritionand
FertilizerScience,2008,14(1):189-193
[32] ToshikiA,HiroakiK,TakuyaB,etal.Electrodegradationof
rootexudatestomitigateautotoxicityinhydroponicalygrown
strawbery(FragariaananasaDuch.)plants[J].Hortscience,
2008,43(7):2034-2038
[33] AsaduzzamanM,KobayashiY,IsogamK,etal.Growthand
yieldrecoveryinstrawberyplantsunderautotoxicitythrough
electrodegradation[J]. European JournalofHorticultural
Science,2012,77(2):58-67
[34] EdwardsCA,BurowsL.Thepotentialearthwarmscompostsat
plantgrowthmedia[A].EdwardsCA,NeuhauserEF.
Earthwarmsinwasteandenvironmentmagement[M].The
Hague:SPBAcademicPress,198821-32
767