全 文 ：书犇犗犐：１０．１１６８６／犮狔狓犫２０１５０３１３ 犺狋狋狆：／／犮狔狓犫．犾狕狌．犲犱狌．犮狀
刘星，张书乐，刘国锋，邱慧珍，王蒂，张俊莲，沈其荣．土壤熏蒸－微生物有机肥联用对连作马铃薯生长和土壤生化性质的影响．草业学报，
２０１５，２４（３）：１２２１３３．
ＬｉｕＸ，ＺｈａｎｇＳＬ，ＬｉｕＧＦ，ＱｉｕＨＺ，ＷａｎｇＤ，ＺｈａｎｇＪＬ，ＳｈｅｎＱＲ．Ｓｏｉｌｆｕｍｉｇａｔｉｏｎａｎｄｂｉｏｏｒｇａｎｉｃｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｍｏｔｅｓｐｏｔａｔｏｇｒｏｗｔｈ
ａｎｄａｆｆｅｃｔｓｓｏｉｌｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｉｎａｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｒｏｐｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．ＡｃｔａＰｒａｔａｃｕｌｔｕｒａｅＳｉｎｉｃａ，２０１５，２４（３）：１２２１３３．
土壤熏蒸－微生物有机肥联用对连作马铃薯
生长和土壤生化性质的影响
刘星１，张书乐１，刘国锋１，邱慧珍１，王蒂２，３，张俊莲２，３，沈其荣４
（１．甘肃农业大学资源与环境学院，甘肃省干旱生境作物学重点实验室，甘肃 兰州７３００７０；２．甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室，
甘肃 兰州７３００７０；３．甘肃农业大学农学院，甘肃 兰州７３００７０；４．南京农业大学资源与环境科学学院，江苏 南京２１００９５）
摘要：甘肃省中部沿黄灌区是全国重要的加工型马铃薯生产基地，但因集约化种植带来的连作障碍问题已严重影
响到产业的健康发展，因而寻求能够缓解或克服马铃薯连作障碍的有效措施。本研究评估了土壤熏蒸和微生物有
机肥联用的方法对马铃薯连作障碍的防控效果，特别是对植株生长发育、土传病害抑制以及微生物区系和酶活性
等土壤生化性质的影响。田间试验共设置５个处理：对照（ＣＫ）、氨水熏蒸（ＳＦＡ）、石灰＋碳铵熏蒸（ＳＦＢ）、氨水熏
蒸与微生物有机肥联用（ＳＦＡ＋ＢＯＦ）、石灰＋碳铵熏蒸与微生物有机肥联用（ＳＦＢ＋ＢＯＦ）。结果表明，ＳＦＡ＋ＢＯＦ
和ＳＦＢ＋ＢＯＦ处理较ＣＫ均显著增加连作马铃薯的块茎产量，增幅分别达到１３．６２％和２０．３６％，也显著降低植株
的发病率（５４．９２％和７２．８２％）和收获后的病薯率（６６．１５％和６４．７６％），并且提高叶绿素含量和改善根系形态结
构。ＳＦＡ＋ＢＯＦ和ＳＦＢ＋ＢＯＦ处理显著影响土壤可培养微生物的数量，表现为增加马铃薯生育后期土壤细菌和放
线菌的数量，降低真菌的数量，在土壤中维持一个更高的细菌／真菌。与ＣＫ、ＳＦＡ和ＳＦＢ处理相比，ＳＦＡ＋ＢＯＦ和
ＳＦＢ＋ＢＯＦ处理大幅度降低了连作马铃薯生育期内主要土传致病菌———镰刀菌的数量，使植株发病率降低且块茎
产量显著增加。ＳＦＡ＋ＢＯＦ和ＳＦＢ＋ＢＯＦ处理对连作土壤脲酶、蔗糖酶、脱氢酶和过氧化氢酶的活性无显著影响，
但显著提高磷酸酶的活性。因此，土壤熏蒸和微生物有机肥联用的方法在克服甘肃省中部沿黄灌区的马铃薯连作
障碍上具有较大的应用潜力，且石灰＋碳铵熏蒸与微生物有机肥联用的效果优于氨水熏蒸与微生物有机肥联用。
关键词：马铃薯；连作；发病率；可培养微生物；镰刀菌；土壤酶　　
犛狅犻犾犳狌犿犻犵犪狋犻狅狀犪狀犱犫犻狅狅狉犵犪狀犻犮犳犲狉狋犻犾犻狕犲狉犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狆狉狅犿狅狋犲狊狆狅狋犪狋狅犵狉狅狑狋犺犪狀犱
犪犳犳犲犮狋狊狊狅犻犾犫犻狅犮犺犲犿犻犮犪犾狆狉狅狆犲狉狋犻犲狊犻狀犪犮狅狀狋犻狀狌狅狌狊犮狉狅狆狆犻狀犵狊狔狊狋犲犿
ＬＩＵＸｉｎｇ１，ＺＨＡＮＧＳｈｕｌｅ１，ＬＩＵＧｕｏｆｅｎｇ１，ＱＩＵＨｕｉｚｈｅｎ１，ＷＡＮＧＤｉ２，３，ＺＨＡＮＧＪｕｎｌｉａｎ２，３，ＳＨＥＮＱｉｒｏｎｇ４
１．犆狅犾犾犲犵犲狅犳犚犲狊狅狌狉犮犲狊犪狀犱犈狀狏犻狉狅狀犿犲狀狋犪犾犛犮犻犲狀犮犲狊，犌犪狀狊狌犘狉狅狏犻狀犮犻犪犾犓犲狔犔犪犫狅犳犃狉犻犱犾犪狀犱犆狉狅狆犛犮犻犲狀犮犲，犌犪狀狊狌犃犵狉犻犮狌犾狋狌狉犪犾犝
狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犔犪狀狕犺狅狌７３００７０，犆犺犻狀犪；２．犌犪狀狊狌犓犲狔犔犪犫狅狉犪狋狅狉狔狅犳犆狉狅狆犌犲狀犲狋犻犮犪狀犱犌犲狉犿狆犾犪狊犿犈狀犺犪狀犮犲犿犲狀狋，犔犪狀狕犺狅狌７３００７０，
犆犺犻狀犪；３．犆狅犾犾犲犵犲狅犳犃犵狉狅狀狅犿狔，犌犪狀狊狌犃犵狉犻犮狌犾狋狌狉犪犾犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犔犪狀狕犺狅狌７３００７０，犆犺犻狀犪；４．犆狅犾犾犲犵犲狅犳犚犲狊狅狌狉犮犲狊犪狀犱犈狀狏犻狉狅狀
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犃犫狊狋狉犪犮狋：ＴｈｅｙｅｌｏｗｒｉｖｅｒｉｒｒｉｇａｔｉｏｎａｒｅａｓｉｎｔｈｅｃｅｎｔｒａｌＧａｎｓｕＰｒｏｖｉｎｃｅａｒｅｔｈｅｍａｉｎｐｏｔａｔｏｇｒｏｗｉｎｇａｎｄｐｒｏ
ｃｅｓｓｉｎｇｒｅｇｉｏｎｓｉｎＣｈｉｎａ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｒｏｐｐｉｎｇｈａｓｒｅｓｕｌｔｅｄｉｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｌｏｓｓｅｓａｎｄｉｍｐａｉｒｅｄｔｈｅｄｅ
第２４卷　第３期
Ｖｏｌ．２４，Ｎｏ．３
草　业　学　报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
２０１５年３月
Ｍａｒｃｈ，２０１５
收稿日期：２０１４０３０４；改回日期：２０１４０４１０
基金项目：农业部公益性行业（农业）科技专项（２０１１０３００４），国家科技支撑计划（２０１２ＢＡＤ０６Ｂ０３），国家马铃薯产业技术体系（ＣＡＲＳ１０Ｐ１８）和
甘肃省科技重大专项（１１０２ＮＫＤＡ０２５）资助。
作者简介：刘星（１９８７），男，河南信阳人，在读博士。Ｅｍａｉｌ：ｌｉｕｘｉｎｇ２５２８３６０＠１２６．ｃｏｍ
通讯作者Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅｍａｉｌ：ｈｚｑｉｕ＠ｇｓａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ，ｗａｎｇｄ＠ｇｓａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
ｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｐｏｔａｔｏｉｎｄｕｓｔｒｙｉｎｔｈｅｒｅｇｉｏｎ．Ａｆｉｅｌｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ
ｏｆａｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｆｕｍｉｇａｔｉｏｎａｎｄｂｉｏｏｒｇａｎｉｃｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｙｉｅｌｄｓｔｈｒｏｕｇｈｉｎｃｒｅａｓｅｄ
ｃｒｏｐｇｒｏｗｔｈａｎｄｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｓｏｉｌｂｏｒｎｅｐａｔｈｏｇｅｎｓ．Ｆｉｖｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌ（ＣＫ），ｓｏｉｌ
ｆｕｍｉｇａｔｉｏｎｕｓｉｎｇａｑｕｅｏｕｓａｍｍｏｎｉａ（ＳＦＡ），ｓｏｉｌｆｕｍｉｇａｔｉｏｎｐｌｕｓｌｉｍｅａｎｄａｍｍｏｎｉｕｍｂｉｃａｒｂｏｎａｔｅ（ＳＦＢ），ａ
ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆＳＦＡａｎｄｂｉｏｏｒｇａｎｉｃｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ（ＳＦＡ＋ＢＯＦ），ａｎｄａｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆＳＦＢａｎｄｂｉｏｏｒ
ｇａｎｉｃｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ（ＳＦＢ＋ＢＯＦ），ｗｅｒｅｕｔｉｌｉｓｅｄ．ＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈＣＫ，ＳＦＡ＋ＢＯＦａｎｄＳＦＢ＋ＢＯＦｔｒｅａｔ
ｍｅｎｔｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｕｂｅｒｙｉｅｌｄｂｙ１３．６２％ａｎｄ２０．３６％，ｄｅｃｒｅａｓｅｄｔｈｅｉｎｃｉｄｅｎｃｅｏｆｄｉｓｅａｓｅｄｐｌａｎｔｓｂｙ
５４．９％ａｎｄ７２．８％，ａｎｄｄｅｃｒｅａｓｅｄｔｈｅｒａｔｉｏｏｆｄｉｓｅａｓｅｄｔｕｂｅｒｂｙ６６．１５％ａｎｄ６４．７６％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａｄｄｉｔｉｏｎ
ａｌｙ，ＳＦＡ＋ＢＯＦａｎｄＳＦＢ＋ＢＯＦｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｌｅａｆｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｄｔｈｅ
ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｐｏｔａｔｏｒｏｏｔｓ．ＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈＣＫ，ＳＦＡ＋ＢＯＦａｎｄＳＦＢ＋ＢＯＦｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｉｎ
ｃｒｅａｓｅｄｓｏｉｌｂａｃｔｅｒｉａａｎｄａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｔｅｓａｎｄｄｅｃｒｅａｓｅｄｆｕｎｇｉｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ．Ｉｎｐａｒｔｉｃｕｌａｒ，ｔｈｅｓｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｓｉｇｎｉｆｉ
ｃａｎｔｌｙｄｅｃｒｅａｓｅｄ犉狌狊犪狉犻狌犿ｓｐ．ｗｈｉｃｈｒｅｄｕｃｅｄｔｈｅｉｎｃｉｄｅｎｃｅｏｆｄｉｓｅａｓｅｄｐｌａｎｔｓｄｕｒｉｎｇｃｒｏｐｇｒｏｗｔｈａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｄ
ｔｕｂｅｒｙｉｅｌｄｓ．Ｎｅｉｔｈｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｓｏｉｌｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｙｂｕｔｂｏｔｈｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｓｏｉｌ
ｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅａｃｔｉｖｉｔｙ．Ｏｕｒｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔａｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｆｕｍｉｇａｔｉｏｎａｎｄｂｉｏｏｒｇａｎｉｃｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒａｐｐｌｉ
ｃａｔｉｏｎｍａｙｐｏｔｅｎｔｉａｌｙｂｅｕｓｅｄｔｏｃｏｎｔｒｏｌｓｏｉｌｂｏｒｎｅｆｕｎｇａｌｄｉｓｅａｓｅｓｉｎｐｏｔａｔｏｅｓ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｐｏｔａｔｏ（犛狅犾犪狀狌犿狋狌犫犲狉狅狊狌犿）；ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｒｏｐｐｉｎｇ；ｉｎｃｉｄｅｎｃｅｏｆｄｉｓｅａｓｅｄｐｌａｎｔ；ｃｕｌｔｕｒａｌｍｉｃｒｏｏｒ
ｇａｎｉｓｍｓ；犉狌狊犪狉犻狌犿ｓｐ．；ｓｏｉｌｅｎｚｙｍｅ
马铃薯（犛狅犾犪狀狌犿狋狌犫犲狉狅狊狌犿）是继小麦（犜狉犻狋犻犮狌犿犪犲狊狋犻狏狌犿）、玉米（犣犲犪犿犪狔狊）和水稻（犗狉狔狕犪狊犪狋犻狏犪）之后全
球第四大粮食作物，中国是世界最大的马铃薯生产国，马铃薯产业在国民经济发展和保证粮食供应安全中占有重
要地位［１２］。甘肃中部沿黄灌区是我国加工型马铃薯的主要生产基地，也是西北最大的种薯繁殖基地，该地区马
铃薯种植呈现规模化、机械化和集约化的特点，经营销售模式以订单农业为主，随着近年来农产品价格的不断走
高和马铃薯消费逐步向高附加值产品转变，农垦企业在满足订单需求的同时，也造成了作物结构相对单一、倒茬
困难和马铃薯的多年连作［３５］，导致植株生长发育受阻，块茎产量和品质下降，土传病害猖獗等一系列问题，严重
影响企业和农户的种植效益。因而探明马铃薯种植的连作障碍机理，寻求能够缓解和克服马铃薯连作障碍的有
效途径，对于促进该地区马铃薯生产的可持续发展具有重要的理论意义和实践价值。
农作物连作障碍机理目前已成为全球性的研究热点，随着研究的深入以及相关学科间的交叉融合，作为植株
和土壤媒介的微生物尤为受到关注。研究表明［６１４］，细菌型土壤向真菌型土壤的转变和根际微生物群落结构的
显著改变是连作障碍产生的主要原因，可以导致根际微生态环境恶化以及土壤微生物区系的失衡并诱发土传病
害，特别是真菌型的土传病害，造成了连作系统下作物的大幅度减产。这与本课题组前期在甘肃中部沿黄灌区进
行的长期定位试验结果一致。随着连作年限的延长，马铃薯根际土壤微生物群落结构显著改变，病原菌过渡成为
优势种群，真菌型土传病害病原菌的数量明显增加，带来病害的大面积发生［１５２０］。因而在国内外连作障碍防控研
究中，土传病原菌合理有效抑制并重建土壤健康的微生物区系都是重点考虑的科学问题。目前，多采用土壤熏蒸
的方法，如甲醛、石灰氮、过氧乙酸、甲基溴和三氯硝基甲烷等进行化学熏蒸直接杀灭连作土传病原菌，但其后果
是土壤中的有益微生物类群同样受到破坏性的影响，微生物群落结构显著改变，土壤微生物区系失衡［２１２３］。这类
方法的应用也未能考虑连作有益土壤微生物区系的修复和重建。很多学者试图从生防的角度出发，施用携带针
对性的拮抗菌和其他有益菌的微生物有机肥料来调节土壤微生物区系以克服连作障碍，但耗时较长且田间效果
不稳定，这主要与微生物有机肥的种类和质量、有机物料和土传病原菌的种类以及供试的生态环境条件具有重要
关系［２４２５］。本课题组在２０１０和２０１１年连续进行的田间试验证实，单独施用微生物有机肥料进行土壤改良并不
能抑制连作系统下马铃薯块茎产量的严重下降。为寻求缓解或克服马铃薯连作障碍的有效方法，本课题组提出
将土壤熏蒸和微生物有机肥料施用两种方法有机结合的思路，即在播种前通过土壤熏蒸来杀灭土传致病菌，而后
在植株生育期内将微生物有机肥多次兑水浇灌至植株根部，持续地向马铃薯根际直接补充拮抗微生物和有益微
３２１第３期 刘星　等：土壤熏蒸－微生物有机肥联用对连作马铃薯生长和土壤生化性质的影响
生物，人工定向调控马铃薯连作土壤微生物区系，改善根际微生态环境。本研究的目的在于评估这种土壤熏蒸和
微生物有机肥联用的方法对甘肃省中部沿黄灌区马铃薯连作障碍的防控效果，特别是对块茎产量、植株生长以及
土壤致病菌动态、微生物区系和酶活性等的影响，以期为实践生产提供科学依据。
１　材料与方法
１．１　试验区概况
田间试验于２０１２年在位于甘肃省中部沿黄灌区的白银市景泰县条山农场进行（东经１０３°３３′－１０４°４３′，北纬
３６°４３′－３７°３８′；海拔１２７４～３３２１ｍ），当地具有充足的水源和良好的农业灌溉条件。属温带大陆性干旱气候，年
均气温为９．１℃，年均无霜期１４１ｄ。年均降水量１８５．６ｍｍ，年均蒸发量１７２２．８ｍｍ。年均日照时数２７１３ｈ，全
县光热资源丰富，日照百分率６２％，太阳年平均辐射量６．２０×１０５Ｊ／ｍ２，≥０℃的年活动积温３６１４．８℃，≥１０℃的
年有效积温３０３８℃。供试土壤为灰钙土，质地为砂壤。
１．２　试验设计与方法
选择地势平坦、整齐、且土壤肥力均匀的马铃薯连作３年地块进行田间试验，熏蒸开始前采集混合土样测定
耕层土壤基本理化性状：有机质１２．７ｇ／ｋｇ，全氮０．５２ｇ／ｋｇ，碱解氮５１．６３ｍｇ／ｋｇ，速效磷６．９６ｍｇ／ｋｇ，速效钾
１７４．６２ｍｇ／ｋｇ，水土比５∶１条件下ｐＨ为８．６７。基于环境风险和人畜健康考虑，本研究选择氨水和石灰氮作为
土壤的化学熏蒸剂，试验设计５个处理：ＣＫ，空白对照；ＳＦＡ，施用氨水进行土壤熏蒸；ＳＦＢ，施用石灰＋碳铵进行
土壤熏蒸；ＳＦＡ＋ＢＯＦ，土壤氨水熏蒸＋微生物有机肥浇灌；ＳＦＢ＋ＢＯＦ，土壤石灰＋碳铵熏蒸＋微生物有机肥浇
灌。每个处理３次重复，完全随机区组排列，小区面积为５．４ｍ×１０．０ｍ。采用统一的马铃薯栽培种植模式和施
肥量，宽垄双行覆膜种植，在播种前一天切种薯，并用浓度为１．５％的高锰酸钾溶液浸泡消毒，垄宽和行距分别为
１．３５ｍ和０．７０ｍ，株距为０．１７ｍ，种植密度约为８．２５×１０４ 株／ｈｍ２。氮肥用量为２１０ｋｇＮ／ｈｍ２，Ｎ∶Ｐ２Ｏ５∶
Ｋ２Ｏ比例为１．４∶１．０∶２．０，化肥分别用养分含量为１５１５１５的复合肥和含Ｎ４６％的尿素以及含Ｋ２Ｏ５１％的
硫酸钾进行施用。土壤熏蒸的具体操作如下：将半腐熟玉米秸秆平铺至处理小区，将氨水（或石灰＋碳铵）均匀洒
到秸秆表面，然后快速地人工翻埋，深度为０～２０ｃｍ，再用水浇灌使土壤饱和，最后用双层棚膜覆盖整个小区，四
周用土压实密闭防止氨挥发和风吹。土壤熏蒸１个月时间，而后揭膜晾晒７ｄ，使氨完全挥发，最后采集少量熏蒸
后土壤进行室内发芽试验，以保证马铃薯正常出苗。市售氨水和秸秆的用量分别为１３０Ｌ／６６７ｍ２ 和３
ｍ３／６６７ｍ２，碳铵和生石灰的用量均为２００ｋｇ／６６７ｍ２，氨水和碳铵为等氮量施用。微生物有机肥施用的具体操
作如下：在马铃薯出苗后每间隔２０ｄ进行浇灌，全生育期共计４次，将微生物有机肥兑水后沿马铃薯植株茎基部
浇灌，浇灌浓度为２％，每株浇灌量为０．５ｋｇ。其他处理小区的马铃薯植株浇灌等量的清水代替。微生物有机肥
由南京农业大学植物营养系提供，有机质含量为３０．４％，全氮为２．０％，其中氨基酸态氮占总氮的６０％以上，
Ｐ２Ｏ５ 为３．７％，Ｋ２Ｏ为１．１％，含根际促生细菌和抗土传病害功能菌数量大于１０８ｃｆｕ／ｇ，拮抗型微生物菌种为枯
草芽孢杆菌和木酶。播种和施肥过程采用机械化一次进行，而后由人工覆膜。所有化肥均在播种时一次性基施，
无追肥，其余栽培、灌溉和田间管理措施均按农场统一方法进行。２０１２年５月１５日播种，９月１５日收获。供试
材料为当地主栽的加工型马铃薯品种大西洋，由条山农场提供。
１．３　样品采集与分析
分别在马铃薯播前（５月１０日，即土壤消毒完成后）、苗期（６月２５日）、开花期（７月１０日）、块茎膨大期（８月
１０日）、淀粉积累期（８月２７日）和收获期（９月１４日）采用五点取样法采集各小区土壤样品，采样均在垄上马铃
薯行间进行，深度为０～２０ｃｍ。块茎膨大期调查各个小区的植株发病率，同时采集植株样品，每个小区使用铁锹
在尽量不破坏根系的前提下将植株整株挖出５株，测定植株主茎上顶枝的倒３和倒４叶的叶绿素含量，然后用剪
刀将根系剪下，置于冰盒中带回实验室测定根系形态学参数。收获时在每个小区随机采集健壮程度和长势一致
的无病害马铃薯植株１０株，进行考种，调查株高和茎粗等农艺性状和产量构成要素，将植株整株挖出，分根、茎、
叶和块茎四部分在１０５℃下杀青３０ｍｉｎ，８０℃烘至恒重，称量干物质。记录试验小区马铃薯块茎实测产量，并对
薯块进行分级，调查商品薯率、病薯率和畸形薯率。
４２１ 草　业　学　报 第２４卷
叶绿素含量采用ＳＰＡＤ值来表示，ＳＰＡＤ５０２型叶绿素仪测定。在室内将根系用水缓慢冲洗干净，尽量不伤
及毛根，根系形态包括总根长、根表面积、根直径、根体积和根尖数等指标，采用加拿大产 ＷｉｎＲＨＩＺＯＴＭ２００９
根系扫描与分析系统测定［２６］。
土壤微生物计数采用稀释平板法，真菌采用马丁氏培养基，细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基，放线菌采用高氏
１号培养基，镰刀菌的计数采用Ｋｏｍａｄａ培养基［１０，２７］。土壤酶包括脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶、脱氢酶和磷酸酶活
性的测定方法参考相关的实验工具书［２８２９］。
１．４　数据处理
采用ＳＰＳＳ１９．０数据处理软件对试验数据进行统计分析，不同处理间数据的多重比较采用Ｄｕｎｃａｎ新复极
差法完成。图表绘制在 ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ２００７软件上进行。
２　结果与分析
２．１　土壤熏蒸和微生物有机肥联用对连作马铃薯块茎产量和产量构成及农艺性状的影响
马铃薯收获时，对各处理的块茎产量和产量构成因素以及植株的农艺性状进行调查（表１）。与ＣＫ相比，
ＳＦＡ处理的块茎产量无显著变化，ＳＦＢ处理则显著下降５．０９％。ＳＦＡ＋ＢＯＦ和ＳＦＢ＋ＢＯＦ处理块茎产量较
ＣＫ均有显著的增加，增幅分别达到１３．６２％和２０．３６％，表明单独土壤熏蒸并不能改善连作马铃薯的块茎产量，
而土壤熏蒸和微生物有机肥联用则能够显著增加连作马铃薯的块茎产量。在与微生物有机肥料联用的条件下，
石灰＋碳铵熏蒸的效果优于氨水熏蒸。单株产量、单株结薯数量和单薯重量是表征马铃薯块茎产量构成的重要
因素，从表１也可以看出，单株产量的变化趋势与块茎产量一致。而不同处理之间单株结薯数量均无显著差异，
单薯重量则差异显著。ＳＦＢ＋ＢＯＦ处理单薯重量较ＣＫ显著增加３３．７１％，而ＳＦＡ、ＳＦＢ和ＳＦＡ＋ＢＯＦ处理与
ＣＫ相比均无显著变化。统计分析表明，块茎产量同单株产量（犚２＝０．８８７３，犘＜０．０００１，狀＝１５）与单薯重量
（犚２＝０．２８５１，犘＝０．０４０３，狀＝１５）之间均具有显著或极显著的线性关系，表明单株产量和单薯重量的变化共同导
致了土壤熏蒸和微生物有机肥联用处理下连作马铃薯产量的增加；另外，单株产量与单薯重量之间也存在显著的
线性关系（犚２＝０．３１２９，犘＝０．０３０２，狀＝１５），而其与单株结薯数量之间则并无显著线性关系存在，表明马铃薯块
茎产量的形成更多依赖于单薯重量的增加而非结薯数量，推测马铃薯结薯数量可能更多地受基因型控制。在植
株的田间农艺性状上，不同处理间株高、茎围和分株数均无显著差异，但主茎分枝数差异明显。ＳＦＡ＋ＢＯＦ和
ＳＦＢ＋ＢＯＦ处理的主茎分枝数较ＣＫ分别显著增加１３．９２％和１６．４６％，ＳＦＡ和ＳＦＢ处理较ＣＫ则无显著变化。
主茎分枝数的增加一方面能够使得ＳＦＡ＋ＢＯＦ和ＳＦＢ＋ＢＯＦ处理下单株马铃薯承载更多的叶片，提高光合器
官源面积；另一方面有利于形成更为庞大的地上冠层结构，在群体动态上增加对光能辐射的单位截获量。
２．２　土壤熏蒸和微生物有机肥联用对连作马铃薯生物量的影响
马铃薯植株整株和不同器官的生物量以及根冠比和收获指数的结果见表２。ＳＦＡ＋ＢＯＦ和ＳＦＢ＋ＢＯＦ处
理的整株生物量较ＣＫ分别显著增加５５．８６％和７８．１５％，表明土壤熏蒸和微生物有机肥联用能够大幅度增加连
作马铃薯的生物产量。另外，ＳＦＢ＋ＢＯＦ处理较ＳＦＡ＋ＢＯＦ处理相比整株生物量也显著增加１４．３０％，这与块
茎产量的趋势一致，石灰＋碳铵熏蒸与微生物有机肥联用的效果优于氨水熏蒸与微生物有机肥的联用。ＳＦＡ和
ＳＦＢ处理下整株生物量较ＣＫ均有不同程度的增加，但增幅较小。就不同器官而言，ＳＦＡ＋ＢＯＦ和ＳＦＢ＋ＢＯＦ
处理下的茎和叶，以及块茎的生物量较ＣＫ都有显著的增加。块茎生物量占到整株生物量的８０％以上，不同处
理下块茎生物量的变化趋势与整株一致。与ＣＫ相比，单独的土壤熏蒸或与微生物有机肥联用条件下根冠比和
收获指数均无显著变化。
２．３　土壤熏蒸和微生物有机肥联用对植株发病率和薯块分级的影响
马铃薯植株发病率和收获后薯块分级的结果如图１所示。ＳＦＡ和ＳＦＢ处理与ＣＫ相比在植株发病率上并
未出现显著差异，表明单独的土壤熏蒸应用并不能有效降低连作马铃薯植株的发病率，ＳＦＡ＋ＢＯＦ和ＳＦＢ＋
ＢＯＦ处理较ＣＫ发病率分别显著下降５４．９２％和７２．８２％，且ＳＦＢ＋ＢＯＦ处理发病率也显著低于ＳＦＡ＋ＢＯＦ处
理，土壤熏蒸和微生物有机肥的联用可以作为抑制连作马铃薯植株发病的有效措施。统计结果表明，块茎产量与
５２１第３期 刘星　等：土壤熏蒸－微生物有机肥联用对连作马铃薯生长和土壤生化性质的影响
植株发病率之间具有极显著的负相关关系（犚２＝－０．９０１３，犘＜０．０００１，狀＝１５）。不同处理下连作马铃薯的商品
薯率无显著的变化。而在病薯率上，ＳＦＡ、ＳＦＢ、ＳＦＡ＋ＢＯＦ和ＳＦＢ＋ＢＯＦ处理与ＣＫ相比均出现显著的下降，
其中以ＳＦＡ＋ＢＯＦ和ＳＦＢ＋ＢＯＦ处理的降幅最大，分别为６６．１５％和６４．７６％，表明土壤熏蒸和微生物有机肥
联用能够显著降低连作马铃薯的薯块发病率。ＳＦＡ＋ＢＯＦ和ＳＦＢ＋ＢＯＦ处理与ＣＫ相比在畸形薯率上无显著
差异。
表１　马铃薯块茎产量及其产量构成要素和植株农艺性状的比较
犜犪犫犾犲１　犆狅犿狆犪狉犻狊狅狀狅狀狋狌犫犲狉狔犻犲犾犱犪狀犱犻狋狊狔犻犲犾犱犮狅犿狆狅狀犲狀狋犳犪犮狋狅狉狊犪狊狑犲犾犪狊犳犻犲犾犱犪犵狉狅狀狅犿犻犮犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳狆狅狋犪狋狅狆犾犪狀狋狊
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
产量
Ｔｕｂｅｒｙｉｅｌｄ
（ｋｇ／ｈｍ２）
单株产量
Ｔｕｂｅｒｙｉｅｌｄｐｅｒ
ｐｌａｎｔ（ｇ）
单株结薯数
Ｔｕｂｅｒｎｕｍｂｅｒｓ
（Ｎｏ．）
单薯重量
Ｗｅｉｇｈｔｅａｃｈ
ｔｕｂｅｒ（ｇ）
株高
Ｐｌａｎｔｈｅｉｇｈｔ
（ｃｍ）
茎围
Ｓｔｅｍｄｉａｍｅｔｅｒ
（ｍｍ）
分株数
Ｎｕｍｂｅｒｓｏｆ
ｓｔｅｍ（Ｎｏ．）
主茎分枝数
Ｂｒａｎｃｈｎｕｍｂｅｒｓｐｅｒ
ｍａｉｎｓｔｅｍ（Ｎｏ．）
ＣＫ ３０４１９±１４４８ｃ６１６．５０±１５．６９ｃ ３．９±０．４ａ １５９．０８±１６．５７ｂ４５．８５±６．６５ａ１０．１９±１．４７ｂ １．８±０．２ａ ７．９±０．１ｂ
ＳＦＡ ３０９８５±３４０ｃ６３１．９８±２９．１０ｃ ４．８±１．０ａ １３４．７６±２２．５０ｂ４６．２７±２．９２ａ１２．３９±２．０４ａｂ ２．１±０．７ａ ７．５±０．８ｂ
ＳＦＢ ２８８７０±７７５ｄ５６３．０６±４８．６５ｄ ３．６±０．４ａ １５７．４７±１９．９３ｂ４６．２５±５．２７ａ１１．８１±０．４３ａｂ １．９±０．３ａ ７．８±０．２ｂ
ＳＦＡ＋ＢＯＦ ３４５６３±４０４ｂ６８３．５５±３．９１ｂ ４．４±１．２ａ １６４．３８±４７．２０ｂ４７．００±５．０７ａ１３．３９±１．２０ａ ２．０±０．４ａ ９．０±０．５ａ
ＳＦＢ＋ＢＯＦ ３６６１７±３０３ａ７６４．４７±１７．３２ａ ３．６±０．２ａ ２１２．７０±１０．０６ａ５１．１３±３．０４ａ１１．７３±１．６５ａｂ １．９±０．３ａ ９．２±０．４ａ
　ＣＫ，对照；ＳＦＡ，土壤氨水熏蒸；ＳＦＢ，土壤石灰＋碳铵熏蒸；ＢＯＦ，微生物有机肥；ＳＦＡ＋ＢＯＦ，土壤氨水熏蒸和微生物有机肥联用；ＳＦＢ＋ＢＯＦ，土壤
石灰＋碳铵熏蒸和微生物有机肥联用。表中数据为３次重复的平均值±标准差，同列不同字母表示差异显著（犘＜０．０５），下同。
　ＣＫ，ｃｏｎｔｒｏｌ；ＳＦＡ，ｓｏｉｌｆｕｍｉｇａｔｉｏｎｕｓｉｎｇａｑｕｅｏｕｓａｍｍｏｎｉａ；ＳＦＢ，ｓｏｉｌｆｕｍｉｇａｔｉｏｎｕｓｉｎｇｃａｌｃａｒｅｏｕｓｎｅｓｓａｎｄａｍｍｏｎｉｕｍｂｉｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＢＯＦ，ｂｉｏｏｒｇａｎｉｃ
ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ；ＳＦＡ＋ＢＯＦ，ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆＳＦＡａｎｄＢＯＦａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ；ＳＦＢ＋ＢＯＦ，ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆＳＦＢａｎｄＢＯＦａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｄａｔａｉｎｔｈｉｓｔａｂｌｅｗｅｒｅｓｈｏｗｎ
ａｓｍｅａｎｓ±ｓｔａｎｄａｒｄｄｅｖｉａｔｉｏｎ（狀＝３）．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｍａｌｌｅｔｔｅｒｓｉｎｔｈｅｓａｍｅｃｏｌｕｍｎｍｅａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｔ０．０５ｌｅｖｅｌ．Ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
表２　马铃薯整株和不同器官生物量的比较
犜犪犫犾犲２　犆狅犿狆犪狉犻狊狅狀狅狀犫犻狅犿犪狊狊狅犳狋犺犲狑犺狅犾犲狆犾犪狀狋犪狀犱犱犻犳犳犲狉犲狀狋狅狉犵犪狀狊狅犳狆狅狋犪狋狅
地块
Ｐｌｏｔ
整株
Ｔｈｅｗｈｏｌｅｐｌａｎｔ
（ｇ／ｐｌａｎｔ）
根
Ｒｏｏｔ
（ｇ／ｐｌａｎｔ）
茎
Ｓｔｅｍ
（ｇ／ｐｌａｎｔ）
叶
Ｌｅａｖｅｓ
（ｇ／ｐｌａｎｔ）
块茎
Ｔｕｂｅｒ
（ｇ／ｐｌａｎｔ）
根冠比
Ｔｈｅｒａｔｉｏｏｆｒｏｏｔ
ｔｏｓｈｏｏｔ
收获指数
Ｈａｒｖｅｓｔｉｎｄｅｘ
ＣＫ １２９．９６±２２．３３ｄ ２．２７±０．５０ａ ５．９２±０．１４ｂ １１．９１±１．１０ｃ １０９．８６±２０．８１ｄ ０．１２６６±０．０２０６ａ ０．８４３４±０．０１６６ａｂ
ＳＦＡ １６４．８２±１１．８７ｃ ２．３０±０．２１ａ ７．８７±１．６４ａｂ １４．１３±１．５２ｂ １４０．５２±１０．４８ｃ ０．１０７０±０．０２３５ａ ０．８５２５±０．０１５６ａｂ
ＳＦＢ １４８．１４±９．７５ｃｄ ２．３５±０．１９ａ ７．４８±１．５０ａｂ １４．４８±０．２９ｂ １２３．８２±８．２１ｃｄ ０．１０７３±０．００８９ａ ０．８３５９±０．００３３ｂ
ＳＦＡ＋ＢＯＦ ２０２．５６±５．９５ｂ ２．９６±０．７４ａ ９．３４±１．３５ａ １８．４７±０．４３ａ １７１．８０±３．８４ｂ ０．１０５６±０．０２１６ａ ０．８４８２±０．００７０ａｂ
ＳＦＢ＋ＢＯＦ ２３１．５３±２０．６８ａ ２．９９±０．７８ａ ８．８９±１．８５ａ １９．７０±０．５６ａ １９９．９４±１９．５７ａ ０．１０４１±０．０２３１ａ ０．８６３２±０．０１０２ａ
２．４　土壤熏蒸和微生物有机肥联用对连作马铃薯叶绿素含量和根系形态参数的影响
块茎膨大期是马铃薯产量形成的关键时期，马铃薯整个生育期内，块茎膨大期植株干物质的积累量占总积累
量的６０％以上。本研究测定了块茎膨大期时马铃薯植株的叶绿素含量和根系的形态参数，从表３可知，土壤熏
蒸和微生物有机肥的联用影响了连作马铃薯植株的生长发育。ＳＦＡ＋ＢＯＦ和ＳＦＢ＋ＢＯＦ处理与ＣＫ相比，叶绿
素含量分别显著增加１４．４６％和１３．７５％，从而有效增强马铃薯植株同化产物的生产以及花后更多的同化产物向
块茎中的转运。而ＳＦＡ和ＳＦＢ处理的叶绿素含量较ＣＫ则无显著变化。在根系的形态特征上，ＳＦＡ＋ＢＯＦ和
ＳＦＢ＋ＢＯＦ处理的总根长较ＣＫ分别显著增加１６．４６％和２２．６５％，根表面积分别增加３１．５９％和３５．７１％，同时
根尖数也分别显著增加３０．１０％和３５．８６％，表明土壤熏蒸和微生物有机肥联用能够有效改善连作马铃薯的根系
形态特征，促进根系伸展，同时形成更多的侧根，扩大根系所接触的土壤面积，从而有利于对土壤养分和水分的吸
收，为块茎产量的提高打下了良好的基础。ＳＦＡ和ＳＦＢ处理对连作马铃薯植株的根系形态特征则无显著影响。
６２１ 草　业　学　报 第２４卷
图１　土壤熏蒸和微生物有机肥对植株发病率和马铃薯薯块分级的影响
犉犻犵．１　犈犳犳犲犮狋狅犳狊狅犻犾犳狌犿犻犵犪狋犻狅狀犪狀犱犫犻狅狅狉犵犪狀犻犮犳犲狉狋犻犾犻狕犲狉犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狅狀狋犺犲犻狀犮犻犱犲狀犮犲狅犳
犱犻狊犲犪狊犲犱狆犾犪狀狋犪狀犱犮犾犪狊狊犻犳犻犮犪狋犻狅狀狅犳狆狅狋犪狋狅狋狌犫犲狉
不同字母表示差异显著（犘＜０．０５），下同。Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｍａｌｌｅｔｔｅｒｓｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓａｔ５％ｌｅｖｅｌ．Ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
表３　块茎膨大期马铃薯植株叶绿素含量和根系形态参数的比较
犜犪犫犾犲３　犆狅犿狆犪狉犻狊狅狀狅狀犛犘犃犇狏犪犾狌犲犪狀犱狉狅狅狋犿狅狉狆犺狅犾狅犵犻犮犪犾狆犪狉犪犿犲狋犲狉狊狅犳狆狅狋犪狋狅狆犾犪狀狋犻狀狋狌犫犲狉犫狌犾犽犻狀犵狊狋犪犵犲
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
叶绿素
ＳＰＡＤ
总根长
Ｔｏｔａｌｒｏｏｔｌｅｎｇｔｈ
（ｃｍ）
表面积
Ｒｏｏｔｓｕｒｆａｃｅａｒｅａ
（ｃｍ２）
根直径
Ｒｏｏｔｄｉａｍｅｔｅｒ
（ｍｍ）
根体积
Ｒｏｏｔｖｏｌｕｍｅ
（ｃｍ３）
根尖数
Ｔｉｐｓｎｕｍｂｅｒ
（Ｎｏ．）
ＣＫ ３５．２１±０．７５ｂ ３０４．９２±１７．３０ｂ ２１７．７６±５８．７５ｂ ２．３５±０．２５ａ １２．４７±２．７８ａ １０９３±１１１ｂ
ＳＦＡ ３６．８４±１．６８ｂ ２７４．９５±１３．４７ｂ ２１１．５６±２．９３ｂ ２．５０±０．１２ａ １３．０８±０．８１ａ １２０３±６８ｂ
ＳＦＢ ３５．１５±０．０９ｂ ２８８．７０±２１．５７ｂ ２１３．３８±４８．２３ｂ ２．４４±０．３０ａ １２．８４±１．６３ａ １１８４±６９ｂ
ＳＦＡ＋ＢＯＦ ４０．３６±０．５８ａ ３５５．１０±１０．６７ａ ２８６．５６±５．１８ａ ２．４０±０．２５ａ １１．１１±１．４２ａ １４２２±３０ａ
ＳＦＢ＋ＢＯＦ ４０．０５±０．７１ａ ３７３．９８±５０．２９ａ ２９５．５２±２１．３８ａ ２．３４±０．３９ａ １４．２２±２．４７ａ １４８５±５１ａ
２．５　土壤熏蒸和微生物有机肥联用对马铃薯连作土壤可培养微生物数量的影响
从图２可以看出，土壤熏蒸和微生物有机肥的联用显著影响马铃薯连作土壤可培养微生物的数量。与ＣＫ
相比，土壤熏蒸尽管降低了播前和苗期土壤细菌的数量，但随着马铃薯生育进程的推进，微生物有机肥料多次浇
灌后，大量的外源细菌型有益微生物和拮抗微生物进入土壤，ＳＦＡ＋ＢＯＦ和ＳＦＢ＋ＢＯＦ处理细菌数量出现快速
的增加并大幅度地高于ＣＫ、ＳＦＡ和ＳＦＢ处理，这一过程持续至马铃薯收获。而ＳＦＡ和ＳＦＢ处理较ＣＫ在细菌
数量上并未出现显著的差异。
不同处理条件下土壤真菌的数量在马铃薯整个生育期内均表现出ＳＦＢ＋ＢＯＦ＞ＳＦＡ＋ＢＯＦ＞ＳＦＡ或ＳＦＢ
＞ＣＫ的趋势，表明单独的土壤熏蒸或与微生物有机肥联用均能降低马铃薯连作土壤真菌数量，且ＳＦＡ＋ＢＯＦ
和ＳＦＢ＋ＢＯＦ处理较ＣＫ均达到差异显著水平。就土壤放线菌数量而言，不同处理间的差异主要体现在马铃薯
淀粉积累期和收获期，表现为ＳＦＡ＋ＢＯＦ和ＳＦＢ＋ＢＯＦ处理显著高于ＣＫ、ＳＦＡ和ＳＦＢ处理，而ＳＦＡ和ＳＦＢ处
７２１第３期 刘星　等：土壤熏蒸－微生物有机肥联用对连作马铃薯生长和土壤生化性质的影响
理较ＣＫ均无显著差异。另外，自花期开始，随着微生物有机肥的浇灌，ＳＦＡ＋ＢＯＦ和ＳＦＢ＋ＢＯＦ处理较ＣＫ大
幅度地提高了土壤中细菌与真菌数量的比值，驱动着连作土壤向“细菌型”的转变，ＳＦＡ和ＳＦＢ处理较ＣＫ相比
均无显著差异。
图２　土壤熏蒸和微生物有机肥对土壤可培养微生物数量的影响
犉犻犵．２　犈犳犳犲犮狋狅犳狊狅犻犾犳狌犿犻犵犪狋犻狅狀犪狀犱犫犻狅狅狉犵犪狀犻犮犳犲狉狋犻犾犻狕犲狉犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狅狀狆狅狆狌犾犪狋犻狅狀狅犳狊狅犻犾犮狌犾狋狌狉犪犾犿犻犮狉狅狅狉犵犪狀犻狊犿狊
　图中数据为３次重复的平均值±标准差。ＢＳ，播种前；ＳＳ，苗期；ＡＳ，花期；ＴＢＳ，块茎膨大期；ＳＡＳ，淀粉积累期；ＨＴ；收获期。ＤａｔａｉｎｔｈｉｓＦｉｇ．
ｗｅｒｅｓｈｏｗｎａｓｍｅａｎｓ±ｓｔａｎｄａｒｄｄｅｖｉａｔｉｏｎ（狀＝３）．ＢＳ，ｂｅｆｏｒｅｓｏｗｉｎｇ；ＳＳ，ｓｅｅｄｌｉｎｇｓｔａｇｅ；ＡＳ，ａｎｔｈｅｓｉｓｓｔａｇｅ；ＴＢＳ，ｔｕｂｅｒｂｕｌｋｉｎｇｓｔａｇｅ；ＳＡＳ，ｓｔａｒｃｈ
ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｓｔａｇｅ；ＨＴ，ｈａｒｖｅｓｔｔｉｍｅ．
　　ＳＦＡ和ＳＦＢ处理较ＣＫ都显著降低了播前和苗期土壤的镰刀菌数量，且ＳＦＢ处理条件下镰刀菌数量显著
低于ＳＦＡ处理，表明土壤熏蒸能够有效抑制连作土壤中的镰刀菌生长，石灰＋碳铵熏蒸的抑制效果优于氨水熏
蒸。这种土壤熏蒸对镰刀菌的抑制效果持续至马铃薯苗期，但从花期开始，ＳＦＡ和ＳＦＢ处理下镰刀菌数量都出
现快速的回升，至马铃薯收获，两个处理镰刀菌数量都高于ＣＫ。在ＳＦＡ＋ＢＯＦ和ＳＦＢ＋ＢＯＦ处理下，这种土壤
镰刀菌数量回升的情况并未出现，随着微生物有机肥的浇灌，拮抗微生物的引入使得镰刀菌的数量仍然维持在一
个远低于ＣＫ的水平，且ＳＦＢ＋ＢＯＦ处理的镰刀菌数量在整个生育期都要低于ＳＦＡ＋ＢＯＦ处理。结果表明，土
壤熏蒸和微生物有机肥联用能够有效抑制马铃薯整个生育期内连作土壤镰刀菌的数量，石灰＋碳铵熏蒸与微生
物有机肥联用的效果更好。而镰刀菌与真菌数量的比值，不同处理与ＣＫ相比在整个生育期内并未出现显著差
异。
８２１ 草　业　学　报 第２４卷
统计分析结果表明，从块茎膨大期开始至马铃薯收获，细菌／真菌与块茎产量（犚２＝０．７７７４，犘＜０．０００１，狀＝
４５）和植株发病率（犚２＝－０．７９２３，犘＜０．０００１，狀＝４５）均具有显著或极显著的线性相关关系，同时，镰刀菌数量与
块茎产量（犚２＝－０．７６０８，犘＜０．０００１，狀＝４５）和植株发病率（犚２＝０．８４２１，犘＜０．０００１，狀＝４５）也具有显著或极显
著的线性相关关系。表明通过抑制连作系统下土传真菌的数量来控制植株发病率和改善土壤微生物区系是土壤
熏蒸和微生物有机肥联用处理下块茎产量显著增加的直接原因。
２．６　土壤熏蒸和微生物有机肥联用对马铃薯连作土壤酶活性的影响
本研究也测定了土壤中与Ｃ、Ｎ、Ｐ转化和氧化还原等生化过程相关的酶类活性（表４）。从苗期至马铃薯收
获，ＳＦＡ＋ＢＯＦ和ＳＦＢ＋ＢＯＦ处理的脲酶活性均高于ＣＫ、ＳＦＡ和ＳＦＢ三个处理。在苗期、花期和块茎膨大期，
ＳＦＡ＋ＢＯＦ处理土壤脲酶活性与ＣＫ相比分别显著增加了１１３．７８％，５６．７０％和１６３．１４％，ＳＦＢ＋ＢＯＦ处理较
ＣＫ相比在整个生育期内均未出现显著差异。就土壤蔗糖酶、脱氢酶和过氧化氢酶活性而言，马铃薯播前及其整
个生育期内，ＳＦＡ＋ＢＯＦ和ＳＦＢ＋ＢＯＦ处理较ＣＫ并未出现显著变化。土壤熏蒸和微生物有机肥联用对土壤磷
酸酶的活性影响显著。从播前开始至马铃薯收获，土壤磷酸酶活性均表现出ＳＦＡ＋ＢＯＦ或ＳＦＢ＋ＢＯＦ＞ＳＦＡ
或ＳＦＢ＞ＣＫ的趋势，且ＳＦＡ＋ＢＯＦ和ＳＦＢ＋ＢＯＦ处理显著高于ＣＫ。在块茎膨大期，ＳＦＡ＋ＢＯＦ和ＳＦＢ＋
ＢＯＦ处理土壤磷酸酶活性较 ＣＫ 显著增加了３２．７７％和３８．１１％；在淀粉积累期，分别增加了３０．９０％和
３７．１６％。ＳＦＡ＋ＢＯＦ和ＳＦＢ＋ＢＯＦ处理间土壤磷酸酶活性在播前和整个生育时期未出现显著差异。
表４　土壤熏蒸和微生物有机肥联用对土壤酶活性的影响
犜犪犫犾犲４　犈犳犳犲犮狋狅犳狋犺犲犮狅犿犫犻狀犪狋犻狅狀狅犳狊狅犻犾犳狌犿犻犵犪狋犻狅狀犪狀犱犫犻狅狅狉犵犪狀犻犮犳犲狉狋犻犾犻狕犲狉犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狅狀狊狅犻犾犲狀狕狔犿犲犪犮狋犻狏犻狋犻犲狊
土壤酶
Ｓｏｉｌｅｎｚｙｍｅ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
播前
Ｂｅｆｏｒｅｓｏｗｉｎｇ
苗期
Ｓｅｅｄｌｉｎｇｓｔａｇｅ
花期
Ａｎｔｈｅｓｉｓｓｔａｇｅ
块茎膨大期
Ｔｕｂｅｒｂｕｌｋｉｎｇｓｔａｇｅ
淀粉积累期Ｓｔａｒｃｈ
ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｓｔａｇｅ
收获期
Ｈａｒｖｅｓｔｔｉｍｅ
脲酶
Ｕｒｅａｓｅ
（μｇ ＮＨ４＋
Ｎ／ｇ·ｈ）
ＣＫ ４５．６６±９．８６ａ ２０．７５±３．９０ｂ ４３．９３±８．６５ｂ ３５．０５±１４．０７ｂ ２３．９４±４．２３ａ ２５．０８±１０．７２ａ
ＳＦＡ ４４．５８±３．２７ａ ３１．３６±１．３５ａｂ ５３．８９±４．２６ａｂ ３３．３１±１１．３６ｂ ２４．８５±３．５４ａ ３９．８１±２２．８５ａ
ＳＦＢ ４５．４４±１１．９３ａ ２０．３２±８．８２ｂ ５０．４３±５．６０ｂ ４２．１９±７．９９ａｂ ２４．００±１６．４８ａ ３９．３８±１５．９５ａ
ＳＦＡ＋ＢＯＦ ５４．９８±１３．４８ａ ４４．３６±１２．３７ａ ６８．８４±１３．５２ａ ９２．２３±５６．２８ａ ４０．６８±１１．０５ａ ５５．１９±２４．３１ａ
ＳＦＢ＋ＢＯＦ ３６．３５±１２．３８ａ ３２．０１±１０．５７ａｂ６０．７１±１０．０７ａｂ７２．０９±２１．４５ａｂ ４１．３３±２０．２３ａ ４５．０１±１３．３９ａ
蔗糖酶
Ｉｎｖｅｒｔａｓｅ
（μｇＧｌｕｃｏｓｅ／
ｇ·ｈ）
ＣＫ ５．７８±０．５５ａ ３．６１±０．４５ａ ２．００±０．３８ａ ４．１９±０．２７ａ ２．３２±０．４０ａｂ ２．１２±０．３３ａ
ＳＦＡ ４．６９±１．４２ａ ２．１８±０．６９ｂ ２．３５±０．７０ａ ２．３０±０．５５ａ １．５５±０．４６ｂ １．３７±０．６１ａ
ＳＦＢ ４．５７±１．０３ａ ２．２５±０．９８ｂ １．６８±０．２７ａ ２．７９±１．６３ａ ２．００±０．３９ｂ １．０８±０．７１ａ
ＳＦＡ＋ＢＯＦ ４．９０±１．２９ａ ２．９０±０．４９ａｂ ２．７５±０．１５ａ ４．０４±１．２８ａ ２．３０±０．５４ａｂ ２．０１±０．５５ａ
ＳＦＢ＋ＢＯＦ ４．８８±０．３６ａ ３．１９±０．３５ａｂ ２．４９±０．８５ａ ４．２９±０．８４ａ ３．７４±０．４１ａ １．８６±０．３４ａ
脱氢酶
Ｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅ
（μｇＴＰＦ／
ｇ·ｈ）
ＣＫ ２０１．２４±６．１２ａ １３８．１９±９．８２ａ １５６．７０±４．７２ａ ２０１．６５±１３．３３ａ １７１．０２±９．２７ａ １７２．９４±３．５６ａ
ＳＦＡ ２０２．０６±７．４９ａ １３３．１０±５．１８ａ １５８．２０±３．８８ａ １８８．８７±１．５８ａ １７５．１５±６．８４ａ １６５．２０±６．７７ａ
ＳＦＢ １９４．７５±３．８５ａ １３８．６６±４．６６ａ １５７．３０±６．１４ａ １９４．３６±５．６１ａ １６９．２８±１３．７７ａ １７５．６６±１２．８７ａ
ＳＦＡ＋ＢＯＦ ２０２．０６±７．４９ａ １３３．４５±０．８９ａ １５３．３２±１．１２ａ １９０．７８±３．７１ａ １７４．９２±９．５９ａ １６８．４２±１５．００ａ
ＳＦＢ＋ＢＯＦ １９４．７５±３．８５ａ １３４．８１±１．３３ａ １６３．７５±９．３７ａ １９０．９７±３．３７ａ １６７．６９±８．０９ａ １６６．９５±６．８６ａ
过氧化氢酶
Ｃａｔａｌａｓｅ（ｍＬ
ＫＭｎＯ４／ｇ）
ＣＫ ５．０７±１．１６ａ ５．５７±０．４９ａ ４．７８±０．７６ａ ４．４５±１．６５ａ ５．２１±０．０１ａｂ ４．５１±０．６４ａ
ＳＦＡ ４．８４±０．３６ａ ４．２５±１．９４ａ ５．１９±０．３６ａ ５．４３±０．４９ａ ６．１７±０．４９ａ ６．０６±０．７５ａ
ＳＦＢ ４．８２±０．１２ａ ４．２８±２．０６ａ ４．５１±２．１２ａ ５．４３±１．７２ａ ５．０１±０．６２ａｂ ５．８２±１．６５ａ
ＳＦＡ＋ＢＯＦ ４．７５±０．０９ａ ４．１３±０．４１ａ ４．０８±１．１２ａ ３．８６±１．６３ａ ２．８０±１．９４ｂ ６．２２±０．１７ａ
ＳＦＢ＋ＢＯＦ ４．８５±０．４２ａ ３．４９±１．６５ａ ４．１４±１．２６ａ ３．０７±０．７０ａ ３．４４±２．３９ａｂ ５．６０±０．２０ａ
磷酸酶
Ｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅ
（μｇＰｈｅｎｏｌ／
ｇ·ｈ）
ＣＫ ３１４．０７±３０．８９ｂ３５９．５６±２５．１１ｂ３７８．９１±１５．８８ｂ４４９．１５±３４．４５ｂ ４５９．５６±２５．１１ｄ ３７２．９０±１６．１０ｂ
ＳＦＡ ４０２．２２±２２．３３ａ４６４．６６±２２．８７ａ４７４．６６±２９．３９ａ５６４．６６±２２．８７ａ ５４１．３２±５３．６５ｂｃ ３６４．６６±２２．８７ｂ
ＳＦＢ ４１７．０６±５６．８１ａ４６３．６７±３５．０１ａ４８０．３４±２６．４４ａ５６３．６７±３５．０１ａ ５１０．３４±４５．７９ｃｄ ３６３．６７±３５．０１ｂ
ＳＦＡ＋ＢＯＦ ３８７．２５±１５．１４ａ ４６３．００±３．９１ａ ４９６．３３±２２．１３ａ５９６．３３±２６．７１ａ ５９９．６７±１１．５０ａｂ ６０３．００±１５．９４ａ
ＳＦＢ＋ＢＯＦ ３９１．５７±２２．３５ａ４５３．６４±３４．７３ａ４９３．６４±３１．６６ａ６２０．３１±３０．５４ａ ６３０．３５±２６．９２ａ ５９０．３１±１０．１９ａ
９２１第３期 刘星　等：土壤熏蒸－微生物有机肥联用对连作马铃薯生长和土壤生化性质的影响
３　讨论
３．１　土壤熏蒸和微生物有机肥联用对连作马铃薯块茎产量和生长发育的影响
集约化条件下的马铃薯生产和订单农业的种植模式导致甘肃省中部沿黄灌区出现严重的马铃薯连作障碍。
本课题组前期的研究结果显示，连作两年是在当地生态环境和栽培及品种条件下马铃薯连作的阈值年限，自连作
三年开始，马铃薯块茎产量开始出现严重的下降，降幅通常能够达到２５％～５０％［３，１６］。因而本研究选择在马铃
薯连作三年地块上开展田间试验，试图通过土壤熏蒸和微生物有机肥联用的方法来减少连作马铃薯产量的损失，
将产量维持在当地平均水平。田间试验结果表明，土壤熏蒸和微生物有机肥的联用能够显著增加连作三年马铃
薯的块茎产量，石灰＋碳铵熏蒸配合微生物有机肥浇灌的效果显著优于氨水熏蒸与微生物有机肥的联用。ＳＦＢ
＋ＢＯＦ处理下块茎产量达到３６６１７ｋｇ／ｈｍ２，已达到当地马铃薯的平均产量水平（亩产２．５ｔ左右）。Ｙａｏ等［３０］关
于苹果（犕犪犾狌狊狆狌犿犻犾犪）连作障碍防控的研究结果表明，土壤熏蒸和堆肥改良的联合应用并不能改善果树生长发
育状况和提高果实产量，推测可能与堆肥的种类和性质、熏蒸剂的选择和用量以及熏蒸剂效用成分在不同质地土
壤中的渗透效果等多种因素有关［３１］。同时，土壤熏蒸和微生物有机肥的联用大幅度地降低了连作马铃薯植株的
发病率，直接导致块茎产量的增加，表明对于土传病害严重的土壤，先进行土壤预处理，然后再施用微生物有机肥
能有效抑制病害的产生，克服连作障碍，这与前人的报道一致［３２］。就收获后的薯块而言，尽管不同处理之间在薯
块商品率上无显著差异，但土壤熏蒸和微生物有机肥的联用显著降低病薯率，病薯率的大幅度降低对于改善马铃
薯的窖藏品质，提高规模化马铃薯种植企业的经济效益具有重要意义。土壤熏蒸和微生物有机肥联用处理也显
著改善连作马铃薯植株的生长发育，包括提高叶绿素含量和维持相对优化的根系形态结构，从而能够有效提升植
株的光合生产强度，同时增强植株对土壤水分和养分的吸收利用，这是块茎产量增加的又一重要原因。相比之
下，单独的土壤熏蒸应用（ＳＦＡ和ＳＦＢ处理）并未能造成连作马铃薯根系形态特征的显著改变。阮维斌等［３３］和
Ｙｕｅｎ等［３４］分别对连作大豆（犌犾狔犮犻狀犲犿犪狓）和草莓（犉狉犪犵犪狉犻犪犪狀犪狀犪狊狊犪）的研究证实，使用溴甲烷进行播前土壤
熏蒸能够改善作物根系形态，增加总根长和侧根数，以及根长密度等，这与本研究中田间试验结果的差异可能与
作物品种以及病害种类的不同有关。
３．２　土壤熏蒸和微生物有机肥联用对马铃薯连作土壤生化性质的影响
不同作物连作障碍发生的原因差别很大，但主要来自土壤，其中微生物种群结构失衡是导致土壤质量下降和
作物减产的重要原因，其显著特点是土传病原菌过度，成为优势种群，病虫害大量滋生［７８，１６］。因镰刀菌导致的枯
萎病是甘肃省马铃薯连作种植过程中的主要病害。田间试验结果表明，土壤熏蒸和微生物有机肥联用的方法能
够有效抑制连作土壤镰刀菌的数量，降低植株的发病率。前人试图通过外源物料的引入或其他农艺措施来抑制
连作系统下的土传病害和改善土壤微生物区系，进而达到缓解甚至克服连作障碍的目的，减少作物产量的损失。
目前已有部分的报道，主要是从连作土壤熏蒸（消毒或灭菌），以及携带拮抗菌的微生物类肥料的生防应用两个方
面开展研究，但未能取得一致的研究效果。结合本研究，可以从３个方面分析原因：１）连作土壤灭菌后尽管能在
短期内大量抑制或杀死土壤中的致病微生物，但土壤微生物群落结构会在很短的时间内迅速得以恢复，病原微生
物的数量甚至还会有所增加，并且这种变化过程很难受人工控制和定量［３５］。这与本研究的结果类似，在播前土
壤中，ＳＦＡ和ＳＦＢ处理的镰刀菌数量较ＣＫ大幅度地降低，但随着生育进程的推进，这两个处理下的土壤镰刀菌
数量出现快速的回升。从生态学的角度来看，土壤熏蒸后抑制或消除了土壤中大部分的微生物，一旦外源微生物
通过各种途径侵入土壤，就等于微生物进入到一个养分和空间的无限环境，在一定时期内会以指数形式迅速繁
殖，其数量也会在短期内超过自然土壤承受极限［３６］。甚至消毒后的土壤中残存的部分病原微生物也会在近似于
无限养分和空间条件下短期内大量重新生长繁殖。在ＳＦＡ＋ＢＯＦ和ＳＦＢ＋ＢＯＦ处理下，由于浇灌带来拮抗微
生物和有益微生物不断补充进土壤，能够持续地将镰刀菌的数量维持在一个较低的水平，并且改善微生物区系，
抑制因镰刀菌侵染而导致的植株发病。２）目前生产上经常用到的熏蒸剂由于其作用强度较大，土壤中的有害微
生物或线虫等被彻底杀死的同时，一些对于作物生长有益的微生物种类同样也被杀死，微生物群落结构改变程度
较大，间接导致了土壤微生物区系的不均衡，以及有益菌和致病菌在种群和个体数量上的相对变化［２３］。细菌与
０３１ 草　业　学　报 第２４卷
真菌数量的比值通常被认为是表征土壤健康的重要指标［１１］，本试验中ＳＦＡ和ＳＦＢ处理下细菌／真菌较ＣＫ并未
表现出显著的差异，而在ＳＦＡ＋ＢＯＦ和ＳＦＢ＋ＢＯＦ处理下这一比值在生育后期显著低于ＣＫ，大量的细菌型有
益微生物和拮抗微生物随肥料浇灌直接进入连作马铃薯根际，导致土壤向“细菌型”的转变，使得连作土壤微生物
区系特征得到初步的改善。３）大多数情况下，有机物料对土传病害的防控和微生物区系的改变是基于整个土壤
生物活性的提高，因此往往需要大量的投入和较长时间才能获得较好的效果［３７］。传统的肥料施用方法也导致拮
抗菌远离根系，不能形成在作物根际范围内的有效定植［３８４０］。本研究采用浇灌的方式将拮抗菌直接引入马铃薯
根际，有助于拮抗菌的定植和根系周围“生物墙”的形成［４１４２］。
土壤熏蒸和微生物有机肥的联用对土壤相关酶活性的影响较小，ＳＦＡ＋ＢＯＦ和ＳＦＢ＋ＢＯＦ处理下脱氢酶、
过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性较ＣＫ并未出现大幅度的改变，我们认为这对于维持土壤正常的生理生化功能具
有重要的意义。前人的报道也证明使用溴甲烷等进行土壤熏蒸能够显著降低土壤多种酶的活性，不利于改善土
壤的生产力［２１］。但单独的土壤熏蒸或与微生物有机肥联用显著增加了土壤磷酸酶的活性，可能与土壤熏蒸后微
生物细胞死亡，微生物生物量磷的向外释放有关［４３］。
犚犲犳犲狉犲狀犮犲：
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１３１第３期 刘星　等：土壤熏蒸－微生物有机肥联用对连作马铃薯生长和土壤生化性质的影响
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