沈曉娟 咸文榮 馬永強(qiáng)

摘要

土傳病害和連作障礙是保護(hù)地蔬菜生產(chǎn)上的突出問題。本研究選用棉隆、二甲基二硫、多菌靈3種藥劑進(jìn)行土壤消毒，通過測定土壤酶活性、微生物數(shù)量及辣椒農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量等指標(biāo)的變化，明確不同藥劑處理對辣椒生長和根際土壤微生物的影響。結(jié)果表明：3種藥劑處理后土壤脲酶活性、蔗糖酶活性和過氧化氫酶活性均呈現(xiàn)出先抑制后激活的變化趨勢;消毒后土壤中真菌和細(xì)菌的數(shù)量均受到抑制，隨著恢復(fù)培養(yǎng)時間的增加，抑制效果逐漸減弱;3種藥劑進(jìn)行土壤消毒均可以增加辣椒的產(chǎn)量，其中二甲基二硫處理對辣椒增產(chǎn)效果最為明顯，增產(chǎn)幅度達(dá)55.19%。

關(guān)鍵詞

土壤消毒;?辣椒;?土壤微生物;?酶活性

中圖分類號：

S?436.418

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：?A

DOI：?10.16688/j.zwbh.2023260

Effects?of?soil?disinfection?with?different?chemicals?on?growth?and?rhizosphere?microbes?of?Capsicum?annuum

SHEN?Xiaojuan，?XIAN?Wenrong，?MA?Yongqiang*

（Academy?of?Agriculture?and?Forestry?Sciences，?Qinghai?University，?Qinghai?Key?Laboratory?of?Agricultural

Integrated?Pest?Management，?Xining?Scientific?Observing?and?Experimental?Station?of?Crop?Pests，

Ministry?of?Agriculture?and?Rural?Affairs，?Xining?810016，?China）

Abstract

Soilborne?diseases?and?continuous?cropping?obstacles?pose?prominent?challenges?in?vegetable?production?in?protected?greenhouse.?In?this?study，?three?agents，?dazomet，?dimethyl?disulfide，?and?carbendazim，?were?selected?for?soil?disinfection.?The?effects?of?these?different?chemical?treatments?on?the?growth?and?rhizosphere?microbes?of?capsicum?were?determined?by?measuring?soil?enzyme?activity，?microbial?quantity，?agronomic?traits，?and?pepper?yield.?The?results?showed?that?the?activity?of?urease，?sucrase，?and?catalase?in?soil?were?initially?inhibited?and?then?activated?after?treatment?with?the?three?chemicals.?Following?soil?disinfection，?fungal?and??bacterial?numbers?in?the?soil?were?inhibited，?with?the?inhibitory?effect?gradually?weakening?over?time.

All?three?soil?disinfection?methods?led?to?an?increase?in?pepper?yield，?among?which?dimethyl?disulfide?treatment?demonstrating?the?most?obvious?effect，?resulting?in?a?yield?increase?of?55.19%.

Key?words

soil?disinfection;?Capsicum?annuum;?soil?microorganism;?enzyme?activity

近年來，隨著保護(hù)地蔬菜栽培面積的持續(xù)增長，土傳病害和連作障礙問題越來越突出，造成蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)下降，嚴(yán)重限制了蔬菜產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。土傳病害的防治方法主要有抗病育種、栽培管理措施、施用化學(xué)農(nóng)藥等，其中土壤消毒是控制土傳病害最有效的方法。土壤微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，對土壤肥力有重要的作用［1］。土壤酶參與土壤的物質(zhì)代謝和能量循環(huán)過程，在土壤中進(jìn)行的全部生化反應(yīng)過程幾乎都需要酶的催化，土壤酶是影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)與植物生長發(fā)育的關(guān)鍵因素［2］。吳鳳芝等［3］、田永強(qiáng)等［4］等初步確定蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶和過氧化物酶為設(shè)施蔬菜敏感的土壤酶。此外，研究者還發(fā)現(xiàn)土壤酶活性具有時效性，土壤酶活性的動態(tài)變化可以用于評價土壤質(zhì)量的演變［56］。真菌、細(xì)菌、放線菌是構(gòu)成土壤微生物的主要類型，它們的類群組成和數(shù)量變化能夠反映出土壤生物活性水平和土壤生物代謝程度［7］。

青海省常年辣椒種植面積較大，由于氣候冷涼，約有2/3的面積是保護(hù)地栽培［8］。普遍連作導(dǎo)致辣椒產(chǎn)量減少和品質(zhì)下降，嚴(yán)重制約了辣椒產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。據(jù)報道辣椒的土傳病害有辣椒疫病、辣椒枯萎病、辣椒根腐病、辣椒濕腐病和辣椒褐斑病等［9］。棉隆是一種固態(tài)消毒劑，屬于低毒農(nóng)藥，使用方便，被認(rèn)為是潛在的甲基溴替代物［10］。二甲基二硫是一種新型的生物源土壤消毒劑，用在番茄、辣椒、茄子、葫蘆科作物、觀賞植物、森林苗場上，具有良好的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)［11］。多菌靈是一種廣譜性殺菌劑，對多種真菌引起的病害有防治作用［12］。本研究選用棉隆、二甲基二硫、多菌靈3種藥劑進(jìn)行土壤消毒，通過測定土壤酶活性、微生物數(shù)量及辣椒農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量等指標(biāo)的變化，明確不同藥劑處理對辣椒生長和根際土壤的影響，以期為消毒劑在設(shè)施栽培中的應(yīng)用以及提高保護(hù)地辣椒產(chǎn)量提供理論依據(jù)。

1?材料與方法

1.1?試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在青海省西寧市城北區(qū)莫家莊青海大學(xué)農(nóng)林科學(xué)院試驗(yàn)田進(jìn)行。該地區(qū)海拔2?230?m，屬高原大陸性半干旱氣候，氣候冷涼，具有低溫干燥、日照強(qiáng)的氣候特點(diǎn)。年平均氣溫5.9℃，年平均日照時間為2?748?h，實(shí)際日照百分率為62.8%，年總輻射量612.5?J/cm2，其中光合作用有效能量占43%，光源充足。全年平均氣溫日較差達(dá)13.5℃，7月至9月的降水量占年降水量的60%～70%，夜晚降水量很大，年平均降水量367.5?mm，年平均蒸發(fā)強(qiáng)度高達(dá)1?729.8?mm。土壤類型為栗鈣土［13］。

1.2?試驗(yàn)設(shè)計(jì)及樣品采集

98%棉隆顆粒劑，南通施壯化工有限公司;99%二甲基二硫原藥，成都貝斯特試劑有限公司;80%多菌靈可濕性粉劑，美國凱姆科爾生化科學(xué)有限公司。

試驗(yàn)設(shè)置4個處理，每處理3次重復(fù)，共12個小區(qū)，每小區(qū)面積約12?m2。消毒前清除前茬殘留物，進(jìn)行深翻，深度20～30?cm。施藥前先澆水，整平土地。2022年4月進(jìn)行土壤消毒，98%棉隆顆粒劑按照25?kg/667?m2的劑量將藥劑均勻撒在土壤表面，進(jìn)行30～40?cm深翻，使土壤與棉隆顆粒均勻混合，同時使土壤保持較好的通透性［14］。99%二甲基二硫原藥用手動注射法施藥，先深翻土地，然后使用圓形土鉆打孔，深度約15?cm，再用10?mL的注射器以60?g/m2的劑量將藥劑注入土壤，注入點(diǎn)之間距離為30?cm，注入后踩實(shí)穴孔［15］。80%多菌靈可濕性粉劑于辣椒苗定植前3?d，按照10?g/m2的劑量將藥劑均勻撒在土壤表面進(jìn)行30～40?cm深翻。上述3種藥劑施入土壤后，在土壤表面覆蓋厚度2?mm以上的透明塑料薄膜，以防止熏蒸劑氣體逃逸，采取“反埋法”將塑料薄膜的四周密封。5月22日棉隆和二甲基二硫處理揭膜敞氣，5月28日多菌靈處理揭膜敞氣，5月29日移栽長勢相同的辣椒苗，進(jìn)行正常的土肥管理。以無藥劑處理區(qū)為空白對照。

以辣椒定植當(dāng)天為0?d。辣椒定植后0、10、25、45、70、100?d采用五點(diǎn)取樣法采集總量約500?g土壤。采集時除去地面雜質(zhì)，取土深度為0～15?cm，混勻后裝入保鮮袋標(biāo)記，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室用于室內(nèi)分析，

運(yùn)輸時避免高溫和物理壓實(shí)。

1.3?土壤酶活的測定

土壤脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶活性采用試劑盒［生工生物工程（上海）股份有限公司］測定。土壤脲酶能夠水解尿素產(chǎn)生氨和碳酸。以尿素為底物，利用靛酚藍(lán)比色法測定脲酶水解尿素產(chǎn)生的NH+4N。土壤蔗糖酶催化蔗糖降解產(chǎn)生還原糖，還原糖進(jìn)一步與3，5二硝基水楊酸反應(yīng)，生成棕紅色氨基化合物，在540?nm有特征光吸收。過氧化氫本身在240?nm下有強(qiáng)烈吸收，過氧化氫酶能分解過氧化氫，反應(yīng)溶液吸光度隨反應(yīng)時間延長而降低。通過測量吸光度的變化速率即可測出過氧化氫酶活性［16］。

1.4?可培養(yǎng)微生物測定

分別使用細(xì)菌培養(yǎng)基（牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基）30℃培養(yǎng)24?h后、真菌培養(yǎng)基（馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基）25℃培養(yǎng)3?d后統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)。微生物計(jì)數(shù)均采用平板菌落計(jì)數(shù)法。稱取10?g新鮮土樣，加入盛有100?mL無菌水的500?mL三角瓶中，振蕩10?min，使土樣均勻地分散成為土壤懸液;吸取1?mL土壤懸液到9?mL無菌水中，按10倍梯度法稀釋。根據(jù)土壤微生物的數(shù)量選擇適當(dāng)稀釋倍數(shù)的懸液接種，一般真菌采用10-3～10-1，細(xì)菌用10-6～10-4，各重復(fù)3次。另稱取5?g土樣于潔凈鋁盒中，105℃烘8?h，置干燥器中冷卻（一般30?min以上），稱干重后計(jì)算土壤含水量［17］。

按下式計(jì)算抑制率：

C=b-aa×100%，式中，a為空白對照的土壤微生物數(shù)量，b為藥劑處理的土壤微生物數(shù)量。C為抑制率；C>0表示激活作用，C<0表示抑制作用。

1.5?辣椒長勢及產(chǎn)量調(diào)查

1.5.1?植株長勢指標(biāo)測定

從2022年6月23日（辣椒定植后25?d，此時辣椒處于苗期）開始至辣椒生長盛期，每個小區(qū)隨機(jī)定點(diǎn)標(biāo)記10株，每隔15?d測定辣椒植株的株高和莖粗。株高用鋼卷尺測量（測量心葉所能達(dá)到的最高高度）;莖粗用游標(biāo)卡尺測量（離地面1?cm處）。

1.5.2?產(chǎn)量調(diào)查

將不同處理的辣椒按小區(qū)定期采摘（從始果期，每7?d采摘一次，產(chǎn)量累計(jì)）記錄產(chǎn)量，計(jì)算總產(chǎn)量。

1.6?數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft?Excel?2010軟件整理數(shù)據(jù)，使

用SPSS?20.0采用單因素方差分析（ANOVA）的

Duncan氏新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性分析，采用Origin?20.0軟件制圖。

2?結(jié)果與分析

2.1?不同藥劑處理對土壤酶活的影響

2.1.1?不同藥劑處理對土壤脲酶活性的影響

土壤脲酶主要將尿素水解生成NH＋4，供給作物吸收利用。由圖1可知，3種藥劑處理后對土壤的脲酶活性均表現(xiàn)為先抑制再激活作用。其中棉隆處理和多菌靈處理在辣椒定植后70?d脲酶活性恢復(fù)到對照水平;二甲基二硫處理在辣椒定植后10?d脲酶活性逐漸恢復(fù)，在25?d時顯著高于對照。這表明這3種藥劑處理后在一定的時間內(nèi)可以升高土壤的脲酶活性。

2.1.2?不同藥劑處理對土壤蔗糖酶活性的影響

經(jīng)過3種藥劑處理后，土壤中蔗糖酶活性變化如圖2所示。棉隆處理和二甲基二硫處理后土壤的蔗糖酶活性表現(xiàn)出先抑制后激活的作用。棉隆處理后蔗糖酶活性在辣椒定植后45?d逐漸恢復(fù)，并且顯著高于對照;二甲基二硫處理后蔗糖酶活性在定植后25?d時恢復(fù)到對照水平，在定植后45、70?d時蔗糖酶活性顯著增加;多菌靈處理后土壤蔗糖酶活性在定植后10、70、100?d時顯著低于對照，在45?d時顯著高于對照，這表明二甲基二硫處理可以升高土壤蔗糖酶活性，并且對土壤蔗糖酶活性的促進(jìn)時間較長。

2.1.3?不同藥劑處理對土壤過氧化氫酶活性的影響

由圖3可知，3種藥劑處理后對土壤過氧化氫酶活性均表現(xiàn)出先抑制后激活的作用，棉隆處理在辣椒定植后0、10、25?d土壤過氧化氫酶活性顯著低于對照，在45?d時開始恢復(fù)到對照水平;二甲基二硫處理的土壤過氧化氫酶活性在定植后0?d時顯著低于對照，在25?d時開始恢復(fù)到對照水平。

多菌靈處理在定植后0、25?d土壤過氧化氫酶活性顯著高于對照，45?d時開始恢復(fù)到對照水平。

總體來說3種藥劑處理后土壤的過氧化氫酶活性呈現(xiàn)先抑制后恢復(fù)的趨勢，說明這3種藥劑對土壤過氧化氫酶活性影響不大。

2.2?不同藥劑處理對土壤微生物數(shù)量的影響

2.2.1?不同藥劑處理對土壤真菌數(shù)量的影響

不同藥劑處理后土壤真菌數(shù)量動態(tài)變化如表1所示。結(jié)果表明，辣椒定植后各時間段棉隆、二甲基二硫、多菌靈處理后土壤真菌的數(shù)量都低于對照，其中定植后70?d時棉隆、二甲基二硫、多菌靈處理的真菌數(shù)量下降顯著。

3種供試藥劑處理對土壤真菌抑制率如圖4所示。結(jié)果表明，不同藥劑對土壤進(jìn)行處理均會抑制真菌的數(shù)量，隨著恢復(fù)培養(yǎng)時間的延長抑制效果逐漸減弱。因此，3種消毒劑均為環(huán)境友好型消毒劑。

2.2.2?不同藥劑處理對土壤細(xì)菌數(shù)量的影響

不同藥劑處理后土壤細(xì)菌數(shù)量動態(tài)變化如表2所示。結(jié)果表明棉隆、二甲基二硫、多菌靈處理后土壤細(xì)菌的數(shù)量都低于對照，其中在辣椒定植后0、10、25、45、70?d的細(xì)菌數(shù)量顯著低于對照，二甲基二硫處理在辣椒定植后0、45?d細(xì)菌數(shù)量顯著低于對照，多菌靈處理在辣椒定植后0、10、25、45、70?d數(shù)量顯著低于對照;辣椒定植100?d各藥劑處理的細(xì)菌數(shù)量與對照處理無顯著差異。不同藥劑對土壤細(xì)菌抑制率如圖5所示。結(jié)果表明不同藥劑對土壤進(jìn)行處理均會抑制細(xì)菌的數(shù)量，各處理細(xì)菌數(shù)量隨著恢復(fù)培養(yǎng)時間緩慢恢復(fù)，其中二甲基二硫處理恢復(fù)較快，在辣椒定植后70?d時恢復(fù)到對照水平。不同消毒劑處理對土壤細(xì)菌均具有不同程度的抑制作用。

2.3?不同藥劑處理對辣椒生長的影響

2.3.1?不同藥劑處理對辣椒株高的影響

不同藥劑處理對辣椒株高的影響如圖6所示，經(jīng)過棉隆和多菌靈進(jìn)行土壤消毒后辣椒株高與未經(jīng)處理的辣椒株高之間沒有顯著性差異，說明棉隆處理和多菌靈處理對辣椒株高沒有影響;經(jīng)過二甲基二硫處理的辣椒株高在定植70?d、100?d存在顯著差異，可以顯著增加辣椒的株高，分別提高了10.04%和12.21%，說明二甲基二硫處理對辣椒株高的影響最大。

2.3.2?不同藥劑處理對辣椒莖粗的影響

不同藥劑處理對辣椒莖粗的影響如圖7所示，棉隆和多菌靈土壤消毒處理組的辣椒株莖粗與對照組的辣椒莖粗之間沒有顯著性差異，說明棉隆處理和多菌靈處理對辣椒莖粗沒有影響;二甲基二硫土壤處理的辣椒莖粗在定植70?d時與對照存在顯著差異，可以顯著增加辣椒的莖粗，提高了21.96%;說明添加二甲基二硫?qū)苯返那o粗產(chǎn)生的影響較大。

2.3.3?不同藥劑處理對辣椒產(chǎn)量的影響

統(tǒng)計(jì)每個小區(qū)的產(chǎn)量，求3個重復(fù)的平均值，折合每公頃產(chǎn)量。棉隆處理組的辣椒產(chǎn)量為6.26?t/hm2，增產(chǎn)6.11%;二甲基二硫處理組的辣椒產(chǎn)量為9.155?t/hm2，增產(chǎn)55.19%;多菌靈處理組的辣椒產(chǎn)量為6.134?t/hm2，增產(chǎn)3.98%;對照組辣椒產(chǎn)量為5.899?t/hm2，經(jīng)過不同藥劑土壤消毒處理后，辣椒產(chǎn)量均有所增加，但二甲基二硫增產(chǎn)最多，與其他處理之間存在顯著差異。

3?結(jié)論與討論

土壤酶作為土壤的重要組成部分，在營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化、有機(jī)質(zhì)分解、污染物降解及修復(fù)方面起著重要的作用［18］。其中，土壤脲酶是參與土壤氮素轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵酶，可以培肥土壤，對提高氮肥利用率具有重要意義;蔗糖酶活性強(qiáng)弱可反映土壤熟化程度和肥力水平，對增加土壤中易溶性物質(zhì)起重要作用，而其活性大小與土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀含量，微生物數(shù)量以及土壤呼吸強(qiáng)度等密切相關(guān)［19］。在本試驗(yàn)中，不同藥劑進(jìn)行土壤消毒對土壤的脲酶活性、蔗糖酶活性和過氧化氫酶活性的影響變化規(guī)律基本一致，辣椒定植0?d時表現(xiàn)為抑制，隨著恢復(fù)培養(yǎng)時間的延長抑制效果逐漸減弱。二甲基二硫處理后3種酶的酶活性恢復(fù)最快，抑制時間最短。范昆等［20］在室內(nèi)用1，3二氯丙烯對土壤進(jìn)行處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：高濃度1，3二氯丙烯處理對土壤脲酶表現(xiàn)為先抑制后激活作用，這與試驗(yàn)中二甲基二硫處理對土壤脲酶活性試驗(yàn)結(jié)果一致。3種不同酶活性的變化間接反映了不同藥劑處理后對土壤質(zhì)量的危害程度。我們的試驗(yàn)結(jié)果表明，不同藥劑處理對土壤的酶活性具有暫時性影響，經(jīng)過一段時間后土壤酶活性可以恢復(fù)且在一定的時間內(nèi)高于對照處理組，表現(xiàn)為對土壤酶活性具有一定的促進(jìn)作用。

姜偉濤等［21］研究了棉隆消毒對平邑甜茶幼苗的影響，發(fā)現(xiàn)棉隆處理會顯著降低土壤中真菌、細(xì)菌的數(shù)量。本試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過棉隆、二甲基二硫、多菌靈處理后，土壤中真菌的數(shù)量受到抑制但抑制效果不顯著，隨著恢復(fù)時間的延長，抑制效果逐漸減弱，但仍表現(xiàn)為抑制。對細(xì)菌生物量的抑制效果較真菌相對顯著，隨著處理后時間的延長，抑制效果逐漸減弱，多菌靈處理、二甲基二硫處理的細(xì)菌量在辣椒定植后第100天有激活的趨勢。添加這3種藥劑后細(xì)菌數(shù)量、真菌數(shù)量顯著降低，優(yōu)化了土壤環(huán)境，創(chuàng)造了有利于辣椒生長的環(huán)境。

張鑫［17］通過對土壤熏蒸后黃瓜、番茄和生姜的產(chǎn)量調(diào)查，發(fā)現(xiàn)熏蒸處理后小區(qū)的產(chǎn)量要明顯高于對照。黃石旺等［22］證明了棉隆土壤熏蒸可顯著提高煙草產(chǎn)量。王紅燕等［23］發(fā)現(xiàn)棉隆土壤熏蒸可以增加黨參的產(chǎn)量。我們的試驗(yàn)結(jié)果表明，3種藥劑消毒處理后，辣椒的產(chǎn)量均有所增加，其中二甲基二硫處理組的辣椒莖粗、株高和產(chǎn)量要顯著高于對照。

綜上所述，3種藥劑進(jìn)行土壤消毒均可在一定時間內(nèi)提高土壤的脲酶、蔗糖酶和過氧化氫酶活性進(jìn)而增加土壤肥力，促進(jìn)作物健康生長，提高辣椒產(chǎn)量。二甲基二硫消毒處理對辣椒的株高和莖粗影響較大，增產(chǎn)顯著。本試驗(yàn)篩選出二甲基二硫作為土壤消毒藥劑，對環(huán)境友好，為蔬菜的綠色防控提供理論依據(jù)，其防病機(jī)理還需要進(jìn)一步研究。

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［19］孟亞利，?王立國，?周治國，?等.?套作棉根際與非根際土壤酶活性和養(yǎng)分的變化［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，?2005，?16（11）：?20762080.

［20］范昆，?王開運(yùn)，?王東，?等.?1，?3二氯丙烯對土壤脲酶和蔗糖酶活性的影響［J］.?農(nóng)藥學(xué)學(xué)報，?2006，?8（2）：?139142.

［21］姜偉濤，?陳冉，?王海燕，?等.?棉隆熏蒸處理對平邑甜茶幼苗生長和生物學(xué)特性及土壤環(huán)境的影響［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，?2020，?31（9）：?30853092.

［22］黃石旺，?王錫春，?周雨，?等.?土壤熏蒸對煙草土傳病害的防控效果研究［J］.湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，?2021（11）：?5961.

［23］王紅燕，?陳垣，?郭鳳霞，?等.?棉隆土壤熏蒸對黨參育苗品質(zhì)和產(chǎn)量的效應(yīng)［J］.中國實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志，?2021，?27（24）：?138147.

（責(zé)任編輯：田?喆）