李進(jìn)平, 朱小花, 成 晨, 謝 亮, 謝雪果,4, 湯俊瑜,4, 楊德榮,5

(1.云南云天化農(nóng)業(yè)科技股份有限公司 云南昆明 650228;2.廣東省海洋生物廢棄物綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 廣東深圳 518120;3.云南云天化現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司 云南昆明 650600;4.云南智農(nóng)高新技術(shù)有限公司 云南昆明 650600;5.云南云天化股份有限公司 云南昆明 650228)

櫻桃番茄屬茄科番茄屬一年生或多年生草本植物,又名圣女果、微型番茄、迷你番茄,原產(chǎn)于南美洲,為番茄半栽培亞種中的一個(gè)變種,非轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品。櫻桃番茄果實(shí)顏色和形狀多樣化,酸甜可口,柔軟多汁,營(yíng)養(yǎng)豐富,富含維生素A、維生素C、礦質(zhì)元素、番茄紅素和胡蘿卜素等,具有較高的食用價(jià)值和商品價(jià)值,深受消費(fèi)者喜愛(ài),消費(fèi)需求量不斷增加,是一種經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的水果型番茄,為聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織優(yōu)先推廣的“四大蔬果”之一[1-2]。櫻桃番茄種植版圖目前在國(guó)內(nèi)不斷擴(kuò)大,優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)包括海南省、云南省、福建省等,盛產(chǎn)品類(lèi)包括千禧、玉禧等20余種[3]。云南元謀、彌勒等地大量露天栽培櫻桃番茄,但由于土地資源的限制,客觀存在連作的方式,長(zhǎng)期連作必將導(dǎo)致根結(jié)線蟲(chóng)病的發(fā)生,而根結(jié)線蟲(chóng)病又是櫻桃番茄連作障礙的主要因素。在實(shí)際栽培過(guò)程中,根結(jié)線蟲(chóng)病不僅造成櫻桃番茄減產(chǎn),而且品質(zhì)出現(xiàn)大幅下降。

種植戶在種植櫻桃番茄時(shí)常用噻唑膦、阿維菌素等農(nóng)藥來(lái)防治根結(jié)線蟲(chóng)病,長(zhǎng)期使用農(nóng)藥不但會(huì)增強(qiáng)根結(jié)線蟲(chóng)對(duì)農(nóng)藥的抗性,降低防治效果,而且過(guò)量使用農(nóng)藥還會(huì)增大農(nóng)殘超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。筆者項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)利用海洋生物廢棄物制備氨基酸、殼寡糖等,并與金楓菌配伍,開(kāi)發(fā)了具有防治根結(jié)線蟲(chóng)病和改良土壤雙重功效的功能有機(jī)肥,并通過(guò)大田小區(qū)試驗(yàn)研究其對(duì)櫻桃番茄根結(jié)線蟲(chóng)病和產(chǎn)量的影響,以期為生產(chǎn)綠色櫻桃番茄提供保障。

1 功能有機(jī)肥的制備

1.1 制備氨基酸和殼寡糖

我國(guó)海洋生物資源種類(lèi)繁多,目前已被收錄的物種有20 278種。近年來(lái),我國(guó)加快了對(duì)海洋生物資源的開(kāi)發(fā)利用,海洋食品質(zhì)量安全與加工流通顯著增強(qiáng)。隨著海洋生物開(kāi)發(fā)產(chǎn)能的不斷擴(kuò)大,海洋生物開(kāi)發(fā)在產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和健康效益的同時(shí),也產(chǎn)生了大量海洋生物廢棄物,其中不乏含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和活性成分,這些廢棄物因得不到合理有效的利用而被丟棄[4]。為了合理利用海洋生物廢棄物,變廢為寶,以朱小花等領(lǐng)銜的廣東省海洋生物廢棄物綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過(guò)多年的開(kāi)發(fā)研究,已獲授權(quán)“一種基于牡蠣殼粉與海洋多糖的土壤調(diào)理劑及其制備方法”(ZL201610644425.5)、“一種廢棄蝦頭水相加氫制備氨基酸螯合亞鐵的方法”(ZL201510751129.0)、“一種羧甲基殼聚糖固相反應(yīng)制備方法”(ZL202110390611.1)、“一種高效多功能葉面肥及其生產(chǎn)方法”(ZL201110203624.X)等多項(xiàng)專(zhuān)利,在海洋生物廢棄物綜合利用方面探索出了一條可持續(xù)發(fā)展的道路,并積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。本文利用海洋生物廢棄物蝦頭、蝦殼、蟹殼等為原料,依據(jù)圖1的技術(shù)路線制備氨基酸和殼寡糖等,作為功能有機(jī)肥的重要添加組分。

圖1 制備氨基酸、殼寡糖的技術(shù)路線

1.2 制備功能有機(jī)肥

功能有機(jī)肥的生產(chǎn)工藝路線見(jiàn)圖2。按照生產(chǎn)工藝路線,將酒糟、花生麩、煙末、腐殖土、糠殼按質(zhì)量比20∶25∶5∶30∶20進(jìn)行混合,并將混合物料的n(C)/n(N)調(diào)整為30,添加0.3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)腐熟劑(活菌數(shù)≥10億/g,云南云葉化肥股份有限公司生產(chǎn))進(jìn)行堆碼腐熟。

圖2 功能有機(jī)肥的生產(chǎn)工藝路線

在腐熟過(guò)程中,以n(C)/n(N)的值來(lái)判定有機(jī)物料的腐熟程度。有研究發(fā)現(xiàn),腐熟有機(jī)肥的n(C)/n(N)理論上應(yīng)趨向于微生物菌體的n(C)/n(N),即16左右。當(dāng)堆體中的n(C)/n(N)從最初的30降至15～20時(shí),表明有機(jī)物料已經(jīng)腐熟,n(C)/n(N)≤12時(shí)的腐熟度最佳[5-6]。所以,試驗(yàn)將n(C)/n(N)≤12時(shí)腐熟的有機(jī)物料定義為粗有機(jī)肥,作為功能有機(jī)肥的主要原料。

將粗有機(jī)肥裝入混合器中,分別按照總物料量的8%和1.5%添加氨基酸[w(氨基酸)≥30%]和殼寡糖[w(殼寡糖)≥700 g/kg]進(jìn)行第1次混合,然后按照總物料量的5%添加金楓菌(液體光合細(xì)菌)并進(jìn)行第2次混合,再經(jīng)造粒、干燥至w(水分)≤30%時(shí)即可入庫(kù)。

在入庫(kù)的功能有機(jī)肥中取3個(gè)樣品(BT001、BT002、BT003),分析有機(jī)質(zhì)、總養(yǎng)分(N+P2O5+K2O)、鮮樣水分含量以及pH、活菌數(shù)cfu,結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 功能有機(jī)肥指標(biāo)分析結(jié)果

未腐熟的有機(jī)肥含有對(duì)植物生長(zhǎng)具有抑制作用的毒素,會(huì)嚴(yán)重影響種子的發(fā)芽,因此,對(duì)功能有機(jī)肥進(jìn)行種子發(fā)芽率指數(shù)(GI)的測(cè)定,GI≥70%表明有機(jī)肥已經(jīng)腐熟。稱取鮮樣10.00 g置于250 mL錐形瓶中,按質(zhì)量體積比1∶10加入相應(yīng)質(zhì)量的水,以頻次100次/min在振蕩機(jī)上振蕩浸提1 h,取下靜置0.5 h;取清液過(guò)濾,將過(guò)濾后的浸提液移入9 cm的培養(yǎng)皿中,放入1張濾紙,濾紙上放置于55 ℃清水中已浸泡7 h的南瓜種子10粒,蓋上培養(yǎng)皿蓋,在32 ℃的培養(yǎng)箱中避光培養(yǎng)72 h,統(tǒng)計(jì)發(fā)芽粒數(shù),并用游標(biāo)卡尺逐一測(cè)量主根長(zhǎng)度。同時(shí)以清水為對(duì)照做空白試驗(yàn)。GI按式(1)計(jì)算：

(1)

式中：a1——浸提液的種子發(fā)芽粒數(shù)占總試驗(yàn)粒數(shù)的百分比,%;

a2——浸提液的全部種子平均根長(zhǎng),mm;

b1——清水對(duì)照種子發(fā)芽粒數(shù)占總試驗(yàn)粒數(shù)的百分比,%;

b2——清水對(duì)照全部種子平均根長(zhǎng),mm。

2 功能有機(jī)肥的田間小區(qū)試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于云南省紅河哈尼族彝族自治州石屏縣寶秀鎮(zhèn)(23°46′47″ N,102°25′18″ E)。寶秀鎮(zhèn)屬亞熱帶氣候,地形半山半坎,海拔1 431.8 m,多年平均氣溫為18 ℃,1月平均氣溫為10 ℃,極端最低氣溫為2.4 ℃,極端最高氣溫為33 ℃,平均年降水量為962 mm,年平均無(wú)霜期為312 d[7]。

試驗(yàn)區(qū)常年栽培辣椒、烤煙等作物,2021年栽培一茬芫荽,2022年栽培一茬辣椒。在試驗(yàn)區(qū)按照S形隨機(jī)取10個(gè)初始土樣,按四分法篩選土樣并進(jìn)行分析,測(cè)定結(jié)果：pH為6.74、w(有機(jī)質(zhì))為17.83 g/kg、w(有效磷)為12.802 mg/kg、w(速效鉀)為131.295 mg/kg、w(水解性氮)為82.983 mg/kg、w(有機(jī)硅)為193.38 mg/kg、交換性鈣為6.78 cmol/kg、交換性鎂為1.28 cmol/kg、電導(dǎo)率為22 mS/m。

按W形隨機(jī)取10個(gè)初始土樣混合后,用離心法測(cè)定線蟲(chóng)含量。將30 g混勻土樣倒入離心管內(nèi),加100 mL次氯酸鈉溶液,攪勻,設(shè)定離心機(jī)(TDL-80-2B型)的轉(zhuǎn)速為3 000 r/min,離心分離3 min,上清液分別過(guò)0.150 mm(100目)、0.040 mm(500目)篩,收集500目篩中的二齡幼蟲(chóng),重復(fù)測(cè)定4次。在解剖鏡下觀察記錄100 g土壤中二齡根結(jié)線蟲(chóng)幼蟲(chóng)(J2)的數(shù)量,結(jié)果為2 060頭/kg。

2.2 試驗(yàn)材料

2.2.1 供試作物

供試作物為櫻桃番茄,品種為綠霸·黃玉櫻桃番茄(YTH-FQ-01),由廣州市綠霸種苗有限公司提供。

2.2.2 供試肥料

功能有機(jī)肥：采用試驗(yàn)制備的功能有機(jī)肥,制備后在倉(cāng)庫(kù)中貯藏3個(gè)月。

商品有機(jī)肥：市購(gòu)。

化肥：粒狀過(guò)磷酸鈣,w(P2O5)≥16%;尿素,w(N)≥46%;磷酸二銨,w(N)≥18%,w(P2O5)≥46%;硫酸鉀,w(K2O)≥50%;復(fù)合肥,15-5-25。上述化肥均由云南云天化股份有限公司提供。

2.3 試驗(yàn)方案

每個(gè)小區(qū)面積為300 m2,共設(shè)3個(gè)處理區(qū)(T1、T2、T3)和1個(gè)對(duì)照區(qū)(CK),每個(gè)處理區(qū)設(shè)4次重復(fù),對(duì)照區(qū)不設(shè)重復(fù),共13個(gè)小區(qū)。櫻桃番茄追肥方案見(jiàn)表2,其中處理區(qū)的功能有機(jī)肥、對(duì)照區(qū)的商品有機(jī)肥以及粒狀過(guò)磷酸鈣采用底施。T1,功能有機(jī)肥225 kg+粒狀過(guò)磷酸鈣18 kg+櫻桃番茄追肥方案;T2,功能有機(jī)肥135 kg+粒狀過(guò)磷酸鈣18 kg+櫻桃番茄追肥方案;T3,功能有機(jī)肥90 kg+粒狀過(guò)磷酸鈣18 kg+櫻桃番茄追肥方案;CK,商品有機(jī)肥225 kg+粒狀過(guò)磷酸鈣18 kg+櫻桃番茄追肥方案。

表2 櫻桃番茄追肥方案

2.4 方案實(shí)施

2023年4月4日開(kāi)始整地,先劃分小區(qū),每個(gè)小區(qū)一壟(壟寬2 m,壟長(zhǎng)150 m),將有機(jī)肥和粒狀過(guò)磷酸鈣按設(shè)定的數(shù)量均勻撒施在壟面上,然后用旋耕機(jī)將有機(jī)肥和粒狀過(guò)磷酸鈣與表層土充分混合均勻,最后清理壟溝。4月9日移栽定植基質(zhì)苗,5月8日開(kāi)第1花序。6月28日采收第1穗果,8月5日全部采收完畢。

除功能有機(jī)肥外,所有處理的施肥時(shí)間、施肥量均相同(按表2執(zhí)行),植株病蟲(chóng)害的防治方法也相同。

2.5 調(diào)查與分析

2.5.1 調(diào)查根結(jié)線蟲(chóng)病的防治效果

2023年8月15日,每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取20株櫻桃番茄,依據(jù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分別以株為單位分級(jí)調(diào)查櫻桃番茄根系形成的根結(jié)情況。

分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：0級(jí),根系無(wú)蟲(chóng)癭;1級(jí),根系有少量蟲(chóng)癭;3級(jí),2/3的根系布滿小蟲(chóng)癭;5級(jí),整個(gè)根系布滿小蟲(chóng)癭并有次生蟲(chóng)癭;7級(jí),根系形成須根團(tuán)。

按式(1)和式(2)計(jì)算各處理小區(qū)的根結(jié)指數(shù)和根結(jié)線蟲(chóng)病的防治效果,用WPS Office 2019和SPSS Statistics 24.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析,見(jiàn)表3。

表3 不同施肥處理對(duì)櫻桃番茄根結(jié)線蟲(chóng)病的防治效果

(1)

(2)

從表3可看出：T2、T3、CK處理的根結(jié)指數(shù)比T1處理的分別高46.11%、115.22%、486.13%;T1的防治效果比T2、T3的分別提高了10.48%、31.07%,差異達(dá)到顯著水平,充分證明了T1處理的功能有機(jī)肥施用量較為理想。

2.5.2 調(diào)查土壤中J2的數(shù)量

分別于2023年5月29日、8月15日按W形對(duì)每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取10個(gè)土樣,混合后用離心法檢測(cè)J2的數(shù)量,見(jiàn)表4。

表4 土壤中J2的數(shù)量

從表4可看出：在2023年5月29日的土樣中,T1、T2、T3處理的J2數(shù)量分別比初始土樣的減少了41.87%、21.12%、9.47%,而CK處理的比初始土樣的增加了7.28%;在8月15日的土樣中,T1、T2、T3處理的J2數(shù)量分別比初始土樣的減少了82.65%、67.72%、54.61%,CK處理的比初始土樣的增加了24.27%。試驗(yàn)結(jié)果充分證明了功能有機(jī)肥能有效抑制土壤中的根結(jié)線蟲(chóng),提高根結(jié)線蟲(chóng)病的防治效果,T1處理的功能有機(jī)肥施用量較為理想。

2.5.3 櫻桃番茄的產(chǎn)量

在櫻桃番茄栽培中,成熟一批采摘一批,每次采摘分小區(qū)記錄產(chǎn)量,全部采摘完畢后進(jìn)行匯總分析(見(jiàn)表5)。

表5 不同處理櫻桃番茄的產(chǎn)量

從表5可看出：T1處理的折算產(chǎn)量最高,與T3、CK處理相比,差異達(dá)顯著水平;T1、T2、T3處理的折算產(chǎn)量較CK處理的分別增加了27.29%、19.66%、7.60%。

3 討論

功能有機(jī)肥中添加了30%的腐殖土,增加了功能有機(jī)肥對(duì)土壤的親和性。腐殖土本身含有豐富的親水膠體且結(jié)構(gòu)疏松,既可以吸附并持有大量的水分,又可以增加土壤的通氣透水性;含有的腐殖質(zhì)是一類(lèi)土壤特異性的呈凝膠狀高分子化合物,通過(guò)緊密地與礦質(zhì)黏粒結(jié)合成膠體物質(zhì),不再容易淋溶流失;具有吸收及交換功能的腐殖質(zhì)可以降低氮、磷的淋出量,使肥料更好地蓄持并增加土壤中營(yíng)養(yǎng)元素的含量[8]。

宋克超等[9]的研究表明,施用含蝦肽氨基酸生物有機(jī)肥后,玉米根系生長(zhǎng)發(fā)生了明顯的變化,表現(xiàn)為根系發(fā)達(dá)、根質(zhì)量增大、毛細(xì)根系數(shù)量增多;玉米植株整個(gè)生育期長(zhǎng)勢(shì)較好,增產(chǎn)增收效果顯著。試驗(yàn)中的功能有機(jī)肥中添加了8%氨基酸,對(duì)促進(jìn)櫻桃番茄根系和植株生長(zhǎng)起到了良好的作用。

光合細(xì)菌能產(chǎn)生抗病原物質(zhì),這些物質(zhì)能鈍化病原體的致病力以及抑制病原體的生長(zhǎng),如產(chǎn)生的5-氨基乙酰丙酸(ALA)不僅能促進(jìn)植物生長(zhǎng),增強(qiáng)植物光合作用,而且還可作為光敏性物質(zhì)具有殺蟲(chóng)作用[10]。成飛雪[11]證明了光合細(xì)菌代謝產(chǎn)物ALA具有殺線蟲(chóng)的活性,對(duì)番茄根結(jié)線蟲(chóng)病具有較好的防治效果。試驗(yàn)所用功能有機(jī)肥中添加了5%金楓菌(液體光合細(xì)菌),能與殼寡糖聯(lián)合殺死根結(jié)線蟲(chóng)。大量研究發(fā)現(xiàn),從海洋廢棄物蝦殼中提取出的甲殼素和殼寡糖直接與土壤混合,可用于防治根結(jié)線蟲(chóng)病害,減少土壤中番茄根癭和南方根結(jié)線蟲(chóng)J2的數(shù)量、卵塊數(shù)、根結(jié)數(shù)量,減少程度隨施用濃度增大而增大,且殼寡糖的抑制效果強(qiáng)于甲殼素的。以不同相對(duì)分子質(zhì)量的殼寡糖處理海岸松和石松,其松材線蟲(chóng)的侵染數(shù)量均成倍減少,其中高相對(duì)分子質(zhì)量的殼寡糖對(duì)海岸松的松材線蟲(chóng)防治效果更好,最多可減少21.9倍線蟲(chóng)侵染數(shù)量[12-14]。

因此,基于海洋生物廢棄物蝦殼、蝦頭、蟹殼等制備氨基酸、殼寡糖,然后與微生物(如金楓菌等)結(jié)合,開(kāi)發(fā)功能有機(jī)肥,是改良土壤、減輕根結(jié)線蟲(chóng)病危害、提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的重要手段。

4 結(jié)語(yǔ)

本文綜合櫻桃番茄根結(jié)線蟲(chóng)病的防治效果、土壤中J2的數(shù)量變化以及櫻桃番茄的產(chǎn)量等因素進(jìn)行分析,得出功能有機(jī)肥具有抑制或防治櫻桃番茄根結(jié)線蟲(chóng)病的作用。在栽培方式和追肥方案相同、粒狀過(guò)磷酸鈣施用量相等的條件下,功能有機(jī)肥用量為7 500 kg/hm2時(shí),櫻桃番茄根結(jié)線蟲(chóng)病的防治效果最高可達(dá)82.94%,產(chǎn)量最高為103 486.33 kg/hm2。在櫻桃番茄栽培中,推薦功能有機(jī)肥用量為7 500 kg/hm2。