【毕业学位论文】（Word原稿）不同肥料类型对基质中微生物、酶和番茄生长的影响蔬菜学硕士论文

密级： 论文编号： 中国农业科学院 学位论文 不同肥料类型对基质中微生物、酶和番茄生长的影响 of on in he of on in I 摘 要 针对有机生态型无土栽培技术中有机肥料的作用机理问题，本试验以中杂 105号番茄为试材，采用无机混合基质（蛭石珍珠岩 =2 1）作为栽培基质，选用腐熟鸡粪、牛粪、羊粪、豆饼作为基质培肥料，以营养液和不施肥作为对照，较 系统 地 研究了各处理对基质微生物与酶活性的差异和番茄生长情况的影响。试验从栽培基质中微生物数量、酶活性，番茄的生长发育、生理代谢、产量及品质等方面进行了分析，得出主要结果如下： 1微生物是反映基质活性和营养转化能力的指标之一。本试验结果表明：与营养液处理和空白对照相比，鸡粪、牛粪、羊粪显著提高各类微生物数量，明显改善了无土栽培基质中的根际微生物区系。鸡粪处理对基质中微生物的影响作用最大，其细菌、硝化菌、氨化菌含量最高，分别是营养液处理的 粪处理中放线菌、纤维素分解菌数量最高 ，分别是营养液处理的 响效果均达极显著 差 异水平。羊粪的作用次于前两者。豆饼处理的基质中真菌活性极高，极显著高于营养液处理，比营养液处理高 菌、放线菌的繁殖则被抑制，分别低于营养液 不存在显著差异。施用有机肥料可以促进基质中微生物的增殖，加速有机质的分解和养分固定，提高养分的有效性和利用率。 2不同肥料类型对基质中酶活性影响的结果表明：与营养液处理和空白对照相比，牛粪处理可明显增强无土栽培基质中的酶活性，其碱性磷酸酶、中性磷酸酶、转化酶、脲酶、纤维素酶的活性最高，且极显著高于对照。其次是羊粪处理，再次为鸡粪处理，也都显著或极显著提高了各种酶的活性。豆饼处理中酸性磷酸酶活性极显著高于对照。与空白对照相比，营养液处理降低了酸性磷酸酶的活性，但差异不显著。基质酶参与基质中的生化过程，与基质中营养元素的释放与贮存、腐殖质的形成以及基质的结构和物理性状都密切相关，因此基质中施用有机肥料可以提高基质活性和营养转化能力。 3鸡粪、牛粪、羊粪处理基质的 后期呈上升趋势，前期下降主要原因是有机肥料在分解过程中释放出的有机酸在一定程度上 起到了中和碱性的作用，后期普遍上升主要原因是番茄植株需水量大，蒸腾作用比较旺盛，灌水量增加，加剧了 离子在基质中的积累。鸡粪、羊粪、豆饼三种有机肥料处理的 现了有机肥养分释放缓慢而持久的特点，番茄生育期内未见盐分的过分积累， 为理想状态。 4牛粪处理 的番茄在整个生育期内，株高、茎粗都表现出显著的优势，并且较早由营养生长向生殖生长转移。鸡粪、羊粪次之。营养液在番茄生长前期促进了株高、茎粗的增长。 5牛粪处理的番茄产量和生物量最高，干物质 积累多，番茄果实品质最佳。其果实还原性糖含量比营养液处理高 可溶性固形物含量高 硝酸盐含量低于营养液 差异达极显著水平。糖酸比显著高于营养液处理 关键词： 有机肥，微生物，酶，无土栽培基质，番茄 at of in to of on as of v/v=2/1) as as to of in of of of on of of in as 1. of to in of by of in 5.8 in of in as .5 .6 of of in 2.7 in of at as s in of of 2. of of on of in as of to of of by or in of of in as an in in of in of of of be . to pH in of in of of a of in in no of in It of In s in .5 msof 4. on s of by 5. of of of in 文缩略表 英文缩写 英文全称 中文名称 大或然数 重 枝菌根真菌 哚 霉素 维生素 A 维生素 B 维生素 C 碱度 毫西门子 感耦合等离子体原子发射光谱法 落形成单位 酚 ry 重 G 萄糖 维素分解菌 a 叶绿素 a b 叶绿素 b a+b） a+b） 叶绿素 (a+b) d V 目 录 第一章 引 言 . 1 机肥料的研究现状 . 1 机肥料的种类 . 1 机肥料的作用及其研究进展 . 1 机生态型无土栽培的产生 . 4 机生态型无土栽培的特点 . 4 机生态型无土栽培专用肥的研制 . 5 土栽培基质生物性的研究现状 . 7 际与 . 7 质中的微生物与酶的种类与功能 . 7 生物和酶对作物生长的影响研究现状 . 9 质中的微生物和酶与作物的联系 . 9 机肥料对微生物和酶的影响 . 11 题与展望 . 12 究的目的和意义 . 13 第二章 材料与方法 . 14 试材料 . 14 验设施 . 14 试肥料 . 14 试有机肥 . 14 试无机肥 . 14 试基质 . 14 试番茄品种 . 15 验设计 . 15 料配比 . 15 验时期 . 15 定项目及方法 . 16 质样品的采集及处理 . 16 培基质和肥料理化性质的测定 . 16 茄形态、生理、产量和品质指标的测定 . 16 质中微生物的种类和数量测定 . 17 菌、放线菌、真菌数量采用稀释平板测数法 . 17 化菌、氨化菌、纤维素分解菌用最大或然数（ 数法 . 17 质中酶活性的测定 . 18 据统计与分析 . 19 第三章 结果与分析 . 20 培基质的理化性质 . 20 机肥各种营养元素的分析 . 21 同肥料类型对基质中微生物数量和种类的影响 . 21 同肥料类型对基质中细菌、放线菌、真菌数量的影响 . 21 同肥料类型对基质中硝化菌、氨化菌、纤维素分解菌数量的影响 . 23 机肥与基质中的微生物种群和数量比较 . 25 同肥料类型对基质中酶活性的影响 . 26 同肥料类型对基质中磷酸酶 活性的影响 . 26 同肥料类型对基质中转化酶、脲酶、纤维素酶活性的影响 . 27 同肥料类型对基质中 态变化的影响 . 29 同肥料类型对基质 的影响 . 29 同肥料类型对基质 的影响 . 30 同肥料类型对番茄生长生育的影响 . 30 同肥料类型对番茄生育期的影响 . 30 同肥料类型对番茄株高动态生长的影响 . 31 同肥料类型对番茄茎粗动态生长的影响 . 32 同肥料类型对番茄根系活力和叶绿素含量的影响 . 33 同肥料类型对番茄光合生理的影响 . 33 同肥料类型对番茄产量和生物量的影响 . 34 同肥料类型对番茄果实品质的影响 . 35 第四章 讨 论 . 37 机肥料与无土栽培基质中的微生物和酶 . 37 机肥料对番茄产量的影响 . 38 机肥料对番茄品质的影响 . 38 第五章 结 论 . 40 同肥料类型对基质中微生物的影响 . 40 同肥料类型对基质中酶的影响 . 40 机肥料的性质及对基质的理化性质的影响 . 41 同肥料类型对番茄生长的影响 . 41 同肥料类型对番茄产量和品质的影响 . 41 参 考 文 献 . 42 致 谢 . 48 作 者 简 历 . 49 中国农业科学院硕士学位论文 第一章 引 言 1 第一章 引 言 机肥料的研究 现状 机肥料的种类 有机肥料俗称农家肥料，即农村中就地取材、就地积制而成的一切自然肥料。它们大多是动植物残体或人畜排 泄物以及生活垃圾等，经过微生物分解转化堆腐而成，来源极为广泛，品种繁多，几乎一切含有机物质，并能提供多种养分的物料，均属有机肥料。 有机肥对作物和果蔬栽培具有不可忽视的作用，但施用时应注意有机肥料的种类、成分及其性质，做到合理施用有机肥料。我国有机肥料一般可分为十大类，包括 433个品种，具体如表 1张世贤， 2001；全国农业技术推广服务中心， 1999） 。 表 1机肥种类品种表 of 号 类型 品种 1 粪尿肥 人粪尿、禽畜粪尿等（ 80个品种） 2 堆沤肥类 堆肥、沤肥等（ 34个品种） 3 秸秆肥类 农作物秸秆等（ 45个品种） 4 绿肥类 野生绿肥、栽培绿肥等（ 130个品种） 5 土杂肥类 草木灰、食品加工厂废弃物等 （ 69个品种） 6 饼肥类 大豆饼、花生饼、菜籽饼等（ 17个品种） 7 海肥类 鱼虾杂、贝杂类、海藻等（ 16个品种） 8 农用城镇废弃物类 城市垃圾、工业废水、生活污泥等（ 21个品种） 9 腐殖酸类 风化煤、腐殖酸等（ 19个品种） 10 沼气肥类 沼液、沼渣（ 2个品种） 机肥料的作用及其研究 进展 有机肥料是农业生产中重要的物质基础，是农业生产中的重要肥源。利用有机肥料进行农业生产既是农业自身物质和能量循环，又是净化人类环境，进行资源再利用的有效途径。有机肥料的施用在我国有悠久的历史。早在西周时期 （ 公元前 11公元前 8世纪 ） 诗经中就有使用有机肥料的记载，直到 20世纪 50年代以前，有机肥料始终是我国农业生产中 N、 P、 要来源（罗安程， 1994；宋秀杰， 1997）。有机肥料具有其它肥料不可替代的作用，主要表现在以下八个方面： 一、有机肥影响作物产量。近年 来 ，我 国 130多 个 5年以上的定位试验研究表明，施用有机肥与不施有机肥比较，平均增产 192kg林葆， 1991） 。中国农业科学院蔬菜花卉所 1990年采用消毒有机肥栽培番茄、黄瓜、甜瓜 三 种作物，其中番茄的产量比土培增加 比营养液栽培增加 郑光华， 1995） 。张恩平 （ 2001） 研究指出施用有机肥处理产量均高于相应的不施有机肥处理，说明有机肥具有良好的增产效应，施用有机肥比不施有机肥增产 徐福利中国农业科学院硕士学位论文 第一章 引 言 2 （ 2005） 等研究发现，施用沼肥和有机肥处理的黄瓜结瓜数最多，施用有机肥、沼肥和叶面 追肥处理的黄瓜比不施肥处理增产幅度分别为 单施化肥处理的黄瓜产量却下降了 1997） 研究表明，以泥炭、稻壳、污泥堆肥按 8 7 5比例混合种植番茄、黄瓜、草莓、非洲菊，以泥炭、污泥堆肥按 1 1比例混合种植番茄、非洲菊，比纯岩棉和纯泥炭相比，其产量得到显著提高 。 二、有机肥料影响作物产品品质。蔬菜品质是指由蔬菜产品外观和众多内在因素构成的复合性状（吕家龙等， 1992），它包括商品品质、风味品质、营养品质、加工品质和卫生品质等方面的内容（顾智章， 1997）。也有人将其分为感官品质、营养品质、卫生品质和贮藏品质（汤丽玲等， 2002）。但是各国和各地区的标准各有差别，一般侧重于卫生品质，对于营养品质的硬性规定较为少见（吴建繁等， 2000）。联合国世界卫生组织（ 粮农组织（ 1973年规定的蔬菜可食部分硝酸盐的累积程度分级见表 1明珠等， 1982）。汪浩等（ 1992）在消毒鸡粪配方施肥应用效果的研究中，比较结果得出消毒鸡粪配方施肥可以代替营养液进行番茄基质栽培，消毒鸡粪配方比营养液施肥可以显著提高番茄产量和果实商品质量，平均单果重量增大 ，同时还能提高番茄果实还原糖和 低有机酸含量。张恩平 （ 2001） 研究了不同施肥处理对茄子品质的影响。结果表明土壤有机质含量和碱解氮水平的高低是影响茄子可溶性蛋白、还原糖含量的主要因素，速效钾对茄子中 次是有机质和碱解氮的增加能提高硝酸盐含量，而施用 P、 肥的作用更明显。分析 结果还 表明影响 ，速效氮是提高可溶性蛋白的主要因素（ 。高强（ 2001） 研究表明有机复混肥显著改善了甜 椒的品质， 硝酸盐含量降低幅度为 王昌全等 （ 2001） 研究表明，有机复合肥在玉米和水稻上，能促进干物质的积累，增加淀粉和粗蛋白含量；在豇豆和小白菜上，能增加 低硝酸盐的积累，提高 表 1菜可食部分硝酸盐含量等级 of in 别 硝酸盐 mg412 785 1440 3100 3100 程度 轻度 中度 高级 严重 极严重 参考卫生性 允许 生食不宜 盐溃允许 熟食允许 生食不宜 盐渍不宜 熟食允许 不允许 中毒剂量 三、有机肥料为土壤提供 N、 P、 K。据 1990年统计，全国农田养分总投 入 中，有机肥提供的 其比例为 1 中国农学会主编， 1991） 。施用有机肥料可有效提高土壤中 N、 P、 高有机态 N、 P、 周晓芬， 1999；李世清， 2001；王旭东， 1998；姚盛蕊， 1999；张恩平， 2001） 。 四、有机肥料为土壤提供相当量的中量和微量养分元素。例如，不同品种水稻秸秆中的锌含量约为其所吸取的总锌量的 56% 66%，人、畜粪中锌、硼的含量虽不高，但有效性高 （ 1986） 。另外，有机肥料中含有丰富的钙，钙能稳定生物膜结构，增强质膜的疏水性，使膜孔缩小，水的渗透量随之减少 （ 1984） 。这样可抑制 金属离子被动进入细胞中国农业科学院硕士学位论文 第一章 引 言 3 内，增强对它们的拮抗作用 （ 浙江农业大学主编， 1991） ，降低对植物的毒性。 五、有机肥能提高土壤有机质含量。浙江 省 12个县的调查表明，施用有机肥，使土壤有机质从 7年前的 提高到现在的 施用有机肥通过形成有机无机复合体和微团聚体既提高土壤有机质的数量，又能更新和活化老的有机质，改善腐殖质品质，从而提高土壤肥力 （ 汪寅虎， 1994） 。有机肥料是农田土壤有机质的主要来源，长期适量施用有机肥料可增加有机质的含量及活性 （ 武金果， 1998；迟凤琴， 1999；宋述尧， 1997；张旭东， 1989； 988； 1984； 1988；郑光华， 1990） 。 六、有机肥料的有机营养作用。有机肥料除含有 N、 P、 养分、相当数量的中量、微量元素外，还 可以提供氨基酸、核酸、糖、酶、细胞分裂素、多胺、抗生素、维生素 等有机营养成分，为作物提供全面的营养，促进生长 （ 杨玉爱， 1994； 1986） ，并且增强土壤保水保肥能力。同时，有机肥中还含有大量的碳水化合物，是土壤微生物活动的能源，是优良的土壤改良剂。对调节土壤微生态环境（尤其是土壤酶的活性），促进作物生长、抗病、延缓衰老、改善产品品质，提高产量均有 显著作用 （ 韩锦峰， 1998；姚盛蕊， 1999；和文样， 1997；姜岩， 1988；1993） 。有机肥在分解的过程中产生的有机物，对土壤中难溶性养分有聚合的作用，从而提高难溶性磷酸盐及微量元素养分的有效性。特别是有机和无机肥的结合，能够缓解耕地缺磷少钾的矛盾。 七、有机肥能提高作物抗逆性。研究表明，在人工模拟旱境的条件下，有机肥可降低大豆叶片细胞膜透性和脱落酸含 量，提高叶片过氧化氢酶活性，延缓叶片的衰老，减少叶片脱落，增加光合作用的面积，为产量的增加 奠 定了物质基础，因此有机肥可增强大豆的抗旱性 （ 金平， 1991） 。有机无机肥配合施用，能有效降低番茄的乌心果和青枯病发病率 ， 并有减轻日本黄瓜早衰的作用（ 杨玉爱， 1992） 。有机肥中的腐殖酸等物质能够提高作物的过氧化氢酶（ 活性，降低细胞膜的透性和脱落酸的含量，从而增强作物的抗旱性、抗寒性。有机肥提高作物的抗病作用原因表现在两方面：一是有机肥中的微生物分泌维生素 B、生物素、泛酸等生理活性物质，促进作物健壮生长，提高抗病性；二是有机肥增加基质的钙、钾供给能力，尤其能够提高蔬菜的抗腐能力。经过消毒的有机肥可以有效地避免土传病害的发生， 2005） 等采用牛粪添加发酵微生物制得的生物有 机肥进行栽培试验，结果发现，该有机肥可显著降低柑橘黑斑病的菌落 数量，可代替铜氯氧化物杀菌剂而有效抑制黑斑病的发生。 2004） 采用牛粪、马粪、羊粪和禽粪分别栽培番茄，研究结果表明禽粪比羊粪有效抑制线虫的繁殖和侵害，而羊粪与马粪相比，前者可有效抑制线虫的发生并促进番茄的生长。马利平等 （ 1999） 发现家畜沤肥浸渍液对黄瓜枯萎病具有一定的防治效果，机理研究结果表明： （ 1） 沤肥浸渍液对黄瓜枯萎病菌的小孢子萌发具有明显的抑制效果，马粪、牛粪、猪粪沤肥浸渍原液的抑 制率分别达到 抑制率随稀释度增加而减小； （ 2） 沤肥浸渍液中的部分微生物对黄瓜枯萎病菌具有一定的拮抗作用。 八、有机肥料的其它作用。有机肥料肥性稳定不暴，肥效持久，后效期长。有机肥与化肥配合施用，缓急相济，相得益彰。有机肥料具有缓冲性，能防止作物发生氨毒作用。有机肥做种肥施用，不烧籽，不烧苗。有机肥还能吸附重金属盐及其它有毒物质，使之变成作物不易吸收的螯合形态，从而可以生产出无污染 、 无公害的卫生食品 （ 杨玉爱， 1996） 。原因可能是有机肥料能与重金属络合，降低其活性，从而减轻毒 害 （ 华路， 1998） 。 中国农业科学院硕士学位论文 第一章 引 言 4 机生态型无土栽培的产生 我国的园艺设施主要有地膜覆盖及北方的日光温室、南方的塑料大棚、遮阳网、防虫网覆盖栽培等，近几年新兴的全自控现代温室也得到了一定的发展。但是，设施土壤栽培存在连作障碍和土壤次生盐渍化的致命缺点。从目前国内设施园艺的生产实践来看，栽培方式和技术是其发展的限制因素。无土栽培是设施园艺的主要栽培方式，进行无土栽培是其发展的主要方向之一。 凡是不用天然土壤，使用或不使用基质，用营养液灌溉植物的根系，或用其它施肥方式来种植作物的方法称无土栽培 （ 郑光华， 1996） 。利用无土栽培可以有效 地 克服保护地栽培中土壤泛盐 、 土传病害重等连作障碍问题；可以在不适宜种植园艺作物的地方 （ 如盐碱地、沙漠、矿区、楼顶等 ） 周年种植，有效地提高单位面积的产量和质量 ； 可以节约能源、肥、水，减少农药用量，生产出病虫害少、无污染的园艺产品；可以实现园艺产品生产的工厂化、高效化。因此，许多国家都设立了无土栽培研究机构 （ 马太和， 1985； 1995； 1996； 1999） 。 1990年 以 前，我国无论是北方的基质栽培，还是东南沿海的 是用 营养液来灌溉作物根系的。而营养液的管理与配制需要有一定文化水平并受过专门训练的技术人员来操作，难以被一般生产者掌握。在我国，一些配制营养液用的专用化肥，如硝酸钙、硝酸钾、硫酸镁以及微量肥料出售价格较高，从而造成无土栽培成本偏高。以 1990年的价格计，每年每亩栽培面积营养液的成本需 2000元。同时往往营养液中硝态氮的含量占总氮量的 90%以上，导致蔬菜产品硝酸盐含量过高，不符合绿色食品的生产标准。所有这些因素都限制了无土栽培这一高新农业技术在我国的进一步普及和推广应用。为 了解决这一问题，中国农业科学院蔬菜花卉研究所成功 研究开发 了 一种以高温消毒鸡粪为主，适量添加无机肥料的配方施肥来代替配制营养液的有机生态型无土栽培技术（李式军， 1998）。 机生态型无土栽培的特点 一、用有机固态肥取代传统的营养液。传统无土栽培是以各种化肥配制成一定浓 度的营养液，以供作物吸收利用。有机生态型无土栽培则是以各种有机 肥 或无机肥的固体形态直接混施于基质中，在作物的整个生长期中，可隔几天分若干次将固态肥直接追施于基质表面上，以保持养分的供应强度。 二、操作管理简单。传统无土栽培的营养液，既要维持作物生长所必需的 13种营养元素的 一定浓度，又要考虑 13种元素之间的平衡，尤其是要注意微量元素的有效性。有机生态型无土栽培因采用基质栽培及施用有机肥，不仅各种营养元素齐全，其中微量元素更是供应有余，因此在管理上主要着重考虑氮、磷、钾三要素的供应总量及其平衡状况，大大地简化了操作管理过程。 三、大幅度降低无土栽培设施系统的一次性投资。由于有机生态型无土栽培不使用营养液，从而可全部取消配制营养液所需的设备、测试系统、定时器、循环泵等设施。 四、大量节省生产费用。有机生态型无土栽培主要施用消毒有机肥，与使用营养液相比，其肥料成本降低 60% 80%。从而大大节省无土栽培的生产开支。 五、对环境无污染。在无土栽培的条件下，灌溉过程中供中央左右的水或营养液排到系统外中国农业科学院硕士学位论文 第一章 引 言 5 是正常现象，但排出液中盐浓度过高，则会污染环境。有机生态型无土栽培系统排出液中硝酸盐的含量只有 1 4环境无污染。而岩棉栽培系统排出液中硝酸盐的含量高达到 212地下水有严重污染。由此可见，应用有机生态型无土栽培方法生产蔬菜，不但产品洁净卫生，而且对环境也无污染。 六、产品质优可达绿色食品标准。从栽培基质到所施用的肥料，均以有机物质为主，所用有机肥经过一定加工处理（ 如利用高温和 厌 氧发酵等）后，在其分解释放养分过程中，不会出现过多的有害无机盐，使用的少量化肥，不包括硝态氮肥，在栽培过程中也没有其他有害化学物质的传染，从而可达到 卫杰等， 1998）。 综上所述，有机生态型无土栽培把有机农业导入无土栽培，是一种有机与无机农业相结合的高效益低成本的简易无土栽培技术。 机生态型无土栽培专用肥的研制 白纲义 （ 2000） 在研究有机生态型无土栽培营养特点的试验中，将有机生态型无土栽培营养类型分为 三 种：一是全施有机肥，如消毒鸡粪及豆饼；二是 施用有机肥加无机肥，如用鸡粪加无机氮、磷、钾化肥；三是全施无机氮、磷、钾化肥。试验结果表明有机全元素肥料 有机肥不断分解、可不断释放速效养分的过程，能够充分供应作物生长的需要，还可以保持无土栽培基质酸碱度的稳定性 （ 2003） 。有机肥在无土栽培中除用作基肥外，还用作追肥，如粪尿类