米国全，王裔娜，史艳艳，韩娅楠*，卢甜甜，李 欣

(1.河南省农业科学院 园艺研究所，河南 郑州 450002； 2.河南农业大学 园艺学院，河南 郑州 450002)

番茄(LycopersiconesculentumMill.)是世界上广泛种植的蔬菜作物，也是我国主栽的蔬菜作物之一。我国番茄常年产量在5 000万t以上，2015年达到了5 594万t，占全国蔬菜总产量的7.1%，因其经济价值较高，又深受市民喜爱，产量和种植面积呈稳步增长态势[1-3]。随着农业产业结构的调整，我国设施蔬菜栽培面积不断增加，蔬菜生产呈规模化、专业化和工厂化发展趋势。由于受耕地数量、气候条件的限制及对高产高效的追求，设施蔬菜种植品种相对单一，土地难以做到轮作倒茬，土壤有害微生物不断积累，土传病害逐年加剧[4-8]。

土壤酶参与土壤的物质代谢和能量循环过程，是土壤质量评价指标体系中不可或缺的组成部分，也是评价土壤生物活性和土壤肥力的重要指标[9-10]。土壤的连作障碍与土壤的酶活性之间存在着密切的联系。合理的轮作有利于增强土壤蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶的活性，提高土壤肥力，随之改善后茬番茄的生长发育，提高产量和品质[11-13]。

菌肥中含有大量的微生物，能在土壤中调节微生物种群，并且通过有益微生物的生命活动来改善植物所需要的土壤条件。土壤熏蒸消毒是目前控制土传病害的最有效方法之一，但是在杀灭病原微生物的同时也会对土壤中的有益微生物的组成和活性产生强烈的影响[14]。目前主要的熏蒸剂有：棉隆、石灰氮、威百亩、1,3-二氯丙烯、氯化苦等。威百亩与泥土结合后分解形成的异硫氰酸甲酯，能够杀灭各类病原菌、线虫等[15]。石灰氮是最近几年来推广防治土壤病原菌的一种肥料，其在土壤中能水解生成单氰胺和双氰胺等氢氮化物，具有杀灭土壤病原菌、线虫、杂草、地下害虫等作用[16]。棉隆是一种环保型、广谱性、较理想的土壤熏蒸消毒剂，当棉隆同湿润的土壤接触时，生成异硫氰酸甲酯，可有效杀灭病原菌、根结线虫、地下害虫和杂草[17]。

针对河南省汝南县老君庙乡余子河村胡庄日光温室2015年番茄越冬栽培过程中枯萎病大暴发造成绝产的情况，本研究于2016年夏季高温休闲季节，通过采用不同土壤熏蒸剂和生物菌肥处理，探讨适用于设施蔬菜种植的土壤熏蒸处理和生物菌肥修复方式，以确保设施栽培中土壤健康可持续，番茄稳产效益不减。

1 材料和方法

1.1 供试材料

番茄品种为圣罗兰3689；土壤熏蒸剂有蓝白黑石灰氮颗粒剂(宁夏蓝白黑化工股份有限公司)、垄鑫®98%棉隆(南通施壮化工有限公司)、丰收®42%威百亩水剂(沈阳丰收农药有限公司)；生物菌肥有金汇生物菌肥(河南金汇农业科技有限公司)和ETS生物菌肥(ETS〈天津〉生物科技发展有限公司)。

1.2 试验设计

设3种熏蒸剂处理。处理1为威百亩，处理2为石灰氮，处理3为棉隆，用量分别为500 L/hm2、1 170 kg/hm2、400 kg/hm2。处理20 d后，翻耕透气。

每种熏蒸剂处理中又设计2种生物菌肥处理，具体为：处理1-1，威百亩+金汇生物菌肥；处理1-2，威百亩+ETS；处理2-1，石灰氮+金汇生物菌肥；处理2-2，石灰氮+ETS；处理3-1，棉隆+金汇生物菌肥；处理3-2，棉隆+ETS。每小区处理面积为34 m2，3次重复。金汇生物菌肥和ETS施用量分别为2 451 kg/hm2和8 403 kg/hm2。由于受日光温室面积限制，本试验对照(CK)为熏蒸剂处理前土壤样本，没有设生物菌肥空白对照和产量对照。

1.3 土壤样品采集与处理

取样的日期分别为土壤熏蒸剂处理前(2016年7月13日)、土壤熏蒸剂处理后(2016年8月16日)、施用菌肥后结果盛期(2017年3月16日)和结果后期有轻微发病征兆时(2017年4月21日)。取样采取随机布点法，每个处理小区取5个点，采集前去除表面杂质，铲除地表1 cm左右土层，在番茄根系20 cm土层处取样，每个点采样数量大致相同并按“四分法”逐次弃去多余部分，混匀后装入保鲜袋，填写标签。采回的样品经过风干、磨细，过2 mm筛孔，用于土壤酶活性测定。

1.4 测试项目与方法

采用苯酚-次氯酸钠比色法测定土壤脲酶活性，采用磷酸苯二钠比色法测定土壤碱性磷酸酶活性，采用二硝基水杨酸比色法测定蔗糖酶活性，采用高锰酸钾容量法测定过氧化氢酶活性[9,18-20]。

2 结果与分析

2.1 不同土壤熏蒸剂及生物菌肥对土壤酶活性的影响

2.1.1 不同土壤熏蒸剂处理对土壤酶活性的影响 由表1可知，不同土壤熏蒸剂处理对土壤脲酶活性的影响，CK与处理2无显著差异，而与其他处理都具有显著差异。CK土壤脲酶活性最高，分别比处理2、处理1和处理3高3.6%、47.1%和50.8%，这表明不同的土壤熏蒸剂处理都不同程度降低了土壤脲酶活性。

表1 不同土壤熏蒸剂处理对土壤酶活性的影响 mg/g

注：同列数据后不同小写字母表示在0.05水平差异显著，下同。

不同土壤熏蒸剂处理对土壤蔗糖酶活性的影响，CK与处理1土壤蔗糖酶活性无显著差异，而与其他处理都具有显著差异。处理3土壤蔗糖酶活性最高，比CK高46.3%，处理2比CK高42.2%，处理1比CK低17.0%，这表明熏蒸剂威百亩在一定程度上降低了土壤蔗糖酶活性，而石灰氮和棉隆熏蒸处理则增强了土壤蔗糖酶活性。

不同土壤熏蒸剂处理对土壤碱性磷酸酶活性的影响，CK与处理1和3土壤碱性磷酸酶活性无显著差异，而与处理2呈显著性差异。处理1土壤碱性磷酸酶活性最高，比CK高3.6%，其余依次为处理3和处理2，分别比CK低6.1%和22.0%。这表明石灰氮熏蒸处理明显降低了土壤碱性磷酸酶活性。

不同土壤熏蒸剂处理对土壤过氧化氢酶活性的影响，CK与其他处理土壤过氧化氢酶活性都无显著差异。这表明3种熏蒸剂对土壤过氧化氢酶活性并无太大影响。

2.1.2 不同土壤熏蒸剂及生物菌肥对番茄盛果期土壤酶活性的影响 由表2可知，不同土壤熏蒸剂及生物菌肥对番茄盛果期土壤脲酶活性的影响，CK与处理2-2土壤脲酶活性无显著差异，而与其他处理都具有显著差异。处理2-1土壤脲酶活性最高，比CK高出13.6%，其余依次为处理1-2、处理2-2、处理3-1、处理1-1和处理3-2，处理1-2和处理2-2分别比CK高11.1% 和3.3%，处理3-1、处理1-1和处理3-2分别比CK低11.5%、17.6%和18.9%。与单一熏蒸剂处理相比，土壤中补充生物菌肥后，各处理土壤脲酶活性明显提高，这表明生物菌肥有改善土壤脲酶活性的作用。

表2 不同土壤熏蒸剂及生物菌肥对番茄盛果期土壤酶活性的影响 mg/g

不同土壤熏蒸剂及生物菌肥对番茄盛果期土壤蔗糖酶活性的影响，CK与处理3-2和处理1-2的土壤蔗糖酶活性无显著差异，而与其他处理都具有显著差异。处理2-2土壤蔗糖酶活性最高，比CK高29.9%，与其他处理都有显著差异，其余依次为处理3-2、处理1-2、处理1-1、处理3-1和处理2-1，分别比CK低13.6%、15.1%、18.8%、24.4%、29.3%。与单一熏蒸剂处理相比，补充生物菌肥后，绝大多数处理的土壤蔗糖酶活性都有所下降。

不同土壤熏蒸剂及生物菌肥对番茄盛果期土壤碱性磷酸酶活性的影响，CK与处理2-1土壤碱性磷酸酶活性无显著差异，而与其他处理都具有显著差异。处理2-2土壤碱性磷酸酶活性最高，比CK高22.4%，其余依次为处理3-2、处理1-1、处理3-1、处理2-1和处理1-2，其中处理1-2比CK低10.3%，其余处理分别比CK高13.3%、9.7%、6.7%和3.0%。与单一熏蒸剂处理相比，补充生物菌肥后，绝大多数处理的土壤碱性磷酸酶活性都有所上升。

不同土壤熏蒸剂及生物菌肥对番茄盛果期土壤过氧化氢酶活性的影响，CK与其他处理都无显著差异。处理1-2土壤过氧化氢酶活性最高，比CK高57.1%，处理1-1、处理2-1和处理2-2无差异，并比CK高28.6%，处理3-1比CK高14.3%，处理3-2比CK低28.6%。与单一熏蒸剂处理相比，补充生物菌肥后，所有处理土壤过氧化氢酶活性都有所上升。

2.1.3 不同土壤熏蒸剂及生物菌肥对番茄结果后期土壤酶活性的影响 由表3可知，不同土壤熏蒸剂加生物菌肥对番茄结果后期土壤脲酶活性的影响，CK与其他处理土壤脲酶活性相比都具有显著差异。处理1-2土壤脲酶活性最高，比CK高90.7%，其余依次为处理2-1、处理3-1、处理3-2、处理1-1和处理2-2，分别比CK高64.6%、54.5%、38.4%、37.6%和37.4%。这表明在番茄整个生育期，虽然熏蒸剂在一定程度上降低了土壤脲酶活性，但随着生物菌肥的施入，土壤脲酶活性呈现上升趋势。在威百亩熏蒸土壤后，补充ETS比金汇生物菌肥更能提高土壤脲酶活性；而石灰氮或棉隆熏蒸土壤后，补充金汇生物菌肥比ETS更能提高土壤脲酶活性。

表3 不同土壤熏蒸剂及生物菌肥对番茄结果后期土壤酶活性的影响 mg/g

不同土壤熏蒸剂及生物菌肥对番茄结果后期土壤蔗糖酶活性的影响，CK与处理1-1和处理1-2土壤蔗糖酶活性无显著差异，而与其他处理都具有显著差异。处理2-1土壤蔗糖酶活性最高，比CK高54.5%，与其他处理都有显著差异，其余依次为处理3-1、处理2-2、处理1-2、处理1-1和处理3-2，其中处理3-1和处理2-2分别比CK高35.2%和17.4%，处理1-2、处理1-1和处理3-2分别比CK低2.9%、8.8%和57.0%。威百亩熏蒸土壤降低了土壤蔗糖酶活性，补充2种生物菌肥后，土壤蔗糖酶活性在一定程度上呈缓慢上升趋势；石灰氮或棉隆熏蒸土壤提高了土壤蔗糖酶活性，但补充金汇生物菌肥后，土壤蔗糖酶活性呈现先下降后上升的过程，而补充ETS后，土壤蔗糖酶活性呈持续下降趋势。

不同土壤熏蒸剂及生物菌肥对番茄结果后期土壤碱性磷酸酶活性的影响，CK与其他处理土壤碱性磷酸酶活性都具有显著差异。处理2-1土壤碱性磷酸酶活性最高，比CK高60.6%，其余依次为处理2-2、处理1-2、处理1-1、处理3-1和处理3-2，分别比CK高41.8%、33.9%、28.5%、23.0%和17.6%。这表明补充生物菌肥有利于提高土壤碱性磷酸酶活性。对于石灰氮熏蒸处理来说，补充金汇生物菌肥比ETS更有利于提高土壤碱性磷酸酶活性；而威百亩或棉隆熏蒸处理后，补充2种生物菌肥对提高土壤碱性磷酸酶活性无显著差异。

不同土壤熏蒸剂及生物菌肥对番茄结果后期土壤过氧化氢酶活性的影响，CK与处理1-1土壤过氧化氢酶活性无显著差异。处理2-1土壤过氧化氢酶活性最高，比CK高100%，其余依次为处理2-2、处理3-1、处理3-2和处理1-2，分别比CK高71.4%、57.1%、28.6%、28.6%。这表明补充生物菌肥有提高土壤过氧化氢酶活性的作用。威百亩熏蒸后，补充2种生物菌肥土壤过氧化氢酶活性呈现先上升后下降的趋势，其中ETS比金汇生物菌肥更能提高土壤过氧化氢酶活性；石灰氮或棉隆熏蒸后，补充2种生物菌肥土壤过氧化氢酶活性都呈上升趋势，其中金汇生物菌肥比ETS更能提高土壤过氧化氢酶活性。

2.2 不同土壤熏蒸剂及生物菌肥对番茄产量的影响

不同熏蒸剂+生物菌肥处理对番茄产量的影响见图1。处理1-1对番茄产量的影响最大，产量最高，达到118 294 kg/hm2。其余依次是处理3-2、处理3-1、处理1-2、处理2-1和处理2-2，产量依次为110 938 kg/hm2、91 222 kg/hm2、90 045 kg/hm2、51 496 kg/hm2和50 319 kg/hm2。

不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)图1 不同土壤熏蒸剂及生物菌肥对番茄产量的影响

2.3 番茄产量与土壤酶活性之间的相关性分析

番茄产量与土壤酶活性之间的相关性分析见表4。番茄产量和土壤碱性磷酸酶活性呈显著负相关，土壤碱性磷酸酶活性与土壤蔗糖酶活性呈显著正相关。

表4 番茄产量与土壤酶活性之间的相关性分析

注：*表示在 0.05 水平上显著相关。

3 结论与讨论

土壤酶推动着土壤生态系统的代谢，土壤中进行的全部生化过程几乎都需要酶的催化[20-21]。土壤酶可加速土壤有机质的化学反应，但其活性的改变将影响土壤养分的释放，进而影响作物的生长，因此土壤酶活性常被当作农业管理实践中土壤质量演变的生物活性指标[22]。

威百亩是一种低毒、无污染、使用范围广的土壤熏蒸剂，效果依赖于其在土壤中分解释放出的异硫氰酸甲酯。卜东欣[23]采用不同剂量威百亩对土壤进行熏蒸处理，研究表明，不同剂量的威百亩对土壤脲酶活性表现出抑制作用，处理剂量越高，抑制率越大，且这种抑制作用是不可恢复的。而本研究显示，威百亩熏蒸土壤抑制了土壤脲酶活性，但随着生物菌肥的施入，土壤脲酶活性可以逐渐恢复，甚至超过CK，且ETS生物菌肥的施入更有利于土壤脲酶活性的恢复和提高。卜东欣[23]研究表明，中低剂量威百亩处理对土壤蔗糖酶活性表现激活—抑制—激活—恢复的趋势，高剂量处理表现抑制—激活—恢复的趋势。本研究显示，威百亩熏蒸处理抑制了土壤蔗糖酶活性，但并不显著，随着金汇生物菌肥的施入，直到结果盛期，金汇生物菌肥并没有逆转威百亩对土壤蔗糖酶活性的抑制作用，进入结果后期，土壤蔗糖酶活性才有所上升，而随着ETS生物菌肥的补充，土壤蔗糖酶活性呈逐渐恢复状态。威百亩熏蒸对土壤磷酸酶活性表现为抑制—激活—恢复的趋势，且剂量越高，抑制作用和激活效应越明显。赵婷婷[24]研究表明，威百亩熏蒸抑制了土壤碱性磷酸酶活性。而本研究显示，威百亩熏蒸土壤并没有抑制土壤碱性磷酸酶活性，酶活性反而有所提高，随着金汇生物菌肥的施入，土壤碱性磷酸酶活性呈逐渐上升趋势，而ETS生物菌肥施入后，土壤碱性磷酸酶活性呈先下降后上升的趋势。威百亩熏蒸剂对土壤过氧化氢酶活性有一定抑制作用，这与卜东欣[23]报道一致，随着生物菌肥的施入，土壤过氧化氢酶活性很快得到恢复。

石灰氮熏蒸处理对土壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶和过氧化氢酶有激活效果，尤其对脲酶、磷酸酶和过氧化物酶活性的提高效果显著[25]。张学鹏等[26]利用不同浓度石灰氮对黄瓜连作土壤酶活性研究中也表明，施用石灰氮能有效提升土壤脲酶和过氧化氢酶活性，其中脲酶活性随石灰氮浓度的增加升高。王哲昕等[27]采用田间试验，在夏季休闲期进行石灰氮消毒处理，研究表明，石灰氮消毒处理对土壤蔗糖酶和过氧化氢酶活性有促进作用，而对土壤脲酶和碱性磷酸酶活性则有抑制作用。而本研究表明，石灰氮熏蒸处理对土壤脲酶和碱性磷酸酶活性有抑制作用，对土壤蔗糖酶活性有促进作用，对土壤过氧化氢酶活性无显著效果。这与前人研究有相同之处，也有不同之处。随着2种生物菌肥的施入，土壤脲酶活性得到了激发，活性不断提升，其中金汇生物菌肥对土壤脲酶活性提升效果比ETS快。金汇生物菌肥施入后，在结果盛期土壤蔗糖酶活性明显降低，进入结果后期活性又迅速提升，而施入ETS后，随着番茄生育期延长，土壤蔗糖酶活性呈下降趋势。2种生物菌肥都明显提升了土壤碱性磷酸酶活性，在结果盛期，ETS比金汇生物菌肥对土壤碱性磷酸酶活性提升得快，而结果后期，金汇生物菌肥比ETS对土壤碱性磷酸酶活性提升快。2种生物菌肥都能提升土壤过氧化氢酶活性，但差异并不明显。

棉隆对土壤脲酶活性有显著抑制作用，对土壤蔗糖酶活性有一定激活作用，对土壤碱性磷酸酶活性和过氧化氢酶活性无显著影响[28-29]，这与本研究结果一致。随着2种生物菌肥的施入，土壤脲酶活性不断上升，金汇生物菌肥较ETS处理土壤脲酶活性上升更为明显；金汇生物菌肥施入土壤后，土壤蔗糖酶活性在结果盛期降低至最低值，随后呈增加趋势，而ETS则不利于土壤蔗糖酶活性的增加，酶活性一直呈下降趋势。土壤碱性磷酸酶活性随着2种生物菌肥的施入呈现上升趋势，在结果盛期，ETS处理上升较快，而在结果后期，金汇生物菌肥处理上升较快。在结果盛期，2种生物菌肥对土壤过氧化氢酶活性无显著影响，到结果后期，土壤过氧化氢酶活性才有所提高。

威百亩熏蒸结合金汇生物菌肥处理产量最高，为118 294 kg/hm2，其次为棉隆熏蒸结合ETS生物菌肥处理，产量为110 938 kg/hm2；石灰氮结合生物菌肥处理产量最低。通过番茄产量与土壤酶活性之间的相关性分析，土壤碱性磷酸酶活性与番茄产量呈显著负相关，与土壤蔗糖酶活性呈显著正相关。

鉴于日光温室面积有限，试验没有设空白对照，但从结果后番茄生长发育及枯萎病发生情况与相邻温室番茄对比来看，结果量和发病率差异明显，此项研究还有待进一步完善。