杨波 王昊 陈永伟 蒋学勤 余凤娟 王继涛 刘晓娇 靳韦 张敏 徐灿 马文礼

摘要：本试验以‘普罗旺斯’番茄品种为试材，分别设置番茄垄沟套养蚯蚓技术（C1）、垄上套养蚯蚓技术（C2）和常规种植（CK）3个处理，研究不同处理对设施番茄植株生长、果实品质及根际土壤微生物的影响。结果表明，与CK相比，采用蚯蚓生物套种套养的2个处理其番茄株高显著提高，外观品质和营养品质显著改善，番茄垄沟套养蚯蚓技术处理的可溶性固形物、VC、番茄红素、可溶性糖和有机酸含量分别比对照提高13.11%、59.75%、46.19%、3.16%和17.05%，番茄垄上套养蚯蚓技术处理分别比对照提高9.36%、45.50%、32.14%、10.18%和28.98%。C1、C2处理番茄产量均显著提高，其中C2处理产量最高，666.7m2达6628.68kg，比CK提高22.72%。蚯蚓生物套种套养技术能够明显改善番茄根际微生物结构，预防或者减轻土传病害的发生。综合考虑，以番茄垄上套养蚯蚓技术的效果最佳，这为番茄/蚯蚓种养结合提供了理论依据和技术支持。

关键词：蚯蚓套养;番茄;生长发育;品质;根际土壤微生物

中图分类号：S641.201 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2021）12-0118-06

我国设施蔬菜种植面积不断扩大，2021年已达413.3万hm2[1]。其中，番茄种植面积在我国排第四位，居世界番茄生产面积首位。番茄是我国蔬菜产业的重要组成部分，对农业增效、农民增收和确保“菜篮子”工程起着非常重要的作用[2]。设施番茄生产过程是一个多技术融合及相互协调的过程，核心在于优质高效栽培，而肥料的供应作为番茄种植的关键技术，正确合理的肥料供给对提高作物的品质、产量、经济效益均有显著作用。但实际生产中人们为了追求高产高效益而过量施用化肥，导致土壤盐渍化、酸化以及病虫害加剧，造成番茄品质差、产量低、效益不佳等[3-5]。这些问题严重制约了我国设施番茄优质高效生产的发展。

蔬菜种植、生产和加工中会产生大量的废弃物，这些废弃物主要来源于枝叶修剪、病虫害防治、蔬菜收获、蔬菜批发等[6]。据相关研究报道，各种蔬菜在生产过程中的尾菜比率高达16.5% ～63.5%[7，8]。而当前我国蔬菜废弃物能够资源化利用的量又非常少，资源化利用率低，绝大多数废弃物在生产基地被随意堆放、肆意焚烧，以及当作生活垃圾进行掩埋，这些传统的处理方式不仅浪费资源，还会造成大量污染[9，10]。因此，蔬菜废弃物的资源化利用，对于推进蔬菜产业清洁化和实现绿色农业发展具有重要意义。有研究报道，养殖蚯蚓一方面能够改善土壤理化性质，提高肥力，利于植物根系生长，显著提高蔬菜果实的品质[11];另一方面土壤含有的微生物可以抑制植物土传病害的發生[12，13]。

目前研究人员为了解决设施番茄上存在的各种问题，不断进行新的尝试和突破，且国内外对有机肥替代化肥和蚓粪替代化肥的研究较多，而将蚯蚓养殖和番茄种植相结合的研究较少。因此本研究立足宁夏地区蔬菜产业发展现状，围绕产业结构调整和绿色高质量发展，针对设施蔬菜生产中土壤连作障碍逐年加重、病虫害多发、品质下降、农业废弃物处理难等突出问题，采用两种蚯蚓套养技术，研究其对番茄产量、品质以及根际微生物的影响，以期为番茄/蚯蚓种养结合提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2020年10月—2021年4月在宁夏农垦平吉堡现代农业示范园区日光温室（长86m，宽8m）进行。选择‘大平二号′蚯蚓种，以‘普罗旺斯’番茄品种为供试作物。

1.2 试验设计

试验采用东西向大行距种植方式，垄距240cm，垄面宽80cm，垄沟宽160cm，垄高30cm。试验共设3个处理，分别为：处理1（C1）：采用蚯蚓生物垄沟套种套养技术，即番茄定植前将发酵好的基料铺撒在垄沟，制作高30cm的蚓床，每沟蚓床上各铺设1条微喷带，蚯蚓种投放后在蚓床上铺稻草，厚度为3～5cm;处理2（C2）：采用蚯蚓生物垄上套种套养技术，即结合起垄在垄面上开宽50cm、深30cm的暗沟，在沟内填放基料制作蚓床，每个蚓床上各铺设2条滴灌带，之后在处理1和处理2的蚓床上面开两条浅沟，沟宽10～15cm，沟深5～10cm，在沟内均匀投放蚯蚓种，每666.7m2 用量100kg;以常规栽培作为对照（CK）。处理间用棚膜隔开，设置隔离带。每处理各设置3垄，每垄为1个小区，共9个小区。采用双行定植，定植时间为2020年10月28日，垄上行距50cm，株距30cm，垄面上覆盖黑色薄膜。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 番茄植株生长指标 番茄定植10d后，每个小区选择5株健康且生长状态相似的植株进行挂牌标记，用卷尺测量其株高，游标卡尺测量接近地面1～2cm处茎粗，用SPAD-502PLUS叶绿素计测量叶片的SPAD值，以及统计叶片数。每10d调查一次，共调查10次。

1.3.2 番茄果实品质指标 果实品质指标共测定9个，其中可溶性固形物、番茄红素、VC、可溶性糖、有机酸含量5个内在品质指标由宁夏菲杰特检测有限公司采用国标法测定;果实纵横径（番茄果柄到果顶的长度为纵径，番茄赤道部位的宽度为横径）用游标卡尺测量，果形指数为纵径/横径之比;番茄硬度用手持GY-1型果实硬度计测定。

1.3.3 番茄产量 小区内随机选取10株番茄进行标记，每次收获时用1%电子天平称重并记录单果重、单株果重，计算小区产量，折算666.7m2产量。

1.3.4 根际土壤微生物数量 取试验前及试验结束时番茄根际土壤，采用稀释平板法测定土壤中真菌、细菌、放线菌的数量。真菌用孟加拉红培养基培养，使用时待培养基温度低于40℃时加入1% 链霉素0.3mL;细菌用牛肉膏蛋白胨培养基培养;放线菌用高氏1号培养基培养。结果以1g鲜土所含微生物菌落形成单位数量（cfu/g）表示。

1.4 数据分析

采用MicrosoftExcel2010软件对试验数据进行整理;利用GraphPadPrism6.01软件绘图;利用SPSS17.0软件进行方差分析和显著性检验，采用Duncan’s法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 蚯蚓生物套种套养对番茄生长指标的影响

由图1可以看出，随着番茄生长时间的延长，C1和C2处理株高差异较小，但二者明显高于CK，而茎粗方面表现为C1>CK>C2;从SPAD值上看，各处理均呈现缓慢增加趋势，但增幅较小，处理间差异不显著;各处理叶片数呈直线递增趋势，具体表现为C1>C2>CK，番茄定植60d之后C1和C2处理要稍高于CK。综合考虑各生长指标看，两种方式养殖蚯蚓对番茄生长均具有促进作用，垄沟养殖蚯蚓技术对番茄生长指标的影响略优于垄上养殖蚯蚓技术。

2.2 蚯蚓生物套种套养对番茄果实品质的影响

果实纵、横径变化影响着果实形态，因而果形指数决定着果实整齐度与美观度。从表1可以看出，各处理番茄果实纵径在54.99～60.06mm，其中C2果实纵茎最大，与对照差异显著;果实横径在79.52～80.73mm，处理间无显著差异;果形指数在0.69～0.74之间，均属于扁圆形果，C1、C2显著大于CK;果实硬度表现为C1

从表2可以看出，蚯蚓生物套种套养方式对番茄的营养品质具有增益效果。C1可溶性固形物含量最高，为6.04%;VC及番茄红素含量均为C1最高，分别比C2、CK提高9.79%、59.75%和10.63%、46.19%;而可溶性糖和有机酸含量则表现为C2>C1>CK。

2.3 蚯蚓生物套种套养对番茄产量的影响

从表3可知，不同蚯蚓生物套种套养方式对番茄产量的影响有差异。其中平均单果重C2处理最高，为242.12g，比CK高13.43%;C2单株产量最高，其次是C1，分别比CK高23.10%和6.93%;666.7m2产量C1和C2分别比CK提高6.35%和22.72%。从各产量指标上看，不同蚯蚓生物套种套养方式对番茄产量均有增产效果，但采用垄上套种套养技术的C2效果最好，产量最高。

2.4 蚯蚓生物套种套养对根际土壤微生物群落的影响

从图2可知，蚯蚓生物套种套养对番茄根际土壤微生物含量存在一定的影响。各处理根际土壤微生物数量较试验前均呈增加趋势，真菌数量3个处理之间差异显著，CK的真菌數量最多，为45.7×103cfu/g，其次是C2，为36.5×103cfu/g，C1和C2分别比CK降低55.36%和20.13%;根际土壤中C2细菌数量最多，为120.8×106cfu/g，其次是C1，为52.9×106 cfu/g，分别比CK提高271.68%和62.77%;根际土壤中C2放线菌数量也最多，为22.4×104cfu/g，其次是C1，为18.8×104cfu/g，分别比CK提高211.11%和161.11%。

3 讨论与结论

蚯蚓具有丰富的酶系统，可将畜禽粪便等分解实现固体废弃物的无害化处理，同时经过蚯蚓粪处理的土壤具有良好的通气和持水能力[14]，且含有多种促进植物生长的植物激素，对番茄的生长和品质均具有一定的促进作用[15]。本研究结果表明，两种蚯蚓套养模式对设施番茄的生长、品质和产量指标均有不同程度的提高，根际土壤微生物数量也存在一定的差异性。这说明蚯蚓取食牛粪转化为蚓粪后被根系吸收，在番茄整个生育期表现出显著的促生作用，这与董青君[16]、常青[17]等的研究结果一致。本研究表明，采用蚯蚓套种套养技术的C1和C2处理的果形指数均比CK高，说明番茄果实更整齐更美观;可溶性固形物、VC、番茄红素、可溶性糖和有机酸含量垄沟内套养的C1分别比CK提高13.11%、59.75%、46.19%、3.16%和17.05%，垄上套养的C2分别比CK提高9.36%、45.50%、32.14%、10.18%和28.98%，说明采用不同蚯蚓套养技术能够显著提高设施番茄的外观品质和营养品质。这与张国显等[18]的研究结果相符。本试验结果表明，不同蚯蚓生物套种套养方式对番茄产量均有增产效果，其中采用垄上套养技术的C2产量最高，666.7m2为6628.68kg，其次是垄沟套养技术的C1，为5744.24kg，分别比CK提高22.72% 和6.35%，这与路迎奇等[19]的研究结果一致。究其原因，主要是由于套养蚯蚓提高了番茄根系的活力，而经过蚯蚓取食所产的蚓粪又是很好的有机肥，疏松性好，增强了土壤通透性，利于根系发育，促进生长，改善果实品质及产量。

研究表明施用蚯蚓粪可以改善土壤微生物群落，减轻土传病害的发生，而植物土传病害的发病率与土壤细菌和放线菌数量呈负相关，与土壤真菌数量呈正相关[20，21]。设施温室连作模式下土壤的微生物群落多样性指数、丰富度和均匀度指数均随着种植年限的延长而降低[20]。而长期大量使用化肥、农药促使微生物区系由“细菌型”土壤向低肥的“真菌型”土壤转化，土壤肥力急剧下降，病原菌数量不断升高，从而导致土传病害日益加重[22]。本研究发现，各处理的微生物数量相对于试验前均呈增加趋势，但土壤真菌数量C1和C2显著低于CK，而土壤细菌和放线菌数量显著高于CK，说明采用蚯蚓生物套种套养技术能够明显改善微生物结构，使其更加合理，预防或者减轻土传病害的发生，确保设施番茄的稳产稳收，与杨丽娟等[23]的研究结果一致。

蚯蚓生物套种套养技术在设施番茄中的应用，不仅降低了牛粪、蔬菜废弃物带来的潜在面源污染，而且确定了资源化利用的可行性。综上所述，蚯蚓生物套种套养可有效促进设施番茄的生长发育，提升番茄果实品质及产量，改善根际土壤微生物结构，综合考虑以垄上套养蚯蚓技术的效果最佳。