《Italian Journal of Agronomy》：Interactive effects of treated wastewater irrigation and Trichoderma harzianum inoculation on growth and yield of tomato (Solanum lycopersicum L.)
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本研究针对农业用水短缺问题，探讨了将处理废水（TWW）灌溉与哈茨木霉（T. harzianum）接种相结合，以提升两种番茄品种（Bobcat和Galilea）在温室条件下生长与产量的策略。结果表明，高浓度TWW与木霉接种相结合能显著促进番茄的营养生长、根系发育和果实产量，并揭示了二者之间的协同效应，为水匮乏地区的可持续蔬菜生产提供了有前景的综合解决方案。
在全球气候变化和农业集约化的双重压力下，淡水资源日益紧张，农业灌溉用水面临前所未有的挑战。据统计，农业用水占全球淡水消耗的近70%，而人均可用水量在过去20年中已下降超过20%。在这一背景下，寻找替代性灌溉策略，在不影响作物生产力的前提下减少对淡水资源的依赖，显得尤为紧迫。处理废水（Treated Wastewater，简称TWW）的农业回用，作为一种既能提供灌溉水源又能补充土壤养分的途径，已在多个地中海国家得到实践。与此同时，像哈茨木霉（Trichoderma harzianum，简称T. harzianum）这样的有益微生物，作为生物刺激剂，因其能促进根系生长、增强营养吸收及诱导植物系统抗性，正受到越来越多的关注。番茄作为全球广泛种植的蔬菜，对灌溉管理尤其敏感，特别是在干旱和半干旱地区。那么，将这两种可持续策略——处理废水灌溉与木霉接种——结合使用，会产生怎样的效果呢？它能否带来“1+1>2”的协同效应，为解决水资源短缺和农业可持续发展提供新的思路？这正是本研究所要探索的核心问题。
本研究于2023年10月至2024年2月在摩洛哥肯尼特拉伊本·图费勒大学的温室内进行。研究人员选取了Bobcat和Galilea两个番茄品种，设置了五个TWW灌溉水平（0%、25%、50%、75%、100% TWW），每个水平下又分为接种哈茨木霉（Tr+）和未接种（Tr-）两组，采用完全随机设计，共60个处理组合。实验过程中未施用任何额外肥料，以精确评估TWW的营养贡献。TWW水源来自一个主要处理生活污水的活性污泥法污水处理厂。T. harzianum的接种分两次进行：移栽时和移栽三周后。实验结束后，研究人员系统评估了植物高度、茎粗、叶片数量与面积、根系长度与体积、果实数量与重量等共17项农艺形态和产量相关性状。统计分析采用三因素方差分析（ANOVA）、斯皮尔曼相关分析、主成分分析（PCA）和层次聚类分析（HCA）。
3.1. 处理废水和哈茨木霉对营养生长（地上部形态）的影响
处理废水（TWW）显著促进了两个番茄品种的营养生长，而哈茨木霉的接种进一步放大了这种积极效应。植物高度、茎粗、叶片数量和分枝数均随TWW浓度的增加而增加，并在最高浓度（100% TWW）结合接种处理（S4(Tr+)）下达到峰值。例如，Galilea品种在此处理下株高达115.7?±?0.60?cm，拥有21.3?±?0.38个分枝和219.3?±?0.60片叶子。方差分析显示，品种、TWW水平、接种处理及其两两交互作用对多数地上部性状均有显著影响。
3.2. 叶片特性
叶片面积和鲜重同样受TWW和接种处理的显著影响。最大叶片面积出现在Galilea的S4(Tr+)处理，达到191.3?cm2，而Bobcat在相同处理下的最大鲜叶重为213.7?±?4.9?g。方差分析表明，三个因素（品种、TWW、接种）及其三向交互作用对叶片面积和生物量均有高度显著影响，表明处理组合对叶片发育具有复杂而强烈的调控作用。
3.3. 根系发育对TWW和哈茨木霉接种的响应
根系性状对处理组合的响应呈现出有趣的模式。尽管根长随TWW浓度增加而减少，表明高浓度TWW（可能因盐分）抑制了根系的纵向延伸，但根系体积和生物量（鲜重和干重）却显著增加。在S4(Tr+)处理下，Bobcat的根系体积达到15.6?±?0.38?cm3，高于Galilea的14?±?0.47?cm3。这表明在TWW和T. harzianum的共同作用下，根系形态发生了适应性转变，从细长型转向更密集、粗壮的构型，以更有效地获取水分和养分。
3.4. 果实产量
果实产量及相关参数得到了极大提升，显示出TWW与木霉的协同增效作用最为明显。在S4(Tr+)处理下，Bobcat的单株果实数量（12.3?±?0.54个）、平均单果重（156.4?±?1.40?g）和单株总产量（1934.22?±?8.15?g）均达到最高，相较于未处理的对照（S0(Tr-)），其总产量增幅超过520%。Galilea品种的产量也显著提高，但整体表现不及Bobcat，表明品种间存在基因型特异性响应。方差分析再次确认了品种、TWW水平和接种处理对产量性状的显著主效应及复杂交互作用。
3.5. 相关性矩阵分析
相关性分析（）揭示了各性状间的紧密联系。大多数农艺性状（如株高、茎粗、叶片数、生物量、产量构成因素）之间呈强正相关，而根长则与这些性状呈强负相关，这进一步印证了高TWW浓度下根系形态从伸长向增粗转变的适应策略。
3.6. 主成分分析
主成分分析（PCA）清晰地区分了不同处理组合的效果。在没有接种的情况下，第一主成分（Dim1，解释73.3%的变异）主要反映了TWW水平的梯度，高TWW处理与高生长和产量性状紧密关联。在接种T. harzianum后，PCA的解释方差提升至91.4%，并且高TWW结合接种的处理（如S3(Tr+)和S4(Tr+)）更紧密地聚集在高性能性状周围，直观地证实了木霉接种与TWW灌溉之间的协同作用。
3.7. 层次分析
层次热图分析（）比较了接种与未接种条件下的植物响应。未接种时，各性状响应较弱且模式分散。而接种后，植物在所有评估性状上均表现出增强且更一致的性能，形成了明确的聚类，反映了T. harzianum作为生物刺激剂在促进植物整体活力和增强胁迫恢复力方面的作用。
本研究通过系统性的实验设计和多角度的数据分析，得出了明确的结论：将处理废水（TWW）灌溉与哈茨木霉（T. harzianum）接种相结合，对番茄的生长和产量产生了显著的协同促进作用。这种协同作用体现在多个方面：TWW提供了灌溉水和必需的营养元素（如氮、磷、钾），而T. harzianum则通过改善根系结构、促进养分吸收和可能诱导系统抗性等方式，帮助植物更有效地利用这些资源，并缓解TWW可能带来的盐分等胁迫。最终，这种组合策略不仅大幅提升了番茄的营养生长和根系发育，更重要的是带来了果实产量的成倍增长。
这项研究的意义在于，它为解决半干旱地区（如摩洛哥）农业面临的水资源短缺和化肥依赖问题，提供了一个切实可行、环境友好且符合农业生态学原则的综合方案。它展示了“变废为宝”（废水利用）与“借力自然”（微生物助力）相结合的巨大潜力。研究也指出，该策略的成功实施需要关注长期应用中可能出现的盐分积累、污染物及微生物安全风险，并建议未来研究应在田间条件下进行验证，开展经济可行性评估，并探索适合农民的推广路径。总体而言，整合TWW灌溉与微生物生物刺激剂代表了一种有前景、成本效益高且可扩展的解决方案，有助于在水资源匮乏的地区实现作物生产力的提升和农业的可持续发展。
