于占東劉云峰溫丹王曉孫凱寧王克安楊寧

(1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130118；2.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，山東 濟(jì)南 250100)

作物所需營(yíng)養(yǎng)元素絕大部分從土壤中攝取，施用化肥可以直接增加土壤養(yǎng)分，顯著提高作物產(chǎn)量。但重施化肥、輕施有機(jī)肥，易造成嚴(yán)重的土壤退化和環(huán)境污染等問(wèn)題[1]。生物有機(jī)肥是在堆肥的基礎(chǔ)上，向腐熟物料中添加功能性微生物菌劑進(jìn)行二次發(fā)酵而制成的含有大量功能性微生物的有機(jī)肥料，與其他肥料相比具有培肥土壤、改善產(chǎn)品品質(zhì)等優(yōu)勢(shì)[2]，對(duì)中國(guó)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)是芽孢桿菌屬的一種，廣泛分布在土壤及腐敗的有機(jī)物中。已有研究表明，枯草芽孢桿菌有機(jī)肥能夠增加功能微生物的活力[3，4]，施用該類肥料不僅能提高土壤肥力[5，6]、促進(jìn)植物生長(zhǎng)[7，8]，還能有效抑制土壤病原菌[9，10]。目前許多生防菌株在盆栽試驗(yàn)及溫室中展現(xiàn)出了良好的抑病能力[11]，但有關(guān)生物有機(jī)肥施用對(duì)設(shè)施蔬菜連作土壤的培肥防控研究相對(duì)較少。

面條菜是草本植物石竹科麥瓶草屬麥瓶草(Silene conoideaL.)幼苗的俗稱，別名麥瓶草，是黃河中下游地區(qū)老百姓愛(ài)吃的一種野菜，其食用部位為肥嫩葉片和幼莖，美味可口，富含維生素、氨基酸和人體所需的多種礦物質(zhì)，營(yíng)養(yǎng)豐富。

本試驗(yàn)在塑料大棚條件下研究有機(jī)肥配施菌肥對(duì)面條菜生長(zhǎng)及對(duì)土壤改良的影響，以期為用有機(jī)肥配施生物菌肥來(lái)緩解設(shè)施蔬菜連作障礙及促進(jìn)蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況及材料

試驗(yàn)于2021年4—6月在山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所試驗(yàn)基地塑料大棚內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤有機(jī)質(zhì)含量2.7%、全氮3.01 g/kg、有效磷290.1 mg/kg、速效鉀295.85 mg/kg，pH值7.38，EC值331.9μS/cm。

面條菜種子購(gòu)自濟(jì)南大江種子有限公司。發(fā)酵大豆有機(jī)肥購(gòu)自山東宏升生物工程有限公司，其全氮含量5.15%、全磷0.63%、全鉀2.15%、有機(jī)質(zhì)820.34 g/kg。生物菌肥為枯草芽孢桿菌粉劑，有效活菌數(shù)≥200億個(gè)/g，購(gòu)于山東君德生物科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)處理，分別為CK:不施肥；T1:生物菌肥(7.5 kg/hm2)；T2:大豆有機(jī)肥(6 750 kg/hm2)；T3:生物菌肥(7.5 kg/hm2)＋大豆有機(jī)肥(6 750 kg/hm2)。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)3次。小區(qū)面積為2 m2(1 m×2 m)。小區(qū)用田埂隔開(kāi)，隔離行寬0.5 m。4月21日整地施肥作平畦。4月28日條播面條菜種子，正常田間管理；5月10日間苗，每小區(qū)定植330株；6月3日采收。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

面條菜采收前取樣測(cè)定其株高、莖粗、鮮重、干重及小區(qū)產(chǎn)量，并測(cè)定其維生素C、可溶性糖、可溶性蛋白、粗纖維、硝酸鹽含量等品質(zhì)指標(biāo)[12]。6月12日取土樣，測(cè)定土壤pH值、相對(duì)電導(dǎo)率及土壤脲酶、蔗糖酶、過(guò)氧化氫酶和堿性磷酸酶活性[13]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

使用Microsoft Excel 2019對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，使用系統(tǒng)軟件IBM SPSS Statistics 26進(jìn)行單因素方差分析，Duncan’s法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)肥配施生物菌肥對(duì)土壤理化性狀的影響

由表1可知，不同施肥處理均能提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，表現(xiàn)為T3>T2>T1>CK，各處理較CK增加2.1%~12.0%，T3顯著高于T2，二者與CK差異顯著，T1與CK差異不顯著。各施肥處理堿解氮含量較CK顯著增加7.6%~43.3%，T3處理增幅最大，說(shuō)明大豆有機(jī)肥本身含氮量高，生物菌肥的配施增加了微生物量，從而促進(jìn)氮礦化。土壤有效磷含量，T3比T2處理顯著提高5.3%，即有機(jī)肥配施生物菌肥處理的土壤有效磷含量高于單施有機(jī)肥處理。土壤速效鉀含量，各施肥處理較CK增加4.9%~47.7%，T3與T2處理差異顯著，說(shuō)明配施生物菌肥促進(jìn)土壤微生物活動(dòng)，使土壤中礦物態(tài)鉀轉(zhuǎn)化為速效鉀，進(jìn)而增加速效鉀含量。

表1 不同處理對(duì)土壤理化性狀的影響

各施肥處理土壤pH值均顯著低于CK，表現(xiàn)為CK>T1>T2>T3，且處理間差異顯著。這是由于各施肥處理在分解過(guò)程中產(chǎn)生二氧化碳、有機(jī)酸及無(wú)機(jī)酸等物質(zhì)，一定程度上調(diào)節(jié)土壤的酸堿度，因而土壤pH值均有不同程度降低。電導(dǎo)率(EC值)表現(xiàn)為T3>T2>T1>CK，且處理間差異顯著，原因可能是有機(jī)肥提高了微生物活性，促進(jìn)土壤有機(jī)物分解。

2.2 有機(jī)肥配施生物菌肥對(duì)土壤酶活性的影響

從圖1可看出，不同施肥處理對(duì)土壤酶活性的影響不同。土壤脲酶活性對(duì)土壤有效態(tài)氮的轉(zhuǎn)化有重要影響，其活性依次表現(xiàn)為T3>T2>T1>CK，其中T3處理比CK高出72.1%(圖1A)。配施枯草芽孢桿菌處理顯著高于單施有機(jī)肥處理，說(shuō)明枯草芽孢桿菌顯著影響土壤脲酶活性。

由圖1B看出，施用有機(jī)肥、枯草芽孢桿菌及兩者配施處理的土壤蔗糖酶活性均顯著高于CK，依次為T3>T2>T1>CK，且處理間差異顯著，其中T3比T2高出33.5%。

由圖1C看出，與CK相比，所有施肥處理土壤過(guò)氧化氫酶活性都有提升，表現(xiàn)為T2>T3>T1>CK，增幅在3.6%~13.8%之間，與CK差異均達(dá)顯著水平。T3與T2無(wú)顯著差異，二者顯著高于T1，說(shuō)明有機(jī)肥單施及配施枯草芽孢桿菌均可以顯著影響土壤過(guò)氧化氫酶活性。

土壤磷酸酶活性能夠影響土壤有效態(tài)磷的轉(zhuǎn)化能力。不同處理間土壤磷酸酶活性差異顯著，依次為T3>T2>T1>CK。各施肥處理較CK增加8.5%~40.9%(圖1 D)。說(shuō)明有機(jī)肥配施生物菌肥更有利于土壤磷酸酶活性的提高，土壤磷素釋放多，有利于面條菜根系對(duì)磷素的吸收。

圖1 不同施肥處理對(duì)土壤酶活性的影響

2.3 有機(jī)肥配施生物菌肥對(duì)面條菜生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響

由表2可知，有機(jī)肥及其配施枯草芽孢桿菌均能顯著促進(jìn)面條菜的生長(zhǎng)，各處理莖粗、地上部鮮重和干重均表現(xiàn)為T3>T2>T1>CK，對(duì)照面條菜生長(zhǎng)細(xì)弱。各施肥處理產(chǎn)量均顯著提高，其中以T3最高，其次是T2，T3比T2產(chǎn)量提高78.7%。說(shuō)明有機(jī)肥配施枯草芽孢桿菌更能促進(jìn)面條菜的生長(zhǎng)。

表2 不同施肥處理對(duì)面條菜生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響

2.4 有機(jī)肥配施生物菌肥對(duì)面條菜品質(zhì)的影響

由表3看出，不同施肥處理對(duì)面條菜的品質(zhì)指標(biāo)影響不同。其中，維生素C含量表現(xiàn)為T3>T2>T1>CK，各施肥處理較CK高出34.1%~90.9%，且差異顯著；T3與其他處理差異顯著，表明有機(jī)肥配施枯草芽孢桿菌對(duì)維生素C含量影響最大?？扇苄蕴呛勘憩F(xiàn)為T3>T2>T1>CK，各施肥處理較CK提高41.8%~74.5%，且差異均達(dá)顯著水平。可溶性蛋白含量各施肥處理較CK提高42.4%~87.5%，且差異均達(dá)顯著水平，其中T3表現(xiàn)最好，其次為T1。各施肥處理粗纖維含量比CK顯著降低47.6%~54.0%，其中T3降幅最大。說(shuō)明在相同有機(jī)肥施用水平下，配施枯草芽孢桿菌更有利于降低面條菜的粗纖維含量。

表3 不同施肥處理對(duì)面條菜品質(zhì)的影響

硝酸鹽含量是蔬菜安全品質(zhì)中需要監(jiān)控的重要指標(biāo)。各處理面條菜硝酸鹽含量表現(xiàn)為T3>T2>CK>T1，其中T3、T2硝酸鹽含量分別比CK增加92.5%、78.9%，處理間差異均達(dá)顯著水平，T1硝酸鹽含量比CK減少9.5%。表明大豆有機(jī)肥及有機(jī)肥配施枯草芽孢桿菌均促進(jìn)了植物對(duì)氮的吸收，提高面條菜硝酸鹽含量，但仍遠(yuǎn)低于GB 19338—2003葉菜類國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(3 000 mg/kg)。

3 討論與結(jié)論

土壤微生物生物量、土壤酶活性及氮、磷、鉀含量均是土壤肥力的重要指標(biāo)。前人對(duì)有機(jī)肥和菌肥有諸多研究[6，7，14，15]，認(rèn)為施用有機(jī)肥和菌肥能顯著提高土壤酶活性，降低pH值，增加土壤有益微生物，促進(jìn)土壤肥力提高。本研究表明，有機(jī)肥配施生物菌肥可增加土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀含量，降低pH值，菌肥可促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的分解和養(yǎng)分的有效化，有利于設(shè)施蔬菜土壤的改良。這與前人的研究結(jié)果一致。但試驗(yàn)中EC值升高的結(jié)論與稻草配施生物菌劑使種植黃瓜的大棚土壤EC值降低的結(jié)論相反[15]，這可能與施入有機(jī)肥的種類不同及未施化肥、面條菜生育期短等原因有關(guān)。大豆有機(jī)肥本身碳氮比低，土壤中的硝酸鹽不會(huì)額外消耗太多，反而分解更多。

本研究表明，施用有機(jī)肥和菌肥能顯著提高土壤酶活性，促進(jìn)土壤肥力提高。其中，土壤脲酶活性與土壤堿解氮含量、土壤磷酸酶活性與土壤有效磷含量的變化趨勢(shì)基本一致，這與劉麗英等[11]的研究結(jié)果相似。過(guò)氧化氫酶活性高低與土壤有機(jī)質(zhì)含量和有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化具有很好相關(guān)性[13]。本研究中施肥處理的土壤過(guò)氧化氫酶活性均增加，且生物菌肥配施有機(jī)肥處理較CK顯著增加，這可能與生物菌肥的氧化還原能力較強(qiáng)有關(guān)。

不同施肥處理對(duì)面條菜的產(chǎn)量和品質(zhì)影響不同，其中有機(jī)肥配施生物菌肥對(duì)面條菜莖粗、干物質(zhì)含量等影響較大，顯著提高產(chǎn)量；均顯著提高面條菜維生素C、可溶性糖和可溶性蛋白含量，有效降低面條菜粗纖維含量。這與李偉[16]、龐月[17]和王廣印[18]等的結(jié)論一致。微生物功能的發(fā)揮除受環(huán)境因子制約外，作物種類、有機(jī)肥及耕作制度等也是重要的影響因素。有關(guān)協(xié)調(diào)生物菌肥與作物、有機(jī)肥及耕作制度間的關(guān)系，發(fā)揮其在設(shè)施蔬菜土壤改良、促進(jìn)作物生長(zhǎng)等方面的作用還有待進(jìn)一步研究。