宋小穎，董勝旗，于海闊，吳廣利，張新仕，侯大山，孫明清，高倩，劉鑫翠，李光，李娟茹，張廣輝*

（1.石家莊市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，河北 石家莊 050051；2.河北萌幫水溶肥料股份有限公司，河北 石家莊 050051；3.河北省農(nóng)林科學院農(nóng)業(yè)信息與經(jīng)濟研究所，河北 石家莊 050051）

黃瓜是我國設施蔬菜的主要種類之一，市場需求量巨大，其品質(zhì)直接關(guān)系到千家萬戶的食品安全[1]。黃瓜是典型的富硅植物，研究表明，增施硅肥對促進黃瓜生長發(fā)育、增強植株抗性、提高果實品質(zhì)均具有重要作用[2～8]。

硅是地球的第二大組成元素，主要以不溶于水的礦物質(zhì)形式存在[9，10]。硅元素是農(nóng)作物生長所需的重要營養(yǎng)元素，但其并不能直接作為養(yǎng)分而被作物吸收，只能以土壤液中微量單硅酸的形式被吸收利用[11，12]。土壤中活性硅不足，主要采用施用外源硅肥的方式補充作物需求[13～17]。通過微生物活化降解土壤中的礦物質(zhì)硅，使其部分變?yōu)榛钚怨瑁且环N較直接施用外源硅肥更經(jīng)濟、有效補充土壤活性硅的方法，采用該方法既可以降低肥料投入，又可以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)收益[18～20]。

阿氏芽孢桿菌解硅微生物菌劑MB35-5（以下簡稱“MB35-5”）是從土壤中篩選出的最具代表性的高效解硅菌株，室內(nèi)試驗結(jié)果顯示，MB35-5 水劑、粉劑處理的硅酸鎂培養(yǎng)液中，水溶性硅含量分別較對照提高了149.1%和251.4%[21]；大田試驗結(jié)果顯示，施用MB35-5 可降低甜瓜的坐瓜結(jié)位，增產(chǎn)16.78%，并促進甜瓜早熟，降低甜瓜失重率，極顯著地提高貯藏期甜瓜的硬度[22]。

日光溫室連年種植黃瓜，從土壤中帶走了大量的有效硅。而常規(guī)施用礦物性硅肥，不僅會增加生產(chǎn)投入，且在作物生長期內(nèi)活性硅釋放緩慢、肥效有限。在甜瓜、甜菜等作物上的研究表明，使用解硅生物菌劑MB35-5 對土壤中的礦物質(zhì)硅進行活化、降解，既能使土壤中的難溶性含硅礦物得到有效利用，又能減少生產(chǎn)作業(yè)投入，是一種更經(jīng)濟有效補充土壤有效硅的途徑[21，22]。MB35-5 在不同作物上的解硅效果研究較少，截至目前尚未見到在黃瓜種植中應用的詳細研究報道。基于此，在日光溫室黃瓜上，研究了施用MB35-5 對黃瓜拉秧后土壤有效硅含量以及植株抗病性、生長性狀和果實產(chǎn)量的影響，旨為新型生物解硅菌劑在黃瓜生產(chǎn)中的應用提供科學依據(jù)。

1 材料及方法

1.1 試驗地概況

試驗在石家莊市藁城區(qū)農(nóng)聯(lián)蔬菜專業(yè)合作社種植黃瓜的日光溫室內(nèi)實施。土壤為黏壤土，0～20 cm 土層基礎(chǔ)養(yǎng)分含量為有機質(zhì)26.3 g/kg、全氮1.61 g/kg、P2O547.5 mg/kg、K2O 189 mg/kg、堿解氮45.73 mg/kg，有效硅含量為120.62 mg/kg，pH 值9.05。

1.2 試驗材料

供試阿氏芽孢桿菌解硅微生物菌劑為MB35-5 粉劑，菌數(shù)超過250 億個/g，由河北萌幫水溶肥料有限公司提供；黃瓜品種為17-7。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計 本研究在不施用外源硅的條件下進行。試驗MB35-5 處理設2 個，施用量分別為3 000和6 000 g/hm2，在黃瓜初花期一次性沖施；對照處理（CK）為黃瓜初花期灌等量清水。小區(qū)面積40 m2，隨機區(qū)組排列，3 次重復。

2020 年2 月18 日在日光溫室內(nèi)定植黃瓜，株行距90 cm×30 cm，種植密度34 500 株/hm2。定植前底施腐熟雞糞8 m3/hm2，黃瓜生長期不再使用其他葉面肥，其他田間管理措施與當?shù)胤N植戶相同。

1.3.2 測定項目與方法 分別在黃瓜生長中期（4 月10 日）和中后期（5 月9 日），各選擇具代表性的植株10 株，利用直尺測量同一節(jié)位上葉片大小，利用游標卡尺測量莖粗，利用皮尺測量株高，利用葉綠素測定儀測定葉綠素含量，取平均值；以大棚溫室中常見的病害黃瓜霜霉病和黃瓜角斑病為調(diào)查對象，4 月中旬每個小區(qū)均隨機選擇10 株，每株均自同一位置從上到下連續(xù)選擇10 片葉，統(tǒng)計病葉數(shù)，計算病葉率，同時觀察整株長勢情況；記錄各小區(qū)每次收獲的黃瓜質(zhì)量，統(tǒng)計小區(qū)黃瓜產(chǎn)量，再折合成單位面積產(chǎn)量，計算增產(chǎn)率。

黃瓜拉秧后，每小區(qū)均采用三點取樣法采集土壤樣品，利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定土壤有效硅含量（使用0.025 mol/L 檸檬酸溶液浸提，檢測方法為硅鉬藍比色法）。

1.3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析 使用Excel 和SPSS 25.0 統(tǒng)計學軟件進行數(shù)據(jù)處理與分析，其中“均數(shù)±標準差”的表達形式代表的是計量數(shù)據(jù)，采用t檢驗方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 對土壤有效硅含量的影響

黃瓜拉秧后，CK 的土壤有效硅含量＜播前，降幅為8.7%（表1）。表明在不施用外源硅的條件下，黃瓜生長對土壤的有效硅消耗較大。MB35-5 處理的土壤有效硅含量均＞播前，增幅為13.8%～16.1%；指標值均極顯著＞CK，增幅為24.6%～27.2%，但不同用量處理的土壤有效硅含量差異不顯著，其中處理Ⅱ的指標值較處理Ⅰ提高了2.1%。表明在不施用外源硅的條件下，施用MB35-5 能夠有效活化、降解土壤中的難溶性硅，補充土壤有效硅，其中處理Ⅱ的效果略優(yōu)于處理Ⅰ。

表1 施用MB35-5 對黃瓜收獲后土壤有效硅含量的影響Table 1 Effect of MB35-5 on soil available silicon content after cucumber harvest

2.2 對黃瓜植株生長的影響

在黃瓜生長中期和中后期，MB35-5 處理的葉面積均極顯著＞CK，但不同用量處理的葉面積差異均不顯著，其中處理Ⅱ的指標值略＞處理Ⅰ；莖粗均＞CK，其中處理Ⅱ的莖粗極顯著＞處理Ⅰ和CK，而處理Ⅰ與CK 差異不顯著；株高均＞CK，且均以處理Ⅱ最高，其中生長中期所有處理間差異均不顯著，生長中后期處理Ⅰ與CK 差異不大但二者均極顯著＜處理Ⅱ；SPAD 值均＞CK，但不同時期各處理間差異均不顯著（表2）。表明在不施用外源硅的條件下，施用MB35-5能夠促進黃瓜植株健壯生長，其中處理Ⅱ的效果優(yōu)于處理Ⅰ。

表2 施用MB35-5 對黃瓜植株生長的影響Table 2 Effect of MB35-5 on plant growth of cucumber

2.3 對黃瓜產(chǎn)量的影響

MB35-5 處理的黃瓜長度、單果質(zhì)量和理論產(chǎn)量均極顯著＞CK，增幅分別為7.4%～10.2%、9.1%～13.9%和8.8%～11.9%；但不同用量處理的3 個指標值差異均不顯著，其中處理Ⅱ的黃瓜長度、單果質(zhì)量、產(chǎn)量分別較處理Ⅰ提高了2.6%、4.5%和2.8%（表3）。表明在不施用外源硅的條件下，施用MB35-5 能夠顯著增加果實長度，明顯提高單果質(zhì)量和單位面積產(chǎn)量，其中處理Ⅱ的效果略優(yōu)于處理Ⅰ。

表3 施用MB35-5 對黃瓜產(chǎn)量的影響Table 3 Effect of MB35-5 on yield of cucumber

2.4 對黃瓜長勢和抗病性的影響

裸眼觀察發(fā)現(xiàn)，MB35-5 處理的黃瓜植株長勢旺盛；而CK 的黃瓜植株長勢一般（表4）。病情調(diào)查結(jié)果顯示，MB35-5 處理對黃瓜霜霉病和黃瓜細菌性角斑病病葉率的影響程度不同，其中，黃瓜霜霉病的病葉率極顯著＜CK，但不同用量處理的差異不顯著，其中處理Ⅱ的指標值較處理Ⅰ降低了2.2 百分點；黃瓜細菌性角斑病的病葉率與CK 差異均不顯著，且不同用量處理的差異也不顯著，其中處理Ⅱ的指標值較處理Ⅰ降低了0.7 百分點。表明在不施用外源硅的條件下，施用MB35-5 能夠顯著增強黃瓜植株長勢，明顯提高對黃瓜霜霉病的抗性，但對黃瓜細菌性角斑病的抗性影響不大，其中處理Ⅱ的效果略優(yōu)于處理Ⅰ。

表4 施用MB35-5 對黃瓜長勢和抗病性的影響Table 4 Effects of MB35-5 on growth and disease resistance of cucumber

3 結(jié)論與討論

本研究是在不施用外源硅的條件下進行的，試驗結(jié)果表明，在溫室土壤中施用MB35-5 后能有效補充黃瓜生長消耗的土壤有效硅，黃瓜收獲后施用量3 000和6 000 g/hm2處理的土壤有效硅含量分別較播前提高了13.8%和16.1%，分別較清水對照處理提高了24.6%和27.2%；能顯著促進黃瓜植株生長，有效增強對黃瓜霜霉病的抗性，明顯提高黃瓜產(chǎn)量，施用量為3 000和6 000 g/hm2處理的黃瓜產(chǎn)量分別較清水對照處理提高了8.8%和11.9%。MB35-5 施用量6 000 g/hm2處理在補充土壤有效硅、提高黃瓜產(chǎn)量、增強黃瓜抗病性方面的效果優(yōu)于施用量3 000 g/hm2處理，建議實際生產(chǎn)中MB35-5 的施用量為6 000 g/hm2。

硅被認為是繼氮、磷、鉀三大元素之后的第4 種生長元素，為禾本科等作物必需的養(yǎng)分，不僅能提高作物葉片的光合作用能力，促進作物積累更多的有機物質(zhì)[23]，還能提高作物莖稈的健壯程度，增強抗病能力，對提升瓜果蔬菜品質(zhì)、增強作物對不良生長環(huán)境的抗逆性等具有顯著作用，是植物生長過程中不可缺少的一種元素[24]。

近些年來，由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上復種指數(shù)較高，致使土壤中的有效硅含量大幅度降低，對于農(nóng)作物而言，僅依靠自然循環(huán)來供給硅元素是遠遠不夠的，因此施用硅肥并有效利用顯得十分重要[25～28]。硅雖然在自然界中分布廣，但主要以二氧化硅和硅酸鹽的形式存在，而這些含硅礦物質(zhì)均呈非常穩(wěn)定的潔凈態(tài)與非晶態(tài)狀，溶解度低，難以被植物吸收。選擇能夠?qū)ν寥乐须y溶性硅礦物進行分解的微生物，對土壤中的礦物質(zhì)硅進行活化、降解，使其一部分變成活性硅，既可以使土壤中的難溶性含硅礦物得到有效利用，又可以起到抗病、改善土壤環(huán)境的作用，是一種較施用外源礦物性硅肥更為經(jīng)濟、環(huán)保的補充土壤有效硅的途徑。因此，積極開發(fā)生物性硅肥是我國目前生物肥料研究的焦點[29，30]。微生物對礦物質(zhì)進行降解主要是通過酸解、酶解、微生物（分泌物）與礦物絡合等途徑實現(xiàn)的[31]，因此，挖掘得到解硅能力較強的微生物菌株具有重要意義。MB35-5 具有高效活化分解土壤中硅元素的功能，施入土壤后能夠促進作物健壯生長，增強作物抗逆性，提高品質(zhì)和產(chǎn)量。且與其他菌種相比，MB35-5 具有更強的適應性?？紤]到實際應用時很多微生物在偏酸、堿性土壤中持續(xù)性均較差，而MB35-5 的適應性更強，這一突出優(yōu)勢使得其具有很強的競爭力。本研究中溫室土壤的pH 值為9.05，通過田間試驗進一步明確了MB35-5 施入偏堿性土壤后，可以分解土壤中的礦物性硅，提高土壤有效硅含量，對促進黃瓜健壯生長、增強植株抗病性、提高黃瓜產(chǎn)量起到積極作用。

通過對日光溫室黃瓜常發(fā)性病害黃瓜霜霉病和黃瓜細菌性角斑病的發(fā)病情況調(diào)查發(fā)現(xiàn)，沖施MB35-5后黃瓜霜霉病病葉率顯著降低，而黃瓜細菌性角斑病病葉率與清水對照無明顯差別。黃瓜霜霉病是真菌性病害，黃瓜細菌性角斑病是細菌性病害，MB35-5 是否有助于提高黃瓜對真菌性病害的抗病性而對細菌性病害無效的觀點還有待于進一步驗證。