复合微生物菌剂对设施土壤改良及黄瓜产量的影响

Effect of Compound Microbial Agents on Improvement of Greenhouse Soil and Yield of Cucumber

doi: 10.3969/j.issn.2096-7047.2022.06.007

王连祥 Lianxiang WANG , 杨涌 Yong YANG , 马全喜 Quanxi MA , 郑守如 Shouru ZHENG , 孙晓飞 Xiaofei SUN

1 菏泽市农业科学院山东菏泽 274000 Heze Academy of Agricultural Sciences, Heze, Shandong 274000, China 2 菏泽市牡丹区小留镇农业农村服务中心山东菏泽 274000 Agricultural and Rural Service Center of Xiaoliu Town, Mudan District, Heze City, Heze, Shandong 274000, China 3 菏泽开发区丹阳街道办事处山东菏泽 274000 Danyang Sub District Office of Heze Development Zone, Heze, Shandong 274000, China

摘要：

为验证复合微生物菌剂对设施土壤次生盐渍化的改良作用，以黄瓜为试验对象，开展了小区试验。结果表明：施用复合微生物菌剂可提高土壤pH、降低土壤可溶性盐浓度(EC值)，对设施土壤次生盐渍化有较好的改良效果；施用复合微生物菌剂处理的黄瓜生长健壮，叶厚色绿，病害轻，增产效果显著，产投比为7.8~7.9∶1。

关键词：

复合微生物菌剂; 设施农业; 设施栽培; 次生盐渍化; 土壤改良;

Abstract：

In order to verify the improvement effect of compound microbial agents on secondary salinization of greenhouse soil, a plot experiment is carried out with cucumber as the experimental object. The results show that the application of compound microbial agents can increase soil pH, reduce electrical conductivity value (EC value), and have a good improvement effect on the secondary salinization of greenhouse soil. The cucumber treated with compound microbial agents grows healthily with thick and green leaves, as well as reduced disease. The yield increase effect is remarkable and output-input ratio is 7.8-7.9∶1.

Keyword：

compound microbial agent; facility agriculture; protected cultivation; secondary salinization; soil improvement;

设施栽培在我国农业生产中取得了较好的经济效益和社会效益，栽培面积不断扩大，所占的比重逐年增加，到2020年全国温室大棚栽培面积达3 700 000 hm²。但由于栽培条件不同及不良生产活动，导致设施农田土壤因过量施肥、不均衡施肥、不合理灌溉方式、连作、高温高湿和缺少自然雨水淋洗等的影响，土壤次生盐渍化、养分失调、土壤酸化和作物品质下降等问题日益突出，严重制约着我国设施农业的健康持续发展^[1]。设施栽培土壤一年四季均有适宜病原菌生长繁殖的温湿度，病原菌数量不断累积；同时，设施栽培中化肥的过多施用可引起根际土壤理化环境的变化，导致根际病原菌大量繁殖，有益微生物数量减少，随着设施土壤使用年限的延长，出现了作物生长不良、病害严重、施肥不增产反而减产的现象。因此，研究设施土壤改良技术，对设施农业持续健康发展具有重要的指导意义。生物改良措施作为近年来快速发展的改良方式，具有成本低、无二次污染和可大面积应用等优点，是目前最具潜力的设施栽培次生盐渍化土壤改良技术^[2]。微生物应用于次生盐渍化土壤改良，主要通过单一或复合菌种的共同作用^[3]。为验证复合微生物菌剂对设施土壤次生盐渍化的改良作用，本文依据行业标准《肥料效应鉴定田间试验技术规程》(NY/T 497—2002)，对复合微生物菌剂在栽培黄瓜5年以上的设施土壤中的应用效果进行试验，以期为复合微生物菌剂在设施土壤次生盐渍化改良上的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验时间与地点

试验于2021年1月5日—5月18日在山东省菏泽市牡丹区李村镇西李庄日光温室种植大棚、菏泽开发区陈集镇罗庄村日光温室大棚进行。

1.2 供试材料

供试土壤为壤质潮土，设施栽培种植年限均在5年以上，连年进行黄瓜种植。供试土壤盐渍酸化程度较重，pH为6.8，比露地土壤pH(7.6)下降了10.53%。0~20 cm的耕层土壤理化性状见表 1。

表 1

0~20 cm的耕层土壤理化性状

土壤	w(有机质)/(g·kg^-1)	w(全氮)/(g·kg^-1)	w(碱解氮)/(mg·kg^-1)	w(有效磷)/(mg·kg^-1)	w(速效钾)/(mg·kg^-1)	w(水溶性盐)/(g·kg^-1)	可溶性盐浓度(EC值)/(mS·cm^-1)	pH
西李庄设施土壤	19.3	1.27	115	132	298	2.59	0.89	6.9
罗庄村设施土壤	20.3	1.35	123	121	284	2.61	0.92	6.8
罗庄村露地土壤	18.6	0.97	106	56	145	1.42	0.61	7.6

供试肥料：复合微生物菌剂有效菌种包括巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和绿色木霉菌，有效活菌数≥2.0亿/g，胞外多糖质量分数≥1.0 mg/g，有机质质量分数≥15.0%，菏泽市巅峰农用化学有限公司生产提供；复合微生物菌剂灭活基质，有机质质量分数≥15.0%，菏泽市巅峰农用化学有限公司生产提供；硫酸钾型复合肥(16-16-16)，菏泽开发区曹州农用化学有限公司生产；大量元素水溶肥料(15-5-30)，菏泽市巅峰农用化学有限公司生产。

1.3 供试黄瓜品种及栽培方式

供试黄瓜品种：京研迷你1号。

栽培方式：2021年1月8日移栽定植，密度为3 600株/亩(1亩=667 m²)，移栽后浇透水一次。

1.4 试验方法

试验设3个处理，每个处理重复3次，共计9个试验小区，小区面积50 m²，随机排列，设保护行。处理1：常规施肥+复合微生物菌剂120 kg/亩；处理2：常规施肥+复合微生物菌剂灭活基质120 kg/亩；处理3：常规施肥。

1.5 施肥方法及管理

(1) 常规施肥：2021年1月5日，基施硫酸钾型复合肥100 kg/亩、腐熟牛粪1 500 kg/亩、大豆50 kg/亩(煮熟后充分腐熟)；自移栽定植当天浇水一次，开花坐果后每间隔7~8 d浇一次水，每间隔14~16 d随浇水冲施大量元素水溶肥料7.5 kg/亩，共冲施6次。各处理除复合微生物菌剂施用不同外，其他各项田间管理措施保持一致。

(2) 整个生长期内田间调查无灾害性天气。

(3) 整个试验单独收获计产，计时间至2021年5月18日。

2 结果与分析

2.1 不同处理对黄瓜生物学性状的影响

2021年2月16日，考察了始瓜期黄瓜生物学性状。采用随机取样法，不同分组内随机选取5~10株试验品进行测定，数据取平均值，测定结果见表 2，其中茎粗为距根茎10 cm处周长。

表 2

不同处理黄瓜始瓜期生物学性状

试验点	处理	株高/cm	节间长度/cm	单株坐果数/个	茎粗/cm	病株率/%	单果质量/g	叶片
西李庄	1	97	12.7	6.3	0.80	1.5	143	厚、深绿
	2	76	10.5	4.6	0.60	32	122	薄、浅绿
	3	73	10.6	4.6	0.58	34	120	薄、浅绿
罗庄村	1	95	12.5	6.2	0.81	1.6	142	厚、深绿
	2	75	10.3	4.5	0.61	31	123	薄、浅绿
	3	75	10.2	4.6	0.59	33	122	薄、浅绿

从表 2可以看出，2个试验点的黄瓜长势基本一致。施用复合微生物菌剂的处理1与处理2、处理3相比，植株生长更加健壮，叶片厚度增加，叶色呈深绿色。处理2与处理3间的差别不明显。处理1的株高比处理2的高20~21 cm，比处理3的高20~24 cm；处理2的株高比处理3的高0~3 cm，无明显差距。处理1的节间长度比处理2的长2.2 cm，比处理3的长2.1~2.3 cm；处理2的节间长度与处理3的无明显差距。处理1的单株坐果数比处理2的多1.7个，比处理3的多1.6~1.7个；处理2的单株坐果数与处理3的无明显差距。处理1的茎粗比处理2的粗0.20 cm，比处理3的粗0.22 cm。处理1的病株率比处理2的低29.4%~ 30.5%，比处理3的低31.4%~32.5%；处理2的病株率比处理3的低2%，差异不明显。处理1的单果质量比处理2的重19~21 g；处理2的单果质量与处理3的差异不明显。

从生物学性状表现可以看出，施用复合微生物菌剂能够改善黄瓜的生物学性状，使黄瓜的株高、节间长度、坐果数、茎粗、单果质量明显增加，病株率明显下降，叶片增厚且颜色较深。

2.2 不同处理对土壤pH的影响

黄瓜收获后对土壤pH进行测定，结果见表 3。

表 3

不同处理的土壤pH测定值

试验点	处理	pH测定值
试验点	处理	处理前	处理后	提高幅度/%
西李庄	1	6.9	7.4	7.2
	2	6.9	7.0	1.4
	3	6.9	6.9	0
罗庄村	1	6.8	7.4	8.8
	2	6.8	6.9	1.5
	3	6.8	6.8	0

从表 3可以看出：施用复合微生物菌剂及复合微生物菌剂灭活基质后，处理1和处理2的土壤pH提高幅度分别为7.2%~8.8%、1.4%~1.5%，这与复合微生物菌剂及复合微生物菌剂灭活基质中含有一定量的有机质有关，能起到缓解土壤酸化的作用；处理3的土壤pH无变化。试验结果表明复合微生物菌剂能减轻因长期过量施用化肥带来的设施土壤酸化的现象。

2.3 不同处理对土壤EC值和全盐量的影响

黄瓜收获后对不同处理的土壤EC值和全盐量进行测定，结果见表 4。

表 4

不同处理的土壤EC值和全盐量测定结果

试验点	处理	EC值		全盐量
试验点	处理	测定值/(mS·cm^-1)	与处理3相比降幅/%	测定值/(g·kg^-1)	与处理3相比降幅/%
西李庄	1	0.56	37.1	1.53	40.9
	2	0.87	2.2	2.54	1.9
	3	0.89		2.59
罗庄村	1	0.60	34.8	1.55	40.6
	2	0.90	2.2	2.56	1.9
	3	0.92		2.61

从表 4可见：处理1与处理2相比，EC值降幅为33.3%~35.6%，全盐量降幅为39.5%~ 39.8%；处理1与处理3相比，EC值降幅为34.8%~37.1%，全盐量降幅为40.6%~40.9%；处理2与处理3相比，EC值降幅为2.2%，全盐量降幅为1.9%。处理2的EC值和盐分含量下降与复合微生物菌剂灭活基质中含有一定量的有机质有关, 有机质在土壤中氧化分解也可降低土壤EC值和盐分含量。吴珏^[4]在利用微生物土壤改良剂改良设施黄瓜连作土壤的研究中发现：微生物改良剂能改善连作土壤理化性状，显著降低土壤EC值，减少土壤中NO₃^-的积累，提高土壤微生物数量；可缓解土壤营养成分流失，实现土壤培肥；可提供植物所需的部分营养元素，减少肥料施用量。

2.4 不同处理对黄瓜产量的影响

黄瓜从采收开始，每小区单独计产至5月18日采收完毕，记录收获的产量见表 5，各试验点产量方差分析及差异显著性检验见表 6和表 7。

表 5

黄瓜产量统计

试验点	处理	小区产量/kg				折亩产量/kg	与处理3比较
试验点	处理	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	平均	折亩产量/kg	增产量/(kg·亩^-1)	增产率/%
西李庄	1	521.0	497.8	509.5	509.4	6 795.4	1 607.5	31.0
	2	395.3	397.1	395.9	396.1	5 284.0	96.1	1.9
	3	389.5	386.9	390.3	388.9	5 187.9
罗庄村	1	502.5	500.6	504.7	502.6	6 704.7	1 599.5	31.3
	2	392.4	390.3	389.7	390.8	5 213.3	108.1	2.1
	3	382.0	385.2	380.9	382.7	5 105.2

表 6

黄瓜小区产量方差分析

试验点	变因	平方和	自由度	均方	F值	F_0.05	F_0.01
西李庄	处理间	27 424.568 9	2	13 712.28	304.16	6.94	18
	重复	96.802 2	2	48.40	1.07	6.94	18
	误差	180.324 4	4	45.08
	总变异	27 701.695 6	8
罗庄村	处理间	26 940.86	2	13 470.43	2 449.91	6.94	18
	重复	0.426 7	2	0.21	0.04	6.94	18
	误差	21.993 3	4	5.50
	总变异	26 963.28	8

表 7

差异显著性检验(SSR)

试验点	处理	平均数	5%显著性	1%显著性
西李庄	1	509.4	a	A
	2	396.1	b	B
	3	388.9	b	B
罗庄村	1	502.6	a	A
	2	390.8	b	B
	3	382.7	c	B

从表 5~7可以看出：2个试验点的黄瓜产量由高到低依次为处理1＞处理2＞处理3；处理1比处理2、处理3分别增产1 491.4~1 511.4、1 599.5~1 607.5 kg/亩，增产率分别为28.6%、31.0%~31.3%；处理2比处理3增产96.1~108.1 kg/亩，增产率为1.9%~2.1%；处理1与处理2、处理3间的差异达显著水平，处理2与处理3间差异不显著。试验结果表明：复合微生物菌剂能够大幅提高黄瓜的产量；施用复合微生物菌剂灭活基质的处理2比常规处理3的产量也有所增加，与复合微生物菌剂灭活基质中含有有机质及矿质元素有关。

2.5 经济效益分析

按黄瓜优质果平均收购价1.70元/kg、普通果1.50元/kg、硫酸钾复合肥3.50元/kg、牛粪0.60元/kg、大豆4.40元/kg、大量元素水溶肥16.00元/kg、复合微生物菌剂4.00元/kg、复合微生物菌剂灭活基质0.75元/kg进行计算，不同处理的经济效益分析见表 8。

表 8

不同处理的经济效益分析

试验点	处理	产量/(kg·亩^-1)	单价/(元·kg^-1)	产值/(元·亩^-1)	与处理3相比纯增收/(元·亩^-1)	施肥成本/(元·亩^-1)	与处理3相比施肥成本增加/(元·亩^-1)	产投比
西李庄	1	6 795.4	1.70	11 552.18	3 770.33	2 670.00	480.00	7.9∶1
	2	5 284.0	1.50	7 926.00	144.15	2 280.00	90.00	1.6∶1
	3	5 187.9	1.50	7 781.85		2 190.00
罗庄村	1	6 704.7	1.70	11 397.99	3 740.19	2 670.00	480.00	7.8∶1
	2	5 213.3	1.50	7 819.95	162.15	2 280.00	90.00	1.8∶1
	3	5 105.2	1.50	7 657.80		2 190.00

从表 8可以看出：施用复合微生物菌剂后取得了可观的经济效益，处理1比处理3增投480.00元/亩，纯增收3 740.19~3 770.33元/亩，产投比为7.8~7.9 ∶1；处理2比处理3增投90.00元/亩，纯增收144.15~162.15元/亩，产投比为1.6~ 1.8 ∶1。

3 结语

施用复合微生物菌剂可改善土壤理化性状，黄瓜的株高、节间长度、单株坐果数、茎粗、单果质量、叶片厚度明显增加，叶片颜色变深，病株率下降；土壤pH提高幅度达7.2%~8.8%，土壤EC值降幅为34.8%~37.1%，全盐量降幅为40.6%~ 40.9%，减轻了因大量施用化肥带来的土壤酸化和土传病害的问题。复合微生物菌剂基质中含有一定量的有机质和营养成分，可向土壤提供有机质、向植物提供生长所需的部分营养元素。土壤施用复合微生物菌剂后，作物长势健壮，叶厚色绿，增产效果显著，在设施黄瓜上的产投比为7.8~ 7.9 ∶1。试验结果表明，复合微生物菌剂对设施土壤次生盐渍化有较好的改良效果。

ckwx 参考文献

姜忠廷. 土壤次生盐渍化及其对设施农业可持续发展的影响[C]//中国环境科学学会. 中国环境科学学会学术年会会议论文集(2010). 北京: 中国环境科学出版社, 2010: 3839-3843.

顾京晏, 顾卫, 张化, 等. 我国设施农业土壤次生盐渍化生物改良措施研究进展[J]. 北京师范大学学报(自然科学版), 2016, 52(1): 70-75.

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吴珏. 微生物土壤改良剂对设施黄瓜连作障碍修复作用的研究[D]. 上海: 上海交通大学, 2011.