微生物制劑對(duì)設(shè)施黃瓜連作障礙的修復(fù)試驗(yàn)

葉俊 ，胡家陽(yáng) ，楊銀娟，李珍珍 ，曹歡歡 ，黃丹楓

（1.上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，200240；2.上海奉賢區(qū)蔬菜技術(shù)推廣站）

隨著蔬菜生產(chǎn)趨向規(guī)模化、工廠化和專業(yè)化，形成了不少大蒜鄉(xiāng)、黃瓜鎮(zhèn)等蔬菜專業(yè)化生產(chǎn)基地，但連作現(xiàn)象非常普遍[1]。這使得設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到嚴(yán)重的制約。其中連作所導(dǎo)致的蔬菜品質(zhì)下降、減產(chǎn)甚至絕收的主要原因就是破壞了土壤微生物種群的平衡[2]。因此近年來(lái)人們開(kāi)始重視微生物制劑在連作土壤修復(fù)上的應(yīng)用。

本試驗(yàn)針對(duì)設(shè)施黃瓜的連作障礙，將3種微生物制劑應(yīng)用于設(shè)施黃瓜栽培當(dāng)中，并以施用常規(guī)有機(jī)肥和化肥的栽培方式作為對(duì)照。通過(guò)分析施用微生物土壤修復(fù)劑后設(shè)施內(nèi)黃瓜的生長(zhǎng)勢(shì)和產(chǎn)量、病害發(fā)生、土壤各項(xiàng)理化性狀等情況，來(lái)綜合分析評(píng)判微生物制劑對(duì)黃瓜連作障礙的修復(fù)效果，以期為能夠在實(shí)際應(yīng)用中推廣土壤微生物修復(fù)制劑提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2009年3月20日至6月6日在上海市奉賢區(qū)清秋蔬果專業(yè)合作社楊王村蔬菜基地進(jìn)行，選取8棟8 m×40 m日光塑料薄膜大棚，試驗(yàn)地已經(jīng)連續(xù)種植4茬黃瓜；試驗(yàn)總面積2 560 m2；試驗(yàn)所用黃瓜為中早熟品種“申青一號(hào)”，于3月26日定植；6月6日采收完畢。

供試微生物有機(jī)制劑分別為創(chuàng)博微生物制劑、東莞保得生物制劑和翠京元微生物制劑。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)處理，每個(gè)處理4次重復(fù)，小區(qū)面積為160 m2。根據(jù)微生物制劑的N、P、K含量及使用方法，經(jīng)計(jì)算確定合理的施用量，含量不足的以復(fù)合肥和鉀肥補(bǔ)充，以保證各處理所含有的N、P、K處于相對(duì)一致的水平。

處理1：創(chuàng)博微生物制劑4.5 kg/m2，復(fù)合肥0.03 kg/m2；

處理2：保得復(fù)合微生物肥0.15 kg/m2，鉀肥0.03 kg/m2；

處理3：翠京元微生物制劑0.12 mL/m2，正常有機(jī)肥料 2.25 kg/m2，復(fù)合肥 0.07 kg/m2，鉀肥0.01 kg/m2；

處理 4（CK）：正常有機(jī)肥料 2.25 kg/m2，復(fù)合肥0.15 kg/m2，鉀肥 0.03 kg/m2。

1.3 試驗(yàn)方法

分別于4月2日、5月8日采集土樣。按照5點(diǎn)取樣法，在各小區(qū)取耕作層0~20 cm土壤。土壤測(cè)定的指標(biāo)及方法：pH值、EC值按土水比1∶5浸提，分別使用pH計(jì)，EC計(jì)測(cè)定；含水率利用烘干法測(cè)定[3]；有機(jī)質(zhì)含量利用重鉻酸鉀氧化稀釋熱法測(cè)定[4]。

分別于定植后第20天、第35天、第49天測(cè)定黃瓜的株高，葉數(shù)，最大葉面積，莖粗，葉柄長(zhǎng)；每個(gè)處理隨機(jī)取樣10株，定株測(cè)定。黃瓜采收過(guò)程中，分區(qū)采收，記錄商品瓜產(chǎn)量。

在定植至采收結(jié)束期間，統(tǒng)計(jì)黃瓜枯萎病及霜霉病發(fā)病情況，計(jì)算發(fā)病率及病情指數(shù)（0~5級(jí)制）。

所有數(shù)據(jù)使用Microsoft Excel 2007和SAS軟件統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃瓜生長(zhǎng)勢(shì)

通過(guò)表1，2，3可以看出，在5項(xiàng)測(cè)定指標(biāo)中，處理1的黃瓜生長(zhǎng)勢(shì)最好。在定植后第20天所測(cè)得數(shù)據(jù)顯示，處理1與其他3個(gè)處理在各項(xiàng)指標(biāo)上都存在顯著差異。而其他3個(gè)處理之間差異不顯著，對(duì)照處理中的各項(xiàng)指標(biāo)均低于其他3個(gè)處理。在黃瓜定植后第35天測(cè)得數(shù)據(jù)顯示，處理1黃瓜繼續(xù)保持較強(qiáng)的生長(zhǎng)勢(shì)。除最大葉面積外，其他指標(biāo)仍然與其他3個(gè)處理有顯著差異。第49天測(cè)得數(shù)據(jù)顯示，各處理的莖粗、葉數(shù)、葉柄長(zhǎng)差異不顯著，株高與最大葉面積有顯著差異。這種現(xiàn)象說(shuō)明，處理1的黃瓜長(zhǎng)勢(shì)保持在一個(gè)較高的水平，生長(zhǎng)后期各處理生長(zhǎng)勢(shì)趨于一致；處理1已進(jìn)入生殖生長(zhǎng)階段，積累的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)比其他3個(gè)處理多，黃瓜的生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)。

從圖1可以看出，各處理的平均產(chǎn)量都呈現(xiàn)出先升高后降低，再小幅升高的波動(dòng)態(tài)勢(shì)。其中，處理1在5月17日之前的日平均產(chǎn)量均高于其他3個(gè)處理，在5月15日達(dá)到61.48 kg的最高值。然而，處理2的日平均產(chǎn)量在5月13日之前是4個(gè)處理中最低的，在5月15日平均產(chǎn)量為50.75 kg，達(dá)到最高值。各處理均在5月19日出現(xiàn)最低值，之后的測(cè)產(chǎn)結(jié)果表明各處理均呈現(xiàn)小幅的上升，以處理1最為明顯。對(duì)照處理逐漸走低；而處理1仍保持較穩(wěn)定的產(chǎn)出；處理2與處理3產(chǎn)量雖然優(yōu)于常規(guī)對(duì)照，卻低于處理1。方差分析結(jié)果表明（圖2），處理1和處理3與對(duì)照有顯著差異，并且它們之間也有顯著差異。處理2與對(duì)照沒(méi)有顯著差異。這說(shuō)明施用微生物制劑能夠在一定程度上提高設(shè)施連作黃瓜產(chǎn)量，并且3種微生物制劑的處理效果各不相同。

表1 黃瓜定植20 d后（4月15日）生長(zhǎng)指標(biāo)的變化

表2 黃瓜定植35 d后（4月30日）生長(zhǎng)指標(biāo)的變化

表3 黃瓜定植49 d后（5月14日）生長(zhǎng)指標(biāo)的變化

圖1 黃瓜小區(qū)（160 m2）日平均產(chǎn)量

圖2 各處理黃瓜小區(qū)產(chǎn)量

2.2 霜霉病與枯萎病發(fā)病情況

從圖3可以看出，各處理在發(fā)病指數(shù)與發(fā)病率上呈現(xiàn)相反的趨勢(shì)。各微生物制劑處理的霜霉病與枯萎病在發(fā)病率上低于對(duì)照處理，其中對(duì)于枯萎病發(fā)病率，各處理間存在顯著差異。對(duì)于霜霉病發(fā)病率，處理1發(fā)病率最低，與處理3和處理4存在顯著差異。但是在發(fā)病指數(shù)上，對(duì)照處理的發(fā)病程度較輕，各微生物制劑處理發(fā)病指數(shù)均高于對(duì)照處理；處理1的枯萎病發(fā)病指數(shù)最高，處理2的霜霉病發(fā)病指數(shù)最高。其原因可能是由于微生物制劑施入土壤后，雖然各種有益微生物在數(shù)量上占優(yōu)勢(shì)，形成優(yōu)勢(shì)種群，但繁殖較集中，擴(kuò)散不均勻，使得病菌仍然有生存的空間。一旦病菌侵染植株，有益菌并不能抑制其活性。這樣在宏觀上，病菌數(shù)量得到控制，但局部空間內(nèi)病菌數(shù)量仍相對(duì)較多，使得該區(qū)域內(nèi)植株發(fā)病嚴(yán)重。

圖3 枯萎病和霜霉病發(fā)病率及發(fā)病指數(shù)的差異顯著性注：圖中的縱坐標(biāo)數(shù)據(jù)分別為其反正弦轉(zhuǎn)換值平均數(shù)的返回尺度

2.3 設(shè)施土壤性狀分析

通過(guò)表4可以看出，各處理在4月2日所測(cè)得EC值水平均超過(guò)了1.21 mS/cm，根據(jù)馮永軍等[5]研究，表層土壤電導(dǎo)率（EC值）在1.21 mS/cm以上時(shí)大部分作物均出現(xiàn)鹽害，因此0~20 cm耕作層土壤EC值超過(guò)正常水平，有土壤鹽分表聚現(xiàn)象發(fā)生。其中對(duì)照土壤EC值高于3種微生物制劑處理后的土壤EC值，并且與處理1、處理2差異顯著。說(shuō)明使用微生物制劑對(duì)減輕土壤鹽分表聚有一定作用，在較短時(shí)間內(nèi)就能收到成效。各處理在5月8日所測(cè)得EC值中處理3最低，對(duì)照EC值最高，對(duì)照與其他各處理差異達(dá)顯著水平。與4月2日所測(cè)得EC值比較后發(fā)現(xiàn)，所有處理EC值均有降低，這在一定程度上說(shuō)明，施用有機(jī)肥對(duì)減輕土壤次生鹽漬化有一定效果。通過(guò)對(duì)比相應(yīng)處理EC值的前后降幅可以發(fā)現(xiàn)：處理3 EC值降幅最大，為1 196 μS/cm，處理 2 EC 值降低 882 μS/cm，處理 1 EC值降低824.75 μS/cm，對(duì)照處理 EC值降低 659.75 μS/cm。結(jié)合本組數(shù)據(jù)，可以推斷各微生物有機(jī)制劑對(duì)于降低土壤全鹽含量有明顯作用，在各微生物制劑作用下，土壤EC值均能達(dá)到黃瓜正常生長(zhǎng)所需的水平，以處理1微生物制劑效果最為顯著。另外，可以發(fā)現(xiàn)5月8日各處理測(cè)得pH值相對(duì)于4月2日有所升高，這可能是由于固氮細(xì)菌、硝化細(xì)菌作用，將NH4+轉(zhuǎn)化為NO3-，使得土壤中陰離子增多導(dǎo)致H+含量降低，使得土壤pH值升高。

如圖4所示，4月2日所測(cè)得土壤有機(jī)質(zhì)含量在18.81~27.86 g/kg，處理1的有機(jī)質(zhì)含量最高，其次是對(duì)照處理，為26.71 g/kg，而處理2所測(cè)得的有機(jī)質(zhì)含量最低。這可能是由于處理2的肥料形式為濃縮液體，在施用后，更易于分解，損失部分養(yǎng)分?；蛘咧参镂盏母杆?，確切的原因還需要進(jìn)一步研究。但4個(gè)處理總的有機(jī)質(zhì)水平均高于或接近奉賢區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)平均水平25.97 g/kg[6]，說(shuō)明施用微生物有機(jī)制劑及有機(jī)肥料均能提高土壤中有機(jī)質(zhì)含量。5月8日測(cè)得的數(shù)據(jù)表明，土壤中有機(jī)質(zhì)含量減少，但各處理減少量不同，處理1為13.07 g/kg，處理2為2.17 g/kg，處理3為3.11 g/kg，對(duì)照為13.78 g/kg。說(shuō)明黃瓜在生長(zhǎng)過(guò)程中，吸收利用了部分的有機(jī)質(zhì)，另外微生物的新陳代謝需要大量的能量，這也是有機(jī)質(zhì)含量降低的一個(gè)原因。

表4 黃瓜定植后土壤pH值，EC值及含水量變化

圖4 黃瓜定植不同天數(shù)后土壤有機(jī)質(zhì)含量

3 小結(jié)與討論

綜上所述，通過(guò)微生物土壤修復(fù)制劑增加土壤有益微生物的數(shù)量，改善連作土壤的理化性質(zhì)具有可行性。使用微生物制劑后的土壤環(huán)境更適于黃瓜生長(zhǎng)發(fā)育，生長(zhǎng)勢(shì)和產(chǎn)量顯著提高，枯萎病、霜霉病發(fā)病率顯著下降。說(shuō)明微生物制劑提高了土壤中有益微生物的活性，促進(jìn)了土壤養(yǎng)分的釋放，增加了土壤肥力，對(duì)連作土壤的修復(fù)效果顯著。

雖然在本試驗(yàn)過(guò)程中，3種被測(cè)試的微生物制劑，處理1的綜合修復(fù)效果最為顯著，而處理2和處理3卻未達(dá)到處理1的水平，并不能絕對(duì)地說(shuō)明后者不好，有研究表明，同一微生物肥料針對(duì)不同作物、不同土壤會(huì)出現(xiàn)增產(chǎn)或減產(chǎn)兩種相反的結(jié)果，應(yīng)針對(duì)不同作物、不同土壤研發(fā)相應(yīng)的專用微生物肥料[7]。因此制造專用微生物肥料將成為未來(lái)微生物肥料發(fā)展的趨勢(shì)，使得使用者能夠有的放矢，專肥專施。

本試驗(yàn)需要深入研究的內(nèi)容：①微生物制劑對(duì)土傳病害的防病效果顯著，在施用時(shí)應(yīng)以預(yù)防為主，結(jié)合農(nóng)業(yè)綜合防治方法，使得微生物制劑發(fā)揮盡可能大的效用；②微生物制劑對(duì)土壤氮素循環(huán)、黃瓜品質(zhì)的影響還有待于進(jìn)一步深入研究，土壤含氮總量、硝酸鹽含量的分析、黃瓜品質(zhì)分析等工作正在進(jìn)行中；③微生物制劑對(duì)土壤修復(fù)的機(jī)制、對(duì)綜合栽培條件的影響等，還需要進(jìn)一步的試驗(yàn)，以獲得持續(xù)、穩(wěn)定的修復(fù)效果。

[1]李建偉.2005年我國(guó)蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的回顧[J]．中國(guó)蔬菜，2006（10）：12．

[2]呂衛(wèi)光，余廷園，諸海濤，等.黃瓜連作對(duì)土壤理化性狀及生物活性的影響研究[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2006，14（2）：119-121.

[3]杜森，高祥照.土壤分析技術(shù)規(guī)范[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2006：9.

[4]孫鴻烈，劉光崧.土壤理化分析與剖面描述[M].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1996：32.

[5]馮永軍，陳為峰，張蕾娜，等.設(shè)施園藝土壤的鹽化與治理對(duì)策[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2001，17（2）：111-114.

[6]侯傳慶.上海土壤[M].上海：上?？萍汲霭嫔纾?992：175.

[7]呂愛(ài)英，王永歧，沈阿林，等.6種微生物肥料在不同作物上的應(yīng)用效果[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004（4）：49-51.