沼液微生物菌肥對(duì)設(shè)施番茄植株生長(zhǎng)及土壤環(huán)境的影響

羅健航　劉曉彤　劉超

摘要 [目的] 為改善設(shè)施農(nóng)業(yè)條件下土壤肥力狀況，提高設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)量。 [方法] 在銀川市賀蘭地區(qū)開展田間試驗(yàn)，分析沼液復(fù)合微生物菌肥、滅菌沼液肥、常規(guī)施肥對(duì)設(shè)施番茄株高、莖粗、葉片數(shù)等生長(zhǎng)指標(biāo)及土壤養(yǎng)分含量的影響。 [結(jié)果] 相對(duì)于對(duì)照處理，在番茄初花期沼液復(fù)合微生物菌肥，使得株高、莖粗、葉片數(shù)的增幅為32.2%～50.7%，在初果期增幅則為23.3%～46.1%；土壤有機(jī)質(zhì)含量比對(duì)照提高了56.9%，全氮和全磷含量也穩(wěn)步增加；而常規(guī)施肥相對(duì)于沼液復(fù)合微生物菌肥，土壤速效磷和速效鉀含量大量增加（增幅分別為203.0%和50.0%），容易造成土壤養(yǎng)分的淋失。沼液復(fù)合微生物菌肥條件下，番茄生長(zhǎng)指標(biāo)與土壤堿解氮、有機(jī)質(zhì)含量極顯著正相關(guān)；而常規(guī)施肥條件下番茄生長(zhǎng)指標(biāo)與土壤養(yǎng)分間相關(guān)性不顯著。 [結(jié)論] 設(shè)施種植條件下，沼液復(fù)合微生物菌肥相對(duì)于其他肥料類型更有助于番茄植株生長(zhǎng)和土壤肥力的提高。

關(guān)鍵詞沼液復(fù)合微生物菌肥；常規(guī)施肥；土壤肥力；設(shè)施番茄；堿解氮

中圖分類號(hào)S144文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2017）36-0098-04

Abstract[Objective] In order to improve soil fertility and agriculture yield in greenhouse. [Method] A field experiment was conducted to investigate the plant height， stem diameter， leaf number of tomato and soil fertility by applying different type of fertilizers （BFbiogas slurry compound biofertilizer， NFfull nutrition fertilizers and CFconventional fertilization） in Helan area of Yinchuan City. [Result] Biogas slurry compound biofertilizer significantly enhanced plant height， stem diameter and leaf number by 32.2%～50.7% in tomato blooming stage， while increased by 23.3%～46.1% in tomato early fruit stage compared with the control treatment. Soil organic matter was increased by 56.9% compared with the control.Total N and total P increased stably. Compared with BF treatment，since soil available phosphorus and available potassium contents excess increased by 203.0% and 50.0% in conventional fertilization treatment， CF might increase nutrient leaching of the soil. Using biogas slurry compound biofertilizer， tomato growth indexes were significantly correlated with soil alkalihydrolyzale nitrogen and organic matter contents （P<0.01）， while no significant correlation was found between tomato growth indexes and soil nutrient contents in the conventional fertilization treatment. [Conclusion] Biogas slurry compound biofertilizer was more efficient in tomato growth and soil fertility improvement than other fertilizers in greenhouse.

Key wordsBiogas slurry compound biofertilizer；Conventional fertilization；Soil fertility；Greenhouse tomato；Alkalihydrolyzale nitrogen

寧夏設(shè)施農(nóng)業(yè)近些年來(lái)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，已成為寧夏的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一。長(zhǎng)期的設(shè)施栽培措施給當(dāng)?shù)貛?lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)利益，與此同時(shí)設(shè)施農(nóng)業(yè)也面臨著新的發(fā)展瓶頸。設(shè)施農(nóng)業(yè)可以利用有限的生產(chǎn)資源進(jìn)行周年生產(chǎn)，有效提高了農(nóng)業(yè)產(chǎn)出和土地利用率。同時(shí)，設(shè)施栽培的特殊環(huán)境下，土壤缺乏雨水沉降，土壤透氣性差、溫濕度較高，伴隨著高強(qiáng)度的種植模式，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分狀況失衡，土壤結(jié)構(gòu)惡化，作物產(chǎn)量和品質(zhì)逐漸降低。劉永亮等[1]的研究表明，設(shè)施蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì)與栽培周期呈現(xiàn)出顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，土壤質(zhì)量不斷惡化，嚴(yán)重制約了設(shè)施農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。產(chǎn)量的不斷下降，使得農(nóng)民為了提高作物產(chǎn)出，大量地使用肥料，投入量甚至達(dá)到大田農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的數(shù)十倍，過(guò)多養(yǎng)分的不斷累積，造成土壤質(zhì)量的惡化和養(yǎng)分失衡，化肥施入后，土壤Na+、Ca2+、NO-3、SO2-4等鹽分在耕層的累積造成土壤鹽漬化的加劇[2]。王艷群等[3]研究發(fā)現(xiàn)，設(shè)施栽培條件下肥料的大量施用（5～20倍）是導(dǎo)致土壤鹽漬化的關(guān)鍵因素之一。沼液復(fù)合微生物菌肥基于其所用載體的無(wú)害化，不僅有助于作物的生長(zhǎng)，也降低了設(shè)施作物被病原微生物侵害的風(fēng)險(xiǎn)。Chen等[4]研究表明，沼液復(fù)合微生物菌肥可以有效改善作物根系的生長(zhǎng)環(huán)境，增加土壤放線菌數(shù)量，具有一定的土傳染病抑制作用。同時(shí)，沼液復(fù)合微生物菌肥對(duì)土壤微生物活性的改善，也促進(jìn)了土壤質(zhì)量的提高和土壤結(jié)構(gòu)的改善。

寧夏銀川市賀蘭縣園藝產(chǎn)業(yè)園設(shè)施溫室多年種植番茄，但伴隨著連作年限的增加，番茄植株生長(zhǎng)受到抑制，病蟲害增加，產(chǎn)量下降，土壤質(zhì)量惡化。而該區(qū)域前人的研究[5]主要側(cè)重于番茄的品質(zhì)和產(chǎn)量，對(duì)于其生長(zhǎng)狀況和土壤質(zhì)量參數(shù)的研究較少。因此，通過(guò)沼液復(fù)合微生物菌肥、滅菌沼液肥、常規(guī)施肥3個(gè)處理及不施肥處理CK的田間試驗(yàn)，研究沼液復(fù)合微生物菌劑對(duì)番茄生長(zhǎng)狀況和土壤質(zhì)量參數(shù)的影響，以期為沼液復(fù)合微生物菌肥在該區(qū)域的應(yīng)用和推廣提供科學(xué)理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)始于2012年，經(jīng)3年連續(xù)栽培，土壤環(huán)境趨于穩(wěn)定，采用2015年穩(wěn)定后數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。試驗(yàn)點(diǎn)位于寧夏銀川市賀蘭縣園藝產(chǎn)業(yè)園設(shè)施溫室內(nèi)（38°35′10.19″N，106°19′19.34″E），溫室凈跨度為9 m，長(zhǎng)約75 m，晝夜溫度為32 ℃/21 ℃，相對(duì)濕度（70±5）%，土壤質(zhì)地為壤土，有機(jī)質(zhì)含量為12.24 g/kg，堿解氮21.4 mg/kg，有效磷 30.8 mg/kg，速效鉀 296.3 mg/kg，pH為7.58。

1.2試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用肥料均由“寧夏五豐農(nóng)業(yè)科技有限公司”提供，有效活菌數(shù)CFU為0.2億個(gè)/g（mL），總養(yǎng)分含量為8%，其中N為4%，P2O5為2%，K2O為2%，解淀粉芽孢桿菌約為0.5億個(gè)/mL，pH為7.5。滅菌沼液肥為采用醫(yī)用高壓滅菌鍋高壓高溫滅活后的沼液復(fù)合微生物肥料，總養(yǎng)分含量為8%，其中N為4%，P2O5為2%，K2O為2%，pH為7.3，經(jīng)過(guò)高壓滅菌鍋高壓高溫滅菌后，無(wú)解淀粉芽孢桿菌。供試番茄品種為“芬達(dá)”，2014年8月20日育苗，9月20日定植；2015年4月5日拉秧，全生育期約200 d。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)空白對(duì)照（CK）、沼液復(fù)合微生物菌肥（BF）、滅菌沼液肥（NF）、常規(guī)施肥（CF）共4個(gè)處理，采用多因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)3次，各小區(qū)面積為33.6 m2。其中，空白對(duì)照（CK）：不施肥處理，灌水量與灌水方式同其他處理；沼液復(fù)合微生物菌肥（BF）：起壟前基施有機(jī)肥22.5 t/hm2，后期追施沼液肥，整個(gè)生育期追施12.0 t/hm2，根據(jù)番茄長(zhǎng)勢(shì)，不同時(shí)期追施不同型號(hào)沼液肥，采用水肥一體化；滅菌沼液肥（NF）：起壟前基施有機(jī)肥22.5 t/hm2，后期均追施滅菌沼液肥，整個(gè)生育期施750 kg/hm2，采用水肥一體化；常規(guī)施肥（CF）：基施750 kg/hm2硫酸鉀復(fù)合肥，2 400 kg/hm2三元復(fù)合肥（15-15-15），后期追施尿素、過(guò)磷酸鈣、硫酸鉀，追肥采用挖穴施入，灌水方式為膜下滴灌。番茄采用起壟方式種植，其中壟高0.3 m，壟底0.8 m，壟面0.6 m，每壟種植2行，行距0.5 m，株距0.5 m，每行種植17株。

1.4測(cè)定項(xiàng)目

在植株的初花期（定植20 d）和初果期（定植40 d）后，測(cè)定植株的株高、莖粗、葉片數(shù)等參數(shù)。其中，株高測(cè)量區(qū)間為莖底部至生長(zhǎng)點(diǎn)，利用鋼尺測(cè)量；莖粗則采用游標(biāo)卡尺測(cè)量，測(cè)量點(diǎn)為子葉下1 cm處。

土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀-外加熱氧化法測(cè)定；全氮采用凱氏定氮法測(cè)定；全磷采用鉬銻鈧比色法測(cè)定；堿解氮采用擴(kuò)散法測(cè)定；速效磷采用Olsen法測(cè)定；速效鉀含量采用乙酸銨提取-火焰光度法測(cè)定。

1.5數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007和SAS 8.1軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理，利用Origin軟件進(jìn)行相關(guān)圖形的繪制。

2結(jié)果與分析

2.1沼液復(fù)合微生物菌肥對(duì)番茄生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

由表1可知，相對(duì)于對(duì)照處理，沼液復(fù)合微生物菌肥、滅菌沼液肥、常規(guī)施肥顯著影響番茄的生長(zhǎng)指標(biāo)，施用后各處理株高、莖粗、葉片數(shù)均高于對(duì)照處理。其中，在番茄的初花期，相對(duì)于對(duì)照，不同施肥處理下株高增幅為24.5%～42.2%，且呈現(xiàn)NF、B、CF增幅依次降低的規(guī)律；不同施肥處理下莖粗的增幅為7.8%～50.8%，呈現(xiàn)BF、NF、CF增幅依次降低的規(guī)律；番茄葉片數(shù)的增幅為21.2%～37.0%，不同處理也呈現(xiàn)出BF、NF、CF增幅依次降低的規(guī)律。BF處理相對(duì)于CF，番茄的株高、莖粗、葉片數(shù)依次分別增加了2.04 cm、1.72 mm 和1片。隨著植株的不斷生長(zhǎng)，沼液復(fù)合微生物菌肥對(duì)番茄生長(zhǎng)的促進(jìn)作用更加明顯。在番茄初果期，相對(duì)于對(duì)照，不同施肥條件下植株的株高、莖粗、葉片數(shù)增幅依次分別為：17.2%～25.6%、16.3%～23.3%、19.2%～46.1%，且都呈現(xiàn)出BF、NF、CF增幅依次降低的規(guī)律。BF處理下番茄的株高、莖粗、葉片數(shù)相對(duì)于CF，依次分別增加了4.23 cm、0.47 mm 和2.34片，表現(xiàn)出沼液復(fù)合微生物菌肥對(duì)番茄生長(zhǎng)有較強(qiáng)的促進(jìn)作用。

2.2沼液復(fù)合微生物菌肥對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量的影響

由表2可知，沼液復(fù)合微生物菌肥、滅菌沼液肥、常規(guī)施肥相對(duì)于對(duì)照，顯著增加了土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮及全磷的含量。其中，不同施肥處理相對(duì)于對(duì)照，土壤有機(jī)質(zhì)的增幅為37.1%～81.8%，且呈現(xiàn)NF、BF、CF增幅依次降低的變化規(guī)律；土壤全氮含量的增幅為43.3%～56.7%，不同施肥類型處理間差異不顯著；土壤全磷含量的增幅為16.9%～38.5%，呈現(xiàn)出CF、BF、NF增幅依次降低的規(guī)律。其中BF處理相對(duì)于CF，土壤有機(jī)質(zhì)含量增加了1.92 g/kg，土壤全氮含量增加了0.02 g/kg，而土壤全磷則降低了0.09 g/kg。結(jié)果表明，沼液復(fù)合微生物菌肥與滅菌沼液肥的施用可以顯著提高土壤中有機(jī)質(zhì)的累積，且累積作用強(qiáng)于無(wú)機(jī)肥料（常規(guī)施肥）。

2.3沼液復(fù)合微生物菌肥對(duì)土壤速效養(yǎng)分的影響

由圖1～3可知，沼液復(fù)合微生物菌肥、滅菌沼液肥、常規(guī)施肥相對(duì)于對(duì)照都顯著增加了土壤中堿解氮、速效磷以及速效鉀的含量。不同施肥處理相對(duì)于對(duì)照，土壤堿解氮含量增幅為26.9%～45.6%，其中沼液復(fù)合微生物菌肥和滅菌沼液肥相對(duì)于常規(guī)施肥分別高出0.7和3.4 mg/kg（圖1）；土壤速效磷含量在有機(jī)肥料（沼液復(fù)合微生物菌肥和滅菌沼液肥）施入條件下增幅為62.6%～68.4%，而無(wú)機(jī)肥輸入條件下增幅則高達(dá)200%左右，CF相對(duì)于BF處理土壤速效磷含量增加了36.8 mg/kg（圖2）；土壤速效鉀含量也呈現(xiàn)出與速效磷含量相似的規(guī)律，CF相對(duì)于BF處理土壤速效磷含量增加了129.9 mg/kg，且常規(guī)施肥相對(duì)于CK，土壤速效鉀的增幅約為沼液復(fù)合微生物菌肥和滅菌沼液肥的10倍以上（圖3）。表明常規(guī)施肥會(huì)導(dǎo)致速效磷和速效鉀在土壤中的大量累積。

2.4土壤養(yǎng)分指標(biāo)與番茄生長(zhǎng)指標(biāo)間相關(guān)性分析

常規(guī)施肥條件下，土壤養(yǎng)分指標(biāo)與番茄生長(zhǎng)指標(biāo)間相關(guān)性結(jié)果表明（表3）：土壤堿解氮與速效磷呈顯著正相關(guān)；土壤全氮與全磷之間則呈現(xiàn)出顯著負(fù)相關(guān)性；而番茄生長(zhǎng)指標(biāo)與土壤養(yǎng)分指標(biāo)之間相關(guān)性不顯著。沼液復(fù)合微生物菌肥條件下，土壤養(yǎng)分指標(biāo)與番茄生長(zhǎng)指標(biāo)間相關(guān)性結(jié)果表明（表4）：番茄植株莖粗與土壤堿解氮呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，番茄株高則與土壤有機(jī)質(zhì)之間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系；土壤堿解氮與速效磷、速效鉀之間呈極顯著正相關(guān)；土壤速效磷與速效鉀之間也呈現(xiàn)出極顯著的正相關(guān)性。

3討論

沼液復(fù)合微生物菌肥、滅菌沼液肥、常規(guī)施肥都可以顯著促進(jìn)番茄的生長(zhǎng)，其中在番茄的不同生育期，沼液復(fù)合微生物菌肥的施用都可以顯著地促進(jìn)植株的生長(zhǎng)，且其促進(jìn)作用優(yōu)于無(wú)機(jī)肥等其他施肥類型。這與呂軍等[6]的研究結(jié)果一致，該研究表明，微生物菌肥的施入對(duì)于土壤起到了“接種劑”作用，為土壤引入了諸多的有益微生物菌源。同時(shí)，微生物菌肥對(duì)土壤酶活性的促進(jìn)作用強(qiáng)于其他肥料類型，從而使得沼液復(fù)合微生物菌肥表現(xiàn)出對(duì)作物生長(zhǎng)更強(qiáng)的促進(jìn)作用。沼液中富含的N、P、K等必需營(yíng)養(yǎng)元素及微量元素，對(duì)于植物根系起到了“速效營(yíng)養(yǎng)庫(kù)”的作用，滿足植株的營(yíng)養(yǎng)需要[7]。

對(duì)于土壤全量養(yǎng)分而言，有機(jī)肥料（沼液復(fù)合微生物菌肥）的施用可以顯著提高土壤中有機(jī)質(zhì)的累積，且累積作用強(qiáng)于無(wú)機(jī)肥料（常規(guī)施肥）。這是由于沼液復(fù)合微生物菌肥在腐解和無(wú)害化工藝處理后，易降解的部分雖然已經(jīng)酸化分解，但還未分解的半纖維素、木質(zhì)素等有機(jī)物質(zhì)，在施入土壤后通過(guò)微生物的作用進(jìn)一步分解，并最終轉(zhuǎn)化為土壤的有機(jī)質(zhì)[8-9]。而該研究中，滅菌沼液肥施用條件下土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著高于沼液復(fù)合微生物菌肥，這可能與沼液復(fù)合微生物菌肥處理下氮素肥料的相對(duì)缺乏有關(guān)。不同施肥類型下土壤全氮含量差異不顯著，也體現(xiàn)出沼液復(fù)合微生物菌肥在較高的有機(jī)質(zhì)輸入條件下氮素相對(duì)匱乏。而常規(guī)施肥條件下無(wú)機(jī)肥的大量輸入，則造成了土壤中磷素的大量累積，增大了土壤養(yǎng)分淋失的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于土壤速效養(yǎng)分而言，相對(duì)于沼液復(fù)合微生物菌肥，常規(guī)施肥會(huì)導(dǎo)致速效磷和速效鉀在土壤中的大量累積。這種積累容易造成土壤速效養(yǎng)分的流失，養(yǎng)分的作物有效性降低，而且較高磷素累積會(huì)導(dǎo)致作物生物量累積率的降低和土壤中磷素有效性減弱。與之相反，沼液復(fù)合微生物菌肥中含有促進(jìn)磷、鉀分解的有益微生物菌體，促進(jìn)了有機(jī)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，增大了速效養(yǎng)分的有效性[5，10-12]。

通過(guò)對(duì)番茄生長(zhǎng)指標(biāo)與土壤養(yǎng)分指標(biāo)間相關(guān)性結(jié)果進(jìn)行分析，從而進(jìn)一步解釋沼液復(fù)合微生物菌肥（有機(jī)肥）與常規(guī)施肥（無(wú)機(jī)肥）施用對(duì)番茄生長(zhǎng)影響的作用途徑與相關(guān)機(jī)理。在常規(guī)施肥條件下，土壤養(yǎng)分指標(biāo)與番茄生長(zhǎng)指標(biāo)之間相關(guān)性不顯著，而速效養(yǎng)分中堿解氮與速效磷之間顯著正相關(guān)，表明無(wú)機(jī)肥輸入對(duì)于作物生長(zhǎng)的直接影響并不顯著，而該研究中常規(guī)施肥對(duì)番茄生長(zhǎng)的促進(jìn)，可能是由于無(wú)機(jī)肥料一定程度地增強(qiáng)了土壤中速效養(yǎng)分的循環(huán)，從而進(jìn)一步促進(jìn)了作物的生長(zhǎng)過(guò)程。這與陳波浪等[13]的研究結(jié)果一致，該研究發(fā)現(xiàn)土壤Olsen-P濃度對(duì)作物生物量累積的作用規(guī)律與土壤堿解氮相似。而無(wú)機(jī)肥條件下土壤全氮與全磷之間的顯著負(fù)相關(guān)性則可能與氮素過(guò)量累積造成的養(yǎng)分淋失有關(guān)。在沼液復(fù)合微生物菌肥施用條件下，番茄的生長(zhǎng)指標(biāo)與土壤有機(jī)質(zhì)及堿解氮極顯著正相關(guān)，且不同速效養(yǎng)分之間（堿解氮、速效磷、速效鉀）也呈極顯著正相關(guān)。說(shuō)明沼液復(fù)合微生物菌肥施用是通過(guò)促進(jìn)土壤中有機(jī)質(zhì)和堿解氮的累積與轉(zhuǎn)化，從而改善作物的生長(zhǎng)與發(fā)育。曹恩琿等[14]通過(guò)對(duì)微生物菌肥施用條件下，土壤不同理化指標(biāo)的主成分分析發(fā)現(xiàn)，土壤有機(jī)質(zhì)和堿解氮的貢獻(xiàn)率明顯高于其他土壤理化指標(biāo)。同時(shí)，沼液復(fù)合微生物菌肥促進(jìn)了土壤中堿解氮、速效磷、速效鉀等速效養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化與利用，且促進(jìn)作用要強(qiáng)于無(wú)機(jī)肥，增強(qiáng)了速效養(yǎng)分對(duì)于作物的有效性。究其原因，微生物菌劑與沼液中所含的固氮芽孢桿菌、巴西固氮螺菌、解磷假單胞菌等植物促生菌，不僅可以將空氣中的氮素固定利用，也能夠?qū)⑼寥乐凶魑镫y以利用的礦質(zhì)磷轉(zhuǎn)化為自由態(tài)磷酸根供給植物吸收利用[15-18]。

4結(jié)論

綜上所述，沼液復(fù)合微生物菌肥可以促進(jìn)番茄在不同生育期的生長(zhǎng)（株高、莖粗、葉片數(shù)等），且隨著植株的不斷發(fā)育，促進(jìn)作用更加顯著。沼液復(fù)合微生物菌肥的施用可以顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)的累積，但需要相應(yīng)適當(dāng)?shù)氐妮斎?，從而促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的進(jìn)一步轉(zhuǎn)化。沼液復(fù)合微生物菌肥可以顯著提高土壤中速效養(yǎng)分的含量和有效性，而常規(guī)施肥則會(huì)導(dǎo)致速效養(yǎng)分在土壤中的過(guò)量累積，容易造成養(yǎng)分的淋失，不利于植株的生長(zhǎng)。在作用途徑方面，沼液復(fù)合微生物菌肥是通過(guò)促進(jìn)土壤中有機(jī)質(zhì)的累積及堿解氮、速效磷、速效鉀的有效性，從而促進(jìn)作物的生長(zhǎng)，而無(wú)機(jī)肥則是通過(guò)一定程度地增強(qiáng)土壤中速效養(yǎng)分的循環(huán)，來(lái)影響作物的生長(zhǎng)過(guò)程。整體而言，設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境條件下，沼液復(fù)合微生物菌肥相對(duì)于其他肥料類型更有助于番茄植株的生長(zhǎng)和土壤肥力的改善。

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