不同施肥處理對(duì)白菜生長及土壤微生物學(xué)特性的影響

呂瑞　段瑞軍　羅研華　徐微風(fēng)　劉姣　胡新文　郭建春

摘要：擬研究不同施肥處理[CK（不施肥）、氮磷鉀（NPK，100%化肥）、M（復(fù)合微生物菌肥）、MNPK（80%化肥+復(fù)合微生物菌肥）]對(duì)白菜（Brassica pekinensis）生長、產(chǎn)量指標(biāo)、土壤理化性質(zhì)及土壤微生物特性的影響。結(jié)果表明，NPK、M、MNPK處理組相較于CK組，均有利于提高白菜的株高、根長、鮮質(zhì)量、產(chǎn)量等生物量指標(biāo)和土壤微生物學(xué)指標(biāo)，MNPK處理組的效果最明顯，與NPK處理組相比，白菜的株高、根長、鮮質(zhì)量、含水率、產(chǎn)量、土壤全氮含量、土壤全磷含量、土壤全鉀含量、土壤堿解氮含量、土壤有效磷含量、土壤速效鉀含量、土壤有機(jī)質(zhì)含量、土壤pH值、土壤細(xì)菌數(shù)量、土壤放線菌數(shù)量、土壤微生物生物碳含量、土壤微生物生物氮含量分別增加了17.66%、7.86%、10.96%、160%、21.13%、11.39%、1.70%、6.63%、4.42%、3.39%、4.71%、4.19%、13.79%、42.72%、33.33%、36.11%、435%，霜霉病發(fā)病率、土壤真菌數(shù)量分別降低了60%、3.28%;在施肥處理下，白菜產(chǎn)量、土壤微生物數(shù)量、土壤微生物生物量之間呈一定的正相關(guān)關(guān)系。綜合分析表明，80%化肥+復(fù)合微生物菌肥處理對(duì)白菜的生長、增產(chǎn)、改良土壤理化性質(zhì)及提高土壤微生物數(shù)量、生物量等均有一定的作用。

關(guān)鍵詞：白菜;微生物肥;產(chǎn)量;土壤理化性質(zhì);土壤微生物

中圖分類號(hào)： S634.306+.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2019）19-0161-04

收稿日期：2018-06-26

基金項(xiàng)目：海南省自然科學(xué)基金（編號(hào)：318MS094）;中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院院本級(jí)基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)（編號(hào)：1630092018020）。

作者簡介：呂 瑞（1993—），女，安徽阜陽人，碩士研究生，主要從事植物抗逆研究。E-mail：1611561282@qq.com。

通信作者：郭建春，博士，研究員，主要從事植物抗逆研究。E-mail：jianchunguoh@163.com。

施用化肥是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展不可或缺的重要增產(chǎn)措施，其養(yǎng)分含量高，肥效快，增產(chǎn)效果顯著。但是，過量、長期地施用化肥，導(dǎo)致化肥利用率低、流失率高，并且會(huì)對(duì)土壤、水體造成污染[1]。復(fù)合微生物菌料，又稱菌肥、生物肥料、微生物接種劑，是指含有益微生物，并且以特定微生物的生命活動(dòng)使作物獲得肥效的微生物制品[2]，含有益微生物菌群、有機(jī)質(zhì)、活性酶及多種微量元素，能提高土壤肥力、增強(qiáng)植物對(duì)養(yǎng)分的吸收、有效改善植物環(huán)境等[3]。但是，微生物肥料對(duì)土壤改良的效果較緩慢，在短期內(nèi)難以滿足植物的需求，因此，科學(xué)合理地施肥、提高肥料利用率成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要研究方向，其中微生物肥料與化肥的配合施用已經(jīng)成為目前的研究熱點(diǎn)之一[4]。

土壤理化性狀是影響土壤肥力的內(nèi)在條件，也是綜合反映土壤質(zhì)量的重要組成部分[5]。對(duì)土壤的理化性質(zhì)進(jìn)行研究，可以反映土壤近期的肥力供應(yīng)狀況。土壤微生物是土壤生物肥力的核心，是構(gòu)成土壤肥力不可或缺的組成部分，不僅可以調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育、抑制病害微生物的生長，而且可以促進(jìn)植物所需營養(yǎng)元素的循環(huán)、土壤肥力的保持及能量轉(zhuǎn)化[6]。其中，土壤微生物的參數(shù)又包括土壤微生物的數(shù)量、生物量、酶活性等，土壤微生物數(shù)量包括細(xì)菌、真菌、放線菌等的數(shù)量，有學(xué)者指出，長期施用有機(jī)肥可以提高土壤的微生物數(shù)量[7];土壤微生物量是指示不同生態(tài)系統(tǒng)土壤肥力和生物區(qū)系的重要生物學(xué)指標(biāo)[8]，主要用土壤微生物量氮、土壤微生物量碳、土壤微生物量磷含量來表示。因此可見，土壤微生物活性、數(shù)量不同，都會(huì)對(duì)土壤肥力產(chǎn)生不同的影響[9-11]。

本試驗(yàn)擬研究不同施肥處理對(duì)白菜生長、產(chǎn)量指標(biāo)及土壤理化性質(zhì)、土壤微生物特性的影響，以期尋找化肥與微生物肥的最佳配合施用方式，為綠色、高產(chǎn)、健康的白菜生產(chǎn)提供科學(xué)理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況、材料與方法

1.1 研究地區(qū)概況

本試驗(yàn)于2017年3月在海南省海口市龍華區(qū)城西鎮(zhèn)高坡村進(jìn)行，該地區(qū)屬于熱帶海洋性季風(fēng)氣候，春季溫暖少雨多旱，夏季高溫多雨，全年日照時(shí)間長，輻射能大;白菜喜冷涼氣候環(huán)境，最佳種植時(shí)間為3—6月，平均生長周期為25～30 d。試驗(yàn)田的土壤類型為磚紅壤，基本肥力狀況如下：全氮含量為1.63 g/kg，全磷含量為4.38 g/kg，全鉀含量為26.21 g/kg，堿解氮含量為92.4 mg/kg，有效磷含量為54.3 mg/kg，速效鉀含量為95.4 mg/kg，有機(jī)質(zhì)含量為36.45 g/kg，pH值為5.7。

1.2 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)作物為市售白菜;復(fù)合微生物菌肥由海南正強(qiáng)生化技術(shù)開發(fā)有限公司提供，該菌肥含有枯草芽孢桿菌（9.3億CFU/g）、光合細(xì)菌、側(cè)孢桿菌（6.37億CFU/g）等活菌，施用量為150 kg/hm2;試驗(yàn)用氮肥為尿素（含46% N，用量為 175 kg/hm2），磷肥為普鈣（含16% P2O5，用量為 90 kg/hm2），鉀肥為氯化鉀（含60% K2O，用量為 125 kg/hm2），均為市售。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)設(shè)計(jì)4個(gè)處理，分別為（1）CK，對(duì)照組，不施用任何肥料;（2）氮磷鉀（NPK），施用100%化肥;（3）M，施用復(fù)合微生物菌肥;（4）MNPK，施用80%化肥+復(fù)合微生物菌肥，施用量均根據(jù)各處理所需百分比作減少或增加[12]，并用微生物菌肥代替化肥。前期預(yù)試驗(yàn)分別測定100%化肥+復(fù)合微生物菌肥、80%化肥+復(fù)合微生物菌肥、60%化肥+復(fù)合微生物菌肥對(duì)白菜生長、產(chǎn)量指標(biāo)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，80%化肥+復(fù)合微生物菌肥較適合白菜的生長，因此，本試驗(yàn)在此基礎(chǔ)上選擇80%化肥+復(fù)合微生物菌肥進(jìn)行進(jìn)一步研究，每個(gè)處理設(shè)計(jì)2個(gè)小區(qū)試驗(yàn)且重復(fù)種植3茬。

1.4 樣品的采集及分析

1.4.1 樣品采集 在每茬白菜成熟期，于每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取5株植株測定生物量，并取植株根際0～10 cm土層土樣，除去落葉、枯草等雜質(zhì)后混勻，低溫下運(yùn)送至實(shí)驗(yàn)室，于4 ℃冷藏保存，其中一部分土樣用于測定土壤的理化性質(zhì)，另一部分過篩后保存于無菌袋中，用于土壤微生物特性的測定。

1.4.2 土壤理化性質(zhì)、微生物數(shù)量及微生物量的測定 測定土壤pH值時(shí)，將土、水按照1 g ∶5 mL的比例充分混合、研磨攪拌靜置后使用pH計(jì)測定;土壤全氮含量的測定采用半微量凱氏法，全磷含量的測定采用鉬銻抗比色法，全鉀含量的測定采用火焰分光光度法，堿解氮含量的測定采用堿解擴(kuò)散法，有效磷含量的測定采用氯化銨-鹽酸提取-鉬銻抗比色法，速效鉀含量的測定采用乙酸銨浸提-火焰光度法，土壤有機(jī)質(zhì)含量的測定采用重鉻酸鉀法;土壤微生物數(shù)量的測定參考《土壤微生物分析方法手冊(cè)》[13];土壤微生物量的測定采用三氯甲烷熏蒸浸提法[14]。

1.4.3 數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)采用Excel 2007進(jìn)行均值及標(biāo)準(zhǔn)差分析，采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行單因素方差分析（ANOVA）、最小顯著性差異法（LSD）分析、多重比較、相關(guān)性分析等。

2 結(jié)果與分析

2.1 白菜生長指標(biāo)及產(chǎn)量的分析

由表1可以看出，各施肥處理的生長及產(chǎn)量指標(biāo)均與CK（對(duì)照）組存在顯著差異（P<0.05），其中MNPK處理與M、NPK處理的各指標(biāo)間也存在顯著差異;MNPK處理在株高、根長、鮮質(zhì)量、含水率、產(chǎn)量指標(biāo)上均最高，與NPK、M處理相比，株高分別提高了17.66%、19.69%，根長分別提高了 7.86%、10.86%，鮮質(zhì)量分別提高了10.96%、11.98%，含水率分別提高了1.60%、1.99%，產(chǎn)量分別提高了 21.13%、22.17%;MNPK處理與其他處理相比，霜霉病發(fā)病率最低。綜上可知，MNPK處理組較其他3組更能夠促進(jìn)白菜的生長及產(chǎn)量的提高，同時(shí)能夠抑制白菜霜霉病的發(fā)生。

2.2 土壤養(yǎng)分及理化性質(zhì)分析

如表2所示，各施肥處理的土壤全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)含量均高于CK，且大部分差異顯著（P<0.05）。NPK處理與MNPK處理之間的全磷、全鉀、有效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)含量差異不顯著。MNPK處理除pH值外的各指標(biāo)均最高，與NPK、M處理相比，全氮含量分別提高了11.39%、17.19%，全磷含量分別提高了1.70%、6.21%，全鉀含量分別提高了6.63%、24.35%，堿解氮含量分別提高了4.42%、7.66%，有效磷含量分別提高了3.39%、13.46%，速效鉀含量分別提高了4.71%、13.42%，有機(jī)質(zhì)含量分別提高了 4.19%、6.84%。在4個(gè)處理組中，土壤的有效磷積累量均在50 mg/kg以上，而菜園土壤的有效磷含量大于 60 mg/kg 即為極豐富[14]，造成土壤磷素豐富的原因可能有以下2點(diǎn)：（1）由于白菜是葉菜類作物，對(duì)氮、鉀的需求量高于磷，因此土壤中有較多的磷素累積;（2）本試驗(yàn)田前期長期種植蔬菜，大量施用磷肥造成該地土壤中的磷素大量富集。此外，由表2可知，CK組土壤的pH值平均為5.66，偏酸性，NPK處理與對(duì)照組間無顯著差異，M、MNPK處理組pH值偏中性，與CK、NPK處理組間差異顯著。

2.3 土壤微生物數(shù)量分析

如圖1所示，土壤細(xì)菌、放線菌數(shù)量在4個(gè)組間均存在顯著差異，且高于CK組，其中MNPK處理最高，與NPK處理組相比，土壤細(xì)菌、放線菌數(shù)量分別增加了42.72%、33.33%;土壤真菌數(shù)量表現(xiàn)為NPK、M、MNPK處理組均高于CK組，NPK處理組最高，與MNPK處理組間差異不顯著。以上結(jié)果說明，化肥及復(fù)合微生物菌肥配合施用，更能增加土壤微生物數(shù)量， 其中復(fù)合微生物菌肥的施用更有利于土壤細(xì)菌及放線菌的生長，化肥的施用則有利于土壤真菌的繁殖。

2.4 土壤微生物生物量分析

在不同施肥處理下，白菜土壤的微生物生物量變化如圖2所示，可以看出，與CK組相比，各施肥處理均能夠顯著增加土壤微生物生物量（P<0.05），除NPK和MNPK處理之間的土壤微生物量氮含量差異不顯著外，其余各處理間的土壤微生物生物量的差異均呈顯著，其中以MNPK處理組的土壤微生物生物量最高，與NPK、M處理組比，土壤微生物生物量碳含量分別增加了36.11%、48.49%，土壤微生物生物量氮含量分別增加了4.35%、14.29%?？傮w來說，MNPK處理更能顯著增加土壤的微生物生物量。

2.5 白菜產(chǎn)量、土壤微生物數(shù)量及土壤微生物生物量之間的相關(guān)性分析

白菜產(chǎn)量與土壤微生物數(shù)量、土壤微生物生物量之間的相關(guān)關(guān)系如表3所示，可以看出，土壤細(xì)菌數(shù)量與放線菌數(shù)量呈顯著相關(guān)關(guān)系;產(chǎn)量與細(xì)菌數(shù)量、放線菌數(shù)量、MBN均呈顯著相關(guān)關(guān)系，與MBC呈極顯著相關(guān)關(guān)系，MBC與細(xì)菌數(shù)量、真菌數(shù)量、放線菌數(shù)量均顯著相關(guān)關(guān)系，MBN與細(xì)菌數(shù)量、放線菌數(shù)量呈顯著相關(guān)關(guān)系。

3 討論

3.1 不同施肥處理對(duì)白菜生長及產(chǎn)量的影響

通過研究不同施肥處理對(duì)白菜生長及產(chǎn)量的影響發(fā)現(xiàn)，各施肥處理均能夠促進(jìn)白菜的生長，其促進(jìn)趨勢為MNPK>NPK>M>CK，說明MNPK處理組對(duì)白菜生長的效果最佳，能夠顯著提高植株的株高、根長、鮮質(zhì)量、含水率及產(chǎn)量指標(biāo)，同時(shí)能夠有效減少白菜霜霉病的發(fā)生。分析其原因，可能是復(fù)合微生物肥本身含有大量土壤活菌，活菌進(jìn)入土壤后大量繁殖，能夠促進(jìn)土壤菌群活力，改善土壤環(huán)境，從而促進(jìn)白菜植株的生長。M處理組的效果不及NPK、MNPK處理組，其原因可能是白菜為葉菜類作物，需要大量氮、鉀元素，而這些元素通過化肥能夠更加快速地得到補(bǔ)給。因此可見，MNPK處理組，即80%化肥+復(fù)合微生物菌肥的效果優(yōu)于單施化肥或微生物肥處理組，更利于白菜的生長，此結(jié)果與蔣永梅等關(guān)于微生物肥和化肥配合施用促進(jìn)青?；ㄒ松L的研究結(jié)果[4]相一致。

3.2 不同施肥處理對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

通過對(duì)土壤理化性質(zhì)的研究發(fā)現(xiàn)，各施肥處理均能不同程度地提高土壤全氮含量、全磷含量、全鉀含量、堿解氮含量、有效磷含量、速效鉀含量、pH值、有機(jī)質(zhì)含量等，其中MNPK處理組的效果最明顯。此結(jié)果說明，微生物肥料和化肥的配合施用，增加了土壤全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)含量，提高了土壤pH值，此研究結(jié)果與孫中濤等的試驗(yàn)結(jié)果[15-19]相一致。施用微生物肥有利于改善土壤的理化性質(zhì)和生物學(xué)特性，從而加速土壤養(yǎng)分的分解[20]。本研究中的NPK處理組能夠增加土壤養(yǎng)分，但其效果低于MNPK處理組，原因可能是單施化肥只能為土壤提供速效養(yǎng)分，不能徹底改善土壤的微生物結(jié)構(gòu)。M處理組的效果低于NPK、MNPK 2個(gè)處理組，這可能是因?yàn)閱问┪⑸锓什荒軡M足植物生長所需的全部養(yǎng)分[12]，這與蔣永梅等的研究結(jié)果[4]相一致。鄢洪海通過對(duì)青島地區(qū)連續(xù)幾年白菜種植的對(duì)比試驗(yàn)表明，呈酸性質(zhì)地的土壤（pH值為4.5～6.0）中大白菜根腫病的發(fā)生高于呈中性質(zhì)地的土壤（6.5～7.5），表明土壤偏酸性更有利于大白菜根腫病的發(fā)生[21]。在本試驗(yàn)中，對(duì)照組的土壤pH值為5.66，偏酸性，NPK組與CK組無顯著差異，M、MNPK組與CK、NPK組差異顯著，pH值偏中性，說明施用微生物肥能夠改善土壤的pH值，此結(jié)果與張建嶺等研究得出的長期施用復(fù)合微生物肥料后農(nóng)田土壤pH值呈中性，而長期施用化肥的農(nóng)田土壤pH值呈酸性的結(jié)果[22]一致。本試驗(yàn)周期較短也能呈現(xiàn)此效果的原因可能是，微生物肥本身的pH值為中性，高于土壤的pH值，對(duì)于土壤的pH值起到一定的中和作用。

3.3 不同施肥處理對(duì)土壤微生物數(shù)量、土壤微生物生物量的影響

在不同施肥處理下，土壤細(xì)菌、放線菌數(shù)量的整體趨勢為MNPK>NPK>M>CK，土壤真菌數(shù)量的表現(xiàn)為NPK>MNPK>M>CK，即MNPK組與NPK組比，土壤細(xì)菌、放線菌數(shù)量增加，土壤真菌數(shù)量減少，說明復(fù)合微生物肥和化肥配合施用能夠增加土壤細(xì)菌、放線菌數(shù)量，減少土壤真菌數(shù)量;土壤微生物生物量碳、土壤微生物生物量氮的整體趨勢為MNPK>NPK>M>CK，說明復(fù)合微生物肥和化肥配合施用能夠增加土壤微生物生物量。以上結(jié)果說明，復(fù)合微生物和化肥配合施用，能夠提高土壤的微生物數(shù)量、土壤微生物生物量，改善土壤的生物學(xué)特性，有利于作物生長，這一結(jié)果與蔣永梅等的研究結(jié)果[4，23]一致。

3.4 白菜產(chǎn)量與土壤微生物數(shù)量及微生物生物量間的相關(guān)性

相關(guān)性分析表明，產(chǎn)量與微生物數(shù)量、微生物生物量之間呈一定的正相關(guān)關(guān)系，表明土壤微生物與作物產(chǎn)量關(guān)系密切，其原因可能是微生物菌肥中含有數(shù)量較多的功能性活菌，它們可以加快土壤有益微生物的繁殖，調(diào)控土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)，提高肥力，進(jìn)而提高作物品質(zhì)和產(chǎn)量[24]。微生物數(shù)量和微生物生物量之間也大多呈顯著正相關(guān)關(guān)系，表明土壤細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量和土壤微生物生物量密切相關(guān)，共同影響著土壤的微生物群落，從而改善了土壤環(huán)境。

綜上，本試驗(yàn)以80%化肥+復(fù)合微生物肥配合施用，能夠有效減少化肥的施用，降低污染，同時(shí)能夠增加白菜產(chǎn)量，改善土壤理化性質(zhì)，增加土壤微生物的數(shù)量，提高土壤微生物生物量，改善土壤環(huán)境，從而為提供綠色、高效、高產(chǎn)的白菜生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

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