復(fù)合微生物菌劑對(duì)土壤改良及切花玫瑰產(chǎn)質(zhì)量的影響

董瓊娥，童江云，田云霞，張振榮，林峰瑩，任建青，魏世杰

(昆明市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院 資源環(huán)境研究所，云南 昆明 650118)

近年來(lái)，隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及設(shè)施農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，集約化程度高、產(chǎn)能高效、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)的設(shè)施作物栽培模式有效地提高了農(nóng)業(yè)資源的綜合利用水平。但由于栽培條件不同及不良生產(chǎn)活動(dòng)，導(dǎo)致設(shè)施農(nóng)田土壤因過(guò)量施肥、不均衡施肥、不合理灌溉方式、連作、高溫高濕和缺少自然雨水淋洗等因素影響，土壤次生鹽漬化、養(yǎng)分失調(diào)、土壤酸化和作物品質(zhì)下降等問(wèn)題日益突出，嚴(yán)重制約著我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)設(shè)施土壤次生鹽漬化的改良方法進(jìn)行了深入研究，提出了平衡施肥、合理輪作、工程灌排、生物除鹽、深耕客土和使用改良劑等物理、化學(xué)、生物和工程等方面的改良措施[2-6]。其中，有些物理和化學(xué)措施會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)和污染地下水，成本高、易形成二次污染。而生物改良措施作為近年來(lái)快速發(fā)展的改良方式，具有成本低、無(wú)二次污染和可大面積應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)，是目前最具潛力的設(shè)施栽培次生鹽漬化土壤改良技術(shù)。

微生物生命活動(dòng)與土壤肥力和植物根系緊密相關(guān)，利用其改良次生鹽漬化土壤，具有低投入、高產(chǎn)出、高效益和無(wú)污染等特點(diǎn)。目前，已成為土壤生物改良措施的研究熱點(diǎn)。微生物應(yīng)用于次生鹽漬化土壤改良主要通過(guò)單一或復(fù)合菌種的共同作用[10]，可改善土壤理化性質(zhì)，增加土壤團(tuán)聚體，增強(qiáng)通透性，阻斷鹽分向地表富集；增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤微生物的活性，緩解土壤營(yíng)養(yǎng)成分流失，實(shí)現(xiàn)土壤培肥；提供植物所需的部分營(yíng)養(yǎng)元素，減少肥料的施用量。為此，選擇昆明市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院資源環(huán)境研究所微生物實(shí)驗(yàn)室自主配制的復(fù)合微生物菌劑，研究其在切花玫瑰次生鹽漬化土壤上的應(yīng)用效果，以期為復(fù)合微生物菌劑在設(shè)施土壤次生鹽漬化改良上的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 土樣 供試土壤，昆明市晉寧區(qū)昆陽(yáng)鎮(zhèn)張良花卉專(zhuān)業(yè)合作社連作8 a的設(shè)施栽培切花玫瑰次生鹽漬化嚴(yán)重的潴育型水稻土?；拘再|(zhì)：pH 7.82、土壤電導(dǎo)率(EC)1.92 ms/cm、有機(jī)質(zhì)14.35 g/kg、速效磷0.107 g/kg、速效鉀0.192 g/kg、堿解氮65.2 mg/kg、陽(yáng)離子交換量4.7 cmol/kg、土壤容重1.43 g/m3和滲水深度≤15 cm。

1.1.2 菌劑 復(fù)合微生物菌劑，昆明市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院資源環(huán)境研究所微生物實(shí)驗(yàn)室自主配制，由多種活性微生物(主要為產(chǎn)酸的厭氧菌及兼性厭氧菌)構(gòu)成。

1.1.3 玫瑰品種 供試玫瑰為“閃耀”2個(gè)月種苗，張良花卉專(zhuān)業(yè)合作社提供。

1.1.4 肥料 有機(jī)肥(有機(jī)質(zhì)≥45%)，昆明神瑞生物科技有限公司；水溶性無(wú)機(jī)肥(花無(wú)缺)，上海永通化工有限公司；尿素(N≥46.4%)、過(guò)磷酸鈣(P2O5≥12%、Ca≥20%)和硫酸鉀(K2O≥50%)，市購(gòu)。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于2016年4月至2018年12月在晉寧區(qū)昆陽(yáng)鎮(zhèn)張良花卉專(zhuān)業(yè)合作社設(shè)施大棚切花玫瑰栽培基地進(jìn)行。小區(qū)面積10.5 m2，地壟高40～50 cm，壟寬70 cm，壟間距50 cm，壟上種植2行，種植密度30 cm×30 cm，栽種玫瑰102株。共設(shè)對(duì)照(CK)、C1和C23個(gè)處理，3次重復(fù)。

CK，常規(guī)施肥。用旋耕機(jī)將被改良土壤盡可能粉碎，起壟后將化肥按N∶P∶K∶Ca為2∶1∶2∶2的比例，即氮肥225 kg/hm2、磷肥65.7 kg/hm2、鉀肥200.025 kg/hm2和鈣肥650.25 kg/hm2，在移栽前以底肥施入，待苗成活后，將20-10-20-TE水溶肥用清水稀釋成1 kg/m3的濃度后以滴灌方式施入，每周追施1次；待到產(chǎn)花期改用15-15-30-TE水溶肥以相同的濃度滴灌。

C1，有機(jī)肥+常規(guī)施肥。將有機(jī)肥按照1 000 kg/667m2的量均勻地撒施在土壤表面，用旋耕機(jī)將有機(jī)肥與被改良土壤表面20 cm的土壤均勻混拌并盡可能將處理層土壤粉碎，起壟后用適量的清水均勻沖施處理過(guò)的壟表面，使其盡可能滲入土壤深部，覆膜15 d后掀膜耕作。其余處理與CK一致。

C2，復(fù)合微生物菌劑+有機(jī)肥+常規(guī)施肥減20%。將有機(jī)肥按照1 000 kg/667m2的量均勻地撒施在土壤表面，用旋耕機(jī)將有機(jī)肥與被改良土壤表面20 cm的土壤均勻混拌并盡可能將處理層土壤粉碎，起壟后將復(fù)合微生物菌劑以80 L/667m2的用量按1∶100用清水稀釋后均勻沖施在處理過(guò)的壟表面，使其盡可能滲入土壤深部，覆膜15 d后掀膜耕作。其余處理與CK一致。

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定

1) 土壤理化性質(zhì)。分別在移苗前及整個(gè)種植季結(jié)束時(shí)采集不同處理土樣用于理化性質(zhì)測(cè)定，土壤pH、EC、容重、有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀、堿解氮和陽(yáng)離子交換量參照文獻(xiàn)[11]的方法測(cè)定。

2) 微生物多樣性。分別在移苗前及整個(gè)種植季結(jié)束時(shí)采集不同處理土樣，一是提取土壤中微生物總基因組測(cè)序后進(jìn)行微生物交互式多樣性分析，用Simpson多樣性指數(shù)表示；土壤可培養(yǎng)的細(xì)菌、真菌和放線菌總數(shù)，用平板計(jì)數(shù)法統(tǒng)計(jì)[12]。

3) 切花玫瑰生物學(xué)性狀及產(chǎn)量。在移栽20 d統(tǒng)計(jì)各處理苗移栽成活率；定植50 d用直尺測(cè)量株高，并采用 SPAD502型葉綠素計(jì)測(cè)定葉綠素Spad值，測(cè)定部位為5小葉頂部小葉，15次重復(fù)，測(cè)定時(shí)間8:00-10:00[13]；在整個(gè)種植季結(jié)束后統(tǒng)計(jì)各處理切花產(chǎn)量及A、B等級(jí)切花產(chǎn)量。

玫瑰鮮切花質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：A級(jí)，整體感、新鮮程度極好，花形完整、飽滿(mǎn)、無(wú)損傷，花色艷麗，花枝均勻、挺直、莖長(zhǎng)度65 cm以上，葉片均勻、清潔、平整，葉色鮮綠有光澤，無(wú)病蟲(chóng)害，開(kāi)花指數(shù)1～3；B級(jí)，整體感、新鮮程度好，花形完整、飽滿(mǎn)、無(wú)損傷，花色好，花枝均勻、挺直、莖長(zhǎng)度55 cm以上，葉片均勻、清潔、平整，葉色鮮綠，無(wú)明顯病蟲(chóng)害，開(kāi)花指數(shù)1～3；C級(jí)，整體感、新鮮程度好，花形完整、飽滿(mǎn)、有輕微損傷，花色良好，花枝均勻、挺直、莖長(zhǎng)度50 cm以上，葉片較均勻、較清潔，無(wú)褪綠葉片，有輕微病蟲(chóng)害斑點(diǎn)，有極輕度損傷，開(kāi)花指數(shù)2～4；D級(jí)，整體感、新鮮程度一般，花瓣有輕微損傷，花色良好、略有焦邊，花枝均勻、挺直、莖長(zhǎng)度40 cm以上，葉片不均勻、有少量殘留物，葉片有輕微褪綠，有輕微病蟲(chóng)害斑點(diǎn)，開(kāi)花指數(shù)3～4。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007與SPSS 20.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

從表1可知，不同處理土壤pH、EC、有機(jī)質(zhì)和速效氮磷鉀等指標(biāo)的變化。pH與EC：CK最高，分別為7.53和1.68 ms/cm；C2最低，分別為6.92和0.88 ms/cm；CK與C2差異顯著，CK與C1、C1與C2間差異不顯著。有機(jī)質(zhì)：C2最高，為26.69 g/kg；CK最低，為13.92 g/kg；各處理間差異顯著。速效鉀、速效磷和堿解氮：均以C2最高，分別為0.42 g/kg、0.26 g/kg和137.80 mg/kg；C23個(gè)指標(biāo)均顯著高于CK，其中堿解氮顯著高于C1；C1堿解氮顯著高于CK。全氮、全磷和全鉀：C1、C2和CK最高，分別為12.20 g/kg、1.16 g/kg和15.40 g/kg；CK、CK和C2最低，分別為11.30 g/kg、0.92 g/kg和13.80 g/kg；其中，全氮C1顯著高于CK，C1與C2差異不顯著；全磷C2顯著高于CK，C1與C2差異不顯著；全鉀CK顯著高于C1和C2，C1顯著高于C2。交換性鈣和交換性鎂：C1最高，分別為2.36 g/kg和0.56 g/kg；CK最低，分別為1.81 g/kg和0.23 g/kg；C22個(gè)指標(biāo)均高于CK，C2與C1間、C1與CK差異均不顯著。陽(yáng)離子交換量和容重不同處理間也存在差異。滲水深度：C2最深，≥28 cm；CK最淺，≤18 cm?？傮w看，C1可一定程度上改善土壤理化性質(zhì)，復(fù)合微生物菌劑的使用有利于促進(jìn)次生鹽漬化土壤中化學(xué)元素的釋放，提高土壤中養(yǎng)分含量，降低土壤pH、EC及容重，增加土壤滲水深度。表明，復(fù)合微生物菌劑與有機(jī)肥配合施用能活化被土壤固化的養(yǎng)分，有效促進(jìn)養(yǎng)分轉(zhuǎn)化，調(diào)節(jié)土壤酸堿性，提高肥料利用率。

表1 不同處理土壤的理化性質(zhì)Table 1 Physical and chemical properties of soil samples treated with different treatment pattern

注：數(shù)值為3次重復(fù)平均數(shù)(下同)，同行不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)。
Note: The value in the table is the mean value of three repetitions. Different lowercase letters in the same column indicate significance of difference atP<0.05 level.

2.2 不同處理對(duì)土壤微生物多樣性及微生物量的影響

土壤微生物是維持土壤質(zhì)量的重要組成部分，對(duì)土壤中的動(dòng)植物殘?bào)w和土壤有機(jī)質(zhì)及其有害物質(zhì)的分解、生物化學(xué)循環(huán)和土壤結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程起著重要的調(diào)節(jié)作用[14]。從表2可知，不同處理土壤微生物多樣性及微生物量的變化。微生物多樣性指數(shù)：細(xì)菌和真菌均以C2最高，分別為0.006 5和0.173 1；CK最低，分別為0.002 3和0.052 1。微生物量：細(xì)菌和真菌均以C2最高，分別為7.40×106CFU/g和4.02×104CFU/g；CK最低，分別為2.12×106CFU/g和1.52×104CFU/g；放線菌,CK最高，為4.37×106CFU/g；C1最低，為2.95×106CFU/g。

2.3 不同處理對(duì)切花玫瑰生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響

從表3看出，切花玫瑰移栽成活率、株高、葉綠素含量和鮮切花產(chǎn)量的變化。移栽成活率與株高：C2最高，分別為94%和29.15 cm；CK最低，分別為75%和23.23 cm；株高C2顯著高于CK，C1與C2、C2與CK間差異不顯著。葉綠素Spad：C2最高，為35.23；CK最低，為31.08。鮮切花總產(chǎn)量：C2最高，為2 058枝/10.5m2；CK最低，為1 162枝/10.5m2；C2顯著高于C1和CK，C1顯著高于CK。A、B級(jí)花比例：C2、C1及CK分別為38%、21%和13%。說(shuō)明，常規(guī)施肥減少20%加上合適的復(fù)合微生物菌劑可提高玫瑰鮮切花的產(chǎn)量及品質(zhì)，達(dá)到減肥、高產(chǎn)和環(huán)保的目的。

表2 不同處理土壤微生物的多樣性及微生物量Table 2 Microbial diversity and biomass of soil samples treated with different treatment pattern

表3 不同處理切花玫瑰的生長(zhǎng)及產(chǎn)量Table 3 Growth and yield of cut rose cultivated in soils treated with different treatment pattern

注：同列不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)。
Note: Different lowercase letters in the same column indicate significance of difference atP<0.05 level.

3 結(jié)論與討論

微生物區(qū)系生命活動(dòng)與土壤肥力和植物生長(zhǎng)密切相關(guān)，利用微生物改良鹽堿土已取得顯著效果[15-16]。黃紅艷[17]報(bào)道，利用NCT-2菌劑改良次生鹽漬化土壤，施加菌劑可增加土壤有機(jī)質(zhì)含量和微生物數(shù)量，降低土壤EC值。吳玨[18]利用微生物土壤改良劑改良設(shè)施黃瓜連作土壤發(fā)現(xiàn)，微生物改良劑能夠改善連作土壤理化性狀，顯著降低土壤EC值，降低土壤中NO3-的積累，提高土壤微生物菌量。

微生物菌體及其胞外分泌物可促進(jìn)土壤形成團(tuán)聚體，改變土壤結(jié)構(gòu)，阻斷鹽分向地表富集[19]，胞外聚合物還可提高土壤酶活性、土壤有機(jī)質(zhì)含量和水氣循環(huán)等，實(shí)現(xiàn)土壤培肥[20-21]。有機(jī)酸也是多種微生物的胞外分泌物，不但可促進(jìn)土壤形成團(tuán)聚體和培肥土壤，還可中和堿性物質(zhì)，從而降低土壤pH[22]。然而，直接用有機(jī)酸改良次生鹽漬化土壤雖見(jiàn)效快，但用量不當(dāng)會(huì)抑制土壤酶活性[23]。產(chǎn)酸微生物在土壤中產(chǎn)酸過(guò)程相對(duì)平穩(wěn)，多種產(chǎn)酸微生物構(gòu)成的復(fù)合菌劑應(yīng)用于次生鹽漬化土壤改良時(shí)可控性強(qiáng)[24-26]。試驗(yàn)結(jié)果表明，產(chǎn)酸的厭氧-兼氧微生物構(gòu)成的復(fù)合微生物菌劑與有機(jī)肥配合施用，可顯著降低土壤pH與EC，促進(jìn)土壤中養(yǎng)分釋放，施用80 L/667m2復(fù)合微生物菌劑+1000 kg有機(jī)肥+常規(guī)施肥減20%處理滲水深度≥28 cm，提高土壤中微生物數(shù)量及增加其多樣性，對(duì)改良次生鹽漬化土壤效果較好。同時(shí)，在常規(guī)施肥減少20%條件下，切花玫瑰苗的移栽成活率、產(chǎn)量及品質(zhì)均有所提升，能更好發(fā)揮微生物的作用，減少化學(xué)肥料施用量，有利于生態(tài)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。