微生物菌劑對(duì)青梗菜土壤理化性質(zhì)及生長(zhǎng)的影響

萬(wàn)水霞，李 帆，王 靜，蔣光月，武 際

(安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所/養(yǎng)分循環(huán)與資源環(huán)境安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽合肥 230031)

我國(guó)蔬菜的種植模式是肥料資源高投入追求蔬菜高產(chǎn)出，然而肥料的不合理施用引發(fā)的耕地土壤質(zhì)量下降、土壤生物多樣性降低和生態(tài)環(huán)境污染等一系列突出問(wèn)題亟待解決[1]。為提升耕地質(zhì)量，保障糧食安全和保護(hù)生態(tài)環(huán)境、減肥增效的研究具有重大意義。

近年來(lái)，隨著化肥零增長(zhǎng)減量化行動(dòng)的實(shí)施，眾多減肥增效的技術(shù)模式及方法得以運(yùn)用[2-3]。研究表明，施用微生物菌劑是科學(xué)調(diào)控土壤、改善植物生長(zhǎng)、減肥增效的有效途徑[4-5]。農(nóng)用微生物菌劑是利用活性微生物的生命活動(dòng)促進(jìn)土壤中物質(zhì)轉(zhuǎn)化及作物養(yǎng)分吸收，改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)及微生物生態(tài)環(huán)境，從而提升耕地土壤有效養(yǎng)分含量，在土壤中起到固氮、溶磷、解鉀的綜合作用，有效提高肥料利用率，促進(jìn)作物生長(zhǎng)，提高作物品質(zhì)和產(chǎn)量[6-8]。目前在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特別是經(jīng)濟(jì)作物上應(yīng)用廣泛[9-11]。

筆者所在課題組前期篩選獲得了2株肥效微生物菌株分別命名為CH07和FD11，2種菌劑具有溶磷、分泌 IAA 等促生活性[12]。為促進(jìn)菌劑的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，筆者通過(guò)青梗菜的田間試驗(yàn)評(píng)價(jià)這2種菌劑的效果，以期為評(píng)價(jià)待測(cè)微生物菌劑對(duì)提高蔬菜品質(zhì)、產(chǎn)量及土壤肥力的應(yīng)用效果，研發(fā)適用于蔬菜乃至其他作物實(shí)際生產(chǎn)的微生物肥料產(chǎn)品提供推廣應(yīng)用基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料供試作物為上饒市贛豐種子有限公司生產(chǎn)的秋播大青梗菜烏秀(66)。供試微生物菌劑為溶磷促生菌CH07 (Bacillusaryabhattai)、FD11(Priestiasp.)，由安徽養(yǎng)分循環(huán)與資源環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室前期在土壤中篩選獲得[12]，EM 菌劑為商業(yè)化菌劑產(chǎn)品，該菌劑由多個(gè)菌種混合而成，主要菌種為乳酸菌、酵母菌、光合菌、枯草芽孢桿菌，活性菌含量為 2×108CFU/mL。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)田間試驗(yàn)點(diǎn)位于安徽省肥東縣王鐵鄉(xiāng)大張村安徽椒之驕農(nóng)業(yè)科技有限公司基地。該地屬北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，光照充足，氣候溫和，四季分明，年平均日照時(shí)數(shù)2 081.2 h，年平均日照率為47%，平均氣溫為15.5 ℃,年平均降水量879.9 mm。

試驗(yàn)于2021年9月20日—11月6日進(jìn)行，設(shè)5個(gè)處理，重復(fù)3次，共15個(gè)小區(qū)，隨機(jī)區(qū)組排列，在每小區(qū)邊界挖溝，溝寬和溝深均為 20 cm，小區(qū)面積3 m×5 m=15 m2。各試驗(yàn)處理：CK(不施菌劑不施肥，以等量清水代替)、EM菌劑、CH07菌劑、FD11菌劑、CH07+FD11菌劑。于試驗(yàn)開(kāi)始前采集基礎(chǔ)土樣，青梗菜幼苗于9月26日移栽。株行距30 cm ×40 cm，各小區(qū)種植青梗菜8行，每行15棵，共120棵。菌劑制備：供試菌株CH07、FD11分別活化后，液體培養(yǎng) 24 h，4 ℃、5 000 r/min 離心10 min后，以無(wú)菌水重懸菌體，調(diào)節(jié)OD600為1.0，即為CH07和FD11 菌劑，CH07+FD11菌劑是將CH07和FD11按1∶1體積比混合制成。菌劑均為100倍稀釋液施用，分別于10月6日、10月16日、10月26日以灌根的方式進(jìn)行澆施，每次用量均為100 mL/株。

1.3 樣品采集與測(cè)定青梗菜收獲期時(shí)在各小區(qū)分別采集 8 棵長(zhǎng)勢(shì)健康的青梗菜，連根帶土挖出，用手輕抖根系，收集抖下來(lái)的土壤裝入自封袋，自然風(fēng)干后過(guò)篩用于理化性質(zhì)的測(cè)定。土壤樣品分別采用重鉻酸鉀外加熱法、堿解擴(kuò)散法、鉬銻抗比色法、火焰光度法進(jìn)行土壤有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分含量測(cè)定[13]；青梗菜產(chǎn)量測(cè)定：在青梗菜收獲期測(cè)定產(chǎn)量，青梗菜產(chǎn)量為各小區(qū)成熟青梗菜鮮菜總產(chǎn)量；青梗菜品質(zhì)測(cè)定：抗壞血酸VC含量、可溶性糖含量參照李合生[14]方法測(cè)定，硝酸鹽含量采用GB 5009.33—2016方法測(cè)定[15]。

1.4 數(shù)據(jù)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2007和SPSS 19.0軟件進(jìn)行處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 菌劑施用對(duì)青梗菜生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響由表1可知，不同菌劑灌根對(duì)青梗菜植株生長(zhǎng)均有不同程度的促進(jìn)作用。CH07 、FD11 、EM及CH07+FD11 4個(gè)處理均不同程度地促進(jìn)了青梗菜植株的生長(zhǎng)，相較于 CK，F(xiàn)D11、CH07、CH07+FD11菌劑灌根顯著增加了青梗菜的株高及葉片數(shù)，其株高增加幅度分別為46.29%、37.89%和34.68%。EM菌劑組青梗菜的株高顯著高于CK，葉片數(shù)與CK無(wú)顯著差異。施用不同菌劑對(duì)青梗菜產(chǎn)量影響顯著，尤其FD11菌劑灌根處理組表現(xiàn)最為突出，較對(duì)照組增產(chǎn)33.55%，而CH07、CH07+FD11處理組青梗菜產(chǎn)量分別增加 30.94 %和30.13% (P<0.05)。EM菌劑為市售較常見(jiàn)的促生菌劑，其對(duì)青梗菜有14.82%的增產(chǎn)作用，增產(chǎn)效果低于CH07 及FD11菌劑。

表 1 不同處理對(duì)青梗菜植株性狀及產(chǎn)量的影響Table 1 Effects of different treatments on plant characters and yield of Brassica campestris

2.2 菌劑施用對(duì)青梗菜品質(zhì)的影響蔬菜的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)是衡量蔬菜質(zhì)量的基礎(chǔ)指標(biāo)。從圖1可以看出，相比于空白對(duì)照，EM、CH07、FD11、CH07+FD11均能提升青梗菜抗壞血酸含量，增幅分別為60.02%、63.47%、75.98%和 65.47%，以FD11的施用效果最顯著；不同微生物菌劑均能提高青梗菜可溶性糖含量，EM菌劑與CK差異不顯著。CH07、FD11、CH07+FD11相對(duì)于CK，可溶性糖含量顯著提高，增幅分別為28.56%、33.38%和 22.57%，CH07、FD11、CH07+FD11處理間無(wú)顯著差異。相比較于CK，該試驗(yàn)中菌劑處理的青梗菜硝酸鹽含量均稍有增加，但增加幅度不大，差異未達(dá)顯著水平。

注：不同小寫(xiě)字母表示不同處理間差異達(dá)顯著水平(P<0.05) Note: Different lowercase letters indicated significant difference between different treatments (P<0.05)圖1 施用微生物菌劑對(duì)青梗菜品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of applying microbial agents on the quality of Brassica campestris

2.3 菌劑施用對(duì)青梗菜根際土壤理化特性的影響由表2可知，施用微生物菌劑對(duì)土壤養(yǎng)分含量有一定促進(jìn)作用，可以提高土壤中有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分含量，其中有機(jī)質(zhì)含量FD11、CH07+FD11 、CH07和EM處理比CK分別提高了13.58% 、11.49%、9.92%和4.18% 。速效磷含量，F(xiàn)D11、CH07+FD11、CH07和EM處理分別比CK顯著提高了37.89%、36. 91%、29.15%和16.80%。速效鉀含量，F(xiàn)D11、CH07、CH07+FD11和EM處理分別比CK顯著提高了30.70%、26.85%、26.03%和8.56%。灌施微生物菌劑增加了土壤堿解氮含量，增加幅度不大。灌施菌劑對(duì)土壤全氮及土壤酸堿性無(wú)顯著影響。菌劑CH07 、FD11對(duì)土壤養(yǎng)分的增效優(yōu)于EM菌劑。因此，施用微生物菌劑尤其FD11菌劑有助于維持土壤酸堿平衡，促進(jìn)土壤速效養(yǎng)分含量的積累和增加土壤有機(jī)質(zhì)含量。

表2 不同處理的土壤理化性質(zhì)Table 2 Soil physical and chemical properties of different treatments

3 結(jié)論與討論

微生物菌劑是一類經(jīng)發(fā)酵培養(yǎng)后，制成含有功能性微生物菌株的溶液、粉狀、顆粒狀的活性制劑。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中施用微生物菌劑，可增加土壤中微生物群落的豐富性，提高土壤酶活性，改善土壤理化性狀，調(diào)節(jié)作物的生理代謝，促進(jìn)作物生長(zhǎng)，有效增強(qiáng)作物抗性[16-18]。

該研究結(jié)果表明，施用微生物菌劑對(duì)土壤養(yǎng)分產(chǎn)生了影響，不同菌劑處理土壤有機(jī)質(zhì)含量普遍高于清水的對(duì)照處理。而菌劑FD11處理，土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀和堿解氮含量高于其他菌劑處理并顯著高于對(duì)照。灌施微生物菌劑有助于土壤速效養(yǎng)分含量的積累，對(duì)土壤有一定的改良效果。究其原因，一方面，施入菌劑，活性微生物進(jìn)入土壤定殖并大量繁殖，增加了土壤中微生物的數(shù)量。菌劑中的微生物與土壤土著微生物一起分解植物的殘?bào)w及凋落物，促進(jìn)礦物營(yíng)養(yǎng)的釋放，從而提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量。另一方面，菌劑施入土壤，活性菌種FD11、CH07在功能篩選時(shí)確定了其溶磷并分泌生長(zhǎng)素IAA的活性[12]，菌劑施入土壤，促進(jìn)土壤中難溶性磷、鉀的溶解與轉(zhuǎn)化，從而提高了土壤中有效磷及速效鉀的含量，加快了土壤有機(jī)物質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化，進(jìn)而促進(jìn)了青梗菜的生長(zhǎng)。該研究中不同菌劑灌施后，青梗菜長(zhǎng)勢(shì)良好，單株重、株高、葉片數(shù)均高于或多于清水對(duì)照，產(chǎn)量較不施菌劑增加25.6%～35.3%，其中以菌劑FD11效果最優(yōu)。

向土壤中施入微生物菌劑不僅調(diào)控土壤微生物活動(dòng)，促進(jìn)作物生長(zhǎng)，還能改善作物品質(zhì)。該試驗(yàn)中，灌施微生物菌劑處理的青梗菜，其抗壞血酸(VC)及可溶性糖含量均顯著高于清水對(duì)照，硝酸鹽含量與清水對(duì)照無(wú)顯著差異，這與大部分學(xué)者研究結(jié)果一致[17-18]。

綜上所述，微生物菌劑對(duì)青梗菜栽培土壤的養(yǎng)分含量產(chǎn)生了正向影響，能夠提高青梗菜產(chǎn)量，改善青梗菜品質(zhì)。其中，施用微生物菌劑FD11效果最優(yōu)，在青梗菜的大田種植上具有較好的應(yīng)用效果。