施利康與菌肥組合對辣椒生長及土壤理化性質(zhì)的影響

應(yīng)利平， 魏雪梅， 逯明輝， 張明科

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 園藝學(xué)院，陜西 楊陵 712100)

辣椒起源于拉丁美洲熱帶地區(qū)，原產(chǎn)于墨西哥，為木蘭綱茄科辣椒屬一年或多年生草本植物[1]。辣椒以豐富的營養(yǎng)物質(zhì)和獨特的風(fēng)味口感成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡氖卟思罢{(diào)味品，并因其高經(jīng)濟(jì)價值和低種植風(fēng)險而受到廣大種植者的青睞，已成為我國第一大蔬菜作物[2]。21世紀(jì)我國設(shè)施栽培技術(shù)快速發(fā)展，如春提早、秋延后的辣椒栽培技術(shù)解決了有效積溫對辣椒生產(chǎn)的影響[3]，為辣椒的周年供應(yīng)提供了保障，但由于設(shè)施栽培的局限性，以及多年連作及化肥的超量使用等問題，導(dǎo)致辣椒產(chǎn)量及品質(zhì)的下降，使土壤理化特性惡化，連作障礙嚴(yán)重[4]。

微生物菌肥作為一種新型肥料，含有許多重要的有益微生物。菌肥以微生物生命活動的產(chǎn)物及其所含的酶類來改善植物根際營養(yǎng)條件，提供作物必需的礦質(zhì)養(yǎng)分，刺激作物的生長；同時抑制根際病原菌，改善和促進(jìn)土壤生物活性，促進(jìn)植物根系健康生長，從而提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[5]。施利康復(fù)合菌劑是由硅酸鹽細(xì)菌和枯草芽孢桿菌經(jīng)過最新工藝發(fā)酵而成的硅酸鹽復(fù)合型微生物菌劑，具有分解土壤中含鉀礦物，活化硅、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的作用[6]。海藻菌肥是直接利用海藻或海藻中活性物質(zhì)提取后的殘渣，通過微生物發(fā)酵、酸堿工藝或肥料混配工藝生產(chǎn)出來的一種生物有機肥。海藻活性物質(zhì)中的海藻低聚糖、甘露醇、甜菜堿、酚類、氨基酸、礦物質(zhì)、維生素等，能促進(jìn)作物蛋白質(zhì)和糖類合成，增強作物的光合作用和新陳代謝，促進(jìn)根系的生長發(fā)育，提高作物抗逆性[7]。熒光假單胞菌是一種重要的植物病害生防菌和根際促生菌，具有繁殖速度快、適應(yīng)能力強、易于人工培養(yǎng)、制劑穩(wěn)定、施用方便、綠色環(huán)保、防治多種植物病害等優(yōu)點[8]。研究表明，熒光假單胞菌通過誘導(dǎo)系統(tǒng)抗性、合成植物激素、產(chǎn)生抗生性次級代謝產(chǎn)物來抑制病原菌的發(fā)生，進(jìn)而改變根際土壤環(huán)境，促進(jìn)作物生長，在生物防治和生防菌劑的開發(fā)與應(yīng)用中擁有巨大的潛力[9-10]?，F(xiàn)有研究已證實，施利康復(fù)合型菌劑、海藻菌肥和熒光假單胞菌均有抑制病原菌發(fā)生、改善根際土壤環(huán)境、促進(jìn)作物生長、改善作物品質(zhì)、緩解土壤連作障礙的作用。

為實現(xiàn)綠色農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，減少過量施用化肥造成的各種危害，本試驗通過測定雙因子處理下辣椒的植株長勢、早期果實產(chǎn)量、光合速率及土壤理化性質(zhì)等各項指標(biāo)，了解施利康與海藻菌肥、熒光假單胞菌肥配施對辣椒生長指標(biāo)和土壤理化性質(zhì)的影響，篩選出最適菌肥組合，改善土壤連作障礙，為菌肥在辣椒促生作用及土壤連作修復(fù)方面提供試驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2018年1—7月在西北農(nóng)林科技大學(xué)涇陽蔬菜試驗示范站溫室內(nèi)進(jìn)行，前茬作物為番茄，供試?yán)苯菲贩N為國華7號。整地前667 m2基施完全腐熟的雞糞+牛糞共10 m3，起壟時基施不同用量生防型復(fù)合菌肥施利康，初花時分別用滴灌型海藻菌肥和熒光假單胞菌(秦皇島領(lǐng)先生物農(nóng)業(yè)股份有限公司)灌根。試驗棚初始土壤理化性質(zhì)為pH 7.25，有機質(zhì)含量36.7 g·kg-1，堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為124.3、111.7、261.5 mg·kg-1，電導(dǎo)率為683.8 μS·cm-1。

1.2 處理設(shè)計

本試驗設(shè)置基施施利康菌肥和根灌菌肥兩個因素，采用雙因素裂區(qū)試驗設(shè)計。以667 m2為施肥單位，基施施利康設(shè)3個水平，M1～M3分別為20、30、40 kg；灌根菌肥設(shè)4個水平，N1為施用海藻菌肥1 L，N2、N3分別為施用熒光假單胞菌肥2和4 L，N4為清水對照。將M1、M2、M3與根灌菌肥不同水平的組合分別設(shè)為T1～T4、T5～T8、T9～T12處理，均重復(fù)3次。此外，分別設(shè)置N1～N4單因素處理。

辣椒定植前將試驗棚分為三大區(qū)，按M1、M2、M3 3水平基施施利康。定植50 d后，開始對每個大區(qū)進(jìn)行N1～N4灌根處理，根據(jù)菌肥用量配成水溶液，每10 d灌施1次，每株200 mL，共3次，每處理2行，小區(qū)面積為22 m2。N1～N4單因素處理灌施方法同上。在作物生長發(fā)育期間，采用水肥一體化技術(shù)進(jìn)行膜下澆水及追肥，按照辣椒常規(guī)栽培技術(shù)規(guī)程進(jìn)行病蟲害預(yù)防與管理。

1.3 測定項目

選取5株連續(xù)且長勢一致的辣椒進(jìn)行標(biāo)記，每處理重復(fù)3組，共15株，處理結(jié)束后進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測定。

1.3.1 生物學(xué)性狀及產(chǎn)量的測定

灌根10 d后，分別對各處理標(biāo)記好的辣椒植株進(jìn)行株高、莖粗、早期單株掛果數(shù)及產(chǎn)量的測定。株高和莖粗采用卷尺和游標(biāo)卡尺進(jìn)行測定。早期果實成熟后，每隔14 d采摘成熟度基本一致的果實，共采摘3次，記錄每株果數(shù)及產(chǎn)量，3次累加后為單株早期產(chǎn)量。

1.3.2 光合特性的測定

通過SPAD502葉綠素含量測定儀測定葉綠素相對含量(SPAD值)，LI-6800便攜式光合作用測定系統(tǒng)測定光合速率。

1.3.3 土壤理化性質(zhì)的測定

待辣椒生育期結(jié)束后，用五點取樣法采集各處理植株0～20 cm根際土壤為辣椒土壤樣本，經(jīng)自然風(fēng)干后研磨過篩，進(jìn)行土壤鹽分及理化性質(zhì)的分析測定，主要測定項目有pH、電導(dǎo)率、有機質(zhì)、速效氮、速效磷和速效鉀的含量，每處理重復(fù)3次。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2007和SPSS16.0軟件進(jìn)行系統(tǒng)整理、方差分析和顯著性檢驗；采用Duncan’s法(P<0.05和P<0.01為顯著水平)進(jìn)行多重比較；使用Origin2020軟件進(jìn)行圖形繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對辣椒植株生長的影響

由表1可見，施利康用量(M)與不同灌根菌肥(N)的交互作用(M×N)對株高并無顯著影響，而不同灌施菌肥(N)單因素處理下對株高有極顯著影響。其中，海藻菌肥1 L(N1)處理下辣椒株高最高，較N2、N3和N4分別提高5.36%、6.65%和4.24%。說明海藻菌肥較熒光假單胞菌肥有更好的促生作用。施利康用量和不同灌根菌肥及兩者交互作用對辣椒植株莖粗均無顯著影響。

表1 施利康用量和不同灌根菌肥對辣椒株高和莖粗的影響及方差分析

2.2 不同處理對辣椒葉綠素含量及光合速率的影響

由表2可知，不同處理對辣椒葉片葉綠素含量均無顯著影響。其中，T9處理的葉綠素含量最高，說明該處理可更快地促進(jìn)辣椒葉片葉綠素的積累。不同處理對光合速率均有極顯著影響。其中，施利康單因素處理時，三大區(qū)光合速率呈先上升后下降的趨勢，其中T8處理數(shù)值最高，T12處理數(shù)值最低；在灌施同種菌肥時，植株光合速率均隨著施利康用量的增加而增加?？梢?，667 m2基施施利康40 kg并合理配施菌肥能促進(jìn)辣椒的光合速率。

2.3 不同處理對辣椒早期掛果及早期產(chǎn)量的影響

從表2可以看出，施利康的施用顯著影響辣椒單株早期掛果數(shù)，但不同灌根菌肥及與施利康的交互作用對辣椒單株早期掛果則無顯著影響。不同用量的施利康和灌根菌肥均對辣椒早期產(chǎn)量無顯著影響，但兩者交互作用產(chǎn)生了顯著影響。隨著施利康用量的增加，在灌施海藻菌肥和低量熒光假單胞桿菌時，三大區(qū)辣椒早期產(chǎn)量呈現(xiàn)M3>M1>M2的趨勢，而灌施高量熒光假單胞桿菌的處理則表現(xiàn)為M1>M3>M2；N4處理則隨著施利康用量的增加而呈逐漸遞減趨勢。各區(qū)灌施海藻菌肥的T1、T5、T9處理分別比熒光假單孢桿菌的T2、T6、T10的早期單株產(chǎn)量提高0.9%、2.9%和5.3%?？梢?，施利康與海藻菌肥的配施較與熒光假單胞桿菌配施能更好地促進(jìn)辣椒產(chǎn)量的提升。

表2 不同用量施利康和灌根菌肥對辣椒光合性能和產(chǎn)量的影響及方差分析

2.4 不同處理對土壤理化性質(zhì)的影響

由表3可知，除土壤有機質(zhì)外，施利康用量、不同灌根菌肥及兩者交互作用對土壤速效氮、速效磷、速效鉀、電導(dǎo)率和pH值均具有極顯著影響。可見，基施不同用量施利康和灌施不同菌肥處理及兩者的交互作用對辣椒連作土壤均具有良好的改善效果。

表3 不同因素對根系土壤養(yǎng)分含量的方差分析(F值)

不同用量施利康和不同灌根菌肥單因素處理時對辣椒根系土壤理化性質(zhì)的影響如表4所示。M1土壤中的速效氮含量較栽培前顯著下降，而隨著施利康用量的增加，土壤速效氮含量顯著增加。其中，M2和M3處理與M1存在極顯著差異，分別較栽培前增加13.6%和19.2%。在不同菌肥灌根處理下，土壤速效氮含量存在極顯著差異。其中，667 m2灌施海藻菌肥1 L(N1)時含量最高。施利康和不同菌肥單因素處理后，均增加了土壤中速效磷和速效鉀含量，其中667 m2基施施利康30 kg(M2)和熒光假單胞菌肥2 L(N2)速效磷和速效鉀的含量最高。對土壤鹽分來說，不同用量施利康和不同菌肥灌根均具有降低土壤電導(dǎo)率的作用，其中M1處理電導(dǎo)率與M2、M3處理差異極顯著，N3處理電導(dǎo)率與N1、N2和N4處理差異極顯著，表明667 m2基施施利康20 kg(M1)和熒光假單胞菌肥4 L(N3)對降低土壤鹽分效果最好。土壤有機質(zhì)含量隨施利康用量的增加而增加，667 m2基施施利康40 kg(M3)時有機質(zhì)含量最高；不同菌肥灌施均有改善土壤肥力狀況的能力但差異不顯著。土壤pH隨施利康用量的增加呈下降趨勢；不同菌肥灌施處理時，667 m2灌施熒光假單胞菌肥2 L(N2)時土壤pH值最高，顯著高于其他三個菌肥處理。

表4 不同用量施利康和灌根菌肥對土壤理化性質(zhì)的影響

從圖1可以看出，雙因子互作下各處理速效氮、速效磷、速效鉀含量差異顯著，T9顯著提高了土壤中速效氮和速效鉀的含量，其效果優(yōu)于其他組合處理。T6和T10的土壤速效磷含量最高，分別較本區(qū)對照T8和T10提高19.34%和72.36%?？梢?，667 m2基施施利康30～40 kg，配合灌施熒光假單胞菌肥2 L，能有效提高土壤中速效磷的含量。

柱上無相同小寫字母表示組間差異顯著(P<0.05)。

雙因子互作下土壤有機質(zhì)含量差異不顯著，其中T9的有機質(zhì)含量最高，較栽培前增加15.8%。兩者交互效應(yīng)均能降低土壤中的電導(dǎo)率，其中，T2的土壤鹽分下降最多，土壤鹽漬化改良效果最為顯著；N3對土壤鹽分的降低效果最為穩(wěn)定。三大區(qū)間無顯著性差異，表明熒光假單胞桿菌在改善土壤次生鹽漬化方面有其獨特的優(yōu)勢。相比栽培前測定結(jié)果，土壤pH呈上升趨勢，其中，T9的土壤pH為7.69，最接近辣椒種植的最適值。

3 小結(jié)與討論

大量研究表明，土傳病害、土壤次生鹽漬化及土壤連作障礙的防控措施除輪作倒茬[11]、土壤改良[12]、應(yīng)用嫁接[13]等技術(shù)外，應(yīng)用微生物菌肥有其獨特的優(yōu)勢[8,14]，合理利用有益微生物可有效改善土壤環(huán)境，高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[15-16]。銀永安等[17]發(fā)現(xiàn)，膜下滴灌施利康復(fù)合菌劑可正負(fù)調(diào)節(jié)水稻株高，促進(jìn)弱苗發(fā)育，限制旺苗旺長，并提高葉片葉綠素含量及凈光合速率，防止葉片早衰，增強光合作用。

本試驗中，667 m2基施施利康30 kg時，辣椒的株高、莖粗、葉綠素含量、光合速率等均表現(xiàn)最優(yōu)，加快了辣椒葉片葉綠素含量的積累，提高植物光合速率，促進(jìn)辣椒地上部的生長。在土壤理化性質(zhì)改良方面，667 m2基施施利康40 kg更有優(yōu)勢，其原因可能與施利康中富含硅酸鹽細(xì)菌有關(guān)，該細(xì)菌可有效分解土壤中的硅酸鹽類物質(zhì)，并釋放可溶性鉀供植物吸收利用[18]。不同菌肥單因素處理時，667 m2施海藻菌肥1 L的辣椒長勢更強，葉綠素含量最高。有研究發(fā)現(xiàn)，海藻菌肥中除含有豐富的氮、磷、鉀、鈣、鎂、鐵等元素外，其保留的細(xì)胞分裂素、生長素、甜菜堿等天然活性物質(zhì)和抗生物質(zhì)對辣椒的生長起著重要調(diào)節(jié)作用[19-20]。有研究證實，施用海藻天然活性物質(zhì)能緩解干旱脅迫對小麥生長的影響，其原因與施用海藻菌肥降低了植株抗逆調(diào)節(jié)物質(zhì)脯氨酸和可溶性糖的含量有關(guān)[21]。劉超等[22]研究表明，棉隆熏蒸和海藻菌肥聯(lián)用，可有效減少土壤中的病原微生物，提高根系保護(hù)酶的活性，從而減輕了土壤連作對蘋果幼苗根系產(chǎn)生的脅迫作用。

在施利康與微生物菌肥聯(lián)用處理下，辣椒的生物學(xué)性狀、葉綠素含量、光合速率和土壤理化特性等因其用量不同而存在一定差異。李六林等[23]認(rèn)為，作物因生長發(fā)育不良而導(dǎo)致產(chǎn)量、品質(zhì)下降等現(xiàn)象可能與土壤中有效礦物質(zhì)的不足有關(guān)，而施利康復(fù)合菌劑可有效降解土壤中的含鉀礦物，并利用硅酸鹽細(xì)菌代謝產(chǎn)物促進(jìn)植物對各礦質(zhì)營養(yǎng)的吸收[6,24]。海藻菌肥中含有的天然營養(yǎng)素和植物生長調(diào)節(jié)劑可顯著提高辣椒的產(chǎn)量。Niunden等[25]以海藻提取物為葉面噴劑，顯著提高了馬鈴薯的產(chǎn)量。從不同處理的效果可以看出，667 m2基施施利康40 kg+海藻菌肥1 L時，土壤中的堿解氮、速效磷、速效鉀、有機質(zhì)含量的提升效果最為明顯，且可有效降低土壤中的鹽分濃度和pH，利于辣椒植株的生長發(fā)育，同時提高了葉片葉綠素含量和植株光合能力，促進(jìn)辣椒對營養(yǎng)元素的吸收，從而提高辣椒產(chǎn)量。值得注意的是，隨著熒光假單胞菌肥施用量的增加，辣椒的株高與莖粗反而受到了抑制。本研究結(jié)果表明，在667 m2基施施利康30 kg，熒光假單胞菌肥施用量不宜過多。由此可見，生物有益菌肥的合理配施是保證植物正常生長的前提，是保障農(nóng)作物產(chǎn)量的重要措施[26]。

綜上，667 m2基施施利康40 kg+海藻菌肥1 L處理為辣椒栽培最適組合，正確選用微生物菌肥及科學(xué)合理的管理措施，是解決辣椒連作障礙的有效手段。