基于微生物菌劑配施化肥對(duì)高原露地娃娃菜的效應(yīng)研究

蒯佳琳 侯棟 馬彥霞 張玉鑫

摘要：探討在高原露地娃娃菜生產(chǎn)中添加微生物菌劑替代部分化肥的應(yīng)用效果和微生物菌劑與化肥的最佳施用方式，為西北高原露地娃娃菜生產(chǎn)提供科學(xué)施肥方案。采用田間試驗(yàn)方法，分析了添加微生物菌劑替代部分化肥對(duì)娃娃菜生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)指標(biāo)的影響。結(jié)果表明，相比于全量施肥（施N 300 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2），施N 240 kg/hm2、P2O5 96 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2+微生物菌劑60 kg/hm2處理的娃娃菜球縱徑增長(zhǎng)了1.51%，單株重增加0.24%，凈光合速率提高了0.63%，折合產(chǎn)量增加1.37%，肥料貢獻(xiàn)率提高了0.75個(gè)百分點(diǎn)，可溶性糖含量提高了24.06%，Vc含量提高了1.78%，硝酸鹽含量降低了15.13%。在試驗(yàn)條件下和添加微生物菌劑60 kg/hm2的基礎(chǔ)上，減少習(xí)慣施肥量不會(huì)對(duì)娃娃菜的生長(zhǎng)形成抑制，有一定的增產(chǎn)效果，且可有效提高娃娃菜可溶性糖和Vc含量，顯著降低硝酸鹽含量。

關(guān)鍵詞：娃娃菜；微生物菌劑；光合特性；產(chǎn)量；品質(zhì)

中圖分類(lèi)號(hào)：S634.3? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2097-2172（2023）11-1063-05

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2023.11.016

Effects of Adding Microbial Agents with Partial Reduction in Chemical Fertilizers on the Production of Open-field Highland Baby Cabbages

KUAI Jialin， HOU Dong， MA Yanxia， ZHANG Yüxin

（Institute of Vegetables， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract： In order to explore the application effect of adding microbial agent instead of chemical fertilizer， the optimal application method of microbial agents and fertilizers in the production of baby cabbage in highland so as to provide a scientific fertilization plan for the production of open-field baby vegetables in the northwest plateau， field experiment method was used to analyze the effect of adding microbial agents with partial reductionin fertilizers on the growth， yield， and quality parameters of baby cabbages. Results showed that compared with full amount of chemical fertilizer（N 300 kg/ha， P2O5 120 kg/ha， and K2O 150 kg/ha），the longitudinal diameter was increased by 1.51%， the weight per plant was increased by 0.24%， the net photosynthetic rate was increased by 0.63%， the yield was increased by 1.37%， the contribution rate of fertilizer was increased by 0.75%， the soluble sugar content was increased by 24.06%， the Vc content was increased by 1.78%， and the nitrate content was decreased by 15.13% in the treatment of N 240 kg/ha， P2O5 96 kg/ha， and K2O 120 kg/ha + microbial agent 60 kg/ha. Under the experimental condition， adding 60 kg/ha microbial inoculants with chemical fertilizer reduction of conventional fertilization amount would not inhibit the growth of baby cabbage， but had a promoting effect in yield and could effectively increase the contents of soluble sugar and Vc， with significant reduction in the content of nitrate.

Key words： Baby cabbage; Microbial agent; Photosynthetic characteristic; Yield; Quality

收稿日期：2023 - 02 - 10；修訂日期：2023 - 10 - 06

基金項(xiàng)目：財(cái)政部和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系資助項(xiàng)目（CARS-23-G-19）；甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2022GAAS26）；甘肅省自然科學(xué)基金（22JR5RA761）；農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北地區(qū)蔬菜科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站項(xiàng)目（2015-A2621- 620321-G1203-066）。

作者簡(jiǎn)介：蒯佳琳（1985 — ），男，甘肅蘭州人，助理研究員，碩士，主要從事蔬菜栽培及營(yíng)養(yǎng)研究工作。Email： kuaijialin_1222@126.com。

通信作者：侯? ?棟（1969 — ），男，甘肅鎮(zhèn)原人，研究員，主要從事蔬菜育種與栽培技術(shù)研究工作。Email： houdong215@163.com。

娃娃菜（Brassica pekinensis） 是一種袖珍型小株白菜，屬十字花科蕓薹屬白菜亞種，為半耐寒性蔬菜［1 - 2 ］，是甘肅省高原夏菜產(chǎn)業(yè)中主要栽培的十字花科蔬菜之一。但隨著播種面積的增大及連作栽培，生產(chǎn)中普遍存在化肥過(guò)量施用的現(xiàn)象，脅迫蔬菜生長(zhǎng)和降低營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)［3 - 5 ］。為了緩解化肥施用過(guò)量對(duì)栽培環(huán)境及蔬菜作物產(chǎn)量和品質(zhì)所造成的不利影響，以不同環(huán)境、不同植物群落根際分離、篩選的優(yōu)良促生菌研制的微生物菌劑，因其成本低、增產(chǎn)穩(wěn)定、非再生能源消耗少、對(duì)生態(tài)環(huán)境及農(nóng)產(chǎn)品安全、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)［6 - 7 ］，已被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用在蔬菜化肥減施研究中。周進(jìn)［8 ］研究發(fā)現(xiàn)，生物菌肥替代30%的化肥量可以提高辣椒生長(zhǎng)性能、光合特性和產(chǎn)量，改善辣椒品質(zhì)；李杰等［9 ］研究表明，80%常規(guī)施肥配施生物肥在不影響花椰菜產(chǎn)量的同時(shí)，能夠顯著改善花椰菜的品質(zhì)，提高肥料利用率和光合效率；李鳳霞等［10 ］的研究也表明，微生物菌劑替代量1/3氮肥用量可使花椰菜增產(chǎn)10.75%。甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所高原夏菜研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合研制的微生物菌劑已在玉米、燕麥及花椰菜等作物上進(jìn)行了化肥替代相關(guān)研究［6， 11 - 12 ］，發(fā)現(xiàn)微生物菌劑的使用效果受植物種類(lèi)、菌株類(lèi)型、栽培環(huán)境等多方面因素影響，在田間施用菌肥的效果差異較大。現(xiàn)聚焦甘肅高原露地娃娃菜生產(chǎn)，分析了微生物菌劑與不同比例化肥配施對(duì)娃娃菜光合特性、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，以明確微生物菌劑與化肥的最佳施用方式，為西北高原露地娃娃菜的可持續(xù)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供科學(xué)施肥方案。

1? ?材料和方法

1.1? ?試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)在位于甘肅省金昌市永昌縣城關(guān)鎮(zhèn)大壩村的農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北地區(qū)蔬菜科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站進(jìn)行。當(dāng)?shù)睾０? 996 m，年平均氣溫4.8 ℃，平均降水量185.1 mm，年蒸發(fā)量2 000.6 mm，≥10 ℃年積溫2 011℃，無(wú)霜期134 d，屬溫帶大陸性干旱氣候區(qū)。試驗(yàn)區(qū)光照充沛、氣候冷涼、晝夜溫差大，為甘肅省河西走廊高原夏菜生產(chǎn)基地［13 ］。試驗(yàn)地土壤類(lèi)型為灌漠土，0～20 cm耕層土壤含有機(jī)質(zhì)21.70 g/kg、全氮0.83g/kg、全磷0.70 g/kg、全鉀22.08 g/kg、堿解氮114.00? mg/kg、速效磷85.47 mg/kg、速效鉀160.00 mg/kg、全鹽1.50 g/kg，pH 7.98。

1.2? ?供試材料

指示娃娃菜品種為春玉黃，由蘭州介實(shí)農(nóng)產(chǎn)品有限公司提供。供試肥料為尿素（含N≥46%，由中國(guó)石油天然氣股份有限公司生產(chǎn)）、硫酸鉀（含K2O≥52%，由國(guó)投新疆布羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司生產(chǎn)）、磷酸二銨（含P2O5≥46%、N≥18%，由云南云天化國(guó)際化工股份有限公司生產(chǎn)）。供試微生物菌劑是利用甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院微生物實(shí)驗(yàn)室提供的菌株P(guān)2［雷氏普羅威登斯菌（Providencia rettgeri）］、P4［克什米爾小陌生菌（Advenella kashmirensis）］、P19［醋酸鈣不動(dòng)桿菌（Acinetobacter calcoaceticus）］、P35［腐敗沙雷菌（Serratia plymuthica）］分別單獨(dú)培養(yǎng)后按體積比1∶1∶2∶1混合接種到專(zhuān)用載體基質(zhì)上，在28 ℃條件下培養(yǎng)7 d制成，這4種菌株均具有固氮和溶解有機(jī)和無(wú)機(jī)磷功能，其中P2、P4具有分泌IAA功能，P35具有生防功能。

1.3? ?試驗(yàn)方法

試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理，分別為CK，不施肥料；處理A，施全量化肥（100%化肥，當(dāng)?shù)夭宿r(nóng)習(xí)慣施用量，施N 300 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2）；處理B，減施20%化肥（即施N 240 kg/hm2、P2O5 96 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2）+微生物菌劑60 kg/hm2；處理C，減施40%化肥（施N 180 kg/hm2、P2O5 72 kg/hm2、K2O 90 kg/hm2）+微生物菌劑60 kg/hm2。試驗(yàn)隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，小區(qū)面積30 m2，小區(qū)間以60 cm田埂鋪設(shè)防滲薄膜進(jìn)行隔離。試驗(yàn)采用一壟雙行壟面覆膜栽培，壟寬40 cm，溝寬30 cm。于4月2日育苗，5月14日按株距27 cm、行距30 cm定植。各處理的微生物菌劑、磷酸二銨作基肥一次性施入，尿素和硫酸鉀按照40%基肥和60%追肥的比例分施，各處理具體施肥量見(jiàn)表1。娃娃菜生長(zhǎng)期間進(jìn)行的澆水、噴藥、除草等常規(guī)田間管理與當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)大田種植方式相同，且嚴(yán)格控制一致。

1.4? ?測(cè)定項(xiàng)目和方法

娃娃菜達(dá)到采收標(biāo)準(zhǔn)后每小區(qū)隨機(jī)選取10株調(diào)查生長(zhǎng)指標(biāo)及凈菜率，并及時(shí)分小區(qū)采收計(jì)產(chǎn)，利用產(chǎn)量結(jié)果計(jì)算肥料貢獻(xiàn)率。肥料貢獻(xiàn)率是肥料對(duì)作物產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率，是以不施肥處理的產(chǎn)量為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算反映投入肥料生產(chǎn)能力的指標(biāo)［14 ］。

肥料貢獻(xiàn)率＝［（施肥處理產(chǎn)量－不施肥處理產(chǎn)量）/施肥處理產(chǎn)量］×100%

采收期每小區(qū)隨機(jī)選取15株利用LI-6400XT光合儀于娃娃菜生長(zhǎng)旺盛期的9：00 ～ 11：00時(shí)測(cè)定娃娃菜光合特性指標(biāo)，如葉片的凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間二氧化碳濃度（Ci）和蒸騰速率（Tr）等參數(shù)。同時(shí)取可食部分進(jìn)行品質(zhì)的測(cè)定，其中Vc含量采用比色法測(cè)定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定，可溶性蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍(lán)染色法測(cè)定，硝酸鹽含量采用紫外分光光度法測(cè)定。

1.5? ?數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及圖表制作，采用DPS 7.5統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)不同施肥處理下娃娃菜各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)及品質(zhì)指標(biāo)的數(shù)據(jù)進(jìn)行單因子方差分析和差異顯著性分析。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?不同處理對(duì)娃娃菜生長(zhǎng)的影響

從表2可以看出，各施肥處理的娃娃菜生長(zhǎng)指標(biāo)均顯著優(yōu)于CK。而相較于處理A，處理B的球縱徑和單株毛質(zhì)量均有增加，增幅分別為1.51%和0.24%；而球橫徑、單株凈質(zhì)量及凈菜率均低于處理A，但處理B各生長(zhǎng)指標(biāo)與處理A差異不顯著。除球縱徑外，處理C的其余生長(zhǎng)指標(biāo)均顯著低于處理A。說(shuō)明減施20%化肥添加微生物菌劑60 kg/hm2不會(huì)抑制娃娃菜的生長(zhǎng)。

2.2? ?不同處理對(duì)娃娃菜光合特性的影響

不同處理的娃娃菜光合參數(shù)變化（表3）表明，各施肥處理的娃娃菜光合參數(shù)均優(yōu)于CK，相較于處理A，處理B的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、細(xì)胞間CO2濃度分別提高了0.63%、1.23%、2.91%，蒸騰速率下降了2.84%，但二者間差異均不顯著。處理C細(xì)胞間CO2濃度較處理A提高了4.87%，凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率則分別較處理A下降了0.16%、1.23%、7.49%，二者間差異也不顯著?？梢?jiàn)，添加微生物菌劑60 kg/hm2后減施化肥習(xí)慣施肥量（施N 300 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2）40%以內(nèi)均不會(huì)造成娃娃菜光合特性的明顯下降。

2.3? ?不同處理對(duì)娃娃菜產(chǎn)量的影響

產(chǎn)量是衡量作物施肥效果的重要指標(biāo)。從表4可知，各施肥處理的折合產(chǎn)量均顯著高于CK，增幅為59.64%～82.39%。處理B折合產(chǎn)量最高，為178 476.67 kg/hm2，較處理A增產(chǎn)1.37%，差異不顯著，肥料貢獻(xiàn)率則較處理A提高了0.75個(gè)百分點(diǎn)。處理C折合產(chǎn)量較處理A降低了11.27%，減產(chǎn)顯著；肥料貢獻(xiàn)率較處理A降低了7.06個(gè)百分點(diǎn)。由此可以看出，減施20%習(xí)慣施肥量（施N 300 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2）的化肥后配施微生物菌劑60 kg/hm2，不僅不會(huì)造成娃娃菜減產(chǎn)，反而有一定的增產(chǎn)效果。

2.4? ?不同處理對(duì)娃娃菜品質(zhì)的影響

糖分、Vc、蛋白質(zhì)和硝酸鹽含量是衡量蔬菜產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的主要指標(biāo)。處理B、處理C可溶性糖含量均高于處理A，分別增加了24.06%、26.23%，但各處理間差異不顯著（圖1-a）。處理B的Vc含量最高，較處理A、處理C分別提高了1.78%、3.81%，但各處理間差異也不顯著（圖1-b）。處理B、處理C可溶性蛋白質(zhì)含量均低于處理A，較處理A分別降低了13.03%、20.10%，處理B與處理A差異不顯著，但二者均與處理C差異顯著（圖1-c）。處理B、處理C的硝酸鹽含量均顯著低于處理A，較處理A分別降低了15.13%、26.05%（圖1-d）。綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的4個(gè)主要指標(biāo)，減施習(xí)慣施肥量（施N 300 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2）20%的化肥后配施微生物菌劑60 kg/hm2，可以明顯改善娃娃菜品質(zhì)，其Vc含量、可溶性糖含量得以提高，分別較全量施肥處理提高1.78%、24.06%；可溶性蛋白質(zhì)含量較全量施肥處理降低13.03%；而硝酸鹽含量較全量施肥處理明顯降低，降幅高達(dá)15.13%。

3? ?討論與結(jié)論

利用植物根際促生菌制作而成的微生物菌劑與化肥配施具有調(diào)控植物生長(zhǎng)和改善作物品質(zhì)的作用［15 - 16 ］。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，高原露地娃娃菜施N 240 kg/hm2、P2O5 96 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2+微生物菌劑60 kg/hm2的處理不僅不會(huì)造成減產(chǎn)，反而有一定的促生增產(chǎn)作用，相比于全量施肥處理（即習(xí)慣施肥量，施N 300 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2）縱徑增長(zhǎng)了 1.51%，單株重增加了0.24%，凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和細(xì)胞間CO2濃度分別提高了0.63%、1.23%、2.91%，折合產(chǎn)量增加1.37%，肥料貢獻(xiàn)率提高了0.75個(gè)百分點(diǎn)，可溶性糖含量提高了24.06%，Vc含量提高了1.78%，可溶性蛋白質(zhì)含量降低了13.03%，硝酸鹽含量顯著降低了15.13%。一些學(xué)者的研究也證實(shí)了本試驗(yàn)結(jié)果，如李杰等［9 ］ 、李鳳霞等［10 ］、蔣永梅等［12 ］、趙滿興等［17 ］、于健等［18 ］研究表明，當(dāng)微生物菌劑替代化肥量應(yīng)控制在15%～30%，微生物菌劑對(duì)花椰菜、番茄、黃瓜等其他蔬菜作物產(chǎn)量及果實(shí)的Vc、可溶性糖含量均有明顯的促進(jìn)作用。原因可能是本試驗(yàn)所采用的微生物菌劑本身所含4種優(yōu)良促生菌株都具有固氮和溶解有機(jī)和無(wú)機(jī)磷功能，個(gè)別菌株具有分泌IAA功能和生防功能，在該研究環(huán)境下繁殖效果良好，分泌的有機(jī)酸加快了土壤中難溶性營(yíng)養(yǎng)元素的溶解及釋放，延長(zhǎng)了土壤中有效養(yǎng)分的供給，促進(jìn)了植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收和轉(zhuǎn)化，滿足了娃娃菜生長(zhǎng)期間對(duì)各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需求，提升了葉片的光合作用，促進(jìn)了植株碳同化物的累積，彌補(bǔ)了減少部分肥料后可能引起的抑制效應(yīng)，從而提高其產(chǎn)量；同時(shí)外部肥料投入量的減少，有效降低了硝酸鹽的富集，從而改善了蔬菜作物的營(yíng)養(yǎng)狀況，提高了蔬菜抗性，改善蔬菜品質(zhì)［19 - 20 ］。綜上所述，西北高原露地娃娃菜生產(chǎn)中，在添加60 kg/hm2微生物菌劑的基礎(chǔ)上，減少習(xí)慣施肥量20%以內(nèi)化肥用量，即施N 240 kg/hm2、P2O5 96 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2不會(huì)對(duì)娃娃菜的生長(zhǎng)形成抑制作用，反而有一定的增產(chǎn)效果，并且可有效提高娃娃菜可溶性糖含量和Vc含量，顯著降低硝酸鹽含量。

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［17］ 趙滿興，劉? ?慧，王? ?靜， 等.? 減量復(fù)合肥配施生物有機(jī)肥對(duì)番茄土壤肥力及酶活性的影響［J］.? 農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào)，2020，10（2）：56-61.

［18］ 于? ?健，郁繼華，馮? ?致，等.? 微生物肥與化肥配施對(duì)基質(zhì)栽培番茄產(chǎn)量、品質(zhì)、光合特性及基質(zhì)微生物的影響［J］.? 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2017，52（2）：41-47.

［19］ 李星星，張? ?勝，蒙美蓮，等.? F01復(fù)合微生物菌劑對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響［J］.? 北方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2019，47（5）：48-53.

［20］ 武杞蔓，張金梅，李玥瑩，等.? 有益微生物菌肥對(duì)農(nóng)作物的作用機(jī)制研究進(jìn)展［J］.? 生物技術(shù)通報(bào)，2021，37（5）：1-6.