木霉生物有機(jī)肥對(duì)鹽漬化土壤肥力及杭白菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

展文潔，周犇，朱林星，王敏，朱長(zhǎng)太，沈其榮，郭世偉

（1南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院/江蘇省固體有機(jī)廢棄物資源化高技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210095；2吉林省東遼縣渭津鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，吉林遼源 136601）

0 引言

近年來，設(shè)施蔬菜在農(nóng)業(yè)發(fā)展中占據(jù)著越來越重要的地位，2020 年國(guó)內(nèi)設(shè)施蔬菜面積達(dá)到410 萬hm2，在蔬菜生產(chǎn)和供應(yīng)中起著舉足輕重的作用，是國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的重要支柱[1-3]。隨著設(shè)施栽培的廣泛應(yīng)用，長(zhǎng)期連作趨勢(shì)明顯，且長(zhǎng)期施用化肥使養(yǎng)分在設(shè)施土壤中大量積累，致使大部分設(shè)施蔬菜大棚在種植5 年后出現(xiàn)土壤鹽漬化、養(yǎng)分失衡、連作障礙、土傳病害發(fā)生嚴(yán)重等諸多問題，嚴(yán)重制約設(shè)施蔬菜的可持續(xù)發(fā)展[4-5]。

針對(duì)設(shè)施蔬菜目前存在的以上問題，多種防治措施應(yīng)運(yùn)而出。防治措施的主要研究方向包括有機(jī)種植和生物防治等方面[6]。一方面隨著有機(jī)農(nóng)業(yè)的興起，有機(jī)種植面積逐步擴(kuò)大，有機(jī)肥替代化肥對(duì)土壤肥力產(chǎn)生深刻影響[7]。研究表明，相比于傳統(tǒng)施肥，施用有機(jī)肥提升了土壤中氮、磷含量和陽離子交換量[8]；但是有機(jī)肥在提升產(chǎn)量方面效果不理想，其原因是有機(jī)肥肥效緩慢，難以滿足作物對(duì)養(yǎng)分的需求，導(dǎo)致增產(chǎn)效果不明顯[9-10]。另一方面生物防治隨著分子生物學(xué)技術(shù)的運(yùn)用逐漸成為防治作物生長(zhǎng)障礙的重要技術(shù)，其中以生物防治技術(shù)為核心的生物有機(jī)肥是指以有機(jī)肥為基質(zhì)，加入生防菌，二次發(fā)酵后制成的微生物-有機(jī)復(fù)合肥料[8]。生物有機(jī)肥結(jié)合有機(jī)肥和微生物肥料的優(yōu)點(diǎn)，不僅含有豐富有機(jī)質(zhì)，且其中的生防菌具有改善土壤理化性狀、修復(fù)土壤的能力[11-12]。研究表明生物有機(jī)肥可提升蔬菜作物養(yǎng)分積累量，降低硝酸鹽含量[13]，在調(diào)節(jié)土壤代謝和提高土壤酶活方面具有明顯作用，能夠促進(jìn)作物生長(zhǎng)，達(dá)到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的目的[14-16]。生物有機(jī)肥中添加的主要生防菌包括有益細(xì)菌和有益真菌，例如哈茨木霉以及淡紫擬青霉素251 都屬于真菌種類，綠膿桿菌RM-3 和地衣芽孢桿菌等屬于細(xì)菌[17]。其中木霉為生防菌的生物有機(jī)肥在多種作物上促生效果顯著，研究表明哈茨木霉具有提高黃瓜發(fā)芽率、促進(jìn)根系發(fā)育的功效，將木霉生物有機(jī)肥施用在枯萎病發(fā)病率較高的黃瓜連作土壤中可有效降低發(fā)病率，通過改善微生物區(qū)系使土壤質(zhì)量得到提升[18]。

目前，關(guān)于設(shè)施蔬菜有機(jī)肥、木霉生物有機(jī)肥替代傳統(tǒng)肥料的研究已有很多，但是關(guān)于有機(jī)種植模式下，有機(jī)肥與生物有機(jī)肥對(duì)比，探究?jī)烧邔?duì)設(shè)施蔬菜生長(zhǎng)影響的研究較少?；诖?，本研究通過確定適宜杭白菜生長(zhǎng)的木霉孢子濃度，及在鹽漬化土壤中添加木霉生物有機(jī)肥對(duì)杭白菜生長(zhǎng)和土壤肥力的影響，探究施用木霉生物有機(jī)肥后杭白菜養(yǎng)分吸收、產(chǎn)量及品質(zhì)、土壤肥力及酶活方面的變化，以期在有機(jī)種植模式下，為進(jìn)一步提升設(shè)施蔬菜生產(chǎn)力和鹽漬化土壤地力提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

盆栽試驗(yàn)于南京農(nóng)業(yè)大學(xué)溫室進(jìn)行。大田試驗(yàn)于2020年2月—2021年4月在江蘇省泰州市上膳源生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司的連棟大棚中進(jìn)行，該農(nóng)場(chǎng)均為有機(jī)種植模式。田間試驗(yàn)點(diǎn)土壤基礎(chǔ)理化性狀如表1所示。

表1 試驗(yàn)點(diǎn)土壤基礎(chǔ)理化性狀

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

杭白菜選用品種為‘速騰1號(hào)’，木霉菌株為貴州木霉NJAU4742，由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資環(huán)學(xué)院土壤微生物與有機(jī)肥團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)室保存；試驗(yàn)中所用的育苗基質(zhì)、有機(jī)肥均由江蘇省上膳源生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司提供。

盆栽試驗(yàn)設(shè)置對(duì)照處理即不添加木霉(CK)、104CFU/g濃度木霉、105CFU/g濃度木霉、106CFU/g濃度木霉4個(gè)處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。不同濃度處理下的木霉菌加入到育苗基質(zhì)（由泥炭、椰糠、蛭石、珍珠巖配比組成）中，挑選飽滿的杭白菜種子播種到裝有等質(zhì)量有機(jī)育苗基質(zhì)的24孔育苗盤中，直到杭白菜收樣。

大田試驗(yàn)共設(shè)置4 個(gè)處理，采用1 m 小壟種植方式，每個(gè)處理試驗(yàn)區(qū)面積為0.5667 m2，隨機(jī)區(qū)組排列，每個(gè)試驗(yàn)區(qū)分為5壟。如表2所示，育苗分為2個(gè)處理，分別為有機(jī)肥處理（OF，正?；|(zhì)育苗），木霉生物有機(jī)肥處理（BOF，木霉基質(zhì)育苗），木霉育苗方法同盆栽試驗(yàn)育苗方法。試驗(yàn)中施肥設(shè)置4個(gè)處理，分別為中藥渣有機(jī)肥15 t/hm2(OF)、中藥渣有機(jī)肥+木霉6.0 t/hm2(BOF-1)、中藥渣有機(jī)肥+木霉3.0 t/hm2(BOF-2)、雞糞有機(jī)肥+木霉3.0 t/hm2(BOF-3)。添加BOF-3 處理，旨在驗(yàn)證與BOF-2處理施肥量相同的條件下，雞糞有機(jī)肥和中藥渣有機(jī)肥對(duì)研究結(jié)果的影響。其中，木霉菌按6%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）接種量分別加入育苗基質(zhì)和腐熟好的有機(jī)肥中（加入量按木霉?jié)舛扔?jì)算），確保施入木霉?jié)舛葹?×106～2×106CFU/g。

表2 施肥處理

在作物移栽前將木霉生物有機(jī)肥料一次性施入田塊，通過翻耕將肥料與上層0～20 cm 土壤混合均勻。整個(gè)生育期不再進(jìn)行追肥，定期除草、噴灌澆水，不同處理均采用相同農(nóng)藝管理措施。

1.3 樣品分析與測(cè)定

1.3.1 生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定成熟期從每個(gè)處理中隨機(jī)選取5株植株，將植株105℃殺青30 min，75℃烘干至恒重后稱干重。杭白菜收獲時(shí)，在每個(gè)處理小區(qū)中隨機(jī)選取3 個(gè)計(jì)產(chǎn)區(qū)，每個(gè)計(jì)產(chǎn)區(qū)面積為3 m2，記錄實(shí)際產(chǎn)量，并折算成公頃產(chǎn)量，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。直尺測(cè)株高，游標(biāo)卡尺測(cè)莖粗。葉綠素含量用SPAD-502型葉綠素儀測(cè)定，取植株的新完全展開葉片，每片葉取4個(gè)部位測(cè)定4次后取平均值。

1.3.2 養(yǎng)分測(cè)定植株樣品烘干粉碎后用濃H2SO4-H2O2消煮，全氮含量采用流動(dòng)分析儀測(cè)定；全磷含量用鉬銻抗比色法測(cè)定；全鉀含量用火焰光度計(jì)法測(cè)定；鐵、錳、鋅、銅等微量元素含量采用HNO3-HClO4消煮，采用Agilent 710 ICP-OES測(cè)定消煮液中的微量元素。

1.3.3 根系性狀測(cè)定 使用根系掃描儀(Epson Perfection 4490 Photo、Win RHIZO Tron MF 2007b)軟件分析根長(zhǎng)、根表面積、根體積和根尖數(shù)。根系活力參照李合生[19]的方法，采用TTC 法測(cè)定。取新鮮根尖0.5 g 加入0.4% TTC 溶液和磷酸緩沖液(1/15 mol/L)各5 mL，置于37℃下暗處保溫1 h 后加入硫酸2 mL(1 mol/L)以停止反應(yīng)；將各處理的根材料取出，用濾紙吸干表面水分后，放入研缽中，加3～4 mL 乙酸乙酯和少量石英砂，充分研磨；將研磨液過濾至刻度試管中，乙酸乙酯定容至10 mL，485 nm 下測(cè)定吸光值，計(jì)算TTC還原量。

1.3.4 品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定取新鮮植物樣本擦拭干凈并剪碎混勻，參照李合生[19]的方法，硝酸鹽含量用硫酸-水楊酸比色法測(cè)定，可溶性糖含量用蒽酮比色法測(cè)定，維生素C 含量用2,6-二氯酚靛酚滴定法測(cè)定，可溶性蛋白含量用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測(cè)定。

1.3.5 土壤理化性狀測(cè)定利用5 點(diǎn)取樣法采集0～20 cm土樣，過2 mm孔徑篩。參照鮑士旦的方法[20]，土壤pH、EC值分別采用玻璃電極酸度計(jì)和電導(dǎo)儀測(cè)定，交換性鈉含量采用乙酸銨-火焰光度計(jì)法，土壤有機(jī)碳含量采用重鉻酸鉀氧化還原法測(cè)定，土壤全氮含量采用流動(dòng)分析儀測(cè)定，土壤有效磷含量采用鉬藍(lán)比色法測(cè)定，土壤速效鉀含量用火焰光度計(jì)測(cè)定，硝態(tài)氮(NO3-)與銨態(tài)氮(NH4+)含量用流動(dòng)分析儀測(cè)定。

1.3.6 土壤酶活性測(cè)定土壤取樣同1.3.5，樣品放于-20℃冰箱保存待測(cè)。參照關(guān)松蔭[21]的方法，土壤中脲酶活性用靛酚藍(lán)比色法測(cè)定，磷酸酶活性用磷酸苯二鈉比色法測(cè)定，蔗糖酶活性用3,5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定，過氧化氫酶活性用高錳酸鉀滴定法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

試驗(yàn)中所有數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析主要使用SPSS 20.0、R 語言軟件和Microsoft Excel 2019 進(jìn)行，采用LSD法進(jìn)行多重比較或鄧肯多重檢驗(yàn)(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 盆栽試驗(yàn)中木霉添加濃度對(duì)杭白菜生長(zhǎng)的影響

如表3 所示，木霉的添加對(duì)植株生長(zhǎng)有促進(jìn)作用。與對(duì)照處理相比，木霉?jié)舛葹?06CFU/g 時(shí)，杭白菜的植株地上部干重顯著增加(P<0.05)，增幅為27.6%；植株莖粗、SPAD值均在木霉?jié)舛?06CFU/g 時(shí)最高，并與對(duì)照處理有顯著性差異(P<0.05)，增幅分別為29.9%和8.3%。

表3 不同處理對(duì)杭白菜生長(zhǎng)的影響

由表4可知，與對(duì)照處理(CK)相比，添加木霉對(duì)杭白菜根長(zhǎng)、根體積、根表面積均有促進(jìn)作用。與對(duì)照處理相比，104CFU/g 處理的根長(zhǎng)、根體積和根表面積分別增加78.4%、64.9%和55.0%，105CFU/g處理的根長(zhǎng)、根體積和根表面積分別增加76.0%、49.5%和46.6%，106CFU/g 處理的根長(zhǎng)、根體積和根表面積分別增加44.7%、34.5%和25.9%。隨著木霉?jié)舛鹊纳?，杭白菜根系活力呈遞增趨勢(shì)，與對(duì)照處理相比，木霉?jié)舛葹?06CFU/g的杭白菜根系活力提高51.7%(P>0.05)。

表4 不同處理對(duì)杭白菜根系指標(biāo)的影響

2.2 田間試驗(yàn)中木霉生物有機(jī)肥對(duì)杭白菜產(chǎn)量的影響

由圖1可知，與有機(jī)肥處理(OF)相比，木霉生物有機(jī)肥2(BOF-2)、木霉生物有機(jī)肥3(BOF-3)處理下產(chǎn)量顯著增加98.5%(P<0.05)、103.8%(P<0.05)；木霉生物有機(jī)肥處理1(BOF-1)增幅為33.3%，但差異不顯著(P>0.05)。

圖1 不同施肥處理對(duì)杭白菜產(chǎn)量的影響

2.3 田間試驗(yàn)中木霉生物有機(jī)肥對(duì)杭白菜養(yǎng)分及品質(zhì)的影響

2.3.1 木霉生物有機(jī)肥對(duì)杭白菜養(yǎng)分含量的影響杭白菜氮、磷、鉀養(yǎng)分含量如表5 所示。各處理間，木霉生物有機(jī)肥2 處理(BOF-2)中，植株P(guān)、K 含量最高，分別為7.69、59.76 mg/kg，與有機(jī)肥處理(OF)相比顯著增加了12.9%、19.1%(P<0.05)；木霉生物有機(jī)肥3 處理(BOF-3)植株的P、K 含量與有機(jī)肥處理(OF)相比增加了7.7%、11.2%(P>0.05)。木霉生物有機(jī)肥處理(BOF-1、BOF-2、BOF-3)與有機(jī)肥處理(OF)相比植株N 含量無顯著差異(P>0.05)。

表5 不同木霉生物有機(jī)肥處理對(duì)植株養(yǎng)分含量的影響

木霉生物有機(jī)肥處理1(BOF-1)的Fe、Mn、Cu含量最高，比有機(jī)肥處理(OF)顯著提高了114.1%、31.8%、54.8%(P<0.05)，而木霉生物有機(jī)肥3處理(BOF-3)與有機(jī)肥處理(OF)相比，F(xiàn)e含量顯著增加19.3%(P<0.05)。

2.3.2 木霉生物有機(jī)肥對(duì)杭白菜品質(zhì)的影響由圖2可知，與有機(jī)肥處理(OF)相比，木霉生物有機(jī)肥2(BOF-2)處理使蔬菜中硝酸鹽含量和維生素C含量顯著降低31.5%和22.7%(P<0.05)；木霉生物有機(jī)肥1(BOF-1)和木霉生物有機(jī)肥3處理(BOF-3)未達(dá)顯著水平，但使杭白菜中硝酸鹽含量降低8.6%和21.5%。木霉生物有機(jī)肥處理3(BOF-3)與有機(jī)肥處理(OF)相比可溶性蛋白顯著降低49.9%(P<0.05)。

圖2 不同施肥處理對(duì)杭白菜品質(zhì)的影響

2.4 田間試驗(yàn)中木霉生物有機(jī)肥對(duì)土壤理化性狀及酶活的影響

2.4.1 木霉生物有機(jī)肥對(duì)土壤基礎(chǔ)理化性狀的影響由表6 可知，木霉生物有機(jī)肥均可提高土壤pH，且木霉生物有機(jī)肥處理中速效鉀含量均顯著降低。與有機(jī)肥處理(OF)相比，3種木霉生物有機(jī)肥處理(BOF-1、BOF-2、BOF-3)土壤的pH、全氮、有機(jī)碳含量無顯著差異；木霉生物有機(jī)肥3 處理(BOF-3)的有效磷含量最高為586 mg/kg，但與有機(jī)肥處理(OF)相比并無顯著性差異；與有機(jī)肥處理(OF)相比，木霉生物有機(jī)肥處理(BOF-2、BOF-3)土壤中硝態(tài)氮含量分別降低51.0%和45.3%(P<0.05)，BOF-2 使土壤中銨態(tài)氮顯著降低41.7%(P<0.05)。木霉生物有機(jī)肥處理降低了土壤中EC、交換性鈉含量。與有機(jī)肥處理(OF)相比，木霉生物有機(jī)肥2(BOF-2)、木霉生物有機(jī)肥3(BOF-3)處理的EC顯著降低了43.1%、52.5%(P<0.05)；而木霉生物有機(jī)肥2(BOF-2)、木霉生物有機(jī)肥3(BOF-3)與有機(jī)肥處理(OF)相比，土壤交換性鈉含量也顯著降低了24.7%、26.3%。

表6 不同施肥處理對(duì)土壤基礎(chǔ)理化的影響

2.4.2 木霉生物有機(jī)肥對(duì)土壤酶活的影響由圖3 可知，與有機(jī)肥處理(OF)相比，生物有機(jī)肥處理均降低了脲酶活性，BOF-1、BOF-2、BOF-3 處理分別降低46.9%、31.3%和15.9%(P<0.05)。木霉生物有機(jī)肥2處理(BOF-2)與木霉生物有機(jī)肥3處理(BOF-3)顯著提高磷酸酶活性，分別提高81.0%和151.3%(P<0.05)。木霉生物有機(jī)肥3處理(BOF-3)的蔗糖酶活性最高，與有機(jī)肥處理(OF)相比顯著提高了62.0%。與有機(jī)肥處理(OF)相比，木霉生物有機(jī)肥2處理(BOF-2)的過氧化氫酶活性顯著提高38.5%，而木霉生物有機(jī)肥1(BOF-1)、木霉生物有機(jī)肥3(BOF-3)處理的過氧化氫酶活性無顯著性差異。

圖3 不同施肥處理對(duì)土壤酶活的影響

2.5 綜合指標(biāo)與產(chǎn)量間的Pearson 相關(guān)性及隨機(jī)森林分析

結(jié)合本研究的Pearson 相關(guān)性分析（圖4）表明，土壤酶活中，磷酸酶與杭白菜產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；杭白菜鉀含量與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，磷酸酶與土壤化學(xué)性狀硝態(tài)氮和EC值呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)。土壤化學(xué)性狀中，交換性鈉、EC、硝態(tài)氮、速效鉀和全氮均與產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，pH 與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。并且其中多個(gè)指標(biāo)間具有顯著相關(guān)性；品質(zhì)指標(biāo)中，硝酸鹽含量與維生素C含量均與產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)。表明土壤酶活、土壤化學(xué)性狀和植株品質(zhì)均存在與杭白菜產(chǎn)量顯著相關(guān)的指標(biāo)，其中土壤磷酸酶活性和土壤pH、植株磷鉀含量與杭白菜產(chǎn)量呈正相關(guān)，提高土壤磷酸酶酶活、土壤pH和植株磷鉀含量可能會(huì)促進(jìn)杭白菜產(chǎn)量的提高。

圖4 綜合指標(biāo)與產(chǎn)量間的Pearson相關(guān)性

通過隨機(jī)森林進(jìn)一步分析（圖5），土壤磷酸酶、EC、交換性鈉和pH 是影響杭白菜產(chǎn)量的主要因素。磷酸酶、EC、pH均方誤差增加量分別為18.2%、15.2%、6.3%，其他變量對(duì)杭白菜產(chǎn)量的變化均無顯著影響(P>0.05)。結(jié)合圖4～5 結(jié)果分析，土壤中磷酸酶活性、土壤EC以及土壤pH 與杭白菜產(chǎn)量相關(guān)性最為明顯。其中土壤磷酸酶活性和土壤pH 與杭白菜產(chǎn)量呈正相關(guān)，表明土壤磷酸酶活性和土壤pH的提高可能會(huì)促進(jìn)產(chǎn)量提升；土壤EC與杭白菜產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，表明土壤EC提高會(huì)降低杭白菜產(chǎn)量。

圖5 各指標(biāo)與產(chǎn)量間的隨機(jī)森林分析

3 討論

3.1 木霉孢子濃度對(duì)杭白菜地上部及根系生長(zhǎng)發(fā)育的影響

木霉菌作為植物重要的根系促生菌(PGPR)和生物防治菌，能明顯提高多種農(nóng)作物的發(fā)芽率、出苗率及根莖的生長(zhǎng)發(fā)育[22-23]，進(jìn)而促進(jìn)植物生長(zhǎng)并誘導(dǎo)植物產(chǎn)生系統(tǒng)抗病性[24]。關(guān)于木霉功能的研究報(bào)道諸多，例如礦化土壤物質(zhì)促進(jìn)作物養(yǎng)分吸收[25]，產(chǎn)生抗生素類物質(zhì)抵御病原菌入侵，增強(qiáng)作物抗病性[26]。也有研究表明施加木霉可以刺激作物產(chǎn)生生長(zhǎng)素以抵抗鹽脅迫[27]。由于木霉對(duì)作物具有促生和保護(hù)功效，因此木霉生物有機(jī)肥在提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)方面引起廣泛關(guān)注[28-30]。但是不同作物之間關(guān)于木霉生物有機(jī)肥中孢子濃度的報(bào)道不一致[31-34]。為了確定適宜杭白菜生長(zhǎng)的木霉孢子濃度，本研究設(shè)置了不同孢子濃度梯度，結(jié)果表明，孢子濃度為106CFU/g時(shí)可以顯著提高杭白菜莖粗、SPAD值、地上部生物量(P<0.05)，其中地上部生物量較對(duì)照處理增加27.6%。有研究表明木霉菌能顯著提高黃瓜苗和香蕉苗的根系活力，較對(duì)照增加10%～40%[35-36]，根系接種木霉對(duì)植物根系具有促生作用，接菌后側(cè)根發(fā)達(dá)，主根粗壯[37]。本研究中，與對(duì)照處理相比，孢子濃度為106CFU/g 根系活力顯著提高51.7%。本試驗(yàn)通過比較添加木霉菌后的表型指標(biāo)，證明了適宜濃度(106CFU/g)的木霉菌具有促進(jìn)作物地上部生長(zhǎng)及根系發(fā)育的功能。

3.2 木霉生物有機(jī)肥對(duì)杭白菜產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收及品質(zhì)的影響

有機(jī)肥種類較多，本研究中的生物有機(jī)肥選擇中藥渣和雞糞2 種應(yīng)用范圍較廣的有機(jī)肥作為載體，對(duì)比研究有機(jī)種植模式下，不同生物有機(jī)肥對(duì)土壤肥力及杭白菜生長(zhǎng)的影響。諸多研究表明，生物有機(jī)肥對(duì)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的提升具有顯著作用[38-40]。從產(chǎn)量角度分析，生物有機(jī)肥中含有大量有益菌，有益菌能夠有效改善根際微生物組成，借此激活土壤酶活性來提高土壤養(yǎng)分的供給能力，進(jìn)而促進(jìn)干物質(zhì)形成[41]；也有研究表明生物有機(jī)肥提高作物對(duì)養(yǎng)分的吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)功能，進(jìn)而提升產(chǎn)量[42]。本研究中，木霉生物有機(jī)肥具有顯著增產(chǎn)效應(yīng)，木霉生物有機(jī)肥2(BOF-2)和木霉生物有機(jī)肥3(BOF-3)處理下杭白菜增產(chǎn)約1 倍，木霉生物有機(jī)肥顯著提高了杭白菜P、K含量，其中BOF-2處理含量最高，P、K含量分別為7.69、59.76 mg/kg。本研究表明，木霉生物有機(jī)肥促進(jìn)杭白菜對(duì)磷、鉀元素的吸收能力，對(duì)杭白菜產(chǎn)量具有明顯提升作用；從作物品質(zhì)方面來看，當(dāng)前高投入高強(qiáng)度的施肥方式導(dǎo)致蔬菜積累過多硝酸鹽，已有研究表明氮肥用量和蔬菜體內(nèi)硝酸鹽含量呈顯著正相關(guān)[43]。本研究中，木霉生物有機(jī)肥降低了杭白菜中硝酸鹽含量，這與王成等[44]研究的結(jié)果相同，其中木霉生物有機(jī)肥處理2(BOF-2)硝酸鹽含量下降幅度最大，降幅為31.5%(P<0.05)，表明該處理能降低杭白菜中的硝酸鹽含量，提升杭白菜品質(zhì)與食品安全性。生物有機(jī)肥具有提高維生素C 含量的作用，維生素C 是評(píng)價(jià)作物品質(zhì)的指標(biāo)之一[28]。而在本研究中，生物有機(jī)肥處理BOF-2顯著降低了杭白菜的維生素C 含量，有研究表明這可能是生物有機(jī)肥提高產(chǎn)量后引起的稀釋效應(yīng)[45]。

3.3 木霉生物有機(jī)肥對(duì)鹽漬化土壤化學(xué)性質(zhì)及酶活的影響

設(shè)施蔬菜種植過程中不合理施肥問題普遍，且連作、土壤鹽漬化等問題導(dǎo)致土壤理化性狀發(fā)生改變，進(jìn)而造成土壤養(yǎng)分失調(diào)、土壤肥力下降等一系列問題[46]。土壤的化學(xué)指標(biāo)pH、速效鉀、硝態(tài)氮等養(yǎng)分含量是表征土壤肥力和土壤中物質(zhì)與能量穩(wěn)定流動(dòng)的重要參數(shù)[21]。前人研究表明，設(shè)施蔬菜栽培過程中存在的連作與不合理施肥問題嚴(yán)重破壞土壤的緩沖與平衡能力，導(dǎo)致表層土壤酸化、pH降低，進(jìn)而降低土壤養(yǎng)分的有效性，生物有機(jī)肥能夠通過增加土壤pH來提高土壤肥力[47]。本研究中，生物有機(jī)肥均有提高鹽漬土pH的趨勢(shì)，有機(jī)肥處理(OF)土壤pH 6.80，生物有機(jī)肥處理(BOF-2、BOF-3)pH 6.93，這與前人微生物菌肥的研究結(jié)果一致[48]，表明施用木霉生物有機(jī)肥使pH更偏向中性。本研究木霉生物有機(jī)肥處理中速效鉀含量顯著降低，這與張奇等[49]在玉米收獲期的研究結(jié)果一致，這可能與木霉生物有機(jī)肥提高杭白菜對(duì)土壤中速效養(yǎng)分的吸收有關(guān)。長(zhǎng)期施用氮肥會(huì)使大量硝態(tài)氮在土壤中累積，引起土壤次生鹽漬化，進(jìn)而破壞土壤結(jié)構(gòu)[50]。與有機(jī)肥處理(OF)相比，木霉生物有機(jī)肥處理(BOF-2、BOF-3)土壤中硝態(tài)氮含量有顯著降低51.0%和28.3%(P<0.05)，這與徐越[51]的研究結(jié)果一致，表明施用木霉生物有機(jī)肥可以有效減緩?fù)寥利}漬化。另外土壤EC值和交換性鈉也是表征土壤健康的評(píng)價(jià)指標(biāo)，土壤EC除對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育直接影響外，還對(duì)農(nóng)田土壤酶活及土壤養(yǎng)分的有效性產(chǎn)生顯著影響，進(jìn)而間接影響作物生長(zhǎng)發(fā)育[52]。鹽漬化土壤中交換性鈉對(duì)作物萌發(fā)和生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響，也會(huì)導(dǎo)致土壤板結(jié)、pH 改變等[53-54]。本研究中，木霉生物有機(jī)肥處理大幅降低土壤中EC、交換性鈉含量。從土壤理化性狀來看，木霉生物有機(jī)肥處理通過提高土壤pH使其偏向中性土壤、降低硝態(tài)氮含量及EC值和交換性鈉含量，有效改善土壤次生鹽漬化現(xiàn)象。

土壤酶是評(píng)價(jià)土壤健康的重要指標(biāo)之一，是土壤生物學(xué)特性的重要組成因素，也是土壤中的物質(zhì)進(jìn)行生化反應(yīng)的高效催化劑，因此土壤酶活對(duì)土壤中物質(zhì)的循環(huán)和保持土壤環(huán)境的穩(wěn)定性起著重要作用，尤其是針對(duì)設(shè)施蔬菜連作多季后的脆弱型土壤環(huán)境[55-56]。前人研究表明，磷酸酶、脲酶、過氧化氫酶的活性與作物產(chǎn)量呈顯著或極顯著相關(guān)，通過相關(guān)性分析可知，這4 種酶可作為設(shè)施蔬菜敏感的土壤酶學(xué)指標(biāo)[57-59]。本研究中，木霉生物有機(jī)肥處理均提高了磷酸酶、蔗糖酶、過氧化氫酶的活性，其中磷酸酶增幅最為顯著(P<0.05)。磷酸酶作為磷素的催化劑，具有促進(jìn)有機(jī)磷化合物水解的作用，在生態(tài)系統(tǒng)中磷循環(huán)與磷周轉(zhuǎn)中扮演重要角色[60-61]。本研究表明，木霉生物有機(jī)肥顯著提高了磷酸酶活性，但對(duì)鹽漬土壤磷循環(huán)和磷周轉(zhuǎn)方面的促進(jìn)作用還需進(jìn)一步分析驗(yàn)證。另外在本試驗(yàn)中，生物有機(jī)肥處理下的脲酶活性均偏低，有研究表明脲酶活性的含量與土壤水分有關(guān)，酸性土壤脲酶活性低可能由水分含量高所致[62]。

3.4 Pearson相關(guān)性分析及隨機(jī)森林模型預(yù)測(cè)

本研究的Pearson 相關(guān)性和隨機(jī)森林模型分析表明，磷酸酶、EC、pH 是本研究中對(duì)產(chǎn)量影響最大的指標(biāo)因子。土壤化學(xué)性質(zhì)與土壤酶活性關(guān)系密切，兩者相互作用、相互制約[63]。適宜的pH、EC、交換性鈉等指標(biāo)可以提高土壤養(yǎng)分含量，在培肥土壤的同時(shí)也為土壤酶提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)而影響土壤酶活性，因此二者之間的關(guān)聯(lián)對(duì)產(chǎn)量產(chǎn)生直接或間接影響[64-65]。大部分設(shè)施蔬菜施肥量普遍過高致使土壤中鹽分富集，并且殘留過多硝酸根等酸性離子，最終導(dǎo)致電導(dǎo)率上升和pH下降的現(xiàn)象[66]。在本研究中，與施用有機(jī)肥相比，木霉有機(jī)肥2 處理(BOF-2)明顯降低了土壤EC值，并且使pH逐漸偏向中性，改善土壤鹽漬化和酸性現(xiàn)象。木霉生物有機(jī)肥2處理(BOF-2)磷酸酶活性最高，該酶是影響土壤磷素周轉(zhuǎn)的重要酶類，因此還需在進(jìn)一步試驗(yàn)中探索土壤磷素周轉(zhuǎn)與磷酸酶活性間的相關(guān)性。Pearson 相關(guān)性顯示磷酸酶與土壤EC呈顯著負(fù)相關(guān)。簡(jiǎn)言之，在鹽漬土壤中，土壤磷酸酶活性、pH與產(chǎn)量呈顯著正效應(yīng)，土壤EC與產(chǎn)量呈顯著負(fù)效應(yīng)，且磷酸酶活性與土壤EC間存在顯著負(fù)相關(guān)。這表明提升鹽漬化土壤中的磷酸酶活性、提升土壤pH、降低土壤EC值，這3 個(gè)方面對(duì)杭白菜產(chǎn)量提升均起著尤為重要的作用。

4 結(jié)論

木霉生物有機(jī)肥施用可通過提高土壤磷酸酶活性、增加土壤pH、降低EC、交換性鈉和硝態(tài)氮含量達(dá)到改良土壤鹽漬化的目的，進(jìn)而降低杭白菜硝酸鉀含量來提升品質(zhì)，促進(jìn)P、K養(yǎng)分吸收能力和干物質(zhì)積累能力，獲得高產(chǎn)。其中土壤磷酸酶活性、EC、pH 3個(gè)指標(biāo)為本試驗(yàn)提質(zhì)增產(chǎn)和改善土壤肥力的重要指示因子。綜上表明，木霉生物有機(jī)肥施肥量3.0 t/hm2(BOF-2、BOF-3)處理為優(yōu)選施肥方案，可在減施有機(jī)肥的基礎(chǔ)上提高蔬菜產(chǎn)量及品質(zhì)、改良鹽漬化土壤，為可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支撐和理論指導(dǎo)。