發(fā)酵殘?jiān)臃N功能微生物菌劑對(duì)黃瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

薛盼盼，管琳菲，樊 琳

(1.山西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山西臨汾 041000；2.西北工業(yè)大學(xué)附屬中學(xué)，陜西西安 710072；3.西北工業(yè)大學(xué)理學(xué)院，陜西西安 710072)

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發(fā)酵殘?jiān)臃N功能微生物菌劑對(duì)黃瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

薛盼盼1，管琳菲2，樊 琳3*

(1.山西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山西臨汾 041000；2.西北工業(yè)大學(xué)附屬中學(xué)，陜西西安 710072；3.西北工業(yè)大學(xué)理學(xué)院，陜西西安 710072)

[目的]明確在大田條件下發(fā)酵廢渣接種微生物菌劑By對(duì)連作黃瓜種植的影響，為大棚連作土壤改良和農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物資源化提供參考。[方法]采用田間試驗(yàn)，研究了稻草和豬糞在大棚內(nèi)生物發(fā)酵后產(chǎn)生的發(fā)酵殘?jiān)臃N微生物菌劑對(duì)黃瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。[結(jié)果]發(fā)酵廢渣接種微生物菌劑By可提高已經(jīng)發(fā)生連作障礙土壤的pH，增加土壤速效養(yǎng)分含量；土壤中細(xì)菌、放線菌、真菌數(shù)量比對(duì)照都有顯著增加，細(xì)菌/真菌比值也有一定的增加。發(fā)酵殘?jiān)臃N微生物菌劑By可顯著增加土壤酸性磷酸酶、脲酶活性，顯著增加黃瓜株高、葉片SPAD值，并明顯改善影響黃瓜品質(zhì)的幾個(gè)重要指標(biāo)。經(jīng)過(guò)發(fā)酵殘?jiān)臃N微生物菌劑By之后，收獲時(shí)黃瓜產(chǎn)量高達(dá)57 715 kg/hm2，比對(duì)照高出39.0%，收益高達(dá)80 760元/hm2，比對(duì)照高出40.0%。[結(jié)論]發(fā)酵廢渣接種微生物菌劑By可有效改良連作土壤肥力狀況，促進(jìn)連作黃瓜的生長(zhǎng)，顯著增加黃瓜的產(chǎn)量、品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)酵殘?jiān)晃⑸锞鷦?；黃瓜；產(chǎn)量；品質(zhì)

據(jù)估算，我國(guó)秸稈的年產(chǎn)出總量有7億～8億t[1]。然而，作物秸稈在田間直接焚燒現(xiàn)象較普遍[2]，每年的秸稈焚燒量占到年秸稈產(chǎn)生總量的23%左右[3]。秸稈焚燒不僅造成生物資源的極大浪費(fèi)，還會(huì)產(chǎn)生一系列大氣污染物[3]。另外，在我國(guó)畜禽糞便年產(chǎn)生量達(dá)到30億t以上，但這些畜禽糞便只有50%被還田利用，而另外50%則直接被排放到環(huán)境中[4-5]，不僅嚴(yán)重污染了水體，而且浪費(fèi)了大量養(yǎng)分資源。因此，大量的農(nóng)業(yè)秸稈和畜禽糞便急需一個(gè)合理的出路。

土壤退化和連作障礙也是限制蔬菜設(shè)施栽培可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要問(wèn)題。有研究表明，通過(guò)施用生物有機(jī)肥或添加微生物菌劑的有機(jī)肥可以提高土壤速效養(yǎng)分含量、土壤酶活性和土壤微生物活性以及改善土壤微生物區(qū)系，從而緩解設(shè)施栽培中的連作障礙問(wèn)題[6-10]。農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物在大棚中生物發(fā)酵之后剩下的發(fā)酵殘?jiān)部勺鳛橐环N生物有機(jī)肥使用。此外，筆者所在課題組分離出了蠟狀芽孢桿菌(Bacilluscereus)和枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)2種微生物，并發(fā)現(xiàn)其具有固氮、解磷和解鉀等功能，對(duì)連作土壤有一定的改良作用。為此，筆者在前期研究的基礎(chǔ)上，以稻草和豬糞生物發(fā)酵后產(chǎn)生的殘?jiān)臃N功能微生物菌劑為材料，在田間條件下通過(guò)添加微生物菌劑直接堆制成生物有機(jī)肥，研究了其在培肥、改良連作土壤、促進(jìn)作物生長(zhǎng)以及防治黃瓜枯萎病方面的效果，并探討了其對(duì)黃瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，旨在為大棚連作土壤改良和農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物資源化提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1供試土壤。選取陜西閻良大棚蔬菜地的連作土壤，棚齡8年。前茬作物為番茄，其基本理化性質(zhì)如下：有機(jī)質(zhì)28.4 g/kg,堿解氮52.8 mg/kg,有效磷43.1 mg/kg,速效鉀145.2 mg/kg,電導(dǎo)率735 μs/cm,pH 5.21。

1.1.2供試作物。黃瓜品種為當(dāng)?shù)禺?dāng)家品種，營(yíng)養(yǎng)缽育苗，2013年7月31日移栽，定植。

1.1.3供試菌劑。By菌劑的主要組成為蠟狀芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌。

1.2 試驗(yàn)方法將By菌劑按照約1∶10 000(W/W)的比例添加到農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物生物發(fā)酵后產(chǎn)生的發(fā)酵殘?jiān)?，然后用塑料薄膜覆蓋就地進(jìn)行生物發(fā)酵，約7 d后即可制成一種新型的生物有機(jī)肥。在土壤已發(fā)生連作障礙的蔬菜大棚中，南北走向?qū)⒃囼?yàn)地一分為二，其中2壟作為對(duì)照區(qū)，2壟作為試驗(yàn)區(qū)。在黃瓜移栽定植之前，將就地制作好的生物有機(jī)肥按照3 000 kg/hm2的施用量均勻施入試驗(yàn)區(qū)。

1.3 調(diào)查方法盛果期，觀測(cè)黃瓜的株高(隨機(jī)選取24株黃瓜調(diào)查，取平均值)、葉片SPAD值等生長(zhǎng)狀況，以及發(fā)病情況(對(duì)照和處理各調(diào)查40株)，并測(cè)定黃瓜品質(zhì)；收獲后記錄產(chǎn)量，并測(cè)定土壤養(yǎng)分、酶活性、微生物區(qū)系等。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)土壤pH的影響對(duì)于同一植物來(lái)說(shuō)，根際土壤和非根際土壤的pH具有一定的差異。由圖1可知，非根際土壤的pH要比根際土壤的pH高，并且無(wú)論根際與非根際土壤，發(fā)酵殘?jiān)臃N微生物菌劑By處理的pH都要比對(duì)照高，分別比對(duì)照高出0.24、0.47，與以往的研究結(jié)論“除毛竹外，大多數(shù)根際土壤的pH低于非根際土壤[11-12]”一致，這可能是由于根系呼吸作用釋放CO2以及在離子的主動(dòng)吸收和根尖細(xì)胞伸長(zhǎng)過(guò)程中分泌質(zhì)子和有機(jī)酸所致。發(fā)酵殘?jiān)梢源偈惯B作土壤pH顯著升高，這可能是由于發(fā)酵殘?jiān)氖┤朐黾恿送寥缹?duì)酸化的緩沖性能，使土壤pH增加。

2.2 對(duì)土壤微生物區(qū)系的影響由圖2～4可知，發(fā)酵殘?jiān)臃N微生物菌劑By之后，3大類土壤微生物細(xì)菌、放線菌和真菌的數(shù)量都要比對(duì)照明顯增加，處理與對(duì)照之間均達(dá)到極顯著差異，并且無(wú)論哪一類微生物根際土壤都要比非根際土壤多，兩者之間亦達(dá)到顯著性差異。更重要的是，對(duì)于細(xì)菌/真菌比值(圖5)來(lái)說(shuō)，處理與對(duì)照之間、根際與非根際土壤之間均達(dá)到顯著性差異，發(fā)酵殘?jiān)臃N微生物菌劑By處理的細(xì)菌/真菌比值要明顯高于對(duì)照，同樣，根際土壤要高于非根際土壤。這說(shuō)明發(fā)酵殘?jiān)臃N微生物菌劑By之后將更有利于土壤的健康良性發(fā)展。

2.3 對(duì)土壤速效養(yǎng)分的影響由圖6～8可知，發(fā)酵殘?jiān)臃N微生物菌劑By之后土壤速效養(yǎng)分堿解氮、有效磷、速效鉀含量都有顯著增加。其中有效磷的含量增幅最大，處理的土壤有效磷含量高達(dá)106.30 mg/kg，而對(duì)照僅為43.06 mg/kg，處理比對(duì)照增加了147.0%；速效鉀含量增加幅度最小，處理的土壤有效磷含量高達(dá)184.50 mg/kg，而對(duì)照僅為145.30 mg/kg，處理比對(duì)照增加了27.0%；處理的土壤堿解氮含量達(dá)83.00 mg/kg，對(duì)照僅為52.80 mg/kg，處理比對(duì)照增加了57.2%。由此可見(jiàn)，發(fā)酵殘?jiān)臃N微生物菌劑By對(duì)于增加土壤速效養(yǎng)分含量、改善土壤養(yǎng)分狀況具有重要意義。

2.4 對(duì)土壤脲酶和酸性磷酸酶活性的影響由圖9～10可知，發(fā)酵殘?jiān)臃N微生物菌劑By之后土壤酸性磷酸酶、脲酶活性都有明顯增加。對(duì)于酸性磷酸酶活性來(lái)說(shuō)，處理的土壤酸性磷酸酶活性為160.30 mg/(kg·h)，對(duì)照僅為143.50 mg/(kg·h)，處理比對(duì)照增加了12.1%，兩者之間有顯著性差異。對(duì)于脲酶活性來(lái)說(shuō)，處理與對(duì)照之間的差異則更明顯，處理和對(duì)照的土壤脲酶活性分別為35.67、16.25 mg(NH4-N)/(kg·d)，處理比對(duì)照提高了126.0%，兩者之間有極顯著性差異?？梢?jiàn)，發(fā)酵殘?jiān)臃N微生物菌劑By對(duì)于提高土壤脲酶活性具有更明顯的作用。

2.5 對(duì)黃瓜生長(zhǎng)的影響由圖11～12可知，發(fā)酵殘?jiān)臃N微生物菌劑By可以促進(jìn)黃瓜的生長(zhǎng)。對(duì)于黃瓜株高而言，處理和對(duì)照分別是122.6和90.2 cm，處理比對(duì)照高出35.9%，處理和對(duì)照之間有顯著性差異；對(duì)于黃瓜葉片SPAD值來(lái)說(shuō)，處理比對(duì)照高出11.0%，處理與對(duì)照之間也有顯著性差異?？梢?jiàn)，隨著發(fā)酵殘?jiān)臃N微生物菌劑By的施入，黃瓜的株高、SPAD值都有了明顯增加，這對(duì)于促進(jìn)后期黃瓜產(chǎn)量的增加起到了很好的基礎(chǔ)作用。

2.6 對(duì)黃瓜枯萎病的防治作用由圖13可知，在黃瓜盛果期田間調(diào)查的黃瓜植株中，對(duì)照的枯萎病發(fā)病率高達(dá)17.5%，而處理的枯萎病發(fā)病率僅為5.0%。由此可見(jiàn)，發(fā)酵殘?jiān)臃N微生物菌劑By對(duì)防治大棚連作黃瓜枯萎病具有顯著效果。

2.7 對(duì)黃瓜產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的影響由圖14～15可知，發(fā)酵殘?jiān)臃N微生物菌劑By之后，最終收獲時(shí)黃瓜產(chǎn)量和黃瓜品質(zhì)均有了明顯提高，處理黃瓜產(chǎn)量比對(duì)照提高了39.3%，處理黃瓜的經(jīng)濟(jì)收益可達(dá)80 760元/hm2，比對(duì)照增加了40.0%。

2.8 對(duì)黃瓜品質(zhì)的影響由表1可知，發(fā)酵殘?jiān)臃N微生物菌劑By后，影響黃瓜品質(zhì)的幾個(gè)重要指標(biāo)也有明顯改善。據(jù)測(cè)定，可溶性糖、Vc含量分別比對(duì)照提高了62.8%、37.5%，而黃瓜的硝酸鹽含量則有明顯下降，比對(duì)照降低了70.0%，這對(duì)于人體健康具有重要的意義。上述影響黃瓜農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的幾個(gè)指標(biāo)在處理與對(duì)照之間均達(dá)到了極顯著差異。

表1 發(fā)酵殘?jiān)臃N微生物菌劑By對(duì)黃瓜品質(zhì)的影響

組別可溶性糖含量mg/g硝酸鹽含量μg/gVc含量mg/kg對(duì)照33.30±2.05B236.50±16.03A463.90±23.70B處理54.10±0.31A139.20±16.61B637.70±25.90A

注：同列數(shù)據(jù)后不同大寫(xiě)字母表示在0.01水平差異顯著。

3 結(jié)論

通過(guò)田間試驗(yàn)探討了在大田條件下發(fā)酵廢渣接種微生物菌劑By對(duì)連作黃瓜種植的影響，考察了黃瓜生長(zhǎng)過(guò)程中連作土壤根際土壤與非根際土壤的變化，以及對(duì)黃瓜生長(zhǎng)、品質(zhì)等的影響。結(jié)果表明：①發(fā)酵廢渣接種微生物菌劑By可以提高已經(jīng)發(fā)生連作障礙土壤的pH，并且對(duì)非根際土壤pH的增加要大于根際土壤。②黃瓜連作土壤根際與非根際土壤在發(fā)酵廢渣接種微生物菌劑By之后，各自微生物區(qū)系均發(fā)生了變化，細(xì)菌、放線菌、真菌數(shù)量等比對(duì)照都有顯著增加，細(xì)菌/真菌比值也有了一定的增加，并且根際土壤的變化要比非根際土壤增加的程度大。③發(fā)酵殘?jiān)臃N微生物菌劑By可以有效改良連作土壤肥力狀況，增加土壤速效養(yǎng)分的含量。④土壤酸性磷酸酶、脲酶活性在發(fā)酵殘?jiān)臃N微生物菌劑By之后均有了顯著增加。⑤發(fā)酵殘?jiān)臃N微生物菌劑By可以促進(jìn)連作黃瓜的生長(zhǎng)，在黃瓜生長(zhǎng)過(guò)程中顯著增加黃瓜株高、葉片SPAD值。同時(shí)，影響黃瓜品質(zhì)的幾個(gè)重要指標(biāo)都有了明顯改善。⑥經(jīng)過(guò)發(fā)酵殘?jiān)臃N微生物菌劑By之后，黃瓜產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益均有了顯著增加。收獲時(shí)產(chǎn)量高達(dá)57 715 kg/hm2，比對(duì)照高出39.0%；收益達(dá)80 760元/hm2，比對(duì)照高出40.0%。

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Effects of Fermentation Residue of Inoculating Microbial Agent on Yield and Quality of Cucumber

XUE Pan-pan1, GUAN Lin-fei2, FAN Lin3*

(1. School of Life Science, Shanxi Normal University, Linfen, Shanxi 041000; 2. Affiliated Middle School, Northwestern Polytechnical University, Xi’an, Shaanxi 710072；3. School of Science, Northwestern Polytechnical University, Xi’an, Shaanxi 710072)

[Objective] Effects of fermentation residue of inoculating microbial agent on yield and quality of cucumber were explored to provide reference for improvement of continuous cropping soil in greenhouse and resource recovery of agricultural organic waste. [Method] Effects of rice straw and pig manure fermentation residue produced in the fermentation in the greenhouse after inoculation of microbial agents on yield and quality of cucumber were studied by plot test. [Result] The fermentation residue microorganism inoculants By could increase pH value of continuous cropping soil of occurred obstacles and contents of soil available nutrients; soil Bacteria, actinomycetes, fungi quantity were significantly increased, and the ratio of bacteria to fungi also had certain increase. The fermentation residue microorganism inoculants By could increase acid phosphatase activity and urease activity of soil in fermentation residue of microbial inoculants, increase plant height and leaf SPAD values of cucumber, and obviously improve several important indexes of cucumber quality. After fermentation residue of microorganism inoculants By, The harvest yield of cucumber reached 57 715 kg/hm2, 39.0% higher than the control, and the profit reached 80 760 yuan/hm2, 40.0% higher than the control. [Conclusion] The fermentation residue microorganism inoculants By can improve fertilizers of continuous cropping soil and growth of continuous cropping cucumber effectively, and significantly increase yield, quality and profit of continuous cropping cucumber.

Fermentation residues; Microorganisms; Cucumber; Yield; Quality

薛盼盼(1990-)，女，山西運(yùn)城人，碩士研究生，研究方向：農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物的資源化利用及植物生理。*通訊作者，講師，在讀博士，從事農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄研究。

2015-02-10

S 147.2

A

0517-6611(2015)09-079-04