化肥減施條件生物有機(jī)肥對黃瓜生長、產(chǎn)量品質(zhì)及抗病性的影響

閆龍翔，闞雨晨，陳 露，王雨沁，石 磊，陸利民，楊業(yè)鳳*

(1上海綠樂生物科技有限公司，上海 201108；2上海市浦東新區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，上海 201201)

近年來，設(shè)施菜地面積逐年增長的同時(shí)，土壤次生鹽漬化頻發(fā)并日益加重[1]。針對這種情況，上海市展開多項(xiàng)設(shè)施菜地土壤修復(fù)工程[2]，通過多種技術(shù)聯(lián)合用應(yīng)用，基本清除了中度、重度土壤鹽漬化土壤，修復(fù)效果顯著，但對輕度鹽漬化土壤修復(fù)效果并不理想[3]。

雖然輕度鹽漬化對蔬菜生長的影響較小，但若不改變施肥習(xí)慣，隨著被修復(fù)土壤使用年限增加，土壤鹽分累積成中、重度鹽漬化的風(fēng)險(xiǎn)隨之增加。因此研究科學(xué)合理施肥和提高肥料效率才是解決設(shè)施菜地鹽漬化的根本手段。生物有機(jī)肥是將有益生物與有機(jī)質(zhì)融為一體的新型肥料[4-6]，具有改善和平衡土壤生態(tài)環(huán)境、培肥地力、提高肥料利用率、防治土傳病害、促進(jìn)作物生長及提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)等作用[7-11]，是緩解土壤壓力的理想肥源。生物有機(jī)肥的效果屢見報(bào)道，劉曉[12]研究表明施用生物有機(jī)肥可提高土壤微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性。防止土壤由“細(xì)菌型”向“真菌型”轉(zhuǎn)變，改善土壤的理化性狀，提高土壤養(yǎng)分含量。謝鵬虓等[13]研究得出化肥減量15%配施生物有機(jī)肥可使玉米間作豌豆混合產(chǎn)量提高7%，其他研究[14-16]也有類似結(jié)果。目前生物有機(jī)肥對輕度鹽漬化土壤黃瓜種植化肥減量效果的研究較少。本研究通過研究生物有機(jī)肥在輕度鹽漬化減肥條件下對黃瓜生長發(fā)育、病害發(fā)生、產(chǎn)量和品質(zhì)以及土壤環(huán)境的影響，以期為生物有機(jī)肥在黃瓜及農(nóng)作物生產(chǎn)的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試黃瓜品種為“荷蘭先鋒f1”。供試生物有機(jī)肥為上海綠樂生物科技有限公司生產(chǎn)的“肥得力”生物有機(jī)肥，由具有生防效果的枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)、營養(yǎng)菌株膠凍樣芽孢桿菌(Bacillusmucilaginosus)和純天然有機(jī)質(zhì)復(fù)合而成，粉劑，40 kg袋，有效活菌數(shù) ≥ 0.5億，有機(jī)質(zhì) ≥ 40%。滅活基質(zhì)為“肥得力”生物有機(jī)肥121 ℃滅菌20 min所得。追肥使用“迪爾樂”大量元素水溶肥料(20-20-20)和(11-3-40)兩種配方，上海綠樂生物科技有限公司生產(chǎn)?；蕿椤蔼{馬”牌過磷酸鈣和復(fù)合肥(15-15-15)，歐洲化學(xué)安特衛(wèi)普公司。試驗(yàn)地點(diǎn)位于上海市浦東新區(qū)普南園藝場塑料大棚內(nèi)，供試土壤為潮泥，基本理化性質(zhì)見表1。

表1 供試土壤基本理化性質(zhì)

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理(表2)，三次重復(fù)，共15個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積37 m2，隨機(jī)區(qū)組排列。2017年5月18日施入基肥，5月23日進(jìn)行打壟，并進(jìn)行黃瓜種子播種，黃瓜種子于5月31日出苗。從結(jié)果期開始7—10 d追水肥一次(黃瓜采收一次，追施一次)，高水溶性肥料，(20-20-20)和(11-3-40)兩種配方輪流使用。

本試驗(yàn)基肥都是整地前撒施，追肥均采用水肥一體化設(shè)備施肥。本試驗(yàn)采用滴灌式灌溉系統(tǒng)，將滴灌管鋪設(shè)在黃瓜植株的根部，與畦地齊平，可以根據(jù)黃瓜需水規(guī)律，種植土壤、氣候等確定系統(tǒng)參數(shù)。

生育期考察植株的株高、葉片數(shù)、最大葉長、最大葉寬，每個(gè)重復(fù)考察5—10個(gè)植株，每隔7—10 d考察一次。

采收期，考察黃瓜果實(shí)的果長、最大直徑、單果重等性狀。每個(gè)重復(fù)考察10—15個(gè)單果，采收初期、中期和末期分別考察。清棚時(shí)(8月2日)采集土樣檢測微生物指標(biāo)。

表2 試驗(yàn)處理肥料施用方法

1.3 測定方法

黃瓜果實(shí)發(fā)育期的枯萎病、白粉病、霜霉病等主要土傳病害發(fā)病指數(shù)，按分級標(biāo)準(zhǔn)[17-18]分為0—5級。0級：全株無??；l級：個(gè)別莖蔓發(fā)病；2級：13以下植株及葉片發(fā)?。?級：l3—12植株及葉片發(fā)??；4級：幾乎所有植株及葉片發(fā)?。?級：整株死亡。

土壤細(xì)菌、放線菌、真菌含量采用稀釋平板涂布法檢測[20]：涂布平板時(shí)每個(gè)稀釋度涂布3塊平板，計(jì)數(shù)時(shí)取3塊平板生物量的平均值。指標(biāo)數(shù)量測定，細(xì)菌培養(yǎng)用牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基，放線菌用重鉻酸鉀改良高氏瓊脂培養(yǎng)基，真菌培養(yǎng)用馬丁氏孟加拉紅瓊脂培養(yǎng)基。

其他植株生長及果實(shí)指標(biāo)用常規(guī)方法測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析采用Excel 2013、SPSS統(tǒng)計(jì)軟件，利用最小差異顯著法(Least Significant Difference)進(jìn)行均值比較，采用Origin 9.1進(jìn)行數(shù)據(jù)繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對黃瓜生物性狀的影響

7月5日進(jìn)入結(jié)果期后對各處理植株性狀進(jìn)行考察。由表3可知，總體上減肥情況下施用生物有機(jī)肥的各處理的各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于不施生物有機(jī)肥的處理，其中處理B的生物性狀最優(yōu)，株高為132.91cm，比常規(guī)施肥的 116.61cm高出16.3cm，高出14.0%(P<0.05)；處理B的葉片數(shù)、最大功能葉長和最大功能葉寬也分別比常規(guī)處理高9.0%、5.4%、3.9%。處理D除最大功能葉長小于常規(guī)處理外，其他指標(biāo)與常規(guī)處理相比無顯著差異，但各項(xiàng)指標(biāo)均不及處理C，說明在相同減肥量條件下，微生物對黃瓜生長也有促進(jìn)作用。這表明，輕度鹽漬化土壤減肥條件下施用生物有機(jī)肥對黃瓜生長有促進(jìn)作用。

表3 不同處理對黃瓜生長勢的影響

注：不同小寫字母表示0.05水平下的差異顯著(P<0.05)，下同

2.2 不同處理對黃瓜品質(zhì)的影響

分別于7月5日、13日、19日對三批處理的果實(shí)性狀進(jìn)行考察。 由表4可知，施用生物有機(jī)肥處理果長及直徑均大于其他處理，處理B促生效果最優(yōu)，果長和直徑較常規(guī)施肥處理分別增加18.9%和24.6%，說明施用生物有機(jī)肥能有效促進(jìn)果實(shí)生長。對黃瓜品質(zhì)的影響不同處理間存在差異，其中處理B效果最顯著，維生素C含量、可溶性糖含量、游離氨基酸含量較常規(guī)均有所增加，其中維生素C含量增加25.7%，可溶性糖含量增加14.4%，游離氨基酸含量增加7.5%。施用生物有機(jī)肥和減肥均可降低黃瓜果實(shí)硝酸鹽含量，其中處理B比常規(guī)處理硝酸鹽含量降低了41.5%，效果最為顯著。處理C較滅活的處理D各項(xiàng)指標(biāo)均有增加，而滅活處理硝酸鹽含量顯著高于其他減肥處理，說明在相同減肥量條件下，微生物也能提高黃瓜的品質(zhì)。施用生物有機(jī)肥和減肥也可不同程度降低黃瓜果實(shí)亞硝酸鹽含量，各處理間的亞硝酸鹽含量均顯著低于常規(guī)施肥處理(表4)。這表明，輕度鹽漬化土壤減肥條件下施用生物有機(jī)肥對黃瓜品質(zhì)均有明顯的作用。

表4 不同處理對黃瓜品質(zhì)的影響

2.3 不同處理對黃瓜病害的影響

施用生物有機(jī)肥可顯著抑制黃瓜枯萎病、白粉病和霜霉病，三者的病情指數(shù)均顯著低于不用生物有機(jī)肥的處理(表5)。生物有機(jī)肥對土傳病害枯萎病防效最好，為75.76%—92.00%，平均防效85%，對氣傳病害白粉病和霜霉病防效略差，防治效果分別為44.8%和31.6%。各生物有機(jī)肥間除對枯萎病防治效果以處理A、B優(yōu)于其他處理外，對白粉病、霜霉病的防治效果無顯著差異。滅活基質(zhì)處理基本無防病效果，說明生物有機(jī)肥對黃瓜病害影響主要依賴微生物。這表明，輕度鹽漬化土壤減肥條件下施用生物有機(jī)肥對黃瓜病害有一定的抑制作用，對土傳病害的作用優(yōu)于氣傳病害。

表5 不同處理對黃瓜病害影響

注：枯萎病、白粉病、霜霉病按480株棚進(jìn)行統(tǒng)計(jì)

2.4 不同處理對土壤微生物指標(biāo)的影響

在黃瓜采收后整地前采集土壤鮮樣測定土壤微生物指標(biāo)，不同處理對黃瓜地土壤微生物數(shù)量的影響如圖1。土壤微生物數(shù)量組成細(xì)菌最多，放線菌次之，真菌最少，各處理相對常規(guī)施肥都有明顯差異。處理A、B的細(xì)菌、放線菌、總菌數(shù)顯著高于其他處理，真菌數(shù)量顯著低于其他處理，表明在減施化肥至20%的情況下，施用生物有機(jī)肥可以顯著增加土壤中微生物的數(shù)量，降低土壤真菌數(shù)量。處理C和常規(guī)施肥土壤微生物數(shù)據(jù)無顯著差異，表明減肥量上升至30%，土壤養(yǎng)分在一定程度上制約土壤微生物生長。以上表明輕度鹽漬化土壤減肥20%條件下施用生物有機(jī)肥，對土壤微生物生長最有利，相應(yīng)地以細(xì)菌為主的土壤微生物數(shù)量的顯著增加，土壤真菌數(shù)量顯著減少，有效地抑制了致病菌，這也印證了以上生物有機(jī)肥抑制黃瓜病害的防效結(jié)果。

2.5 不同處理黃瓜產(chǎn)量分析

分別于7月5日、13日、19日采收三批黃瓜并統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量(表6)。隨著采收期的延長，黃瓜的產(chǎn)量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，不同處理之間的產(chǎn)量差異越來越顯著。施用生物有機(jī)肥的三個(gè)處理都能增加黃瓜的產(chǎn)量，其中處理B表現(xiàn)最為突出，三批產(chǎn)量分別較常規(guī)施肥增加7.5%、11.5%和3.6%，總體來看各處理產(chǎn)量依次為B>A>C>CK>D。處理A和處理B黃瓜總產(chǎn)量相對常規(guī)施肥有較顯著的增加(表6)，處理C與常規(guī)施肥相比總產(chǎn)量無顯著差異，處理D較常規(guī)施肥而言各時(shí)期產(chǎn)量顯著減少。說明微生物能夠活化土壤中的養(yǎng)分，保證減肥條件下黃瓜的產(chǎn)量。以上表明，輕度鹽漬化土壤減肥10%和20%條件下，施用生物有機(jī)肥均能提高黃瓜的產(chǎn)量及產(chǎn)值。

表6 不同處理下每667 m2黃瓜產(chǎn)量

3 討論與結(jié)論

隨著化肥和農(nóng)藥減量行動的推行[21]，原本被破壞的土壤生態(tài)環(huán)境的各種因子發(fā)生劇烈變化，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分形態(tài)、作物的營養(yǎng)特性及生長發(fā)育規(guī)律隨之發(fā)生變化[22-24]。生物有機(jī)肥施用則可提升土壤質(zhì)量，提高肥料利用效率，減少化肥用量。本研究施用生物有機(jī)肥的各處理中，黃瓜的各項(xiàng)生長指標(biāo)和最終產(chǎn)量均優(yōu)于生物有機(jī)肥和滅菌基質(zhì)的處理，可見，施用生物有機(jī)肥具有提高作物品質(zhì)的作用，這與大量文獻(xiàn)研究結(jié)果相符[25-28]。王國中等[29]在黃瓜上的試驗(yàn)得出了相同的結(jié)論，施用施利康生物有機(jī)肥的黃瓜產(chǎn)量、維生素 C 含量、可溶性糖含量、游離氨基酸含量比常規(guī)對照分別高出9.7%、16.2%、15.1%、17.4%。王玉紅等[30]研究發(fā)現(xiàn)與滅活的生物有機(jī)肥相比，施用生物有機(jī)肥處理植株株高、莖粗分別增加 10.9 cm、0.07cm，果實(shí)縱徑、橫徑分別增加2.00 cm、0.29 cm。本研究在肥料減量10%、20%基礎(chǔ)上，生理指標(biāo)和產(chǎn)量仍較對照顯著提高。這與任軼等[31]在黃瓜上的研究結(jié)論相似，施用生物有機(jī)肥能顯著提升黃瓜對養(yǎng)分的利用效率，75%的化肥配施生物有機(jī)肥與100%的化肥處理產(chǎn)量相當(dāng)。魏曉蘭等[32]研究結(jié)果表明生物有機(jī)肥在一定的時(shí)間內(nèi)能夠提高土壤氮、磷、鉀的供給，在減少該區(qū)常規(guī)施肥用量15%—25%的條件下，對土壤供肥能力不產(chǎn)生明顯的影響，與本研究結(jié)論相呼應(yīng)。本研究化肥減量30%同時(shí)增施生物有機(jī)肥與常規(guī)施肥產(chǎn)量無差異，并且生理指標(biāo)顯著提高的結(jié)果未見相似報(bào)道。究其原因可能是，一方面生物有機(jī)肥本身含有充足的有機(jī)質(zhì)供應(yīng)有益微生物在土壤中迅速繁殖，不僅起到改善土壤微生態(tài)環(huán)境的作用[33-34]，同時(shí)還增加了外源微生物數(shù)量，這些微生物具有固氮、解磷、解鉀的營養(yǎng)菌株，能夠活化輕度鹽漬化土壤中的養(yǎng)分，同時(shí)加速土壤養(yǎng)分的分解轉(zhuǎn)化和釋放，使得土壤中的營養(yǎng)元素更好地向植株中轉(zhuǎn)移積累，提高了養(yǎng)分利用率，達(dá)到減肥不減產(chǎn)的效果[35-36]?；蕼p量30%增施生物有機(jī)肥基質(zhì)的處理較常規(guī)施肥顯著減產(chǎn)的結(jié)果驗(yàn)證了這一結(jié)論。另一方面，有益微生物在生命活動中產(chǎn)生代謝產(chǎn)物，可有效地刺激農(nóng)作物生長發(fā)育[37-40]。

單一的菌劑[41-44]或者單施有機(jī)肥[45-48]對黃瓜病害的防治效果都很有限。本試驗(yàn)生物有機(jī)肥施入土壤后，枯草芽孢桿菌利用其中的有機(jī)質(zhì)迅速繁殖，定殖在植物根際土壤，與病原菌在根際微生物菌落發(fā)生生態(tài)位重疊，通過資源競爭和抗菌性代謝產(chǎn)物來抑制病原菌繁殖，從而達(dá)到生防的目的。試驗(yàn)結(jié)果表明，施用生物有機(jī)肥對黃瓜果實(shí)發(fā)育期植株枯萎病、霜霉病、白粉病有明顯防治效果，平均分別為85.7%、51.4%和 31.8%。袁玉娟等[49]通過施用生物有機(jī)肥使黃瓜發(fā)病率降低51.3%，這與本研究結(jié)果相符。周國順等[50]在生物有機(jī)肥防治黃瓜白粉病和霜霉病的效果試驗(yàn)中也得到了相似的結(jié)論。土壤微生物數(shù)量檢測結(jié)果也證實(shí)了這一點(diǎn)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)施用生物有機(jī)肥增加了設(shè)施黃瓜土壤中細(xì)菌、放線菌和總菌數(shù)的數(shù)量，顯著降低了土壤真菌數(shù)量。研究發(fā)現(xiàn)，土傳病害嚴(yán)重的主要原因是土壤生態(tài)結(jié)構(gòu)遭到破壞，有益微生物數(shù)量大量減少，從而導(dǎo)致病原菌數(shù)量增加[51]，施用生物有機(jī)肥能使黃瓜從真菌型土壤向細(xì)菌型土壤轉(zhuǎn)化，從根源上防止了土傳病害的發(fā)生。此外，有益微生物中的一些代謝產(chǎn)物還能促進(jìn)植物根系及植株生長，誘導(dǎo)植物增強(qiáng)抗性，從而間接減少土傳病害的發(fā)生[52-56]。

施用生物有機(jī)肥能促進(jìn)黃瓜生長，增加黃瓜維生素C含量、可溶性糖含量、游離氨和基酸含量，降低黃瓜硝酸鹽含量，提高黃瓜的質(zhì)量和品質(zhì)；在輕度鹽漬化條件下施用有機(jī)肥可使黃瓜減肥30%不減產(chǎn)；同時(shí)改善土壤的微生態(tài)環(huán)境，增加土壤中微生物的數(shù)量，有益微生物在植物根際定殖，可有效抑制有害微生物的繁殖，減少土傳病害的發(fā)生。通過使用生物有機(jī)肥，在提高黃瓜經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，還能保護(hù)土壤環(huán)境，減肥減藥。其中減肥20%時(shí)施用生物有機(jī)肥時(shí)的防病、增效效果最優(yōu)，增產(chǎn)效果達(dá)到10.14%。