溫室黃瓜育苗中生物菌肥的促根壯秧及化肥減施效果

剌世凱　李佳璠　杜麗春　高麗紅　田永強(qiáng)

摘要：以溫室黃瓜穴盤(pán)苗為對(duì)象，研究了不同營(yíng)養(yǎng)液濃度（1倍、1/2倍、1/4倍和0倍）下不同生物菌肥[豐田寶（FTB）、地福來(lái)（DFL）、植動(dòng)力（ZDL）、自制菌肥（ZZ）]的促根壯秧及化肥減施效果。結(jié)果表明：與不施肥和單施生物菌肥相比，生物菌肥與營(yíng)養(yǎng)液混施均提高了黃瓜幼苗的株高、莖粗、葉片數(shù)及壯苗指數(shù)，其中100%營(yíng)養(yǎng)液+ZZ處理最為顯著。在適度化肥減施50%（1/2倍營(yíng)養(yǎng)液）、75%（1/4倍營(yíng)養(yǎng)液）條件下，不同生物菌肥均能夠有效促進(jìn)黃瓜幼苗生長(zhǎng)和提升壯苗指數(shù)（SQI），1/4倍條件下ZZ和FTB分別提高壯苗指數(shù)28.7%、22.3%，1/2倍條件下DFL和ZDL分別提高壯苗指數(shù)15.3%、44.2%;ZZ處理在低營(yíng)養(yǎng)液濃度（1/4倍）下總根長(zhǎng)達(dá)到25.2 m，相較于CK（不施生物肥）根長(zhǎng)13.1 m來(lái)說(shuō)ZZ處理可顯著增加根系長(zhǎng)度（P<0.05）;在維持穩(wěn)定的壯苗指數(shù)（0.199，以1倍營(yíng)養(yǎng)液+CK為基準(zhǔn)）的前提下，ZZ和FTB可減少化肥施入量約75%，而DFL和ZDL可減少50%。此外，與CK相比， ZZ在1/2倍、0倍營(yíng)養(yǎng)液濃度下，及FTB在1倍營(yíng)養(yǎng)液濃度下顯著增加幼苗第1片真葉葉綠素含量。綜上所述，為了在化肥減施的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)促根壯秧，建議自制菌肥和豐田寶生物菌肥與1/4倍營(yíng)養(yǎng)液配套施用，而地福來(lái)生物菌肥和植動(dòng)力生物菌肥與1/2倍營(yíng)養(yǎng)液配套施用。

關(guān)鍵詞：溫室黃瓜;集約化育苗;生物菌肥;促生;化肥減施

中圖分類(lèi)號(hào)：S642.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000-4440（2022）02-0469-07

Effects of microbial fertilizers on promoting plant growth and reducing chemical fertilizer inputs during the production of greenhouse cucumber seedlings

LA Shi-kai，LI Jia-fan，DU Li-chun，GAO Li-hong，TIAN Yong-qiang

Abstract：Taking greenhouse cucumber plug-seedlings as the research objects， microbial fertilizers， such as Fengtianbao （FTB）， Difulai （DFL）， Zhidongli （ZDL）， independently developed microbial fertilizers （ZZ）， on promoting plant growth and reducing chemical fertilizer inputs were investigated under various nutrient solution levels （one-strength， half-strength， quarter-strength and zero-strength）. The results showed that， compared with no fertilization and single application of microbial fertilizer， the mixed application of microbial fertilizer and nutrient solution increased the plant height， stem thickness， leaf number and seedling index of cucumber seedlings， and ZZ treatment with one-strength nutrient solution was the most significant. Under the condition of half-strength nutrient solution and quarter-strength， all microbial fertilizers could effectively promote the growth of cucumber seedlings and improve the seedling index （SQI）. Under the condition of quarter-strength nutrient solution， ZZ and FTB increased the seedling index by 28.7% and 22.3% respectively. Under the condition of half-strength nutrient solution， DFL and ZDL increased the seedling index by 15.3% and 44.2%. Under the condition of low nutrien solution concentration （quarter-strength）， the total root length in 22 treatment （25.2 m） was significantly higher than that in the control （13.1 m）. On the premise of maintaining a stable seedling index （based on one-strength nutrient solution +CK， 0.199）， ZZ and FTB could reduce the amount of chemical fertilizer by about 75%， while DFL and ZDL could reduce the amount of chemical fertilizer by about 50%. In addition， compared with the control （CK）， ZZ treatment under the condition of half-strength nutrient solution and zero-strenght nutrient solution and FTB treatment under the condition of one-strength nutrient solution significantly increased the chlorophyll content of the first true leaf. Taken together， to promote plant growth on the basis of reducing fertilizer application， it is suggested to apply ZZ and FTB under irrigation with quarter-strength nutrient solution， and DFL and ZDL under irrigation with half-strength nutrient solution.

Key words：greenhouse cucumber;intensive seedling production;microbial fertilizers;growth promotion;chemical fertilizer reduction

隨著設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)的集約化發(fā)展，工廠化穴盤(pán)育苗技術(shù)得到普及與應(yīng)用[1]。目前，中國(guó)蔬菜種苗需求量超過(guò)6.8×1011株，每年集約化育苗供苗量約1.0×1011株，呈逐年迅速上升趨勢(shì)[2]。幼苗質(zhì)量直接影響并決定移栽定植后作物生長(zhǎng)發(fā)育狀況。因此，如何高效培育壯苗是目前設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟待解決的重要問(wèn)題。長(zhǎng)期以來(lái)，人們?cè)谘ūP(pán)苗生產(chǎn)過(guò)程中盲目或過(guò)量地投入單一化肥，這不僅使得幼苗的養(yǎng)分吸收利用率減小，造成肥料的浪費(fèi)，而且使得幼苗的抗逆能力下降，不利于定植后的生長(zhǎng)[3-4]。因此，在降低化肥投入的前提下，培育抗逆能力強(qiáng)的壯苗是未來(lái)工廠化育苗的發(fā)展方向。

生物菌肥是由特定微生物與大量元素營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)復(fù)合而成的活體微生物制品，能提供、保持或改善植物營(yíng)養(yǎng)，提高產(chǎn)品產(chǎn)量或改善產(chǎn)品品質(zhì)，近年來(lái)受到農(nóng)戶和育苗企業(yè)的廣泛關(guān)注，其在蔬菜、果樹(shù)、花卉等多個(gè)領(lǐng)域都有一定的應(yīng)用[5-6]。諸多研究結(jié)果表明，在育苗基質(zhì)中添加生物菌肥，可以增加根際微生物數(shù)量及活性，改善幼苗根際微生態(tài)環(huán)境，增強(qiáng)作物抗逆能力，進(jìn)而促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)[7-8]。但是，目前生產(chǎn)中生物菌肥的種類(lèi)多樣，其對(duì)幼苗生長(zhǎng)的促進(jìn)效果也不盡相同。此外，生物菌肥在蔬菜育苗上替代化肥方面的相關(guān)研究報(bào)道不多。因此，有必要研究在不同化肥供應(yīng)水平下，生物菌肥的促根壯秧及化肥減施效果。

黃瓜是中國(guó)設(shè)施栽培面積最大的蔬菜作物之一。在生產(chǎn)中，工廠化黃瓜穴盤(pán)苗已被廣泛應(yīng)用。本研究選取3種典型商用生物菌肥（地福來(lái)、豐田寶和植動(dòng)力），并自主研發(fā)一種菌群多樣性豐富的生物菌肥，探究不同營(yíng)養(yǎng)液濃度（1倍、1/2倍、1/4倍和0倍）下4種生物菌肥對(duì)黃瓜幼苗生物量及其他相關(guān)生理指標(biāo)的影響，以期為制定合理的黃瓜穴盤(pán)苗促根壯秧與化肥減施策略提供理論依據(jù)和實(shí)踐支持。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)地點(diǎn)與設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2017年在北京市中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)科學(xué)園2號(hào)日光溫室內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)占地面積為10 m×7 m，供試黃瓜品種為中農(nóng)26號(hào)。黃瓜種子在55 ℃溫水浸種6 h后放置到28 ℃人工培養(yǎng)箱中進(jìn)行黑暗培養(yǎng)，待發(fā)芽后，播種至裝有混合基質(zhì)（體積比2∶1的草炭∶蛭石）的穴盤(pán)中。試驗(yàn)為雙因素設(shè)計(jì)，因素一為生物菌肥處理（5個(gè)），因素二為營(yíng)養(yǎng)液濃度水平（4個(gè)），共20個(gè)處理。生物菌肥處理包括對(duì)照（CK，不施生物菌肥）、豐田寶（FTB）、地福來(lái)（DFL）、植動(dòng)力（ZDL）及自制的生物菌肥（ZZ），生物菌肥產(chǎn)品說(shuō)明見(jiàn)表1。根據(jù)具體產(chǎn)品，播種前將ZZ、FTB和ZDL分別與基質(zhì)質(zhì)量的10%、50%、0.1%混勻后裝入32孔穴盤(pán)，DFL按照每株100 μl的劑量加入對(duì)應(yīng)穴盤(pán)孔內(nèi)，以不施生物菌肥CK為對(duì)照。播種出苗后，全部采用清水澆灌（每株約25 ml，以剛好浸濕基質(zhì)又不滲出為準(zhǔn)）。待第1片真葉展平后，根據(jù)黃瓜幼苗生長(zhǎng)所需的基本元素，開(kāi)始澆灌提前配制的不同濃度（1倍、1/2倍、1/4倍、0倍）的霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液（具體配方為：四水硝酸鈣945 mg/L，硫酸鉀607 mg/L，磷酸二氫銨115 mg/L，七水硫酸鎂493 mg/L），每株25 ml營(yíng)養(yǎng)液，之后營(yíng)養(yǎng)液與清水交替施用，共澆灌營(yíng)養(yǎng)液2次，幼苗生長(zhǎng)至兩葉一心時(shí)測(cè)定生長(zhǎng)指標(biāo)。每個(gè)處理3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)32株苗，每隔3 d調(diào)換一次穴盤(pán)的位置。

1.2營(yíng)養(yǎng)液配制與指標(biāo)測(cè)定

1.2.1不同濃度的霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液配制按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的營(yíng)養(yǎng)液配方，提前配制好營(yíng)養(yǎng)液母液，通過(guò)蒸餾水依次配制1倍、1/2倍、1/4倍、0倍的營(yíng)養(yǎng)液，并調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)液pH至7.0左右。以不同濃度的營(yíng)養(yǎng)液模擬生產(chǎn)上的化肥減量，對(duì)應(yīng)關(guān)系分別為1倍營(yíng)養(yǎng)液模擬化肥減量0，1/2倍模擬化肥減量50%，1/4倍模擬化肥減量75%，0倍模擬化肥減量100%。

1.2.2地上部生長(zhǎng)指標(biāo)用直尺測(cè)量株高，用數(shù)碼游標(biāo)卡尺測(cè)量莖粗，統(tǒng)計(jì)葉片數(shù)，用EPSON EXPERSSION 4900 型掃描儀掃描并用Win RHIZO軟件分析計(jì)算第1和第2真葉的葉面積，用SAPD儀測(cè)定第1和第2片真葉的葉綠素含量。

1.2.3根系形態(tài)構(gòu)型采用EPSON EXPERSSION 4900 型掃描儀掃描根系，然后用Win RHIZO軟件分析計(jì)算根系形態(tài)指標(biāo)，包括根長(zhǎng)、表面積、體積和平均直徑。

1.2.4生物量指標(biāo)將根、莖、葉分開(kāi)，在105 ℃的烘箱中殺青30 min，85 ℃烘干直至恒質(zhì)量，分別用千分天平稱(chēng)取這3部位的干質(zhì)量。

1.2.5壯苗指數(shù)計(jì)算壯苗指數(shù)（SQI），SQI=SD/PH×DW，其中SD、PH和DW分別為莖粗、株高和幼苗干質(zhì)量。

1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

使用Microsoft Excel 2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄及整理，使用IBM SPSS Statistics 22.0軟件進(jìn)行雙因素方差分析，使用Tukey法進(jìn)行多重比較（顯著性水平為P<0.05）。

2結(jié)果與分析

2.1不同營(yíng)養(yǎng)液濃度下生物菌肥處理對(duì)黃瓜幼苗地上部生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

由幼苗生長(zhǎng)狀態(tài)（圖1）結(jié)合地上部指標(biāo)（表2）來(lái)看，在清水（0倍營(yíng)養(yǎng)液）澆灌下，與對(duì)照（CK）相比，各生物菌肥（ZZ、FTB、DFL和ZDL）均對(duì)幼苗質(zhì)量有一定的提升效果，其中 ZZ處理的株高達(dá)到9.64 cm，相較于CK的株高8.63 cm，提升效果最為明顯。這一結(jié)果說(shuō)明，各生物菌肥（特別是ZZ）在不施肥條件下有明顯的促根壯秧效果。但是，隨著營(yíng)養(yǎng)液濃度的升高，各生物菌肥與對(duì)照的差異逐漸縮小。盡管如此，在1/4倍營(yíng)養(yǎng)液下ZZ對(duì)幼苗株高能夠提升18.6%，說(shuō)明ZZ在化肥減施75%的情況下有明顯的促生效果。此外，在1/2倍和1倍營(yíng)養(yǎng)液下ZZ仍對(duì)幼苗地上部的株高、莖粗均有提升效果。具體表現(xiàn)為在1/2倍營(yíng)養(yǎng)液條件下，相較于CK的株高（12.39 cm）、莖粗（4.69 mm），ZZ處理的株高、莖粗分別為13.58 cm、4.73 mm;在1倍營(yíng)養(yǎng)液條件下，相較于CK的株高（12.04 cm）、莖粗（4.96 mm），ZZ處理的株高、莖粗分別為15.34 cm、4.98 mm。說(shuō)明ZZ替代化肥的效果顯著。

雙因素分析結(jié)果表明，生物菌肥、營(yíng)養(yǎng)液濃度及二者互作處理均顯著（P < 0.01）影響了黃瓜幼苗株高、莖粗和葉片數(shù)。表2顯示，在株高方面，與對(duì)照（CK）相比，ZZ在所有營(yíng)養(yǎng)液濃度下均表現(xiàn)出顯著的促進(jìn)作用，而ZDL均無(wú)顯著影響。此外，F(xiàn)TB對(duì)株高的顯著促進(jìn)作用體現(xiàn)在1倍和0倍營(yíng)養(yǎng)液濃度下，而DFL體現(xiàn)在1倍和1/2倍營(yíng)養(yǎng)液濃度下。在莖粗方面，與對(duì)照（CK）相比，ZZ在所有營(yíng)養(yǎng)液濃度下均無(wú)顯著影響，而FTB在1倍、1/2倍、1/4倍營(yíng)養(yǎng)液濃度下，及DFL與ZDL在1/2倍、1/4倍、0倍營(yíng)養(yǎng)液濃度下表現(xiàn)出顯著抑制作用。值得注意的是，在1倍營(yíng)養(yǎng)液濃度下，ZZ較其余處理顯著增加了葉片數(shù)。

在葉面積和葉綠素方面，生物菌肥的影響體現(xiàn)在第1真葉上（表3）。對(duì)于第1真葉葉面積而言，與對(duì)照（CK）相比， ZZ在所有營(yíng)養(yǎng)液濃度下均表現(xiàn)出顯著促進(jìn)作用。但是，對(duì)于第1真葉葉綠素含量而言，由于生物菌肥、營(yíng)養(yǎng)液濃度二者互作的影響，不同營(yíng)養(yǎng)液濃度下生物菌肥的影響有所有差異。這種差異具體體現(xiàn)在：與對(duì)照（CK）相比， ZZ在1/2倍、0倍營(yíng)養(yǎng)液濃度下，及FTB在1倍營(yíng)養(yǎng)液濃度下表現(xiàn)出顯著促進(jìn)作用，而DFL和ZDL在所有營(yíng)養(yǎng)液濃度下均無(wú)顯著影響。這些結(jié)果說(shuō)明，ZZ和FTB對(duì)葉片生長(zhǎng)的促進(jìn)效果較為明顯。

2.2不同營(yíng)養(yǎng)液濃度下生物菌肥處理對(duì)黃瓜幼苗根系形態(tài)的影響

生物菌肥處理顯著影響了黃瓜幼苗根長(zhǎng)、根表面積、平均根直徑和根體積（表4）。在1/4倍營(yíng)養(yǎng)液濃度下，與對(duì)照（CK）相比，ZZ顯著增加了根系長(zhǎng)度、根表面積和根體積。這一結(jié)果說(shuō)明，在低營(yíng)養(yǎng)液濃度（1/4倍）下，ZZ有較明顯的促根作用。

2.3不同營(yíng)養(yǎng)液濃度下生物菌肥處理對(duì)黃瓜幼苗生物量和壯苗指數(shù)的影響

生物菌肥處理顯著影響了根、莖和葉的干質(zhì)量（表5）。與對(duì)照（CK）相比，ZZ在所有營(yíng)養(yǎng)液濃度下均顯著提高了根、莖和葉的干質(zhì)量，而FTB顯著提高了1倍、1/2倍和1/4倍營(yíng)養(yǎng)液下的莖干質(zhì)量。此外，DFL顯著提高了1/4倍營(yíng)養(yǎng)液下的莖干質(zhì)量，而ZDL顯著提高了1/4倍營(yíng)養(yǎng)液下的莖干質(zhì)量和1/2倍營(yíng)養(yǎng)液下的根干質(zhì)量。這些結(jié)果說(shuō)明，不同生物菌肥存在一定程度的壯秧作用，但其適宜的營(yíng)養(yǎng)液濃度有所差異。

生物菌肥、營(yíng)養(yǎng)液濃度及二者互作處理均極顯著（P<0.001）影響了黃瓜壯苗指數(shù)（表5）。在對(duì)照（CK）條件下，隨營(yíng)養(yǎng)液濃度的下降，壯苗指數(shù)呈明顯下降趨勢(shì)。但是，與對(duì)照（CK）相比，ZZ在所有營(yíng)養(yǎng)液濃度下均顯著提高了壯苗指數(shù)，ZDL除1/4倍營(yíng)養(yǎng)液外其他濃度處理均顯著提高壯苗指數(shù)，而FTB和DFL則分別顯著提高了1/2倍、1/4倍營(yíng)養(yǎng)液下的壯苗指數(shù)。

綜合考慮上述試驗(yàn)結(jié)果，以1倍營(yíng)養(yǎng)液下的CK作為參比，ZZ和FTB在1/4倍營(yíng)養(yǎng)液下均沒(méi)有顯著降低黃瓜幼苗根、莖、葉的干質(zhì)量及壯苗指數(shù)（表5）。因此，自制生物菌劑和豐田寶生物菌肥在黃瓜育苗中可減少化肥施入量75%左右。此外，DFL和ZDL在1/2倍營(yíng)養(yǎng)液下表現(xiàn)出相似趨勢(shì)，因此地福來(lái)和植動(dòng)力生物菌肥可減少化肥施入量約50%左右。

3討論與結(jié)論

目前已經(jīng)有不少有關(guān)蔬菜種植中化肥減量的研究，但相關(guān)研究基本聚焦在定植后生長(zhǎng)階段[9-10]。隨著中國(guó)集約化育苗的飛速發(fā)展，人們?yōu)榱颂岣弋a(chǎn)苗量、追求經(jīng)濟(jì)效益，通常向基質(zhì)中投入過(guò)量的無(wú)機(jī)化肥，這不但破壞基質(zhì)的理化和生物學(xué)性質(zhì)，還使得基質(zhì)的水肥固持力和幼苗的抗逆能力下降[3-4]。在集約化育苗中采用有機(jī)肥料部分或全部代替化肥，在減少化肥用量的同時(shí)保證幼苗的質(zhì)量，是中國(guó)集約化育苗綠色發(fā)展的必由之路。

減少化肥用量可以在一定程度上提高幼苗對(duì)肥料的利用效率。但是，只是單純減少化肥用量，很容易造成基質(zhì)養(yǎng)分供應(yīng)不持續(xù)的問(wèn)題。已有研究結(jié)果表明，生物菌肥可以通過(guò)自身活性微生物的活動(dòng)，分解并轉(zhuǎn)化基質(zhì)中不能吸收或難以吸收的養(yǎng)分供植物生長(zhǎng)。本研究發(fā)現(xiàn)，在減少化肥用量75%情況下，自制菌肥和豐田寶生物菌肥仍然能夠維持與1倍營(yíng)養(yǎng)液等效的根、莖、葉的干質(zhì)量及壯苗指數(shù)。更重要的是，即使在1倍營(yíng)養(yǎng)液下，自制菌肥仍然有明顯的促根壯秧（增加幼苗各器官干質(zhì)量及壯苗指數(shù)）作用。與本試驗(yàn)結(jié)果相似，朱代強(qiáng)[11]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)生物有機(jī)肥與減量化肥混施可以提高蒜苗的生長(zhǎng)量。此外，王巧玲等[12]發(fā)現(xiàn)接種GN6、JP2、JC1及3株菌株混合液后， 黃瓜幼苗株高顯著增加。在本試驗(yàn)中，與不施化肥（清水對(duì)照）及單施生物菌肥相比，生物菌肥在較低（1/4與1/2倍）營(yíng)養(yǎng)液濃度下明顯提高黃瓜幼苗的株高、莖粗、葉面積、葉綠素含量、干物質(zhì)量及壯苗指數(shù)等，說(shuō)明生物菌肥可以在有效替代化肥的同時(shí)起到促根壯秧的作用。就幼苗生理和生長(zhǎng)指標(biāo)而言，施用生物菌肥后各項(xiàng)指標(biāo)呈現(xiàn)不同程度上升趨勢(shì)，這可能是由于生物菌肥中活性菌的積極活動(dòng)，刺激植物產(chǎn)生了生長(zhǎng)激素和激活體內(nèi)酶的活性，使得植物的光合作用增強(qiáng)，干物質(zhì)積累增多[13-15]。

綜合本試驗(yàn)結(jié)果，相比于單一的施肥和單施生物菌肥，二者混施均對(duì)黃瓜幼苗的生物量和壯苗指數(shù)有明顯的促進(jìn)作用;在生長(zhǎng)基質(zhì)中添加自制菌肥和豐田寶生物菌肥，配合澆灌1/4倍營(yíng)養(yǎng)液，不僅對(duì)葉片生長(zhǎng)有較明顯的促進(jìn)效果，而且可以維持較高的幼苗生物量及壯苗指數(shù)，實(shí)現(xiàn)化肥減施75%左右。此外，地福來(lái)和植動(dòng)力生物菌肥在配合1/2營(yíng)養(yǎng)液的基礎(chǔ)上，能夠保證幼苗的生物量和壯苗指數(shù)，實(shí)現(xiàn)化肥減施50%左右。

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（責(zé)任編輯：張震林）

收稿日期：2021-07-07

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2020YFD1000300）;寧夏回族自治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2021BBF02005）;現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（國(guó)家大宗蔬菜）專(zhuān)項(xiàng) （CARS-23）

作者簡(jiǎn)介：剌世凱，男（1994-），山西介休人，博士研究生，專(zhuān)業(yè)方向?yàn)樵O(shè)施蔬菜栽培生理與環(huán)境調(diào)控，（E-mail）18811797951@163.com

通訊作者：田永強(qiáng)，（E-mail）tianyq1984@cau.edu.com