施用微藻對黃瓜生長及土壤質量的影響

劉淑芳，呂俊平，馮佳，劉琪，郭珺，焦曉燕，謝樹蓮

（1.山西大學生命科學學院，山西太原030006；2.山西省農業科學院農業環境與資源研究所，山西太原030031）

施用微藻對黃瓜生長及土壤質量的影響

劉淑芳1，呂俊平1，馮佳1，劉琪1，郭珺2，焦曉燕2，謝樹蓮1

（1.山西大學生命科學學院，山西太原030006；2.山西省農業科學院農業環境與資源研究所，山西太原030031）

微藻含有豐富的有機物質，在人工培育下生長迅速，固碳能力強。為了解其在液體肥方面的應用潛力，用蛋白核小球藻、四尾柵藻和卷曲魚腥藻液體肥對盆栽黃瓜灌根，研究其對黃瓜生長和土壤理化性質的影響。結果表明，施用微藻液體肥對盆栽黃瓜營養生長和開花有一定的促進作用，部分液體肥對黃瓜株高、莖直徑、葉片數、葉片寬度、花蕾數等指標促進效果顯著；施用3種微藻液體肥后土壤有機質、堿解氮、速效磷和速效鉀含量均有一定的增加，部分與對照相比差異顯著；土壤脲酶和蔗糖酶活性也有不同程度的增加。可見，施用微藻液體肥不僅促進了黃瓜的生長，也顯著改善了土壤的質量。

微藻；液體肥；黃瓜；土壤質量

微藻含有非常豐富的有機物質，在人工培育下生長迅速，固碳能力強。藻肥可以增加或者間接通過植物增加土壤有機質，改善土壤的微生物結構，而植物與土壤以及微生物的互動作用可以為植物提供更多養分[1]。目前，關于藻肥的研究集中于大型海藻，主要是海帶[2]。趙明等[3]研究結果表明，施用海藻肥與施用化肥在等氮量條件下對春白菜增產作用基本相同。在肥力較高的菜田土壤上施用有機肥和有機無機肥配施可增加土壤碳源，激發土壤微生物的活性，減少肥料氮素礦化量和作物的吸氮量。唐東山等[4]研究結果表明，將微藻接種到貧瘠土壤中，對于貧瘠土壤具有改良作用，藻類的光合作用及其他代謝活動能改變土壤的pH值和增加土壤的有機質含量，并為其他微生物的生存提供有利條件，還能礦化有機磷，增加土壤的有效磷含量和改善供磷狀況。通過在土壤中添加混合藻，能夠提高土壤中微生物的數量、有機質和有效磷的含量[5]。在藻與細菌的共同作用下，土壤有機質可不斷增加，為土壤微生物提供食物，并且將土壤中難溶的礦物質釋放出來，為植物生長提供營養[6]。

本試驗以蛋白核小球藻、四尾柵藻和卷曲魚腥藻3種淡水微藻液體肥對盆栽黃瓜灌根，觀察其對黃瓜生長和土壤理化性質的影響，以期為微藻施用改善農田土壤質量提供參考依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試土壤取自山西省太原市紅寺村農田，土樣取自10～20 cm的耕作層；供試微藻為蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）、四尾柵藻（Scenedesmus quadricauda）和卷曲魚腥藻（Anabeana circinalis），購于中國科學院水生生物研究所淡水藻種庫；供試黃瓜（Cucumis sativus）種子購于山西省太原市永晟昌種子公司，常溫儲藏。

1.2 試驗方法

1.2.1 微藻液體肥的制備取生長狀態良好的蛋白核小球藻（200 mL，細胞密度為1.2×107個/mL），四尾柵藻（200 mL，細胞密度為4×106個/mL）和卷曲魚腥藻（200 mL，細胞密度為7.8×106個/mL）培養液，搖勻，離心（6 000 r/min，8 min），去掉上清液。加入蒸餾水搖勻，再次離心沉淀，反復2次得到藻泥，1/2藻泥混于自來水中即為施用微藻藻液；另外1/2藻泥中加入80%乙醇制成懸濁液，將其放入超聲波破碎儀（Sciienzd II-D，寧波新芝），冰浴破碎15 min（超聲6 s，間隔4 s），搖動破碎液1 h，減壓蒸餾除去乙醇，得到藻液處理物，混于自來水中即為施用微藻處理液[7-11]。

1.2.2 盆栽試驗將微藻液施入土壤，施入時間分別為黃瓜種子播種前5 d，黃瓜開花前（每7 d施藻肥一次）以及開花后（每5 d施肥一次），共施肥14次。試驗設無藻肥組（空白對照）、微藻藻液組和微藻處理液組，每組6個平行[12]。每盆土壤中點4粒黃瓜種子，均勻放于花盆中間，種子種植深度約1 cm，每天觀察并記錄黃瓜長勢，在黃瓜苗全部出土長到4～5 cm時間苗，留長勢最好的1株，在黃瓜生長周期不移苗；生長至30 d時，記錄株高、葉片數、莖直徑、最大葉片寬度等；生長至45 d（開花期）時，記錄花蕾數、株高、莖直徑、葉片數等[13-14]。最后取各處理盆栽黃瓜中的土壤測定有關理化指標[15-17]。

1.3 測定項目及方法

土壤有機質的測定用稀釋熱法；堿解氮的測定用堿解擴散法；速效磷的測定用0.5 mol/L NaHCO3法；速效鉀的測定用火焰光度法[18]；脲酶的測定用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法；蔗糖酶活性測定用3，5-二硝基水楊酸比色法[19]。

1.4 統計方法

試驗結果以平均值±標準差表示。采用SPSS 17.0統計軟件進行方差分析（One-Way ANOVA），應用Duncan's法對數據進行顯著性分析（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 微藻液體肥對盆栽黃瓜營養生長的影響

從圖1可以看出，當黃瓜生長到30 d時，與對照相比，施用蛋白核小球藻和四尾柵藻藻液及其處理液，對黃瓜株高有明顯促進作用（P＜0.05）；3種微藻液體肥對莖直徑均無顯著促進作用（P＞0.05）；3種微藻液體肥對葉片數基本都有顯著促進作用，特別是對最大葉片寬度，促進作用明顯（P＜0.05）。

2.2 微藻液體肥對盆栽黃瓜開花期生長的影響

從圖2可以看出，當黃瓜生長到45 d時進入開花期，與對照相比，施用微藻液體肥，各處理組對黃瓜株高均有明顯促進作用（P＜0.05）；蛋白核小球藻和四尾柵藻液體肥對莖直徑有顯著增粗（P＜0.05）；3種微藻液體肥對葉片數和花蕾數都有顯著促進作用（P＜0.05）。

2.3 微藻液體肥對盆栽黃瓜土壤理化指標的影響

從圖3可以看出，3種微藻液體肥對土壤有機質含量都有不同程度的增加，特別是施用卷曲魚腥藻液體肥，土壤有機質有顯著增加（P＜0.05）。但3種微藻液體肥對堿解氮均無顯著影響（P＞0.05）；3種微藻液體肥對土壤速效磷含量都有不同程度的增加，其中，蛋白核小球藻藻液、四尾柵藻藻液及其處理液對土壤速效磷含量增加作用明顯（P＜0.05）；蛋白核小球藻和四尾柵藻液體肥對土壤速效鉀含量有顯著增加（P＜0.05）；四尾柵藻和卷曲魚腥藻液體肥對土壤脲酶活性有顯著增加（P＜0.05）；3種微藻液體肥對土壤蔗糖酶活性都有不同程度的增加。

3 討論與結論

本研究結果表明，施用微藻液體肥對盆栽黃瓜營養生長和開花有一定的促進作用，包括株高、莖直徑、葉片數、葉寬度、花蕾數等，其中，蛋白核小球藻藻液及其處理液和四尾柵藻藻液及其處理液對黃瓜生長與開花效果明顯。施用3種微藻液體肥后土壤有機質、堿解氮、速效磷和速效鉀含量明顯增加，土壤脲酶和蔗糖酶活性也有不同程度的增加。可見，施用微藻液體肥不僅促進了黃瓜的生長，也顯著改善了土壤的品質。

研究結果表明，不同微藻施肥對盆栽黃瓜的生長有促進作用，說明施用微藻可以在一定程度上改善土壤肥力，也說明固碳微藻可用來改善土壤含碳量，進而將固定的碳轉化為植物生長所需[20]。合適的微藻液體肥還可能通過自身生長或者促進微生物分解改善土壤質量。土壤中施用微藻液體肥可能會改變土壤微生物結構，土壤微生物通過調節土壤的微生態，使一些土壤中酶的活性發生變化，促進土壤物質的轉化和循環，提高土壤的肥力，為作物提供更多的可利用物質[21]。

不同微藻種類及處理方法對液體肥的效果也有所影響。在具體施用時，還可通過混合施用或交替施用以達到最佳效果。

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Effect of Administering Microalgae on Growth of Cucumber and Quality of Soil

LIUShufang1，Lü Junping1，FENGJia1，LIUQi1，GUOJun2，JIAOXiaoyan2，XIE Shulian1
（1.College ofLife Sciences，Shanxi University，Taiyuan 030006，China；2.Institute ofAgricultural Environment&Resources，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China）

Microalgae are rich in organic matter,grow rapidly under artificial cultivation and have a strong carbon capacity.To understand microalgal potential in liquid fertilizer,we used the liquid fertilizers of Chlorella pyrenoidosa,Scenedesmus quadricauda and Anabeana circinalis to irrigate roots of potted cucumber,researched the effects on cucumber growth and soil quality.The results showed that it had an obvious effect on vegetative growth and flowering of potted cucumber,including plant height,stem diameter,leaf number, leaf width,bud number,and so on.The three microalgal liquid fertilizers significantly increased soil organic carbon,effective nitrogen, available phosphorus and available potassium content.In addition,the activities of soil urease and invertase had an increase in some degrees.Apparently,microalgal liquid fertilizers could not onlypromote the growth ofcucumber,but alsoimprove the qualityofthe soil.

microalgae;liquid fertilizer;cucumber;soil quality

S642.2

A

1002-2481（2016）09-1312-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.09.20

2016-04-22

山西省煤基重點科技攻關項目（FT201402-15）；山西省科技平臺建設項目（2015091004-0102）

劉淑芳（1990-），女，山西臨縣人，在讀碩士，研究方向：淡水藻類資源。謝樹蓮為通信作者。