沼液微生物菌肥對設施番茄植株生長及土壤環境的影響

羅健航　劉曉彤　劉超

摘要 [目的] 為改善設施農業條件下土壤肥力狀況，提高設施農業產量。 [方法] 在銀川市賀蘭地區開展田間試驗，分析沼液復合微生物菌肥、滅菌沼液肥、常規施肥對設施番茄株高、莖粗、葉片數等生長指標及土壤養分含量的影響。 [結果] 相對于對照處理，在番茄初花期沼液復合微生物菌肥，使得株高、莖粗、葉片數的增幅為32.2%～50.7%，在初果期增幅則為23.3%～46.1%；土壤有機質含量比對照提高了56.9%，全氮和全磷含量也穩步增加；而常規施肥相對于沼液復合微生物菌肥，土壤速效磷和速效鉀含量大量增加（增幅分別為203.0%和50.0%），容易造成土壤養分的淋失。沼液復合微生物菌肥條件下，番茄生長指標與土壤堿解氮、有機質含量極顯著正相關；而常規施肥條件下番茄生長指標與土壤養分間相關性不顯著。 [結論] 設施種植條件下，沼液復合微生物菌肥相對于其他肥料類型更有助于番茄植株生長和土壤肥力的提高。

關鍵詞沼液復合微生物菌肥；常規施肥；土壤肥力；設施番茄；堿解氮

中圖分類號S144文獻標識碼A文章編號0517-6611（2017）36-0098-04

Abstract[Objective] In order to improve soil fertility and agriculture yield in greenhouse. [Method] A field experiment was conducted to investigate the plant height， stem diameter， leaf number of tomato and soil fertility by applying different type of fertilizers （BFbiogas slurry compound biofertilizer， NFfull nutrition fertilizers and CFconventional fertilization） in Helan area of Yinchuan City. [Result] Biogas slurry compound biofertilizer significantly enhanced plant height， stem diameter and leaf number by 32.2%～50.7% in tomato blooming stage， while increased by 23.3%～46.1% in tomato early fruit stage compared with the control treatment. Soil organic matter was increased by 56.9% compared with the control.Total N and total P increased stably. Compared with BF treatment，since soil available phosphorus and available potassium contents excess increased by 203.0% and 50.0% in conventional fertilization treatment， CF might increase nutrient leaching of the soil. Using biogas slurry compound biofertilizer， tomato growth indexes were significantly correlated with soil alkalihydrolyzale nitrogen and organic matter contents （P<0.01）， while no significant correlation was found between tomato growth indexes and soil nutrient contents in the conventional fertilization treatment. [Conclusion] Biogas slurry compound biofertilizer was more efficient in tomato growth and soil fertility improvement than other fertilizers in greenhouse.

Key wordsBiogas slurry compound biofertilizer；Conventional fertilization；Soil fertility；Greenhouse tomato；Alkalihydrolyzale nitrogen

寧夏設施農業近些年來取得了長足的發展，已成為寧夏的主導產業之一。長期的設施栽培措施給當地帶來了巨大的經濟利益，與此同時設施農業也面臨著新的發展瓶頸。設施農業可以利用有限的生產資源進行周年生產，有效提高了農業產出和土地利用率。同時，設施栽培的特殊環境下，土壤缺乏雨水沉降，土壤透氣性差、溫濕度較高，伴隨著高強度的種植模式，導致土壤養分狀況失衡，土壤結構惡化，作物產量和品質逐漸降低。劉永亮等[1]的研究表明，設施蔬菜的產量和品質與栽培周期呈現出顯著的負相關關系，土壤質量不斷惡化，嚴重制約了設施農業的可持續發展。產量的不斷下降，使得農民為了提高作物產出，大量地使用肥料，投入量甚至達到大田農業生產的數十倍，過多養分的不斷累積，造成土壤質量的惡化和養分失衡，化肥施入后，土壤Na+、Ca2+、NO-3、SO2-4等鹽分在耕層的累積造成土壤鹽漬化的加劇[2]。王艷群等[3]研究發現，設施栽培條件下肥料的大量施用（5～20倍）是導致土壤鹽漬化的關鍵因素之一。沼液復合微生物菌肥基于其所用載體的無害化，不僅有助于作物的生長，也降低了設施作物被病原微生物侵害的風險。Chen等[4]研究表明，沼液復合微生物菌肥可以有效改善作物根系的生長環境，增加土壤放線菌數量，具有一定的土傳染病抑制作用。同時，沼液復合微生物菌肥對土壤微生物活性的改善，也促進了土壤質量的提高和土壤結構的改善。

寧夏銀川市賀蘭縣園藝產業園設施溫室多年種植番茄，但伴隨著連作年限的增加，番茄植株生長受到抑制，病蟲害增加，產量下降，土壤質量惡化。而該區域前人的研究[5]主要側重于番茄的品質和產量，對于其生長狀況和土壤質量參數的研究較少。因此，通過沼液復合微生物菌肥、滅菌沼液肥、常規施肥3個處理及不施肥處理CK的田間試驗，研究沼液復合微生物菌劑對番茄生長狀況和土壤質量參數的影響，以期為沼液復合微生物菌肥在該區域的應用和推廣提供科學理論依據。

1材料與方法

1.1試驗區概況

試驗始于2012年，經3年連續栽培，土壤環境趨于穩定，采用2015年穩定后數據進行分析。試驗點位于寧夏銀川市賀蘭縣園藝產業園設施溫室內（38°35′10.19″N，106°19′19.34″E），溫室凈跨度為9 m，長約75 m，晝夜溫度為32 ℃/21 ℃，相對濕度（70±5）%，土壤質地為壤土，有機質含量為12.24 g/kg，堿解氮21.4 mg/kg，有效磷 30.8 mg/kg，速效鉀 296.3 mg/kg，pH為7.58。

1.2試驗材料

試驗所用肥料均由“寧夏五豐農業科技有限公司”提供，有效活菌數CFU為0.2億個/g（mL），總養分含量為8%，其中N為4%，P2O5為2%，K2O為2%，解淀粉芽孢桿菌約為0.5億個/mL，pH為7.5。滅菌沼液肥為采用醫用高壓滅菌鍋高壓高溫滅活后的沼液復合微生物肥料，總養分含量為8%，其中N為4%，P2O5為2%，K2O為2%，pH為7.3，經過高壓滅菌鍋高壓高溫滅菌后，無解淀粉芽孢桿菌。供試番茄品種為“芬達”，2014年8月20日育苗，9月20日定植；2015年4月5日拉秧，全生育期約200 d。

1.3試驗設計

試驗設空白對照（CK）、沼液復合微生物菌肥（BF）、滅菌沼液肥（NF）、常規施肥（CF）共4個處理，采用多因素隨機區組設計，重復3次，各小區面積為33.6 m2。其中，空白對照（CK）：不施肥處理，灌水量與灌水方式同其他處理；沼液復合微生物菌肥（BF）：起壟前基施有機肥22.5 t/hm2，后期追施沼液肥，整個生育期追施12.0 t/hm2，根據番茄長勢，不同時期追施不同型號沼液肥，采用水肥一體化；滅菌沼液肥（NF）：起壟前基施有機肥22.5 t/hm2，后期均追施滅菌沼液肥，整個生育期施750 kg/hm2，采用水肥一體化；常規施肥（CF）：基施750 kg/hm2硫酸鉀復合肥，2 400 kg/hm2三元復合肥（15-15-15），后期追施尿素、過磷酸鈣、硫酸鉀，追肥采用挖穴施入，灌水方式為膜下滴灌。番茄采用起壟方式種植，其中壟高0.3 m，壟底0.8 m，壟面0.6 m，每壟種植2行，行距0.5 m，株距0.5 m，每行種植17株。

1.4測定項目

在植株的初花期（定植20 d）和初果期（定植40 d）后，測定植株的株高、莖粗、葉片數等參數。其中，株高測量區間為莖底部至生長點，利用鋼尺測量；莖粗則采用游標卡尺測量，測量點為子葉下1 cm處。

土壤有機質采用重鉻酸鉀-外加熱氧化法測定；全氮采用凱氏定氮法測定；全磷采用鉬銻鈧比色法測定；堿解氮采用擴散法測定；速效磷采用Olsen法測定；速效鉀含量采用乙酸銨提取-火焰光度法測定。

1.5數據分析

采用Excel 2007和SAS 8.1軟件進行試驗數據分析處理，利用Origin軟件進行相關圖形的繪制。

2結果與分析

2.1沼液復合微生物菌肥對番茄生長指標的影響

由表1可知，相對于對照處理，沼液復合微生物菌肥、滅菌沼液肥、常規施肥顯著影響番茄的生長指標，施用后各處理株高、莖粗、葉片數均高于對照處理。其中，在番茄的初花期，相對于對照，不同施肥處理下株高增幅為24.5%～42.2%，且呈現NF、B、CF增幅依次降低的規律；不同施肥處理下莖粗的增幅為7.8%～50.8%，呈現BF、NF、CF增幅依次降低的規律；番茄葉片數的增幅為21.2%～37.0%，不同處理也呈現出BF、NF、CF增幅依次降低的規律。BF處理相對于CF，番茄的株高、莖粗、葉片數依次分別增加了2.04 cm、1.72 mm 和1片。隨著植株的不斷生長，沼液復合微生物菌肥對番茄生長的促進作用更加明顯。在番茄初果期，相對于對照，不同施肥條件下植株的株高、莖粗、葉片數增幅依次分別為：17.2%～25.6%、16.3%～23.3%、19.2%～46.1%，且都呈現出BF、NF、CF增幅依次降低的規律。BF處理下番茄的株高、莖粗、葉片數相對于CF，依次分別增加了4.23 cm、0.47 mm 和2.34片，表現出沼液復合微生物菌肥對番茄生長有較強的促進作用。

2.2沼液復合微生物菌肥對土壤有機質和養分含量的影響

由表2可知，沼液復合微生物菌肥、滅菌沼液肥、常規施肥相對于對照，顯著增加了土壤中有機質、全氮及全磷的含量。其中，不同施肥處理相對于對照，土壤有機質的增幅為37.1%～81.8%，且呈現NF、BF、CF增幅依次降低的變化規律；土壤全氮含量的增幅為43.3%～56.7%，不同施肥類型處理間差異不顯著；土壤全磷含量的增幅為16.9%～38.5%，呈現出CF、BF、NF增幅依次降低的規律。其中BF處理相對于CF，土壤有機質含量增加了1.92 g/kg，土壤全氮含量增加了0.02 g/kg，而土壤全磷則降低了0.09 g/kg。結果表明，沼液復合微生物菌肥與滅菌沼液肥的施用可以顯著提高土壤中有機質的累積，且累積作用強于無機肥料（常規施肥）。

2.3沼液復合微生物菌肥對土壤速效養分的影響

由圖1～3可知，沼液復合微生物菌肥、滅菌沼液肥、常規施肥相對于對照都顯著增加了土壤中堿解氮、速效磷以及速效鉀的含量。不同施肥處理相對于對照，土壤堿解氮含量增幅為26.9%～45.6%，其中沼液復合微生物菌肥和滅菌沼液肥相對于常規施肥分別高出0.7和3.4 mg/kg（圖1）；土壤速效磷含量在有機肥料（沼液復合微生物菌肥和滅菌沼液肥）施入條件下增幅為62.6%～68.4%，而無機肥輸入條件下增幅則高達200%左右，CF相對于BF處理土壤速效磷含量增加了36.8 mg/kg（圖2）；土壤速效鉀含量也呈現出與速效磷含量相似的規律，CF相對于BF處理土壤速效磷含量增加了129.9 mg/kg，且常規施肥相對于CK，土壤速效鉀的增幅約為沼液復合微生物菌肥和滅菌沼液肥的10倍以上（圖3）。表明常規施肥會導致速效磷和速效鉀在土壤中的大量累積。

2.4土壤養分指標與番茄生長指標間相關性分析

常規施肥條件下，土壤養分指標與番茄生長指標間相關性結果表明（表3）：土壤堿解氮與速效磷呈顯著正相關；土壤全氮與全磷之間則呈現出顯著負相關性；而番茄生長指標與土壤養分指標之間相關性不顯著。沼液復合微生物菌肥條件下，土壤養分指標與番茄生長指標間相關性結果表明（表4）：番茄植株莖粗與土壤堿解氮呈極顯著正相關關系，番茄株高則與土壤有機質之間呈極顯著正相關關系；土壤堿解氮與速效磷、速效鉀之間呈極顯著正相關；土壤速效磷與速效鉀之間也呈現出極顯著的正相關性。

3討論

沼液復合微生物菌肥、滅菌沼液肥、常規施肥都可以顯著促進番茄的生長，其中在番茄的不同生育期，沼液復合微生物菌肥的施用都可以顯著地促進植株的生長，且其促進作用優于無機肥等其他施肥類型。這與呂軍等[6]的研究結果一致，該研究表明，微生物菌肥的施入對于土壤起到了“接種劑”作用，為土壤引入了諸多的有益微生物菌源。同時，微生物菌肥對土壤酶活性的促進作用強于其他肥料類型，從而使得沼液復合微生物菌肥表現出對作物生長更強的促進作用。沼液中富含的N、P、K等必需營養元素及微量元素，對于植物根系起到了“速效營養庫”的作用，滿足植株的營養需要[7]。

對于土壤全量養分而言，有機肥料（沼液復合微生物菌肥）的施用可以顯著提高土壤中有機質的累積，且累積作用強于無機肥料（常規施肥）。這是由于沼液復合微生物菌肥在腐解和無害化工藝處理后，易降解的部分雖然已經酸化分解，但還未分解的半纖維素、木質素等有機物質，在施入土壤后通過微生物的作用進一步分解，并最終轉化為土壤的有機質[8-9]。而該研究中，滅菌沼液肥施用條件下土壤有機質含量顯著高于沼液復合微生物菌肥，這可能與沼液復合微生物菌肥處理下氮素肥料的相對缺乏有關。不同施肥類型下土壤全氮含量差異不顯著，也體現出沼液復合微生物菌肥在較高的有機質輸入條件下氮素相對匱乏。而常規施肥條件下無機肥的大量輸入，則造成了土壤中磷素的大量累積，增大了土壤養分淋失的風險。對于土壤速效養分而言，相對于沼液復合微生物菌肥，常規施肥會導致速效磷和速效鉀在土壤中的大量累積。這種積累容易造成土壤速效養分的流失，養分的作物有效性降低，而且較高磷素累積會導致作物生物量累積率的降低和土壤中磷素有效性減弱。與之相反，沼液復合微生物菌肥中含有促進磷、鉀分解的有益微生物菌體，促進了有機物質的轉化，增大了速效養分的有效性[5，10-12]。

通過對番茄生長指標與土壤養分指標間相關性結果進行分析，從而進一步解釋沼液復合微生物菌肥（有機肥）與常規施肥（無機肥）施用對番茄生長影響的作用途徑與相關機理。在常規施肥條件下，土壤養分指標與番茄生長指標之間相關性不顯著，而速效養分中堿解氮與速效磷之間顯著正相關，表明無機肥輸入對于作物生長的直接影響并不顯著，而該研究中常規施肥對番茄生長的促進，可能是由于無機肥料一定程度地增強了土壤中速效養分的循環，從而進一步促進了作物的生長過程。這與陳波浪等[13]的研究結果一致，該研究發現土壤Olsen-P濃度對作物生物量累積的作用規律與土壤堿解氮相似。而無機肥條件下土壤全氮與全磷之間的顯著負相關性則可能與氮素過量累積造成的養分淋失有關。在沼液復合微生物菌肥施用條件下，番茄的生長指標與土壤有機質及堿解氮極顯著正相關，且不同速效養分之間（堿解氮、速效磷、速效鉀）也呈極顯著正相關。說明沼液復合微生物菌肥施用是通過促進土壤中有機質和堿解氮的累積與轉化，從而改善作物的生長與發育。曹恩琿等[14]通過對微生物菌肥施用條件下，土壤不同理化指標的主成分分析發現，土壤有機質和堿解氮的貢獻率明顯高于其他土壤理化指標。同時，沼液復合微生物菌肥促進了土壤中堿解氮、速效磷、速效鉀等速效養分的轉化與利用，且促進作用要強于無機肥，增強了速效養分對于作物的有效性。究其原因，微生物菌劑與沼液中所含的固氮芽孢桿菌、巴西固氮螺菌、解磷假單胞菌等植物促生菌，不僅可以將空氣中的氮素固定利用，也能夠將土壤中作物難以利用的礦質磷轉化為自由態磷酸根供給植物吸收利用[15-18]。

4結論

綜上所述，沼液復合微生物菌肥可以促進番茄在不同生育期的生長（株高、莖粗、葉片數等），且隨著植株的不斷發育，促進作用更加顯著。沼液復合微生物菌肥的施用可以顯著提高土壤有機質的累積，但需要相應適當氮素的輸入，從而促進土壤有機質的進一步轉化。沼液復合微生物菌肥可以顯著提高土壤中速效養分的含量和有效性，而常規施肥則會導致速效養分在土壤中的過量累積，容易造成養分的淋失，不利于植株的生長。在作用途徑方面，沼液復合微生物菌肥是通過促進土壤中有機質的累積及堿解氮、速效磷、速效鉀的有效性，從而促進作物的生長，而無機肥則是通過一定程度地增強土壤中速效養分的循環，來影響作物的生長過程。整體而言，設施農業環境條件下，沼液復合微生物菌肥相對于其他肥料類型更有助于番茄植株的生長和土壤肥力的改善。

參考文獻

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