化肥減施條件下生防菌劑對哈密瓜生長的影響

陸 萍,黃璐璐,盧小露,金明弟,閆龍翔,陳 露,闞雨晨,王小蒙,林天杰*

（1上海市嘉定區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，上海 201899；2上海市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，上海 201103；3上海市閔行區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)中心，上海 201108；4上海綠樂生物科技有限公司，上海 201108）

化肥投入是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)元素的主要來源，對中國農(nóng)業(yè)發(fā)展居功至偉［1］，但過量使用又給土壤和環(huán)境帶來負(fù)面影響，如土壤酸化、板結(jié)、有益微生物數(shù)量銳減等［2-4］，從而影響農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)。哈密瓜屬于喜肥高效經(jīng)濟(jì)作物，生產(chǎn)者為獲得較高經(jīng)濟(jì)效益，一方面多年連作種植，另一方面大量增施化肥，這不但影響了品質(zhì)、產(chǎn)量，還對土壤等生態(tài)環(huán)境構(gòu)成威脅。國內(nèi)外對甜瓜生長發(fā)育、品質(zhì)和產(chǎn)量的合理科學(xué)施肥研究也較多，胡國智［5-6］等研究發(fā)現(xiàn)在施 P2O5140 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2的基礎(chǔ)上，施用氮225 kg/hm2時(shí)的甜瓜產(chǎn)量最高，但各施氮處理甜瓜氮肥利用率低于30%，且氮肥利用率隨施氮量的增加而降低。李立昆［7］等研究表明在磷鉀肥用量不變的基礎(chǔ)上，純氮施用116.25 kg/hm2，厚皮甜瓜植株生長健壯，產(chǎn)量最高，品質(zhì)最優(yōu)。黃植［8］等研究得出‘南海蜜’種植過程中，氮肥用量為125.10 kg/hm2，產(chǎn)量可達(dá)72 730 kg/hm2，除氮肥成本后產(chǎn)值為264 710元（人民幣，下同）/hm2，這些研究提高了甜瓜栽培的施肥技術(shù)水平。

2015年農(nóng)業(yè)部提出化肥農(nóng)藥零增長行動方案后，生防型生物菌劑、生物肥料成為化肥農(nóng)藥減施技術(shù)的研究熱點(diǎn)之一，被認(rèn)為是可以替代部分化肥、農(nóng)藥的新產(chǎn)品［9］。目前生防菌劑對甜瓜病害防治效果研究較多，如白粉病［10］、枯萎病［11］等，而對甜瓜種植化肥減量效果的研究較少。本研究通過研究生防菌劑在化肥減施條件下對甜瓜生長發(fā)育、病害發(fā)生、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，為生防菌在甜瓜及農(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

供試哈密瓜品種為‘華蜜0526’。

供試生防菌劑為上海綠樂生物科技有限公司生產(chǎn)的“迪爾樂”生防型復(fù)合微生物菌劑，由多株具有不同抗性機(jī)理的生防菌（哈茨木霉Trichoderma harzianum、枯草芽孢桿菌 Bacillus subtilis）復(fù)合，同時(shí)輔以營養(yǎng)菌株（膠凍樣芽孢桿菌 Bacillusmucilaginosus，液體，10 kg/桶）。西甜瓜專用配方肥（15-10-17），上海金美盛肥料科技有限公司產(chǎn)品。

試驗(yàn)地點(diǎn)：嘉定哈密瓜研究所8 m×44 m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)Table 1 Soil physiochem ical properties in 0—10 cm soil depth

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理（表2），3次重復(fù)，共15個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積23 m2，隨機(jī)區(qū)組排列。2016年3月18日定植，緩苗后第一次使用生防菌0.35 kg/小區(qū)，稀釋50倍灌根，未使用菌劑的用等量清水灌根。5月20日第二次使用生防菌，用量和方法同第一次。其他管理措施一致。

哈密瓜果實(shí)發(fā)育期（6月7日）測定植株的株高、葉片數(shù)、最大功能葉的長寬、SPAD值和植株病情指數(shù)，哈密瓜收獲時(shí)（6月24日）測定哈密瓜的單瓜重、果型指數(shù)、肩肉、中心折光糖度及邊緣折光糖度，并采集土樣檢測微生物。

表2 試驗(yàn)處理肥料施用方法Table 2 Treatments of tests

1.3 測定方法

哈密瓜果實(shí)發(fā)育期的蔓枯病、白粉病、霜霉病等主要土傳病害發(fā)病指數(shù)，分級標(biāo)準(zhǔn)如下［12-13］：0級：全株無病/葉片無病斑；1級：個(gè)別莖蔓發(fā)病/葉片病斑面積占整個(gè)葉面積5%以下；2級：1/3以下植株及葉片發(fā)病/葉片病斑面積占整個(gè)葉面積6%—10%；3級：1/3—1/2以下植株及葉片發(fā)病/葉片病斑面積占整個(gè)葉面積11%—20%；4級：幾乎所有植株及葉片發(fā)病/葉片病斑面積占整個(gè)葉面積21%—40%；5級：整株死亡/葉片病斑面積占整個(gè)葉面積40%以上。病情指數(shù)=∑［（各級病葉數(shù)×代表數(shù)值）］/（調(diào)查總?cè)~數(shù)×最高級代表值）×100。防治效果=（CK發(fā)病指數(shù)-處理發(fā)病指數(shù)）/CK發(fā)病指數(shù)×100%。

果實(shí)中心折光糖度及邊緣折光糖度采用PAL-1手持?jǐn)?shù)字式折光糖度儀測定。

土壤細(xì)菌、放線菌、真菌含量采用稀釋平板涂布法檢測［14］：涂布平板時(shí)每個(gè)稀釋度涂布三塊平板，計(jì)數(shù)時(shí)取三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)采用Execl 2013、SPSS 19.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，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 不同處理對哈密瓜生長勢的影響

總體上，減肥情況下施用生防菌A、B、C三處理的各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)于不施生防菌的處理，其中處理B的效果最顯著，各項(xiàng)生長指標(biāo)最大，較CK分別增加株高6.4%（P＜0.05），葉片數(shù)4.8%（P＜0.05），最大功能葉長4.7%（P＜0.05），最大功能葉寬3.2%，SPAD值4.3%（P＜0.05），各處理促生效果依次為處理B＞A＞C。在相同減肥量條件下，生防菌劑對哈密瓜生長也有促進(jìn)作用，處理C較處理D株高增加4.8%（P＜0.05），葉片數(shù)增加1.0%，最大功能葉長增加5.8%（P＜0.05），最大功能葉寬增加2.1%，SPAD值增加4.4%（P＜0.05）（表3）。以上表明，在減肥條件下施用生防菌劑對哈密瓜生長有促進(jìn)作用。

表3 不同處理對哈密瓜生長勢的影響Table 3 Effects of different treatments on the grow th of cantaloupe

2.2 不同處理對哈密瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

在減肥條件下施用生防菌劑能提高哈密瓜單瓜重，不同減肥量處理間存在差異，其中處理B的單瓜重最大，較CK增加11.0%（P＜0.05），各處理增產(chǎn)效果依次為處理B＞A＞C。在相同減肥量條件下，生防菌劑對哈密瓜增產(chǎn)長也有促進(jìn)作用，處理C較處理D單瓜重增加5.3%（P＜0.05）（表4）。在減肥條件下施用生防菌劑，果型指數(shù)無顯著差異（這可能是同一品種所致），但可以提高哈密瓜的糖度和肉厚。不同處理間存在差異，其中處理B效果顯著，縱徑、橫徑、肩肉厚、中心折光糖度、邊緣折光糖度較CK均有所增加，其中縱徑增加24.5%（P＜0.05），橫徑增加25.2%（P＜0.05），肩肉厚增加9.3%，中心折光糖度增加6.1%（P＜0.05），邊緣折光糖度增加7.5%（P＜0.05），各處理效果依次為處理B＞A＞C。在相同減肥量條件下，生防菌劑也能提高哈密瓜的品質(zhì)，處理C較處理D各項(xiàng)指標(biāo)均有增加，縱徑增加4.2%，橫徑增加2.8%，肩肉厚增加9.5%，中心折光糖度增加4.4%（P＜0.05），邊緣折光糖度增加1.3%（表4）。以上表明，在減肥條件下施用生防菌劑對哈密瓜單瓜重、糖度和果肉厚度均有明顯的作用。

表4 不同處理對哈密瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響Table 4 Effects of different Treatments on yield and quality of cantaloupe

2.3 不同處理對哈密瓜病害的影響

施用生防菌劑可顯著抑制哈密瓜蔓枯病、白粉病和霜霉病，三者的病情指數(shù)均顯著低于不用生防菌的處理（表5）。生防菌對蔓枯病防效為50.3%—70.4%，平均59.0%，白粉病防效為40.6%—50.7%，平均44.8%，霜霉病防效為25.9%—36.6%，平均31.6%；除對蔓枯病防效以處理B優(yōu)于其他處理外，對白粉病、霜霉病的防效無顯著差異。生防菌對哈密瓜主要病害的防效為蔓枯病＞白粉病＞霜霉病。

表5 不同處理對哈密瓜病害影響Table 5 Effects of different treatments on disease of cantaloupe

2.4 不同處理對土壤微生物指標(biāo)的影響

在哈密瓜地中，土壤微生物數(shù)量組成細(xì)菌最多，放線菌次之，真菌最少，不同處理?xiàng)l件下土壤微生物數(shù)量也存在明顯差異（圖1—4）。處理A、B細(xì)菌、放線菌、真菌和總菌數(shù)均顯著高于其他處理，表明在減施化肥至10%的情況下，施用生防菌可以顯著增加土壤中微生物的數(shù)量。處理B土壤細(xì)菌數(shù)量最多，較CK增加58.5%，處理C和CK無差異，表明施用生防菌化肥減量太多時(shí)，不利于土壤細(xì)菌生長（圖1）。土壤中放線菌、真菌、總菌數(shù)含量各處理差異性表現(xiàn)和細(xì)菌含量基本相似（圖2—4），處理B土壤總菌含量最多，較CK增加60.9%。以上表明施用生防菌減施化肥10%時(shí)，對土壤微生物生長最為有利，相應(yīng)地以生防菌為主的土壤微生物數(shù)量的顯著增加有效地抑制了病菌，這也印證了上述生防菌抑制哈密瓜病害的防效結(jié)果。

圖1 不同處理對土壤細(xì)菌含量的影響Fig.1 Effects of different treatments on soil bacterium

圖2 不同處理對土壤放線菌含量的影響Fig.2 Effects of different treatments on soil actinomyces

圖3 不同處理對土壤真菌含量的影響Fig.3 Effects of different treatments on soil fungi

圖4 不同處理對土壤總菌數(shù)含量的影響Fig.4 Effects of different treatments on total of soilmicroorganisms

2.5 不同處理哈密瓜產(chǎn)量分析

處理A和處理B與CK相比，哈密瓜產(chǎn)量有較顯著的增加；處理C與CK相比，產(chǎn)量無顯著差異；處理D較CK，產(chǎn)量顯著減少。由于生防菌的使用使成本有所增加，處理C的收益較CK減少，處理B較CK每公頃增產(chǎn)最多，增產(chǎn)4 389.3 kg，增收20 776.5元，處理A較CK增產(chǎn)2 631.15 kg，增收11 865.75元。說明生防菌處理減肥5%和10%均能提高哈密瓜的產(chǎn)量及產(chǎn)值。

圖5 不同處理對哈密瓜產(chǎn)量的影響Fig.5 Effect of different treatments on yield of cantaloupe

3 討論與結(jié)論

肥料在甜瓜生產(chǎn)過程中具有重要作用，不僅影響植株前期的長勢，而且對甜瓜的產(chǎn)量和品質(zhì)具有明顯促進(jìn)作用［15-16］，因此要獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益，化肥的施用量尤為關(guān)鍵，若肥料用量不足，則會導(dǎo)致植株長勢差，果品產(chǎn)量和品質(zhì)低等問題。生防菌劑施用則可提高作物的肥料利用效率，減少化肥用量。本實(shí)驗(yàn)施用生防菌劑，哈密瓜的各項(xiàng)生長指標(biāo)均優(yōu)于未施用微生物菌的處理。劉會青等［17］在黃瓜上的試驗(yàn)研究結(jié)果和本實(shí)驗(yàn)相同，枯草芽孢桿菌的施入可以增加黃瓜的葉面積、株高、莖粗、莖節(jié)數(shù)，提高產(chǎn)量。付敏銳等［18］研究也得到相似結(jié)論，發(fā)現(xiàn)將菌肥應(yīng)用大棚甜瓜生產(chǎn)，甜瓜長勢良好，含糖量高，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。蔣金成［19］等通過應(yīng)用抗重茬菌劑，明顯提高甜瓜的品質(zhì)和產(chǎn)量，處理比空白植株高度、莖粗度有小幅增加，增產(chǎn)為3 174.0 kg/hm2，增幅5.6%，可溶性固形物含量增加0.26%，與本研究結(jié)論相同。本研究在減肥5%、10%和20%基礎(chǔ)上，生理指標(biāo)和產(chǎn)量仍較CK顯著提高，其中5%和10%時(shí)表現(xiàn)最好。這與郭新送［20］等對小麥的研究得到的結(jié)論相似，控釋尿素配施微生物菌劑能起到化肥減施增效的效果，在控釋尿素減量20%下配施微生物菌劑不會引起小麥產(chǎn)量降低，而較單施全量控釋尿素處理的小麥仍增產(chǎn)10.60%。究其原因可能是，一方面生防菌劑本身含有固氮、解磷、解鉀菌株。固氮菌在土壤中能夠獨(dú)立進(jìn)行固氮，具有較強(qiáng)的固氮能力并且能夠分泌生長素，促進(jìn)植株的生長和果實(shí)的發(fā)育［21］。解磷、解鉀菌可將土壤中不被農(nóng)作物吸收的無效鉀和無效磷，轉(zhuǎn)化為可被農(nóng)作物吸收利用的速效鉀和速效磷，同時(shí)釋放土壤中硅、錳、鋅和鉬等多種元素，提高營養(yǎng)水平［22-23］，達(dá)到減肥不減產(chǎn)的效果。另一方面解鉀、解磷細(xì)菌在生命活動中產(chǎn)生赤霉素、細(xì)胞分裂素、吲哚乙酸等生物活性物質(zhì)，可有效地刺激農(nóng)作物生長發(fā)育［22］。

哈密瓜生長周期主要病害為蔓枯病、霜霉病和白粉病，3種均為真菌性病害［24］。本試驗(yàn)通過施用生防菌劑對哈密瓜果實(shí)發(fā)育期植株蔓枯病、霜霉病、白粉病有明顯防治效果，平均分別為59.0%、44.8%和31.6%。霜霉病、白粉病、蔓枯病病害發(fā)生于哈密瓜生長的整個(gè)周期，土壤環(huán)境對植株發(fā)病有重要的關(guān)系。病害主要發(fā)病于植株的根部、莖部、葉片及果實(shí)，對哈密瓜的生產(chǎn)影響較大［25］。研究發(fā)現(xiàn)，連作障礙形成的主要原因是土壤中有益菌數(shù)量大量減少，從而導(dǎo)致病原菌數(shù)量增加。生防菌中的大量微生物可促進(jìn)根際有益微生物繁殖擴(kuò)大，抑制有害微生物特別是真菌的繁殖，減少土傳病害的發(fā)生，使作物不易生病，土壤微生物數(shù)量檢測結(jié)果也證實(shí)了這一點(diǎn)。此外，有益微生物在生長過程可產(chǎn)生一系列抗菌物質(zhì)，其中脂肽類物質(zhì)是其主要抗菌物質(zhì)之一，具有較強(qiáng)的抗真菌活性。同時(shí)還可產(chǎn)生植物激素（如生長素、細(xì)胞激動素和赤霉素等），促進(jìn)植物根系及植株生長，增強(qiáng)了植物的抗病性，從而間接地減少病害發(fā)生［26］。

施用生防菌可以促進(jìn)哈密瓜生長，增加植株葉綠素的含量、提高植株的光合作用，提高哈密瓜的產(chǎn)量和品質(zhì)；同時(shí)可以改善土壤的微生物生長環(huán)境，增加土壤中微生物的數(shù)量，促進(jìn)根際有益微生物繁殖擴(kuò)大，抑制有害微生物的繁殖，減少土傳病害的發(fā)生。通過施用生防菌劑，既提高甜瓜經(jīng)濟(jì)效益，增產(chǎn)增收，又可以保護(hù)土壤環(huán)境，減肥減藥。其中減肥10%時(shí)施用生防菌劑時(shí)的防病、增效效果最優(yōu)，增收為20 776.5元/hm2。

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