復合微生物菌劑對土壤改良及切花玫瑰產質量的影響

董瓊娥，童江云，田云霞，張振榮，林峰瑩，任建青，魏世杰

(昆明市農業科學研究院 資源環境研究所，云南 昆明 650118)

近年來，隨著我國農業結構調整及設施農業的快速發展，集約化程度高、產能高效、環境適應能力強的設施作物栽培模式有效地提高了農業資源的綜合利用水平。但由于栽培條件不同及不良生產活動，導致設施農田土壤因過量施肥、不均衡施肥、不合理灌溉方式、連作、高溫高濕和缺少自然雨水淋洗等因素影響，土壤次生鹽漬化、養分失調、土壤酸化和作物品質下降等問題日益突出，嚴重制約著我國設施農業的健康持續發展。長期以來，國內外學者對設施土壤次生鹽漬化的改良方法進行了深入研究，提出了平衡施肥、合理輪作、工程灌排、生物除鹽、深耕客土和使用改良劑等物理、化學、生物和工程等方面的改良措施[2-6]。其中，有些物理和化學措施會破壞土壤結構和污染地下水，成本高、易形成二次污染。而生物改良措施作為近年來快速發展的改良方式，具有成本低、無二次污染和可大面積應用等優點，是目前最具潛力的設施栽培次生鹽漬化土壤改良技術。

微生物生命活動與土壤肥力和植物根系緊密相關，利用其改良次生鹽漬化土壤，具有低投入、高產出、高效益和無污染等特點。目前，已成為土壤生物改良措施的研究熱點。微生物應用于次生鹽漬化土壤改良主要通過單一或復合菌種的共同作用[10]，可改善土壤理化性質，增加土壤團聚體，增強通透性，阻斷鹽分向地表富集；增加土壤有機質含量，提高土壤微生物的活性，緩解土壤營養成分流失，實現土壤培肥；提供植物所需的部分營養元素，減少肥料的施用量。為此，選擇昆明市農業科學研究院資源環境研究所微生物實驗室自主配制的復合微生物菌劑，研究其在切花玫瑰次生鹽漬化土壤上的應用效果，以期為復合微生物菌劑在設施土壤次生鹽漬化改良上的應用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 土樣 供試土壤，昆明市晉寧區昆陽鎮張良花卉專業合作社連作8 a的設施栽培切花玫瑰次生鹽漬化嚴重的潴育型水稻土。基本性質：pH 7.82、土壤電導率(EC)1.92 ms/cm、有機質14.35 g/kg、速效磷0.107 g/kg、速效鉀0.192 g/kg、堿解氮65.2 mg/kg、陽離子交換量4.7 cmol/kg、土壤容重1.43 g/m3和滲水深度≤15 cm。

1.1.2 菌劑 復合微生物菌劑，昆明市農業科學研究院資源環境研究所微生物實驗室自主配制，由多種活性微生物(主要為產酸的厭氧菌及兼性厭氧菌)構成。

1.1.3 玫瑰品種 供試玫瑰為“閃耀”2個月種苗，張良花卉專業合作社提供。

1.1.4 肥料 有機肥(有機質≥45%)，昆明神瑞生物科技有限公司；水溶性無機肥(花無缺)，上海永通化工有限公司；尿素(N≥46.4%)、過磷酸鈣(P2O5≥12%、Ca≥20%)和硫酸鉀(K2O≥50%)，市購。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計 試驗于2016年4月至2018年12月在晉寧區昆陽鎮張良花卉專業合作社設施大棚切花玫瑰栽培基地進行。小區面積10.5 m2，地壟高40～50 cm，壟寬70 cm，壟間距50 cm，壟上種植2行，種植密度30 cm×30 cm，栽種玫瑰102株。共設對照(CK)、C1和C23個處理，3次重復。

CK，常規施肥。用旋耕機將被改良土壤盡可能粉碎，起壟后將化肥按N∶P∶K∶Ca為2∶1∶2∶2的比例，即氮肥225 kg/hm2、磷肥65.7 kg/hm2、鉀肥200.025 kg/hm2和鈣肥650.25 kg/hm2，在移栽前以底肥施入，待苗成活后，將20-10-20-TE水溶肥用清水稀釋成1 kg/m3的濃度后以滴灌方式施入，每周追施1次；待到產花期改用15-15-30-TE水溶肥以相同的濃度滴灌。

C1，有機肥+常規施肥。將有機肥按照1 000 kg/667m2的量均勻地撒施在土壤表面，用旋耕機將有機肥與被改良土壤表面20 cm的土壤均勻混拌并盡可能將處理層土壤粉碎，起壟后用適量的清水均勻沖施處理過的壟表面，使其盡可能滲入土壤深部，覆膜15 d后掀膜耕作。其余處理與CK一致。

C2，復合微生物菌劑+有機肥+常規施肥減20%。將有機肥按照1 000 kg/667m2的量均勻地撒施在土壤表面，用旋耕機將有機肥與被改良土壤表面20 cm的土壤均勻混拌并盡可能將處理層土壤粉碎，起壟后將復合微生物菌劑以80 L/667m2的用量按1∶100用清水稀釋后均勻沖施在處理過的壟表面，使其盡可能滲入土壤深部，覆膜15 d后掀膜耕作。其余處理與CK一致。

1.2.2 指標測定

1) 土壤理化性質。分別在移苗前及整個種植季結束時采集不同處理土樣用于理化性質測定，土壤pH、EC、容重、有機質、速效磷、速效鉀、堿解氮和陽離子交換量參照文獻[11]的方法測定。

2) 微生物多樣性。分別在移苗前及整個種植季結束時采集不同處理土樣，一是提取土壤中微生物總基因組測序后進行微生物交互式多樣性分析，用Simpson多樣性指數表示；土壤可培養的細菌、真菌和放線菌總數，用平板計數法統計[12]。

3) 切花玫瑰生物學性狀及產量。在移栽20 d統計各處理苗移栽成活率；定植50 d用直尺測量株高，并采用 SPAD502型葉綠素計測定葉綠素Spad值，測定部位為5小葉頂部小葉，15次重復，測定時間8:00-10:00[13]；在整個種植季結束后統計各處理切花產量及A、B等級切花產量。

玫瑰鮮切花質量分級標準：A級，整體感、新鮮程度極好，花形完整、飽滿、無損傷，花色艷麗，花枝均勻、挺直、莖長度65 cm以上，葉片均勻、清潔、平整，葉色鮮綠有光澤，無病蟲害，開花指數1～3；B級，整體感、新鮮程度好，花形完整、飽滿、無損傷，花色好，花枝均勻、挺直、莖長度55 cm以上，葉片均勻、清潔、平整，葉色鮮綠，無明顯病蟲害，開花指數1～3；C級，整體感、新鮮程度好，花形完整、飽滿、有輕微損傷，花色良好，花枝均勻、挺直、莖長度50 cm以上，葉片較均勻、較清潔，無褪綠葉片，有輕微病蟲害斑點，有極輕度損傷，開花指數2～4；D級，整體感、新鮮程度一般，花瓣有輕微損傷，花色良好、略有焦邊，花枝均勻、挺直、莖長度40 cm以上，葉片不均勻、有少量殘留物，葉片有輕微褪綠，有輕微病蟲害斑點，開花指數3～4。

1.3 數據處理

采用Excel 2007與SPSS 20.0對數據進行處理與分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對土壤理化性質的影響

從表1可知，不同處理土壤pH、EC、有機質和速效氮磷鉀等指標的變化。pH與EC：CK最高，分別為7.53和1.68 ms/cm；C2最低，分別為6.92和0.88 ms/cm；CK與C2差異顯著，CK與C1、C1與C2間差異不顯著。有機質：C2最高，為26.69 g/kg；CK最低，為13.92 g/kg；各處理間差異顯著。速效鉀、速效磷和堿解氮：均以C2最高，分別為0.42 g/kg、0.26 g/kg和137.80 mg/kg；C23個指標均顯著高于CK，其中堿解氮顯著高于C1；C1堿解氮顯著高于CK。全氮、全磷和全鉀：C1、C2和CK最高，分別為12.20 g/kg、1.16 g/kg和15.40 g/kg；CK、CK和C2最低，分別為11.30 g/kg、0.92 g/kg和13.80 g/kg；其中，全氮C1顯著高于CK，C1與C2差異不顯著；全磷C2顯著高于CK，C1與C2差異不顯著；全鉀CK顯著高于C1和C2，C1顯著高于C2。交換性鈣和交換性鎂：C1最高，分別為2.36 g/kg和0.56 g/kg；CK最低，分別為1.81 g/kg和0.23 g/kg；C22個指標均高于CK，C2與C1間、C1與CK差異均不顯著。陽離子交換量和容重不同處理間也存在差異。滲水深度：C2最深，≥28 cm；CK最淺，≤18 cm。總體看，C1可一定程度上改善土壤理化性質，復合微生物菌劑的使用有利于促進次生鹽漬化土壤中化學元素的釋放，提高土壤中養分含量，降低土壤pH、EC及容重，增加土壤滲水深度。表明，復合微生物菌劑與有機肥配合施用能活化被土壤固化的養分，有效促進養分轉化，調節土壤酸堿性，提高肥料利用率。

表1 不同處理土壤的理化性質Table 1 Physical and chemical properties of soil samples treated with different treatment pattern

注：數值為3次重復平均數(下同)，同行不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。
Note: The value in the table is the mean value of three repetitions. Different lowercase letters in the same column indicate significance of difference atP<0.05 level.

2.2 不同處理對土壤微生物多樣性及微生物量的影響

土壤微生物是維持土壤質量的重要組成部分，對土壤中的動植物殘體和土壤有機質及其有害物質的分解、生物化學循環和土壤結構的形成過程起著重要的調節作用[14]。從表2可知，不同處理土壤微生物多樣性及微生物量的變化。微生物多樣性指數：細菌和真菌均以C2最高，分別為0.006 5和0.173 1；CK最低，分別為0.002 3和0.052 1。微生物量：細菌和真菌均以C2最高，分別為7.40×106CFU/g和4.02×104CFU/g；CK最低，分別為2.12×106CFU/g和1.52×104CFU/g；放線菌,CK最高，為4.37×106CFU/g；C1最低，為2.95×106CFU/g。

2.3 不同處理對切花玫瑰生長及產量的影響

從表3看出，切花玫瑰移栽成活率、株高、葉綠素含量和鮮切花產量的變化。移栽成活率與株高：C2最高，分別為94%和29.15 cm；CK最低，分別為75%和23.23 cm；株高C2顯著高于CK，C1與C2、C2與CK間差異不顯著。葉綠素Spad：C2最高，為35.23；CK最低，為31.08。鮮切花總產量：C2最高，為2 058枝/10.5m2；CK最低，為1 162枝/10.5m2；C2顯著高于C1和CK，C1顯著高于CK。A、B級花比例：C2、C1及CK分別為38%、21%和13%。說明，常規施肥減少20%加上合適的復合微生物菌劑可提高玫瑰鮮切花的產量及品質，達到減肥、高產和環保的目的。

表2 不同處理土壤微生物的多樣性及微生物量Table 2 Microbial diversity and biomass of soil samples treated with different treatment pattern

表3 不同處理切花玫瑰的生長及產量Table 3 Growth and yield of cut rose cultivated in soils treated with different treatment pattern

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。
Note: Different lowercase letters in the same column indicate significance of difference atP<0.05 level.

3 結論與討論

微生物區系生命活動與土壤肥力和植物生長密切相關，利用微生物改良鹽堿土已取得顯著效果[15-16]。黃紅艷[17]報道，利用NCT-2菌劑改良次生鹽漬化土壤，施加菌劑可增加土壤有機質含量和微生物數量，降低土壤EC值。吳玨[18]利用微生物土壤改良劑改良設施黃瓜連作土壤發現，微生物改良劑能夠改善連作土壤理化性狀，顯著降低土壤EC值，降低土壤中NO3-的積累，提高土壤微生物菌量。

微生物菌體及其胞外分泌物可促進土壤形成團聚體，改變土壤結構，阻斷鹽分向地表富集[19]，胞外聚合物還可提高土壤酶活性、土壤有機質含量和水氣循環等，實現土壤培肥[20-21]。有機酸也是多種微生物的胞外分泌物，不但可促進土壤形成團聚體和培肥土壤，還可中和堿性物質，從而降低土壤pH[22]。然而，直接用有機酸改良次生鹽漬化土壤雖見效快，但用量不當會抑制土壤酶活性[23]。產酸微生物在土壤中產酸過程相對平穩，多種產酸微生物構成的復合菌劑應用于次生鹽漬化土壤改良時可控性強[24-26]。試驗結果表明，產酸的厭氧-兼氧微生物構成的復合微生物菌劑與有機肥配合施用，可顯著降低土壤pH與EC，促進土壤中養分釋放，施用80 L/667m2復合微生物菌劑+1000 kg有機肥+常規施肥減20%處理滲水深度≥28 cm，提高土壤中微生物數量及增加其多樣性，對改良次生鹽漬化土壤效果較好。同時，在常規施肥減少20%條件下，切花玫瑰苗的移栽成活率、產量及品質均有所提升，能更好發揮微生物的作用，減少化學肥料施用量，有利于生態農業的可持續發展。