化肥減施條件生物有機肥對黃瓜生長、產量品質及抗病性的影響

閆龍翔，闞雨晨，陳 露，王雨沁，石 磊，陸利民，楊業鳳*

(1上海綠樂生物科技有限公司，上海 201108；2上海市浦東新區農業技術推廣中心，上海 201201)

近年來，設施菜地面積逐年增長的同時，土壤次生鹽漬化頻發并日益加重[1]。針對這種情況，上海市展開多項設施菜地土壤修復工程[2]，通過多種技術聯合用應用，基本清除了中度、重度土壤鹽漬化土壤，修復效果顯著，但對輕度鹽漬化土壤修復效果并不理想[3]。

雖然輕度鹽漬化對蔬菜生長的影響較小，但若不改變施肥習慣，隨著被修復土壤使用年限增加，土壤鹽分累積成中、重度鹽漬化的風險隨之增加。因此研究科學合理施肥和提高肥料效率才是解決設施菜地鹽漬化的根本手段。生物有機肥是將有益生物與有機質融為一體的新型肥料[4-6]，具有改善和平衡土壤生態環境、培肥地力、提高肥料利用率、防治土傳病害、促進作物生長及提高農作物產量和品質等作用[7-11]，是緩解土壤壓力的理想肥源。生物有機肥的效果屢見報道，劉曉[12]研究表明施用生物有機肥可提高土壤微生物群落結構多樣性。防止土壤由“細菌型”向“真菌型”轉變，改善土壤的理化性狀，提高土壤養分含量。謝鵬虓等[13]研究得出化肥減量15%配施生物有機肥可使玉米間作豌豆混合產量提高7%，其他研究[14-16]也有類似結果。目前生物有機肥對輕度鹽漬化土壤黃瓜種植化肥減量效果的研究較少。本研究通過研究生物有機肥在輕度鹽漬化減肥條件下對黃瓜生長發育、病害發生、產量和品質以及土壤環境的影響，以期為生物有機肥在黃瓜及農作物生產的應用提供科學依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試黃瓜品種為“荷蘭先鋒f1”。供試生物有機肥為上海綠樂生物科技有限公司生產的“肥得力”生物有機肥，由具有生防效果的枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)、營養菌株膠凍樣芽孢桿菌(Bacillusmucilaginosus)和純天然有機質復合而成，粉劑，40 kg袋，有效活菌數 ≥ 0.5億，有機質 ≥ 40%。滅活基質為“肥得力”生物有機肥121 ℃滅菌20 min所得。追肥使用“迪爾樂”大量元素水溶肥料(20-20-20)和(11-3-40)兩種配方，上海綠樂生物科技有限公司生產。基肥為“獅馬”牌過磷酸鈣和復合肥(15-15-15)，歐洲化學安特衛普公司。試驗地點位于上海市浦東新區普南園藝場塑料大棚內，供試土壤為潮泥，基本理化性質見表1。

表1 供試土壤基本理化性質

1.2 試驗方法

試驗設5個處理(表2)，三次重復，共15個小區，小區面積37 m2，隨機區組排列。2017年5月18日施入基肥，5月23日進行打壟，并進行黃瓜種子播種，黃瓜種子于5月31日出苗。從結果期開始7—10 d追水肥一次(黃瓜采收一次，追施一次)，高水溶性肥料，(20-20-20)和(11-3-40)兩種配方輪流使用。

本試驗基肥都是整地前撒施，追肥均采用水肥一體化設備施肥。本試驗采用滴灌式灌溉系統，將滴灌管鋪設在黃瓜植株的根部，與畦地齊平，可以根據黃瓜需水規律，種植土壤、氣候等確定系統參數。

生育期考察植株的株高、葉片數、最大葉長、最大葉寬，每個重復考察5—10個植株，每隔7—10 d考察一次。

采收期，考察黃瓜果實的果長、最大直徑、單果重等性狀。每個重復考察10—15個單果，采收初期、中期和末期分別考察。清棚時(8月2日)采集土樣檢測微生物指標。

表2 試驗處理肥料施用方法

1.3 測定方法

黃瓜果實發育期的枯萎病、白粉病、霜霉病等主要土傳病害發病指數，按分級標準[17-18]分為0—5級。0級：全株無病；l級：個別莖蔓發病；2級：13以下植株及葉片發病；3級：l3—12植株及葉片發病；4級：幾乎所有植株及葉片發病；5級：整株死亡。

土壤細菌、放線菌、真菌含量采用稀釋平板涂布法檢測[20]：涂布平板時每個稀釋度涂布3塊平板，計數時取3塊平板生物量的平均值。指標數量測定，細菌培養用牛肉膏蛋白胨瓊脂培養基，放線菌用重鉻酸鉀改良高氏瓊脂培養基，真菌培養用馬丁氏孟加拉紅瓊脂培養基。

其他植株生長及果實指標用常規方法測定。

1.4 數據分析

數據分析采用Excel 2013、SPSS統計軟件，利用最小差異顯著法(Least Significant Difference)進行均值比較，采用Origin 9.1進行數據繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同處理對黃瓜生物性狀的影響

7月5日進入結果期后對各處理植株性狀進行考察。由表3可知，總體上減肥情況下施用生物有機肥的各處理的各項指標均優于不施生物有機肥的處理，其中處理B的生物性狀最優，株高為132.91cm，比常規施肥的 116.61cm高出16.3cm，高出14.0%(P<0.05)；處理B的葉片數、最大功能葉長和最大功能葉寬也分別比常規處理高9.0%、5.4%、3.9%。處理D除最大功能葉長小于常規處理外，其他指標與常規處理相比無顯著差異，但各項指標均不及處理C，說明在相同減肥量條件下，微生物對黃瓜生長也有促進作用。這表明，輕度鹽漬化土壤減肥條件下施用生物有機肥對黃瓜生長有促進作用。

表3 不同處理對黃瓜生長勢的影響

注：不同小寫字母表示0.05水平下的差異顯著(P<0.05)，下同

2.2 不同處理對黃瓜品質的影響

分別于7月5日、13日、19日對三批處理的果實性狀進行考察。 由表4可知，施用生物有機肥處理果長及直徑均大于其他處理，處理B促生效果最優，果長和直徑較常規施肥處理分別增加18.9%和24.6%，說明施用生物有機肥能有效促進果實生長。對黃瓜品質的影響不同處理間存在差異，其中處理B效果最顯著，維生素C含量、可溶性糖含量、游離氨基酸含量較常規均有所增加，其中維生素C含量增加25.7%，可溶性糖含量增加14.4%，游離氨基酸含量增加7.5%。施用生物有機肥和減肥均可降低黃瓜果實硝酸鹽含量，其中處理B比常規處理硝酸鹽含量降低了41.5%，效果最為顯著。處理C較滅活的處理D各項指標均有增加，而滅活處理硝酸鹽含量顯著高于其他減肥處理，說明在相同減肥量條件下，微生物也能提高黃瓜的品質。施用生物有機肥和減肥也可不同程度降低黃瓜果實亞硝酸鹽含量，各處理間的亞硝酸鹽含量均顯著低于常規施肥處理(表4)。這表明，輕度鹽漬化土壤減肥條件下施用生物有機肥對黃瓜品質均有明顯的作用。

表4 不同處理對黃瓜品質的影響

2.3 不同處理對黃瓜病害的影響

施用生物有機肥可顯著抑制黃瓜枯萎病、白粉病和霜霉病，三者的病情指數均顯著低于不用生物有機肥的處理(表5)。生物有機肥對土傳病害枯萎病防效最好，為75.76%—92.00%，平均防效85%，對氣傳病害白粉病和霜霉病防效略差，防治效果分別為44.8%和31.6%。各生物有機肥間除對枯萎病防治效果以處理A、B優于其他處理外，對白粉病、霜霉病的防治效果無顯著差異。滅活基質處理基本無防病效果，說明生物有機肥對黃瓜病害影響主要依賴微生物。這表明，輕度鹽漬化土壤減肥條件下施用生物有機肥對黃瓜病害有一定的抑制作用，對土傳病害的作用優于氣傳病害。

表5 不同處理對黃瓜病害影響

注：枯萎病、白粉病、霜霉病按480株棚進行統計

2.4 不同處理對土壤微生物指標的影響

在黃瓜采收后整地前采集土壤鮮樣測定土壤微生物指標，不同處理對黃瓜地土壤微生物數量的影響如圖1。土壤微生物數量組成細菌最多，放線菌次之，真菌最少，各處理相對常規施肥都有明顯差異。處理A、B的細菌、放線菌、總菌數顯著高于其他處理，真菌數量顯著低于其他處理，表明在減施化肥至20%的情況下，施用生物有機肥可以顯著增加土壤中微生物的數量，降低土壤真菌數量。處理C和常規施肥土壤微生物數據無顯著差異，表明減肥量上升至30%，土壤養分在一定程度上制約土壤微生物生長。以上表明輕度鹽漬化土壤減肥20%條件下施用生物有機肥，對土壤微生物生長最有利，相應地以細菌為主的土壤微生物數量的顯著增加，土壤真菌數量顯著減少，有效地抑制了致病菌，這也印證了以上生物有機肥抑制黃瓜病害的防效結果。

2.5 不同處理黃瓜產量分析

分別于7月5日、13日、19日采收三批黃瓜并統計產量(表6)。隨著采收期的延長，黃瓜的產量呈現先上升后下降的趨勢，不同處理之間的產量差異越來越顯著。施用生物有機肥的三個處理都能增加黃瓜的產量，其中處理B表現最為突出，三批產量分別較常規施肥增加7.5%、11.5%和3.6%，總體來看各處理產量依次為B>A>C>CK>D。處理A和處理B黃瓜總產量相對常規施肥有較顯著的增加(表6)，處理C與常規施肥相比總產量無顯著差異，處理D較常規施肥而言各時期產量顯著減少。說明微生物能夠活化土壤中的養分，保證減肥條件下黃瓜的產量。以上表明，輕度鹽漬化土壤減肥10%和20%條件下，施用生物有機肥均能提高黃瓜的產量及產值。

表6 不同處理下每667 m2黃瓜產量

3 討論與結論

隨著化肥和農藥減量行動的推行[21]，原本被破壞的土壤生態環境的各種因子發生劇烈變化，導致土壤養分形態、作物的營養特性及生長發育規律隨之發生變化[22-24]。生物有機肥施用則可提升土壤質量，提高肥料利用效率，減少化肥用量。本研究施用生物有機肥的各處理中，黃瓜的各項生長指標和最終產量均優于生物有機肥和滅菌基質的處理，可見，施用生物有機肥具有提高作物品質的作用，這與大量文獻研究結果相符[25-28]。王國中等[29]在黃瓜上的試驗得出了相同的結論，施用施利康生物有機肥的黃瓜產量、維生素 C 含量、可溶性糖含量、游離氨基酸含量比常規對照分別高出9.7%、16.2%、15.1%、17.4%。王玉紅等[30]研究發現與滅活的生物有機肥相比，施用生物有機肥處理植株株高、莖粗分別增加 10.9 cm、0.07cm，果實縱徑、橫徑分別增加2.00 cm、0.29 cm。本研究在肥料減量10%、20%基礎上，生理指標和產量仍較對照顯著提高。這與任軼等[31]在黃瓜上的研究結論相似，施用生物有機肥能顯著提升黃瓜對養分的利用效率，75%的化肥配施生物有機肥與100%的化肥處理產量相當。魏曉蘭等[32]研究結果表明生物有機肥在一定的時間內能夠提高土壤氮、磷、鉀的供給，在減少該區常規施肥用量15%—25%的條件下，對土壤供肥能力不產生明顯的影響，與本研究結論相呼應。本研究化肥減量30%同時增施生物有機肥與常規施肥產量無差異，并且生理指標顯著提高的結果未見相似報道。究其原因可能是，一方面生物有機肥本身含有充足的有機質供應有益微生物在土壤中迅速繁殖，不僅起到改善土壤微生態環境的作用[33-34]，同時還增加了外源微生物數量，這些微生物具有固氮、解磷、解鉀的營養菌株，能夠活化輕度鹽漬化土壤中的養分，同時加速土壤養分的分解轉化和釋放，使得土壤中的營養元素更好地向植株中轉移積累，提高了養分利用率，達到減肥不減產的效果[35-36]。化肥減量30%增施生物有機肥基質的處理較常規施肥顯著減產的結果驗證了這一結論。另一方面，有益微生物在生命活動中產生代謝產物，可有效地刺激農作物生長發育[37-40]。

單一的菌劑[41-44]或者單施有機肥[45-48]對黃瓜病害的防治效果都很有限。本試驗生物有機肥施入土壤后，枯草芽孢桿菌利用其中的有機質迅速繁殖，定殖在植物根際土壤，與病原菌在根際微生物菌落發生生態位重疊，通過資源競爭和抗菌性代謝產物來抑制病原菌繁殖，從而達到生防的目的。試驗結果表明，施用生物有機肥對黃瓜果實發育期植株枯萎病、霜霉病、白粉病有明顯防治效果，平均分別為85.7%、51.4%和 31.8%。袁玉娟等[49]通過施用生物有機肥使黃瓜發病率降低51.3%，這與本研究結果相符。周國順等[50]在生物有機肥防治黃瓜白粉病和霜霉病的效果試驗中也得到了相似的結論。土壤微生物數量檢測結果也證實了這一點。試驗發現施用生物有機肥增加了設施黃瓜土壤中細菌、放線菌和總菌數的數量，顯著降低了土壤真菌數量。研究發現，土傳病害嚴重的主要原因是土壤生態結構遭到破壞，有益微生物數量大量減少，從而導致病原菌數量增加[51]，施用生物有機肥能使黃瓜從真菌型土壤向細菌型土壤轉化，從根源上防止了土傳病害的發生。此外，有益微生物中的一些代謝產物還能促進植物根系及植株生長，誘導植物增強抗性，從而間接減少土傳病害的發生[52-56]。

施用生物有機肥能促進黃瓜生長，增加黃瓜維生素C含量、可溶性糖含量、游離氨和基酸含量，降低黃瓜硝酸鹽含量，提高黃瓜的質量和品質；在輕度鹽漬化條件下施用有機肥可使黃瓜減肥30%不減產；同時改善土壤的微生態環境，增加土壤中微生物的數量，有益微生物在植物根際定殖，可有效抑制有害微生物的繁殖，減少土傳病害的發生。通過使用生物有機肥，在提高黃瓜經濟效益的同時，還能保護土壤環境，減肥減藥。其中減肥20%時施用生物有機肥時的防病、增效效果最優，增產效果達到10.14%。