增施微生物菌劑對設施土壤理化性質及微生物的影響

宋曉 陳莉 李建芬 李夕軍

摘要 為探究微生物菌劑對設施土壤理化性質及微生物的影響，以微生物菌劑為研究對象，探討在設施溫室番茄種植中施用微生物菌劑對土壤理化性質、微生物種類、數量的影響。結果表明，增施微生物菌劑可以明顯提升設施土壤速效磷、速效鉀含量、微生物總量，改善微生物種類的結構，復合肥750 kg/hm2+商品有機肥9 000 kg/hm2+微生物菌劑135 L/hm2處理對速效磷、速效鉀的提升最為顯著，分別較對照提升59.32%、48.50%;微生物總量較對照提升70.90%。

關鍵詞 微生物菌劑;土壤理化性質;微生物量

中圖分類號 S 153? 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2021）21-0169-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.21.042

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Effects of Microbial Agents on Physical and Chemical Properties and Microbial Biomass of Greenhouse Soil

SONG Xiao，CHEN Li，LI Jian-fen? et al

（Shijiazhuang Academy of Agricultural and Forestry Sciences，Shijiazhuang，Hebei 050041）

Abstract In order to explore the effect of microbial agents on facility soil，using microbial agents as research object，the effects of microbial agents on soil physical and chemical properties， microbial species and quantity in greenhouse tomato planting were studied.The results showed that the content of soil available phosphorus， available potassium and the total amount of microorganisms were significantly increased by adding microbial agents，improved the structure of microbial species，the treatment of 750 kg/hm2 compound fertilizer + 9 000 kg/hm2 commercial organic fertilizer + 135 L/hm2? microbial agent had the most significant effect on the increase of available phosphorus and available potassium，compared with the control， it increased by 59.32%，48.50%respectively，the total amount of microorganism increased by 70.90% compared with the control.

Key words Microbial inoculum;Physical and chemical properties of soil;Microbial biomass

基金項目 河北省石家莊市科學技術研究與發展計劃項目（201490082A）。

作者簡介 宋曉（1972—），女，河北辛集人，高級農藝師，從事設施蔬菜土壤改良與循環農業研究。*通信作者，高級農藝師，從事設施蔬菜生產與循環農業研究。

收稿日期 2021-03-15;修回日期 2021-04-19

近年來，設施蔬菜生產規模不斷擴大，在設施蔬菜生產中，高溫高濕以及肥料的不合理施用，使設施土壤連作障礙越來越明顯，土壤板結、土壤養分失衡、土壤微生態環境遭到破壞等現象日益突出，肥料利用率不斷降低，關注設施土壤，使土壤發揮應有的潛力成為當前十分關注的重要議題。微生物菌劑是指目標微生物（有效菌）經過工業化生產擴繁后，利用多孔的物質作為吸附劑，吸附菌體的發酵液加工制成的活菌制劑。微生物菌劑通過有益微生物的生命活動，可促進土壤中養分的轉化，提高土壤養分的有效性，改善作物營養條件，明顯提高土壤肥力，改善土壤結構;微生物菌劑還可以提升土壤中微生物的數量和整體活性，維持植物根際微生物區系平衡和降解有毒害物質等作用，具有消除土壤板結、改良土壤的作用[1-3]。李碩等[4]研究表明，在茄子各生育期施用微生物菌劑可提高茄子產量，提高土壤固定磷鉀養分，張敏碩等[5]研究表明，在馬鈴薯生育期施用微生物菌劑可提高馬鈴薯產量及品質，生育期可提高土壤速效磷鉀養分，張佼等[6]研究表明，增施有機肥及微生物菌劑可提高設施番茄產量、提高番茄品質。但微生物菌劑在番茄生產中應用對土壤養分及微生物量的影響鮮見報道。

筆者通過在植物生長過程的不同生育時期施用不同劑量的微生物菌劑，與生產中常規的施用方法比較，研究不同時期施用不同劑量的微生物菌劑對設施土壤理化性質、微生物結構及數量的影響，明確微生物菌劑對土壤理化性質及植株微生態環境的影響，以改善、優化設施植株的生長環境，進一步明確微生物菌劑在設施溫室番茄生產中的應用效果，以期為微生物菌劑的有效利用及對土壤養分的提升、土壤微生態環境的改善提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于石家莊市趙縣試驗基地，屬于暖溫帶大陸性季風氣候，四季寒暖干濕分明，年平均氣溫12.3 ℃，年日照時間2 800 h，春季氣候溫和，日照充足，秋冬寒冷干燥，年均無霜期190 d，試驗區為輕壤質潮褐土，土壤基本理化性狀：0～20 cm深耕層土壤有機質12.86 g/kg，堿解氮72.65 mg/kg，有效磷50.82 mg/kg，速效鉀230 mg/kg，土壤pH 7.6。

1.2 試驗材料

有機肥為潤雨生物科技有限公司生產的以牛糞為原料的腐熟有機肥，N+P2O5+K2O≥5%，有機質≥45%;微生物菌劑是潤雨生物科技有限公司生產，中華人民共和國肥料登記證號：微生物肥（2017）準字（2252）號，有效活菌≥2×108 CFU/mL，有機質≥40%，腐殖酸≥30%（以干基計），主要成分是解淀粉芽孢桿菌、鼠李糖乳桿菌等有益生物菌，水溶性緩釋肥為河北盟邦水溶肥股份有限公司提供，結果初期采用20∶20∶20水溶肥，后期采用16∶6∶30水溶肥。供試番茄品種是“蘇菲”，苗期45 d，生長健壯。

1.3 試驗設計

試驗小區面積30.24 m 采用大小行定植，大行距80 cm，小行距60 cm，株距為40 cm，周圍設保護行，3次重復，隨機排列，復合肥、有機肥在整地時作為基肥一次施入，地面覆蓋黑色地膜，其余各處理田間管理措施一致。2019年3月15日定植，單桿整枝，每株留5穗果，每穗留果3～4個。灌溉采用滴灌，在番茄第1穗果實坐果后利用水肥一體化裝置開始追施水溶肥，追施頻率為每7 d追肥1次，追施6次，其余按常規田間管理方法。

試驗設4個處理：對照CK為復合肥750 kg/hm2+商品有機肥9 000 kg/hm2;處理①為復合肥750 kg/hm2+商品有機肥90 00 kg/hm2+微生物菌劑15 L/hm 菌劑于定植時1∶20蘸根10 min;處理②為復合肥750 kg/hm2+商品有機肥9 000 kg/hm2+微生物菌劑90 L/hm 菌劑于定植時取15 L/hm2用1∶20蘸根10 min，定植后75 L/hm2灌溉沖施;處理③為復合肥750 kg/hm2+商品有機肥9 000 kg/hm2+微生物菌劑135 L/hm 菌劑于定植時取15 L/hm2用1∶20蘸根10 min，定植后75 L/hm2灌溉沖施，膨果期45 L/hm2制成1∶40倍液灌根;試驗設3次重復。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 土壤理化性質。分別在番茄種植前期、生產結束后，采用“S”型5點取樣法，確定采樣點，取0～20 cm 土層，鉆取土壤，剔除雜物，自然風干，分別測定土壤有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀等理化指標。有機質含量的測定采用重鉻酸鉀容重法;堿解氮的測定采用堿解擴散法;速效磷的測定采用NaHCO3浸提鉬銻抗比色法;速效鉀的測定采用NH4OAc浸提火焰光度法。

1.4.2 土壤微生物菌群。土壤微生物菌群的測定采用平板培養法;在施用微生物菌劑后15 d取0～20 cm土層土樣，采用稀釋培養測數法測定。

1.5 數據處理 試驗數據采用Excel 2007進行數據整理，用SPSS 18.0軟件對數據進行處理和統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同微生物菌劑處理對設施土壤養分的影響 由表1可知，增施微生物菌劑，對有機質有很好的提升作用，T1、T2、T3處理均高于CK處理，T1與CK間無顯著差異。堿解氮：施用微生物菌劑各處理堿解氮含量均顯著高于CK。速效磷：施用微生物菌劑用量不同、時期不同，對土壤中速效磷含量的影響不同。番茄收獲后土壤檢測顯示，各處理速效磷含量均高于對照，表現為T3>T2>T1>CK，T3處理最高，達83.37 mg/kg，在河北省溫室菜地地力評價指標體系中土壤累積速效磷屬于豐富級別（豐富級別>70 mg/kg），其中，T1、T2、T3分別較CK高24.42%、46.30%、59.32%，各處理呈顯著增長趨勢，說明施用的微生物菌劑含有活化土壤中難溶性磷化合物的微生物，增施微生物菌劑后使土壤中的難溶性磷緩慢溶解和釋放，轉化為植物可吸收的形態，有效增加了土壤中速效磷的含量，以供給番茄生長[7]。

速效鉀：土壤中速效鉀可以被植物直接吸收和利用，施用微生物菌劑用量不同、時期不同，對土壤中速效鉀的含量影響不同。番茄收獲后土壤檢測顯示，各處理速效鉀含量均顯著高于對照，T3>T2>T1>CK，T3處理最高，達356.62 mg/kg，在河北省溫室菜地地力評價指標體系中土壤累積速效鉀屬于豐富級別（豐富級別>350 mg/kg），其中，T1、T2、T3分別高于CK高16.77%、34.57%、48.50%，各處理呈顯著增長趨勢，說明微生物菌劑含有活化土壤中難溶性鉀化合物的微生物，增施微生物菌劑可使土壤中的難溶性鉀緩慢溶解和釋放，有效增加土壤中速效鉀的含量，供給植物生長。另由于種植之前為種植甘薯用地，鉀肥投入量較多，故土壤中速效鉀含量較高也是一個因素[8]。

2.2 不同微生物菌劑處理對設施土壤微生物量的影響 土壤細菌、真菌、放線菌是土壤生態系統中微生物區系的主要組成，土壤微生物區系組成和數量的變化，對設施土壤養分的轉化和吸收以及土壤微生態平衡有重要的影響，是反映土壤環境質量變化的重要生物學指標之一[9]。由表2可知，施用微生物菌劑后，土壤微生物菌群總數各處理均高于CK，微生物總數為T3>T2>T1>CK，T3處理數量最高，達15.86×106CFU/g，T1、T2、T3分別較CK高8.73%、33.08%、70.90%。

細菌：細菌數量隨著微生物菌劑施用數量的增加而增大，T1、T2、T3分別比對照增加8.53%、37.98%、82.08%，T2、T3呈顯著增長趨勢，T3數量最高，達12.80×106CFU/g，這說明適時、適量增施微生物菌劑對番茄植株根系細菌數量增加有顯著的提升作用。

真菌：真菌數量隨著微生物菌劑施用數量的增加呈下降趨勢，T1、T2、T3分別比對照降低6.99%、33.57%、34.96%，T3處理降幅最大，說明微生物菌劑對土壤真菌有一定的抑制作用，一般認為土壤真菌數量較高不利于植株的生長發育，因此施用微生物菌劑能使真菌數量呈下降趨勢，可降低植株的不利生長因素，改善植株土壤微生物群落，使微生物菌群更加趨于合理[10-11]。

放線菌：放線菌隨著微生物菌劑施用數量的增加有一定程度的增加，但增加幅度低于細菌的增幅。T1、T2、T3分別比對照增加6.40%、45.35%、70.35%。T2、T3呈顯著增長趨勢，T3處理放線菌數量最高，達2.93×106CFU/g，說明適時、適量增施微生物菌劑對番茄植株根系放線菌數量增加有顯著的促進作用。

施用微生物處理對番茄根際微生物數量有一定的影響，各處理微生物總數表現為T3>T2>T1>CK，T3處理土壤最優，以細菌為主，占生物群落的80.71%，其次為放線菌，占18.47%，真菌占比很小，只占0.0586%，施用微生物菌劑增加了對設施土壤有利的細菌、放線菌數量，降低了對設施土壤不利的真菌數量，優化了設施土壤菌群結構，改善了設施土壤的微生物環境，增加了對肥料的利用率，促進了植物生長發育。

3 結論與討論

3.1 不同處理對設施土壤理化性質的影響

土壤速效養分能夠很好地反映土壤養分的存在狀況。該研究結果表明，處理T3能夠提高速效養分在土壤中的積累，0～20 cm土壤中速效磷較對照增加了59.32%，速效鉀較對照增加了48.50%，土壤中速效磷、速效鉀在河北省設施土壤中屬于豐富級別，提高了土壤中對植物的養分供應，保障了植株正常的生長發育。這是因為在施用微生物菌劑后，微生物菌劑含的有效菌能夠活化土壤中的固定養分，促進沉積于土壤中難溶性磷、鉀的溶解和釋放，促進土壤中營養元素轉化為植物可吸收的形態，顯著提高了速效磷和速效鉀的含量，提高了土壤速效養分的供應能力，改善了土壤中養分的供應狀況，增加土壤肥力。但試驗結果表明對氮肥利用率無明顯影響，這可能是解淀粉芽孢桿菌能溶解土壤中難溶解的磷、鉀化合物，加速了磷、鉀的吸收與利用。同時，微生物菌劑還能產生植物激素類物質，刺激和調節作物生長，能激發土壤中固定的鈣、鋅等微量元素，使植物生長健壯，營養狀況得到改善，使經濟作物提高產量，改善品質[6，12]。

3.2 不同處理對設施土壤微生物量的影響

研究表明，處理T3定植時蘸根+定植時灌溉沖施+膨果期灌根施肥處理對番茄根際微生物數量有一定的影響。T3處理微生物總數最高，細菌、放線菌分別較對照增加了82.08%、70.35%，真菌數量較對照降低了34.96%，處理T3設施土壤主要以細菌為主，占生物群落的80.71%，其次為放線菌占18.47%，真菌只占0.0586%，施用微生物菌劑增加了對設施土壤有利的細菌、放線菌數量，降低了對設施土壤不利的真菌數量，優化了設施土壤菌群結構，改善了設施土壤的微生物環境。這是因為微生物菌劑施入土壤后，微生物菌劑的有益微生物生長繁殖在作物根際土壤微生態系統產生內能，游離功能菌快速繁殖并能形成活力強大的優勢種群，土壤中對植株有益的細菌、放線菌數量顯著增加，對植株不利的真菌數量明顯降低，且隨著施用微生物菌劑數量的增加而發生明顯變化，優化了土壤微生物種群結構，從根本上改善了植株根系周邊的生態結構，使植株土壤根部微生物區系微生態趨于平衡，從而有利于植株根系的健康生長，明顯改善了設施土壤微生態環境，提高了土壤活性。綜上所述，施用微生物菌劑，在定植時蘸根+定植時灌溉沖施+膨果期灌根施肥處理使土壤中的難溶性磷、鉀得到了有效釋放，土壤中為植物提供養分的速效磷、速效鉀得到了大幅度的提升，提升了設施土壤的肥力，同時，植物根系微生物總數得到了大幅度的提高，為植株生長提供了良好的生長環境，為最佳的施肥處理[13-14]。

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