溫室黃瓜育苗中生物菌肥的促根壯秧及化肥減施效果

剌世凱　李佳璠　杜麗春　高麗紅　田永強

摘要：以溫室黃瓜穴盤苗為對象，研究了不同營養(yǎng)液濃度（1倍、1/2倍、1/4倍和0倍）下不同生物菌肥[豐田寶（FTB）、地福來（DFL）、植動力（ZDL）、自制菌肥（ZZ）]的促根壯秧及化肥減施效果。結(jié)果表明：與不施肥和單施生物菌肥相比，生物菌肥與營養(yǎng)液混施均提高了黃瓜幼苗的株高、莖粗、葉片數(shù)及壯苗指數(shù)，其中100%營養(yǎng)液+ZZ處理最為顯著。在適度化肥減施50%（1/2倍營養(yǎng)液）、75%（1/4倍營養(yǎng)液）條件下，不同生物菌肥均能夠有效促進黃瓜幼苗生長和提升壯苗指數(shù)（SQI），1/4倍條件下ZZ和FTB分別提高壯苗指數(shù)28.7%、22.3%，1/2倍條件下DFL和ZDL分別提高壯苗指數(shù)15.3%、44.2%;ZZ處理在低營養(yǎng)液濃度（1/4倍）下總根長達到25.2 m，相較于CK（不施生物肥）根長13.1 m來說ZZ處理可顯著增加根系長度（P<0.05）;在維持穩(wěn)定的壯苗指數(shù)（0.199，以1倍營養(yǎng)液+CK為基準(zhǔn)）的前提下，ZZ和FTB可減少化肥施入量約75%，而DFL和ZDL可減少50%。此外，與CK相比， ZZ在1/2倍、0倍營養(yǎng)液濃度下，及FTB在1倍營養(yǎng)液濃度下顯著增加幼苗第1片真葉葉綠素含量。綜上所述，為了在化肥減施的基礎(chǔ)上實現(xiàn)促根壯秧，建議自制菌肥和豐田寶生物菌肥與1/4倍營養(yǎng)液配套施用，而地福來生物菌肥和植動力生物菌肥與1/2倍營養(yǎng)液配套施用。

關(guān)鍵詞：溫室黃瓜;集約化育苗;生物菌肥;促生;化肥減施

中圖分類號：S642.2文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1000-4440（2022）02-0469-07

Effects of microbial fertilizers on promoting plant growth and reducing chemical fertilizer inputs during the production of greenhouse cucumber seedlings

LA Shi-kai，LI Jia-fan，DU Li-chun，GAO Li-hong，TIAN Yong-qiang

Abstract：Taking greenhouse cucumber plug-seedlings as the research objects， microbial fertilizers， such as Fengtianbao （FTB）， Difulai （DFL）， Zhidongli （ZDL）， independently developed microbial fertilizers （ZZ）， on promoting plant growth and reducing chemical fertilizer inputs were investigated under various nutrient solution levels （one-strength， half-strength， quarter-strength and zero-strength）. The results showed that， compared with no fertilization and single application of microbial fertilizer， the mixed application of microbial fertilizer and nutrient solution increased the plant height， stem thickness， leaf number and seedling index of cucumber seedlings， and ZZ treatment with one-strength nutrient solution was the most significant. Under the condition of half-strength nutrient solution and quarter-strength， all microbial fertilizers could effectively promote the growth of cucumber seedlings and improve the seedling index （SQI）. Under the condition of quarter-strength nutrient solution， ZZ and FTB increased the seedling index by 28.7% and 22.3% respectively. Under the condition of half-strength nutrient solution， DFL and ZDL increased the seedling index by 15.3% and 44.2%. Under the condition of low nutrien solution concentration （quarter-strength）， the total root length in 22 treatment （25.2 m） was significantly higher than that in the control （13.1 m）. On the premise of maintaining a stable seedling index （based on one-strength nutrient solution +CK， 0.199）， ZZ and FTB could reduce the amount of chemical fertilizer by about 75%， while DFL and ZDL could reduce the amount of chemical fertilizer by about 50%. In addition， compared with the control （CK）， ZZ treatment under the condition of half-strength nutrient solution and zero-strenght nutrient solution and FTB treatment under the condition of one-strength nutrient solution significantly increased the chlorophyll content of the first true leaf. Taken together， to promote plant growth on the basis of reducing fertilizer application， it is suggested to apply ZZ and FTB under irrigation with quarter-strength nutrient solution， and DFL and ZDL under irrigation with half-strength nutrient solution.

Key words：greenhouse cucumber;intensive seedling production;microbial fertilizers;growth promotion;chemical fertilizer reduction

隨著設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)的集約化發(fā)展，工廠化穴盤育苗技術(shù)得到普及與應(yīng)用[1]。目前，中國蔬菜種苗需求量超過6.8×1011株，每年集約化育苗供苗量約1.0×1011株，呈逐年迅速上升趨勢[2]。幼苗質(zhì)量直接影響并決定移栽定植后作物生長發(fā)育狀況。因此，如何高效培育壯苗是目前設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟待解決的重要問題。長期以來，人們在穴盤苗生產(chǎn)過程中盲目或過量地投入單一化肥，這不僅使得幼苗的養(yǎng)分吸收利用率減小，造成肥料的浪費，而且使得幼苗的抗逆能力下降，不利于定植后的生長[3-4]。因此，在降低化肥投入的前提下，培育抗逆能力強的壯苗是未來工廠化育苗的發(fā)展方向。

生物菌肥是由特定微生物與大量元素營養(yǎng)物質(zhì)和有機質(zhì)復(fù)合而成的活體微生物制品，能提供、保持或改善植物營養(yǎng)，提高產(chǎn)品產(chǎn)量或改善產(chǎn)品品質(zhì)，近年來受到農(nóng)戶和育苗企業(yè)的廣泛關(guān)注，其在蔬菜、果樹、花卉等多個領(lǐng)域都有一定的應(yīng)用[5-6]。諸多研究結(jié)果表明，在育苗基質(zhì)中添加生物菌肥，可以增加根際微生物數(shù)量及活性，改善幼苗根際微生態(tài)環(huán)境，增強作物抗逆能力，進而促進幼苗生長[7-8]。但是，目前生產(chǎn)中生物菌肥的種類多樣，其對幼苗生長的促進效果也不盡相同。此外，生物菌肥在蔬菜育苗上替代化肥方面的相關(guān)研究報道不多。因此，有必要研究在不同化肥供應(yīng)水平下，生物菌肥的促根壯秧及化肥減施效果。

黃瓜是中國設(shè)施栽培面積最大的蔬菜作物之一。在生產(chǎn)中，工廠化黃瓜穴盤苗已被廣泛應(yīng)用。本研究選取3種典型商用生物菌肥（地福來、豐田寶和植動力），并自主研發(fā)一種菌群多樣性豐富的生物菌肥，探究不同營養(yǎng)液濃度（1倍、1/2倍、1/4倍和0倍）下4種生物菌肥對黃瓜幼苗生物量及其他相關(guān)生理指標(biāo)的影響，以期為制定合理的黃瓜穴盤苗促根壯秧與化肥減施策略提供理論依據(jù)和實踐支持。

1 材料與方法

1.1試驗地點與設(shè)計

試驗于2017年在北京市中國農(nóng)業(yè)大學(xué)科學(xué)園2號日光溫室內(nèi)進行。試驗占地面積為10 m×7 m，供試黃瓜品種為中農(nóng)26號。黃瓜種子在55 ℃溫水浸種6 h后放置到28 ℃人工培養(yǎng)箱中進行黑暗培養(yǎng)，待發(fā)芽后，播種至裝有混合基質(zhì)（體積比2∶1的草炭∶蛭石）的穴盤中。試驗為雙因素設(shè)計，因素一為生物菌肥處理（5個），因素二為營養(yǎng)液濃度水平（4個），共20個處理。生物菌肥處理包括對照（CK，不施生物菌肥）、豐田寶（FTB）、地福來（DFL）、植動力（ZDL）及自制的生物菌肥（ZZ），生物菌肥產(chǎn)品說明見表1。根據(jù)具體產(chǎn)品，播種前將ZZ、FTB和ZDL分別與基質(zhì)質(zhì)量的10%、50%、0.1%混勻后裝入32孔穴盤，DFL按照每株100 μl的劑量加入對應(yīng)穴盤孔內(nèi)，以不施生物菌肥CK為對照。播種出苗后，全部采用清水澆灌（每株約25 ml，以剛好浸濕基質(zhì)又不滲出為準(zhǔn)）。待第1片真葉展平后，根據(jù)黃瓜幼苗生長所需的基本元素，開始澆灌提前配制的不同濃度（1倍、1/2倍、1/4倍、0倍）的霍格蘭營養(yǎng)液（具體配方為：四水硝酸鈣945 mg/L，硫酸鉀607 mg/L，磷酸二氫銨115 mg/L，七水硫酸鎂493 mg/L），每株25 ml營養(yǎng)液，之后營養(yǎng)液與清水交替施用，共澆灌營養(yǎng)液2次，幼苗生長至兩葉一心時測定生長指標(biāo)。每個處理3次重復(fù)，每個重復(fù)32株苗，每隔3 d調(diào)換一次穴盤的位置。

1.2營養(yǎng)液配制與指標(biāo)測定

1.2.1不同濃度的霍格蘭營養(yǎng)液配制按照試驗設(shè)計中的營養(yǎng)液配方，提前配制好營養(yǎng)液母液，通過蒸餾水依次配制1倍、1/2倍、1/4倍、0倍的營養(yǎng)液，并調(diào)節(jié)營養(yǎng)液pH至7.0左右。以不同濃度的營養(yǎng)液模擬生產(chǎn)上的化肥減量，對應(yīng)關(guān)系分別為1倍營養(yǎng)液模擬化肥減量0，1/2倍模擬化肥減量50%，1/4倍模擬化肥減量75%，0倍模擬化肥減量100%。

1.2.2地上部生長指標(biāo)用直尺測量株高，用數(shù)碼游標(biāo)卡尺測量莖粗，統(tǒng)計葉片數(shù)，用EPSON EXPERSSION 4900 型掃描儀掃描并用Win RHIZO軟件分析計算第1和第2真葉的葉面積，用SAPD儀測定第1和第2片真葉的葉綠素含量。

1.2.3根系形態(tài)構(gòu)型采用EPSON EXPERSSION 4900 型掃描儀掃描根系，然后用Win RHIZO軟件分析計算根系形態(tài)指標(biāo)，包括根長、表面積、體積和平均直徑。

1.2.4生物量指標(biāo)將根、莖、葉分開，在105 ℃的烘箱中殺青30 min，85 ℃烘干直至恒質(zhì)量，分別用千分天平稱取這3部位的干質(zhì)量。

1.2.5壯苗指數(shù)計算壯苗指數(shù)（SQI），SQI=SD/PH×DW，其中SD、PH和DW分別為莖粗、株高和幼苗干質(zhì)量。

1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

使用Microsoft Excel 2016軟件進行數(shù)據(jù)記錄及整理，使用IBM SPSS Statistics 22.0軟件進行雙因素方差分析，使用Tukey法進行多重比較（顯著性水平為P<0.05）。

2結(jié)果與分析

2.1不同營養(yǎng)液濃度下生物菌肥處理對黃瓜幼苗地上部生長指標(biāo)的影響

由幼苗生長狀態(tài)（圖1）結(jié)合地上部指標(biāo)（表2）來看，在清水（0倍營養(yǎng)液）澆灌下，與對照（CK）相比，各生物菌肥（ZZ、FTB、DFL和ZDL）均對幼苗質(zhì)量有一定的提升效果，其中 ZZ處理的株高達到9.64 cm，相較于CK的株高8.63 cm，提升效果最為明顯。這一結(jié)果說明，各生物菌肥（特別是ZZ）在不施肥條件下有明顯的促根壯秧效果。但是，隨著營養(yǎng)液濃度的升高，各生物菌肥與對照的差異逐漸縮小。盡管如此，在1/4倍營養(yǎng)液下ZZ對幼苗株高能夠提升18.6%，說明ZZ在化肥減施75%的情況下有明顯的促生效果。此外，在1/2倍和1倍營養(yǎng)液下ZZ仍對幼苗地上部的株高、莖粗均有提升效果。具體表現(xiàn)為在1/2倍營養(yǎng)液條件下，相較于CK的株高（12.39 cm）、莖粗（4.69 mm），ZZ處理的株高、莖粗分別為13.58 cm、4.73 mm;在1倍營養(yǎng)液條件下，相較于CK的株高（12.04 cm）、莖粗（4.96 mm），ZZ處理的株高、莖粗分別為15.34 cm、4.98 mm。說明ZZ替代化肥的效果顯著。

雙因素分析結(jié)果表明，生物菌肥、營養(yǎng)液濃度及二者互作處理均顯著（P < 0.01）影響了黃瓜幼苗株高、莖粗和葉片數(shù)。表2顯示，在株高方面，與對照（CK）相比，ZZ在所有營養(yǎng)液濃度下均表現(xiàn)出顯著的促進作用，而ZDL均無顯著影響。此外，F(xiàn)TB對株高的顯著促進作用體現(xiàn)在1倍和0倍營養(yǎng)液濃度下，而DFL體現(xiàn)在1倍和1/2倍營養(yǎng)液濃度下。在莖粗方面，與對照（CK）相比，ZZ在所有營養(yǎng)液濃度下均無顯著影響，而FTB在1倍、1/2倍、1/4倍營養(yǎng)液濃度下，及DFL與ZDL在1/2倍、1/4倍、0倍營養(yǎng)液濃度下表現(xiàn)出顯著抑制作用。值得注意的是，在1倍營養(yǎng)液濃度下，ZZ較其余處理顯著增加了葉片數(shù)。

在葉面積和葉綠素方面，生物菌肥的影響體現(xiàn)在第1真葉上（表3）。對于第1真葉葉面積而言，與對照（CK）相比， ZZ在所有營養(yǎng)液濃度下均表現(xiàn)出顯著促進作用。但是，對于第1真葉葉綠素含量而言，由于生物菌肥、營養(yǎng)液濃度二者互作的影響，不同營養(yǎng)液濃度下生物菌肥的影響有所有差異。這種差異具體體現(xiàn)在：與對照（CK）相比， ZZ在1/2倍、0倍營養(yǎng)液濃度下，及FTB在1倍營養(yǎng)液濃度下表現(xiàn)出顯著促進作用，而DFL和ZDL在所有營養(yǎng)液濃度下均無顯著影響。這些結(jié)果說明，ZZ和FTB對葉片生長的促進效果較為明顯。

2.2不同營養(yǎng)液濃度下生物菌肥處理對黃瓜幼苗根系形態(tài)的影響

生物菌肥處理顯著影響了黃瓜幼苗根長、根表面積、平均根直徑和根體積（表4）。在1/4倍營養(yǎng)液濃度下，與對照（CK）相比，ZZ顯著增加了根系長度、根表面積和根體積。這一結(jié)果說明，在低營養(yǎng)液濃度（1/4倍）下，ZZ有較明顯的促根作用。

2.3不同營養(yǎng)液濃度下生物菌肥處理對黃瓜幼苗生物量和壯苗指數(shù)的影響

生物菌肥處理顯著影響了根、莖和葉的干質(zhì)量（表5）。與對照（CK）相比，ZZ在所有營養(yǎng)液濃度下均顯著提高了根、莖和葉的干質(zhì)量，而FTB顯著提高了1倍、1/2倍和1/4倍營養(yǎng)液下的莖干質(zhì)量。此外，DFL顯著提高了1/4倍營養(yǎng)液下的莖干質(zhì)量，而ZDL顯著提高了1/4倍營養(yǎng)液下的莖干質(zhì)量和1/2倍營養(yǎng)液下的根干質(zhì)量。這些結(jié)果說明，不同生物菌肥存在一定程度的壯秧作用，但其適宜的營養(yǎng)液濃度有所差異。

生物菌肥、營養(yǎng)液濃度及二者互作處理均極顯著（P<0.001）影響了黃瓜壯苗指數(shù)（表5）。在對照（CK）條件下，隨營養(yǎng)液濃度的下降，壯苗指數(shù)呈明顯下降趨勢。但是，與對照（CK）相比，ZZ在所有營養(yǎng)液濃度下均顯著提高了壯苗指數(shù)，ZDL除1/4倍營養(yǎng)液外其他濃度處理均顯著提高壯苗指數(shù)，而FTB和DFL則分別顯著提高了1/2倍、1/4倍營養(yǎng)液下的壯苗指數(shù)。

綜合考慮上述試驗結(jié)果，以1倍營養(yǎng)液下的CK作為參比，ZZ和FTB在1/4倍營養(yǎng)液下均沒有顯著降低黃瓜幼苗根、莖、葉的干質(zhì)量及壯苗指數(shù)（表5）。因此，自制生物菌劑和豐田寶生物菌肥在黃瓜育苗中可減少化肥施入量75%左右。此外，DFL和ZDL在1/2倍營養(yǎng)液下表現(xiàn)出相似趨勢，因此地福來和植動力生物菌肥可減少化肥施入量約50%左右。

3討論與結(jié)論

目前已經(jīng)有不少有關(guān)蔬菜種植中化肥減量的研究，但相關(guān)研究基本聚焦在定植后生長階段[9-10]。隨著中國集約化育苗的飛速發(fā)展，人們?yōu)榱颂岣弋a(chǎn)苗量、追求經(jīng)濟效益，通常向基質(zhì)中投入過量的無機化肥，這不但破壞基質(zhì)的理化和生物學(xué)性質(zhì)，還使得基質(zhì)的水肥固持力和幼苗的抗逆能力下降[3-4]。在集約化育苗中采用有機肥料部分或全部代替化肥，在減少化肥用量的同時保證幼苗的質(zhì)量，是中國集約化育苗綠色發(fā)展的必由之路。

減少化肥用量可以在一定程度上提高幼苗對肥料的利用效率。但是，只是單純減少化肥用量，很容易造成基質(zhì)養(yǎng)分供應(yīng)不持續(xù)的問題。已有研究結(jié)果表明，生物菌肥可以通過自身活性微生物的活動，分解并轉(zhuǎn)化基質(zhì)中不能吸收或難以吸收的養(yǎng)分供植物生長。本研究發(fā)現(xiàn)，在減少化肥用量75%情況下，自制菌肥和豐田寶生物菌肥仍然能夠維持與1倍營養(yǎng)液等效的根、莖、葉的干質(zhì)量及壯苗指數(shù)。更重要的是，即使在1倍營養(yǎng)液下，自制菌肥仍然有明顯的促根壯秧（增加幼苗各器官干質(zhì)量及壯苗指數(shù)）作用。與本試驗結(jié)果相似，朱代強[11]試驗發(fā)現(xiàn)生物有機肥與減量化肥混施可以提高蒜苗的生長量。此外，王巧玲等[12]發(fā)現(xiàn)接種GN6、JP2、JC1及3株菌株混合液后， 黃瓜幼苗株高顯著增加。在本試驗中，與不施化肥（清水對照）及單施生物菌肥相比，生物菌肥在較低（1/4與1/2倍）營養(yǎng)液濃度下明顯提高黃瓜幼苗的株高、莖粗、葉面積、葉綠素含量、干物質(zhì)量及壯苗指數(shù)等，說明生物菌肥可以在有效替代化肥的同時起到促根壯秧的作用。就幼苗生理和生長指標(biāo)而言，施用生物菌肥后各項指標(biāo)呈現(xiàn)不同程度上升趨勢，這可能是由于生物菌肥中活性菌的積極活動，刺激植物產(chǎn)生了生長激素和激活體內(nèi)酶的活性，使得植物的光合作用增強，干物質(zhì)積累增多[13-15]。

綜合本試驗結(jié)果，相比于單一的施肥和單施生物菌肥，二者混施均對黃瓜幼苗的生物量和壯苗指數(shù)有明顯的促進作用;在生長基質(zhì)中添加自制菌肥和豐田寶生物菌肥，配合澆灌1/4倍營養(yǎng)液，不僅對葉片生長有較明顯的促進效果，而且可以維持較高的幼苗生物量及壯苗指數(shù)，實現(xiàn)化肥減施75%左右。此外，地福來和植動力生物菌肥在配合1/2營養(yǎng)液的基礎(chǔ)上，能夠保證幼苗的生物量和壯苗指數(shù)，實現(xiàn)化肥減施50%左右。

參考文獻：

[1]別之龍，黃丹楓. 工廠化育苗原理與技術(shù)[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2019.

[2]劉明池，季延海，武占會，等. 我國蔬菜育苗產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 中國蔬菜，2018（11）： 1-7.

[3]臺連麗，張志剛，李福凱，等. 孔穴型式和營養(yǎng)液濃度對黃瓜潮汐式穴盤育苗效果的影響[J]. 中國蔬菜， 2016（12）： 26-29.

[4]董春娟，李亮，張志剛，等. 殼聚糖對黃瓜穴盤苗根際細菌多樣性的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2018， 23（1）： 54-62.

[5]SCHOEBITZ M， LPEZ M D， SERR H， et al. Combined application of microbial consortium and humic substances to improve the growth performance of blueberry seedlings[J]. Journal of Soil Science and Plant Nutrition， 2016， 16（4）： 1010-1023.

[6]WANG Y， XIANG L， WANG S， et al. Effects of seaweed fertilizer on the Malus hupehensis Rehd. seedlings growth and soil microbial numbers under continue cropping[J]. Acta Ecologica Sinica， 2017， 37（3）：180-186.

[7]董春娟，王玲玲，李亮，等. 解淀粉芽胞桿菌K103對黃瓜穴盤苗的促生作用[J]. 園藝學(xué)報，2018，45（11）： 2199-2220.

[8]張瑩，秦宇軒，尚慶茂，等. 解淀粉芽孢桿菌L-S60與黃瓜互作特性研究[J]. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2019，50（2）： 258-265.

[9]黃紹文，唐繼偉，李春花，等. 我國蔬菜化肥減施潛力與科學(xué)施用對策[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2017， 23（6）： 1480-1493.

[10]謝邵文，楊芬，馮含笑，等. 中國化肥農(nóng)藥施用總體特征及減施效果分析[J]. 環(huán)境污染與防治，2019， 41（4）： 490-495.

[11]朱代強. 生物有機肥部分替代化肥對蒜苗生長生理、養(yǎng)分吸收、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[D]. 蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2018.

[12]王巧玲，范廣璞，楊猛，等. 復(fù)合微生物肥料功能菌的篩選及其對黃瓜幼苗的促生作用[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46（19）： 146-149.

[13]THILAGAR G， BAGYARAJ D J， RAO M S， et al. Selected microbial consortia developed for chilly reduces application of chemical fertilizers by 50% under field conditions[J]. Scientia Horticulturae， 2016， 198：27-35.

[14]PANG G， CAI F， LI R， et al. Trichoderma-enriched organic fertilizer can mitigate microbiome degeneration of monocropped soil to maintain better plant growth[J]. Plant and Soil， 2017， 416（1/2）： 181-192.

[15]ROS M， RAUT I， SANTISIMA-TRINIDAD A B， et al. Relationship of microbial communities and suppressiveness of Trichoderma fortified composts for pepper seedlings infected by Phytophthora nicotianae[J]. PLoS One， 2017， 12（3）： e0174069.

（責(zé)任編輯：張震林）

收稿日期：2021-07-07

基金項目：國家重點研發(fā)計劃項目（2020YFD1000300）;寧夏回族自治區(qū)重點研發(fā)計劃項目（2021BBF02005）;現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（國家大宗蔬菜）專項 （CARS-23）

作者簡介：剌世凱，男（1994-），山西介休人，博士研究生，專業(yè)方向為設(shè)施蔬菜栽培生理與環(huán)境調(diào)控，（E-mail）18811797951@163.com

通訊作者：田永強，（E-mail）tianyq1984@cau.edu.com