微生物菌肥與化肥配施對韭菜生產及韭菜遲眼蕈蚊發生量的影響

劉家瑋，鄭長英 ,遲秀麗，姜亞軍，孫麗娟

（1.青島農業大學植物醫學學院，山東 青島 266109；2.膠州市農業農村服務中心，山東 膠州 266300；3.青島麥可貝爾農業科技有限公司，山東 青島 266109）

【研究意義】韭菜（Allium tuberosumRottl.ex Spreng.）為百合科蔥屬植物，因其風味獨特、食用方便、食用方式多樣而深受廣大消費者喜愛。為實現韭菜增產，韭菜田常被大量投放化肥，引起韭菜品質下降、土壤養分失衡、生態環境惡化等問題，因此亟需在生產中調整和優化施肥結構。研究韭菜配比施肥技術對優化韭菜施肥結構、實現韭菜優質安全生產具有重要意義。【前人研究進展】化肥作為一種傳統肥料，在促進農作物增產、保障農業安全方面發揮關鍵作用，“持續增施化肥”逐漸成為實現農業高產出、高效率的基本手段［1］。農民在作物栽培過程中投入的大量化肥，常導致土壤鹽堿化、土傳病害加重和土壤退化、環境惡化等現象［2-3］。降低化肥用量是我國農業生產“雙減”戰略的重要內容，對發展生態農業、實現食品綠色生產具有重要意義［4］。微生物菌肥是一種含有特定微生物活體并通過微生物生命活動促使農作物獲得特定肥效的一類微生物制劑，施入土壤后可通過微生物自身代謝和分泌產物產生作用。微生物菌肥可增強土壤透氣性、促進有益微生物增殖，從而改善土壤及作物根際環境；提高土壤養分轉化與供應能力，增強地力；增強根系活力，促進作物生長，提高作物抗逆能力［5-13］。還有研究表明，微生物菌肥能阻礙重金屬離子富集、減輕土壤次生鹽漬化［14-16］。盡管微生物菌肥不適合做單一肥料［17］，但可部分替代化肥施用［18］。微生物菌肥與化肥配合施用在農業生產中的應用已多有報道，常見果蔬和經濟作物如蘋果、西紅柿、黃瓜、白菜、辣椒、烤煙等種植過程中，均可通過施用微生物菌肥起到增產和提高品質的作用，并顯著降低化肥施用量［19-23］。【本研究切入點】利用微生物菌肥優化施肥結構、提高生產力的研究已在多種作物中報道，但韭菜生產中微生物菌肥和化肥配合施用技術尚鮮有研究。【擬解決的關鍵問題】為滿足韭菜優質安全生產需要，本文通過室內單因素試驗篩選微生物菌肥和化肥配合施用的較優方案，通過田間試驗驗證上述方案在生產中的效果，并評價微生物菌肥與化肥配合施用對韭菜主要害蟲韭菜遲眼蕈蚊種群的影響，以期為韭菜生產中的科學施肥和害蟲防治提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試韭菜品種為雪韭791。

供試微生物菌肥購自寧夏五豐農業科技有限公司，解淀粉芽孢桿菌有效活菌數≥100 億/mL，登記號為微生物菌肥2017 準字2159，推薦用量為30 L/hm2；大量元素水溶化肥（N∶P2O5∶K2O=19 ∶19 ∶19，簡稱水溶化肥）購自以色列海法化學工業公司，用于室內試驗，推薦用量為150 kg/hm2；復合肥（N+P2O5+K2O ≥45%，N∶P2O5∶K2O=15∶10 ∶20）購自山東魯虹農業科技股份有限公司，用于田間試驗，田間推薦用量為675 kg/hm2；供試草炭土購自拉脫維亞ETEPEK 公司。

1.2 室內篩選試驗

試驗于2022 年1—2 月在山東省青島市青島農業大學植物醫學學院昆蟲生態學實驗室內進行，選用定植6 個月的韭菜新苗進行試驗。將韭菜從實驗田挖出，保留6 cm 左右的假莖與5 cm 左右的根長，移栽入塑料花盆（35 cm×25 cm×25 cm）中，每盆48 株，土深20 cm。栽培用土來自田間，混入50%草炭土（pH 6.98，電導率0.228 S/m)。試驗共設9 個處理（表1），分別為100%推薦用量的水溶化肥配合0%（CK1）、30%、50%、70%、100%推薦用量的微生物菌肥（T1～T5），以及100%推薦用量的微生物菌肥配合70%、50%、30%和0%推薦用量的水溶化肥（T6～T9），每個處理3 次重復，每個重復1 盆。將移栽好的韭菜置于20℃、16 h 光照/8 h 黑暗條件下培養。于韭菜新苗長出5 cm 時施用肥料1 次，移栽后30 d 收割，測定韭菜株高、莖粗、最大葉寬、假莖長度，單株質量，并將韭菜整株挖出，測定須根數。每個處理設3 次重復。

1.3 不同施肥方案的田間驗證

1.3.1試驗地概況 試驗于2022 年3 月12 日至5 月21 日在山東省即墨市移風店鎮上泊村（36°33'0.8''N、120°13'20.7''E，海拔18.3 m）的田間韭菜大棚進行。試驗地土壤為棕色壤土（pH 6.51，電導率0.144 S/m），地力均勻、常年施用復合肥，土壤板結。該大棚韭菜于2021 年5 月定植，定植前茬為韭菜，韭菜定植后分蘗能力較差，韭苗較稀疏，每平方米200 株左右，試驗總面積為118.8 m2。該基地施肥習慣為韭菜收割后一次性施肥，每公頃施用復合肥675 kg。

1.3.2不同施肥方案對韭菜產量和生長性狀的影響 在韭菜棚中選取長勢一致、無韭菜遲眼蕈蚊為害的12 畦韭菜，每畦長9 m，寬1.1 m。每個處理1 畦，設3 次重復，每個處理間以不施肥的1 畦韭菜作為隔離行。根據1.2 結果選取的T6 和T7 方案，結合當地復合肥推薦用量（675 kg/hm2）設置3 個田間處理，分別為FT6（70%推薦用量復合肥+100%推薦用量微生物菌肥）、FT7（50%推薦用量復合肥+100%推薦用量微生物菌肥）和1 個對照FT1（僅施用100%推薦用量復合肥）。于韭菜第1 次收割后7 d 施肥，微生物菌肥按照15 cm 土壤持水量稀釋后灌施，化肥開溝施于韭行之間。以上肥料一次性均勻施入，后期不再施肥。試驗期間灌溉、除草等管理措施一致。待韭菜株高30 cm 時進行收割。每個處理隨機選取30 株韭菜，測定株高、單株質量、莖粗、假莖長和最大葉寬。

1.3.3不同施肥方案對韭菜品質的影響 從1.3.2的每個處理中隨機挖取30 株韭菜根，測定須根數，且每個處理隨機選取30 株韭菜用保鮮盒帶回實驗室進行韭菜品質測定。采用考馬斯亮藍法［24］測定可溶性蛋白質含量、蒽酮法［25］測定可溶性糖含量、分光光度法［26］測定Vc 含量、乙醇丙酮浸泡法［27］測定葉綠素含量、水合茚三酮法［28］測定游離氨基酸含量。

1.3.4不同施肥方案對韭菜遲眼蕈蚊發生的影響 試驗于2022 年4 月1 日至5 月21 日在1.3.2的田間驗證試驗基礎上進行，即試驗小區劃分、重復設置、施肥處理同1.3.2。施肥處理后，在每個處理區罩孔徑為0.42mm 的尼龍紗網，接種剛羽化的韭菜遲眼蕈蚊成蟲20 對，接種4 周后懸掛統計，分別于南、中、北各懸掛1 塊黃板（長30 cm×寬25 cm），距離地面10～15 cm，每周更換1 次，統計黃板上韭菜遲眼蕈蚊成蟲數量。

1.4 數據處理

采用Excel 2010 軟件進行數據處理，采用SPSS19.0 軟件分析不同處理數據均值的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 室內篩選試驗不同肥料配比下韭菜的生長情況

室內試驗結果（表2）表明，不同肥料配比對韭菜生長性狀的影響存在差異。T1（CK1）韭菜的整體生長情況最差；隨著微生物菌肥投入量的增加，T2～T5 處理韭菜的生長性狀得到顯著提升，與T1（CK1）相比，株高提高2.51%～20.80%，莖粗增加12.5%～37.50%，最大葉寬增加16.67%～38.89%，單株質量增加11.11%～120.00%，須根數增加15.21%～27.18%；T6～T9 處理的韭菜單株質量不同，T6 和T7 處理韭菜生長性狀最佳，與T5 處理外的其他處理差異顯著，T8 處理韭菜的產量明顯下降。施用純微生物菌肥（T9）也較純施用化肥（T1，CK1）更有利于韭菜生長。在所有肥料配比中，T5、T6、T7 處理最有利于韭菜生長，韭菜各生長性狀表現優良，株高最突出，分別為27.87、27.59 和28.84 cm，與其他處理差異顯著，但三者間無顯著差異；單株質量較大，分別為0.99、0.93 和0.94 g，雖然與T4 和T9 處理無顯著差異，但顯著高于其他處理；T5 處理的韭菜單株平均須根數為12.80個，顯著低于T6（14.19個）和T7（14.02個）處理。綜合比較各指標，選擇T6 和T7 處理為較優的施肥方案。

表2 室內篩選試驗不同肥料配比下韭菜的生長指標Table 2 Growth traits of Chinese chives under different fertilizer ratio in indoor screening test

2.2 田間不同施肥方案下韭菜的生長指標和產量

基于2.1 的室內試驗結果，T6、T7 方案最有利于韭菜生長，因而根據T6、T7方案設計田間試驗，進一步驗證優良施肥方案的田間效果。從表3 可以看出，不同施肥方案下韭菜的生長指標和產量差異明顯。FT6處理中，韭菜單株質量、莖粗、假莖長度、株高、最大葉寬、須根數均得到明顯提升，韭菜單株質量、莖粗、假莖長度、株高、最大葉寬和須根數分別較F T1（CK2）顯著提升29.41%、1.70%、12.19%、7.58%、17.23%和40.60%；FT7 處理中，韭菜單株質量、莖粗、假莖長度、最大葉寬和須根數分別較FT1（CK2）顯著提升23.22%、4.21%、11.94%、9.47%和16.99%，但各生長指標的提升幅度不及FT6處理；FT6與FT7 處理中大棚韭菜的產量分別較FT1（CK2）顯著提高48.39%和12.99%。

表3 田間不同施肥方案下韭菜的生長指標和產量Table 3 Growth traits and production of Chinese chives under different fertilization schemes in field

2.3 田間不同施肥方案下韭菜的品質

由表4 可知，不同施肥方案下，韭菜的營養物質及葉綠素含量存在差異。FT6和FT7 處理韭菜的可溶性糖含量分別為80.63 mg/g 和67.10 mg/g，分別較FT1（CK2）顯著提高32.72%和10.45%，且FT6 與FT7 差異顯著；FT6 和FT7 處理韭菜的可溶性蛋白質含量分別為84.81 mg/g 和84.68 mg/g，分別較FT1（CK2）顯著提高6.76%和6.60%，但二者間無顯著差異；FT6 和FT7 處理的葉綠素SPAD 值分別為16.21 和16.03，分別較FT1（CK2）顯著提高5.88%和4.70%，但二者間無顯著差異；FT6 處理Vc 含量為1.41 mg/g，顯著高于FT1（CK2，1.04 mg/g），但FT7 處理Vc 含量較低、為0.87 mg/g，與FT1 處理差異顯著。不同施肥處理對大棚韭菜游離氨基酸含量無顯著影響。FT6處理中韭菜品質高于FT7 處理，兩個處理韭菜品質則顯著優于純化肥處理FT1（CK2）。

表4 田間不同施肥方案下韭菜營養物質及葉綠素含量Table 4 Nutrients and chlorophyll contents of Chinese chives under different fertilization schemes in feild

2.4 田間不同施肥方案下韭菜遲眼蕈蚊發生量

從圖1 可以看出，2022 年5 月8 日之前，FT6 和 FT7 處理的韭菜遲眼蕈蚊的發生量顯著低于FT1（CK2）。5 月1 日，FT6 和FT7 處理中，每個黃板誘集到的韭菜遲眼蕈蚊成蟲平均數量（單板平均誘集量）分別為92.8 頭和98.9 頭，顯著低于FT1（CK2,133.1 頭），對韭菜遲眼蕈蚊的抑制率分別達30.28%和25.77%。5 月8 日，FT6 處理韭菜遲眼蕈蚊發生量最低，單板平均誘集量為33.3 頭；FT7處理發生量較低，單板平均誘集量為52.0 頭；與FT1（CK2）66.8 頭相比差異顯著，抑制率分別達50.15%和22.16%。5 月21日FT6處理的單板平均誘集量仍顯著低于FT1（CK2）和FT7 處理。以上結果說明，施用微生物菌肥替代30%和50%化肥可抑制韭菜遲眼蕈蚊發生量。

圖1 不同施肥方案下韭菜遲眼蕈蚊成蟲誘集量Fig.1 Attracted amount of Bradysia odoriphaga adults under different fertilization schemes

3 討論

3.1 合理施用微生物菌肥提高韭菜產量與品質

室內試驗和田間試驗均表明，施用微生物菌肥有利于改善韭菜生長性狀并提高品質和產量。室內試驗發現，100%推薦用量微生菌肥和100%推薦用量化肥配合施用（T5）可顯著提高韭菜生長性狀，但與T6、T7的效果無顯著差異，從節約資金的角度，T6、T7 施肥方案更加可取，因此選用這兩個方案進行田間試驗。田間試驗的結果同樣表明，微生物菌肥和化肥配合施用較單純施用化肥更加有利于韭菜的生長，同時提高了韭菜品質。施用微生物菌肥后，韭菜生長指標包括單株質量、假莖長度、株高、最大葉寬、須根數、產量均較純化肥處理顯著提高，試驗結果與室內試驗相互支持。以優良方案進行微生物菌肥和化肥配合施用，韭菜可溶性糖和可溶性蛋白質含量也較純化肥處理顯著提高；與純化肥處理相比，472.5 kg/hm2復合肥和 30 L/hm2微生物菌肥配施，韭菜葉綠素和Vc 含量均顯著提高。30 L/hm2微生物菌肥與472.5 kg/hm2復合肥配施對韭菜生產的促進作用優于與337.5 kg/hm2復合肥配施，且后一個施肥方案導致Vc 含量明顯降低。在室內試驗中還發現，30 L/hm2用量的微生菌肥和150 kg/hm2化肥配合施用雖然在一定程度上促進了須根發生，但明顯不及更少量的微生物菌肥施用，由此可見，并非菌肥使用量越高越好，本試驗結果與齊樹杰等［29］的試驗結論一致。在室內單因素實驗中，我們發現，100%推薦劑量微生物菌肥處理（T9）中，韭菜生長性狀優于100%推薦劑量的化肥處理（T1,CK1），可能與微生物菌肥促進韭菜生根、韭菜對營養的吸收能力更強有關，也可能與韭菜種植土中含有具一定肥力的草炭土有關，具體有待進一步驗證。

3.2 合理施用微生物菌肥提高韭菜抗遲眼蕈蚊能力

微生物菌肥作為微生物接種劑，在微生物定植于植物根際的過程中，可通過促進植物生長發育、植物營養物質積累、激素及抗生素產生起到增強植物抗逆性的作用［30-32］。微生物菌肥對植物抗病性的促進作用已多有報道。王書娟等［33］研究表明，施用微生物菌肥增強了辣椒的抗病性。陳芳等［34］發現，無機肥和微生物菌肥配合施用可降低根結線蟲病的發病率。以往研究還表明，有益微生物還可誘導植物產生系統抗病性［35］，但微生物菌肥對害蟲的影響相關研究尚不廣泛。施用微生物菌肥后土壤環境和作物抗逆能力的改變不可避免影響地下害蟲發生，現已證實施用特定肥料（如沼液、石灰氮、農家肥）引起的土壤環境改變顯著影響韭菜遲眼蕈蚊的發生［36-37］。梁化雨等［38］研究也表明，實驗室條件下，采用施用一定比例微生物菌肥的韭菜飼養韭菜遲眼蕈蚊，能夠降低該害蟲的繁殖力。本試驗通過黃板誘捕獲得下一代成蟲發生量的手段評估韭菜遲眼蕈蚊發生情況［39］，結果表明，大田施用微生物菌肥可明顯抑制韭菜遲眼蕈蚊發生，這可能與微生物菌肥改變了韭菜遲眼蕈蚊生活和繁殖土壤環境有關，具體機制還有待于進一步探討。

3.3 合理施用微生物菌肥對韭菜生產具有重要意義

近年來，針對我國種植業的發展現狀，國家大力倡導減少化肥、農藥的使用，科學施肥、配比施肥逐步得到重視。針對不同作物開發新型肥料、摸索施肥方案和技術對農業可持續發展具有重要意義。馬紅艷等［40］研究石灰氮處理土壤及緩釋肥配施生物有機肥對韭菜生長和產量的影響，表明石灰氮處理土壤并配施生物有機肥可提高韭菜的產量與品質。本研究測試了一種枯草芽孢桿菌發酵微生物菌肥部分替代化肥后對韭菜品質、生長性狀、產量等方面的影響，發現對韭菜施用微生物菌肥可增產提質，研究結果可以為韭菜優質安全生產提供依據。

4 結論

室內試驗表明，施用微生物菌肥可有效提升韭菜的生長性狀，100%推薦用量的微生物菌肥和100%推薦用量的化肥配合施用（T5）、70%推薦用量的化肥和100%推薦用量的微生物菌肥配合施用（T6）、50%推薦用量的化肥和100%推薦用量的微生物菌肥配合施用（T7），韭菜生長性狀最佳，與其他處理差異顯著，其中株高表現尤其突出，分別為27.87、27.59 和28.84 cm，較施用100%推薦用量化肥的處理（T1,CK1）分別提升20.8%、19.6%和25.0%；單株質量分別 為0.99、0.93 和0.94 g，較T1（CK1）提 升220.0%、206.7%、208.9%；上述3 個施肥方案下韭菜生長性狀無顯著差異，從經濟效益和成本考慮，認為T6 和T7 為較優的肥料配施方案。田間應用室內試驗的T6 和T7 方案，取得與室內試驗基本一致的結果，相對于100%推薦用量微生物菌肥和50%推薦用量化肥配方案（FT7），100%推薦用量微生物菌肥和70%化肥配合施用（FT6）更加有利于韭菜生長；且FT6 和FT7 處理均可抑制韭菜遲眼蕈蚊發生，抑制率分別達50.15%和22.16%，FT6處理的抑制效果更佳。以上結果表明，微生物菌肥與化肥配合施用相較于單純施用化肥可有效提高韭菜產量、品質，并抑制韭菜遲眼蕈蚊的發生，最佳推薦配比為70%推薦用量的化肥配合100%推薦用量的微生物菌肥。