基于微生物菌劑配施化肥對高原露地娃娃菜的效應研究

蒯佳琳 侯棟 馬彥霞 張玉鑫

摘要：探討在高原露地娃娃菜生產中添加微生物菌劑替代部分化肥的應用效果和微生物菌劑與化肥的最佳施用方式，為西北高原露地娃娃菜生產提供科學施肥方案。采用田間試驗方法，分析了添加微生物菌劑替代部分化肥對娃娃菜生長、產量及品質指標的影響。結果表明，相比于全量施肥（施N 300 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2），施N 240 kg/hm2、P2O5 96 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2+微生物菌劑60 kg/hm2處理的娃娃菜球縱徑增長了1.51%，單株重增加0.24%，凈光合速率提高了0.63%，折合產量增加1.37%，肥料貢獻率提高了0.75個百分點，可溶性糖含量提高了24.06%，Vc含量提高了1.78%，硝酸鹽含量降低了15.13%。在試驗條件下和添加微生物菌劑60 kg/hm2的基礎上，減少習慣施肥量不會對娃娃菜的生長形成抑制，有一定的增產效果，且可有效提高娃娃菜可溶性糖和Vc含量，顯著降低硝酸鹽含量。

關鍵詞：娃娃菜；微生物菌劑；光合特性；產量；品質

中圖分類號：S634.3? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ? ? ?文章編號：2097-2172（2023）11-1063-05

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2023.11.016

Effects of Adding Microbial Agents with Partial Reduction in Chemical Fertilizers on the Production of Open-field Highland Baby Cabbages

KUAI Jialin， HOU Dong， MA Yanxia， ZHANG Yüxin

（Institute of Vegetables， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract： In order to explore the application effect of adding microbial agent instead of chemical fertilizer， the optimal application method of microbial agents and fertilizers in the production of baby cabbage in highland so as to provide a scientific fertilization plan for the production of open-field baby vegetables in the northwest plateau， field experiment method was used to analyze the effect of adding microbial agents with partial reductionin fertilizers on the growth， yield， and quality parameters of baby cabbages. Results showed that compared with full amount of chemical fertilizer（N 300 kg/ha， P2O5 120 kg/ha， and K2O 150 kg/ha），the longitudinal diameter was increased by 1.51%， the weight per plant was increased by 0.24%， the net photosynthetic rate was increased by 0.63%， the yield was increased by 1.37%， the contribution rate of fertilizer was increased by 0.75%， the soluble sugar content was increased by 24.06%， the Vc content was increased by 1.78%， and the nitrate content was decreased by 15.13% in the treatment of N 240 kg/ha， P2O5 96 kg/ha， and K2O 120 kg/ha + microbial agent 60 kg/ha. Under the experimental condition， adding 60 kg/ha microbial inoculants with chemical fertilizer reduction of conventional fertilization amount would not inhibit the growth of baby cabbage， but had a promoting effect in yield and could effectively increase the contents of soluble sugar and Vc， with significant reduction in the content of nitrate.

Key words： Baby cabbage; Microbial agent; Photosynthetic characteristic; Yield; Quality

收稿日期：2023 - 02 - 10；修訂日期：2023 - 10 - 06

基金項目：財政部和農業農村部國家現代農業產業技術體系資助項目（CARS-23-G-19）；甘肅省農業科學院重點研發計劃（2022GAAS26）；甘肅省自然科學基金（22JR5RA761）；農業農村部西北地區蔬菜科學觀測試驗站項目（2015-A2621- 620321-G1203-066）。

作者簡介：蒯佳琳（1985 — ），男，甘肅蘭州人，助理研究員，碩士，主要從事蔬菜栽培及營養研究工作。Email： kuaijialin_1222@126.com。

通信作者：侯? ?棟（1969 — ），男，甘肅鎮原人，研究員，主要從事蔬菜育種與栽培技術研究工作。Email： houdong215@163.com。

娃娃菜（Brassica pekinensis） 是一種袖珍型小株白菜，屬十字花科蕓薹屬白菜亞種，為半耐寒性蔬菜［1 - 2 ］，是甘肅省高原夏菜產業中主要栽培的十字花科蔬菜之一。但隨著播種面積的增大及連作栽培，生產中普遍存在化肥過量施用的現象，脅迫蔬菜生長和降低營養品質［3 - 5 ］。為了緩解化肥施用過量對栽培環境及蔬菜作物產量和品質所造成的不利影響，以不同環境、不同植物群落根際分離、篩選的優良促生菌研制的微生物菌劑，因其成本低、增產穩定、非再生能源消耗少、對生態環境及農產品安全、經濟效益高等優點［6 - 7 ］，已被越來越廣泛地應用在蔬菜化肥減施研究中。周進［8 ］研究發現，生物菌肥替代30%的化肥量可以提高辣椒生長性能、光合特性和產量，改善辣椒品質；李杰等［9 ］研究表明，80%常規施肥配施生物肥在不影響花椰菜產量的同時，能夠顯著改善花椰菜的品質，提高肥料利用率和光合效率；李鳳霞等［10 ］的研究也表明，微生物菌劑替代量1/3氮肥用量可使花椰菜增產10.75%。甘肅省農業科學院蔬菜研究所高原夏菜研究團隊聯合研制的微生物菌劑已在玉米、燕麥及花椰菜等作物上進行了化肥替代相關研究［6， 11 - 12 ］，發現微生物菌劑的使用效果受植物種類、菌株類型、栽培環境等多方面因素影響，在田間施用菌肥的效果差異較大。現聚焦甘肅高原露地娃娃菜生產，分析了微生物菌劑與不同比例化肥配施對娃娃菜光合特性、產量及品質的影響，以明確微生物菌劑與化肥的最佳施用方式，為西北高原露地娃娃菜的可持續優質生產提供科學施肥方案。

1? ?材料和方法

1.1? ?試驗區概況

試驗在位于甘肅省金昌市永昌縣城關鎮大壩村的農業農村部西北地區蔬菜科學觀測試驗站進行。當地海拔1 996 m，年平均氣溫4.8 ℃，平均降水量185.1 mm，年蒸發量2 000.6 mm，≥10 ℃年積溫2 011℃，無霜期134 d，屬溫帶大陸性干旱氣候區。試驗區光照充沛、氣候冷涼、晝夜溫差大，為甘肅省河西走廊高原夏菜生產基地［13 ］。試驗地土壤類型為灌漠土，0～20 cm耕層土壤含有機質21.70 g/kg、全氮0.83g/kg、全磷0.70 g/kg、全鉀22.08 g/kg、堿解氮114.00? mg/kg、速效磷85.47 mg/kg、速效鉀160.00 mg/kg、全鹽1.50 g/kg，pH 7.98。

1.2? ?供試材料

指示娃娃菜品種為春玉黃，由蘭州介實農產品有限公司提供。供試肥料為尿素（含N≥46%，由中國石油天然氣股份有限公司生產）、硫酸鉀（含K2O≥52%，由國投新疆布羅布泊鉀鹽有限責任公司生產）、磷酸二銨（含P2O5≥46%、N≥18%，由云南云天化國際化工股份有限公司生產）。供試微生物菌劑是利用甘肅農業大學草業學院微生物實驗室提供的菌株P2［雷氏普羅威登斯菌（Providencia rettgeri）］、P4［克什米爾小陌生菌（Advenella kashmirensis）］、P19［醋酸鈣不動桿菌（Acinetobacter calcoaceticus）］、P35［腐敗沙雷菌（Serratia plymuthica）］分別單獨培養后按體積比1∶1∶2∶1混合接種到專用載體基質上，在28 ℃條件下培養7 d制成，這4種菌株均具有固氮和溶解有機和無機磷功能，其中P2、P4具有分泌IAA功能，P35具有生防功能。

1.3? ?試驗方法

試驗共設4個處理，分別為CK，不施肥料；處理A，施全量化肥（100%化肥，當地菜農習慣施用量，施N 300 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2）；處理B，減施20%化肥（即施N 240 kg/hm2、P2O5 96 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2）+微生物菌劑60 kg/hm2；處理C，減施40%化肥（施N 180 kg/hm2、P2O5 72 kg/hm2、K2O 90 kg/hm2）+微生物菌劑60 kg/hm2。試驗隨機區組設計，3次重復，小區面積30 m2，小區間以60 cm田埂鋪設防滲薄膜進行隔離。試驗采用一壟雙行壟面覆膜栽培，壟寬40 cm，溝寬30 cm。于4月2日育苗，5月14日按株距27 cm、行距30 cm定植。各處理的微生物菌劑、磷酸二銨作基肥一次性施入，尿素和硫酸鉀按照40%基肥和60%追肥的比例分施，各處理具體施肥量見表1。娃娃菜生長期間進行的澆水、噴藥、除草等常規田間管理與當地常規大田種植方式相同，且嚴格控制一致。

1.4? ?測定項目和方法

娃娃菜達到采收標準后每小區隨機選取10株調查生長指標及凈菜率，并及時分小區采收計產，利用產量結果計算肥料貢獻率。肥料貢獻率是肥料對作物產量的貢獻率，是以不施肥處理的產量為基準進行計算反映投入肥料生產能力的指標［14 ］。

肥料貢獻率＝［（施肥處理產量－不施肥處理產量）/施肥處理產量］×100%

采收期每小區隨機選取15株利用LI-6400XT光合儀于娃娃菜生長旺盛期的9：00 ～ 11：00時測定娃娃菜光合特性指標，如葉片的凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、胞間二氧化碳濃度（Ci）和蒸騰速率（Tr）等參數。同時取可食部分進行品質的測定，其中Vc含量采用比色法測定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定，可溶性蛋白質含量采用考馬斯亮藍染色法測定，硝酸鹽含量采用紫外分光光度法測定。

1.5? ?數據統計分析

采用Excel 2010軟件進行數據整理及圖表制作，采用DPS 7.5統計軟件對不同施肥處理下娃娃菜各項生長指標及品質指標的數據進行單因子方差分析和差異顯著性分析。

2? ?結果與分析

2.1? ?不同處理對娃娃菜生長的影響

從表2可以看出，各施肥處理的娃娃菜生長指標均顯著優于CK。而相較于處理A，處理B的球縱徑和單株毛質量均有增加，增幅分別為1.51%和0.24%；而球橫徑、單株凈質量及凈菜率均低于處理A，但處理B各生長指標與處理A差異不顯著。除球縱徑外，處理C的其余生長指標均顯著低于處理A。說明減施20%化肥添加微生物菌劑60 kg/hm2不會抑制娃娃菜的生長。

2.2? ?不同處理對娃娃菜光合特性的影響

不同處理的娃娃菜光合參數變化（表3）表明，各施肥處理的娃娃菜光合參數均優于CK，相較于處理A，處理B的凈光合速率、氣孔導度、細胞間CO2濃度分別提高了0.63%、1.23%、2.91%，蒸騰速率下降了2.84%，但二者間差異均不顯著。處理C細胞間CO2濃度較處理A提高了4.87%，凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率則分別較處理A下降了0.16%、1.23%、7.49%，二者間差異也不顯著。可見，添加微生物菌劑60 kg/hm2后減施化肥習慣施肥量（施N 300 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2）40%以內均不會造成娃娃菜光合特性的明顯下降。

2.3? ?不同處理對娃娃菜產量的影響

產量是衡量作物施肥效果的重要指標。從表4可知，各施肥處理的折合產量均顯著高于CK，增幅為59.64%～82.39%。處理B折合產量最高，為178 476.67 kg/hm2，較處理A增產1.37%，差異不顯著，肥料貢獻率則較處理A提高了0.75個百分點。處理C折合產量較處理A降低了11.27%，減產顯著；肥料貢獻率較處理A降低了7.06個百分點。由此可以看出，減施20%習慣施肥量（施N 300 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2）的化肥后配施微生物菌劑60 kg/hm2，不僅不會造成娃娃菜減產，反而有一定的增產效果。

2.4? ?不同處理對娃娃菜品質的影響

糖分、Vc、蛋白質和硝酸鹽含量是衡量蔬菜產品營養品質的主要指標。處理B、處理C可溶性糖含量均高于處理A，分別增加了24.06%、26.23%，但各處理間差異不顯著（圖1-a）。處理B的Vc含量最高，較處理A、處理C分別提高了1.78%、3.81%，但各處理間差異也不顯著（圖1-b）。處理B、處理C可溶性蛋白質含量均低于處理A，較處理A分別降低了13.03%、20.10%，處理B與處理A差異不顯著，但二者均與處理C差異顯著（圖1-c）。處理B、處理C的硝酸鹽含量均顯著低于處理A，較處理A分別降低了15.13%、26.05%（圖1-d）。綜合營養品質的4個主要指標，減施習慣施肥量（施N 300 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2）20%的化肥后配施微生物菌劑60 kg/hm2，可以明顯改善娃娃菜品質，其Vc含量、可溶性糖含量得以提高，分別較全量施肥處理提高1.78%、24.06%；可溶性蛋白質含量較全量施肥處理降低13.03%；而硝酸鹽含量較全量施肥處理明顯降低，降幅高達15.13%。

3? ?討論與結論

利用植物根際促生菌制作而成的微生物菌劑與化肥配施具有調控植物生長和改善作物品質的作用［15 - 16 ］。本試驗研究結果表明，高原露地娃娃菜施N 240 kg/hm2、P2O5 96 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2+微生物菌劑60 kg/hm2的處理不僅不會造成減產，反而有一定的促生增產作用，相比于全量施肥處理（即習慣施肥量，施N 300 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2）縱徑增長了 1.51%，單株重增加了0.24%，凈光合速率、氣孔導度和細胞間CO2濃度分別提高了0.63%、1.23%、2.91%，折合產量增加1.37%，肥料貢獻率提高了0.75個百分點，可溶性糖含量提高了24.06%，Vc含量提高了1.78%，可溶性蛋白質含量降低了13.03%，硝酸鹽含量顯著降低了15.13%。一些學者的研究也證實了本試驗結果，如李杰等［9 ］ 、李鳳霞等［10 ］、蔣永梅等［12 ］、趙滿興等［17 ］、于健等［18 ］研究表明，當微生物菌劑替代化肥量應控制在15%～30%，微生物菌劑對花椰菜、番茄、黃瓜等其他蔬菜作物產量及果實的Vc、可溶性糖含量均有明顯的促進作用。原因可能是本試驗所采用的微生物菌劑本身所含4種優良促生菌株都具有固氮和溶解有機和無機磷功能，個別菌株具有分泌IAA功能和生防功能，在該研究環境下繁殖效果良好，分泌的有機酸加快了土壤中難溶性營養元素的溶解及釋放，延長了土壤中有效養分的供給，促進了植物對營養元素的吸收和轉化，滿足了娃娃菜生長期間對各種營養物質的需求，提升了葉片的光合作用，促進了植株碳同化物的累積，彌補了減少部分肥料后可能引起的抑制效應，從而提高其產量；同時外部肥料投入量的減少，有效降低了硝酸鹽的富集，從而改善了蔬菜作物的營養狀況，提高了蔬菜抗性，改善蔬菜品質［19 - 20 ］。綜上所述，西北高原露地娃娃菜生產中，在添加60 kg/hm2微生物菌劑的基礎上，減少習慣施肥量20%以內化肥用量，即施N 240 kg/hm2、P2O5 96 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2不會對娃娃菜的生長形成抑制作用，反而有一定的增產效果，并且可有效提高娃娃菜可溶性糖含量和Vc含量，顯著降低硝酸鹽含量。

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