減施肥條件下木霉SQR—T037微生物肥對黃瓜產量、品質及養分利用效率的影響

任軼+李瑞霞+艾昊+蔡楓+顧小龍+余光輝+陳巍

摘要：研究哈茨木霉SQR-T037微生物肥對黃瓜產量、品質及土壤養分利用效率的影響，以100%農戶慣用化肥處理CF作對照，75%的農戶慣用化肥配施普通有機肥OF或SQR-T037木霉生物肥BF分別作處理進行試驗，結果顯示：75%的化肥配施SQR-T037木霉微生物肥與100%的化肥處理產量相當，而相比普通有機肥處理，產量提高193%；同時，生物有機肥處理BF相對于化肥處理CF和普通有機肥處理OF能顯著提升黃瓜果實品質，提高維生素C含量、減少硝酸鹽積累，并增加植株養分含量；減施25%的化肥而代之以木霉生物肥能顯著提升黃瓜對養分的利用效率，特別是對氮肥的利用效率明顯高于100%的化肥處理。

關鍵詞：黃瓜；木霉微生物肥；減施肥；產量和品質；養分利用效率

中圖分類號：S642.206+.2文獻標志碼：A文章編號：1002-1302（2014）02-0143-04

收稿日期：2013-07-11

基金項目：國家公益基金行業（農業）科研專項（編號：201103004）；中央高校基本科研業務費第二批自主創新重點研究項目（編號：KYZ201143）。

作者簡介：任軼（1991—），男，江蘇南京人，主要從事植物營養和肥料研究。E-mail：13610104@njau.edu.cn。

通信作者：陳巍，博士，教授，主要從事植物營養和肥料研究。Tel：（025）84399188；E-mail：chenwei@njau.edu.cn。近年來，化學農藥和化學肥料的大量使用對人類的生活環境和農林牧產品造成了巨大的危害，既浪費有限的資源又污染環境，嚴重制約了農業生產的可持續發展。據統計，近10年來，我國化肥施用量增加了90.7%，而糧食總產量僅增加了9.1%，大量的化肥未發揮出應有的效果[1-2]。其中，約有30%的化肥通過淋溶進入水圈，導致水體的富營養化和地下水的硝酸鹽污染[3]。長期大量使用化肥不僅不能促進作物增產，反而會導致土壤質量下降、肥力減退和環境污染。但化肥的施用對作物增產具有重要意義，如果停止施用化肥，全球作物產量將立即減產50%。因此，研究科學合理施肥和提高肥料效率，特別是有機、無機肥料配施和微生物肥料是未來農業研究的重要方向。

植物的生長發育與周圍環境中的微生物有著密切關系，植物的生長勢常取決于植物與微生物之間的互作結果[4]。為此，利用農業生態系統中有益微生物防治植物蟲害、病害和雜草，促進作物生長、增加作物產量、提高品質及養分利用效率逐漸成為人們研究的熱點。木霉屬真菌能夠改善土壤生態環境，提高土壤肥力，可作為化學肥料的有益補充[5]，而且木霉屬真菌生長繁殖速度快，能迅速占領營養空間，可分泌拮抗物質抑制其他病原菌的生長，對植物病原菌具有重寄生作用，并對植物生長產生影響，被認為是極有價值和重要的根際促生菌（PGPR）和植病生防因子[6]，在農業生產中得到越來越廣泛的應用。近幾年，有大量研究正致力于驗證一個假說[7]，即植物根際促生菌（PGPR）有可能在減少化肥施肥量的前提下使得作物獲得穩定產量。現有不少研究結果也顯示，減少15%～30%的N、P、K施入量，同時輔以PGPR作用，農作物產量可達到相當于N、P、K正常施用量（無PGPR）時的水平[7-9]。本試驗通過研究哈茨木霉SQR-T037這一典型植物促生菌制成的微生物肥與化肥配施對黃瓜產量、品質及養分利用效率的影響，驗證減少化肥用量的同時保證黃瓜穩產并提升黃瓜品質及養分利用效率的假設，為農業可持續發展提供理論依據和技術支持。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗在南京市棲霞區麒麟鎮大棚蔬菜種植地進行，土壤為黃棕壤，pH值6.1，含有機質27.19 g/kg、銨態氮 22.03 mg/kg、硝態氮24.27 mg/kg、速效磷132.26 mg/kg、速效鉀213.24 mg/kg。供試品種為碧綠2號黃瓜。供試菌種為哈茨木霉SQR-T037，由江蘇省固體有機廢棄物資源化高技術研究重點實驗室提供。

供試有機肥料由氨基酸有機肥和豬糞堆肥按1 ∶1的體積比混合而成，為普通有機肥。氨基酸有機肥是以菜粕為原料經篩選的高效分泌蛋白的微生物分解而制成，pH值為54，含有機質713.24 g/kg、全氮65.82 g/kg、全磷9.22 g/kg、全鉀11.26 g/kg。豬糞堆肥的pH值為7.0，含有機質 186.03 g/kg、全氮13.16 g/kg、全磷5.91 g/kg、全鉀 10.32 g/kg。2種有機肥分別由江蘇新天地肥料有限公司和江蘇田娘農業科技有限公司生產。供試微生物有機肥是將木霉SQR-T037用馬鈴薯葡萄糖培養基28 ℃振蕩培養4 d，按10%接種量接種于普通有機肥，再經過7 d的二次發酵所獲得，用前檢測有效活菌數達106 CFU/g。供試農用化肥為雅苒苗樂復合肥（N、P2O5、K2O含量分別為15%、15%、15%）和尿素，由挪威雅苒公司生產。

1.2試驗設計

試驗采用大棚黃瓜種植的形式，設3個處理，分別為：100%農戶慣用化肥處理（CF）；75%的農戶慣用化肥配施普通有機肥2 250 kg/hm2（OF）；75%的農戶慣用化肥配施木霉SQR-T037生物肥2 250 kg/hm2（BF）。100%的化肥施用量標準為基施雅苒苗樂復合肥210 kg/ hm2，生育期75 d，每 20 d 追施雅苒苗樂復合肥450 kg/hm2，尿素沖施 225 kg/hm2，追施3次；而OF和BF則是在此基礎上減施25%化肥，基施普通有機肥或SQR-T037微生物肥 2 250 kg/hm2，其他田間管理均保持一致。小區面積9.6 m2（6 m×1.6 m），行距0.4 m，株距0.4 m，栽種黃瓜苗60株/小區，設3個平行，重復2次。

1.3樣品采集endprint

植株樣品：待75 d生育期滿，采集整株植株置于網袋編號，每個小區隨機取3株，于105 ℃殺青，75 ℃烘干至恒重后測定養分含量。果實置于冰盒內帶回作品質分析。土壤樣品：采集各小區土壤混合樣品，每個小區取5點，放于易封袋編號，4 ℃冰箱保存待用。

1.4測定項目與方法

1.4.1黃瓜的產量和品質的測定從黃瓜始果期開始統計各小區累計產量，即為總產量。

黃瓜果實維生素C[10-11]、硝酸鹽含量[12]的測定采用安捷倫高效液相色譜HPLC（Agilent 1200），色譜柱為Agilent ZORBAX SB-C18 semi-preparative reverse-phase column（9.4 mm×150 mm，5 μm）。

高效液相色譜測維生素C：取黃瓜鮮果5 g+5 g/L的草酸50 mL用豆漿機打成勻漿（4 ℃），浸提15 min，抽濾（5 g/L的草酸沖洗濾渣），濾液轉移至100 mL容量瓶，用草酸定容，取適量該液過0.45 μm濾膜，通過高效液相色譜HPLC檢測。液相條件：流動相為0.05 mol/L KH2PO4 ∶甲醇=95 ∶5，流速1 mL/min，紫外檢測波長265 nm，柱溫25 ℃，進樣量10 μL，時間5 min。標準曲線制作：取抗壞血酸（維生素C）標準品0.1 g用0.05 mol/L KH2PO4定容至1 000 mL，得到濃度為 100 mg/L 的維生素C溶液，分別吸取該液1.25、6.25、12.5、18.75、25 mL定容至25 mL容量瓶，得到濃度為5、25、50、75、100 mg/L的維生素C標準液，以峰面積計算。

高效液相色譜測硝酸鹽：取黃瓜果實50 g+50 mL去離子水打成勻漿，取勻漿5 g，加入50 mL 70～80 ℃的去離子水超聲20 min，冷卻。取5 mL該液，用去離子水定容至25 mL，靜置后取上清液過0.45 μm濾膜，通過高效液相色譜HPLC檢測。液相條件：流動相為0.03 mol/L KH2PO4-H3PO4緩沖液（pH值=3.3），流速1 mL/min，紫外檢測波長210 nm，柱溫25 ℃，進樣量20 μL，時間5 min。標線制作：取KNO3標準品0.1 g用去離子水定容至1 000 mL，得到濃度為100 mg/L的NO3-溶液，分別吸取該液0.025、0.125、0.625、1.25、2.5 mL定容至25 mL容量瓶，得到濃度為0.1、0.5、2.5、5、10 mg/L的NO3-標液，以峰面積計算。

1.4.2土壤理化性質的測定土壤pH值采用pH計（STARTER 2100）法測定；土壤有機質和全氮的測定采用元素分析儀；土壤銨態氮和硝態氮的測定[13]：土壤鮮樣用水浸提后經流動分析儀（德國BRAN+LUEBBE，AutoAnalyzer3）測定；土壤速效磷的測定[14]79-89：土壤風干樣經0.05 mol/L HCl-0.025 mol/L 1/2H2SO4浸提，鉬藍比色法；土壤速效鉀的測定[14]106-108：土壤風干樣經醋酸銨浸提，FP640火焰光度計（上海悅豐儀器儀表有限公司）法。

1.5數據處理與分析

數據統計分析使用SPSS 13.0統計軟件完成，不同處理間差異顯著性檢驗采用鄧肯氏新復極差法[15]，利用Microsoft Excel作圖。

2結果與分析

2.1不同施肥處理對黃瓜產量的影響

由表1可以看出，不同施肥處理對黃瓜產量影響顯著。其中，75%的農戶慣用化肥配施普通有機肥處理OF相對于100%的農戶慣用化肥處理CF減產顯著，減產幅度達1267%；75%的農戶慣用化肥配施木霉SQR-T037生物肥處理BF與100%的農戶慣用化肥處理CF相比，產量無顯著差異；75%的農戶慣用化肥配施木霉SQR-T037生物肥處理BF相對于75%的農戶慣用化肥配施普通有機肥處理OF則能顯著提高黃瓜產量，增幅達19.30%。

2.2不同施肥處理對黃瓜品質的影響

由圖1可見，3種施肥處理黃瓜中維生素C含量無明顯差異，其中以生物肥處理效果略佳，維生素C含量為 233.19 mg/kg 果實。由圖2可以看出，不同施肥處理對黃瓜硝酸鹽含量影響極顯著（P<0.01），處理CF的硝酸鹽含量為 216.90 mg/kg，分別比BF、OF處理高172.69%、169.98%；而處理BF相對處理OF硝酸鹽含量無明顯差異。

2.3不同施肥處理對黃瓜植株養分含量的影響

由圖3可見，處理BF中黃瓜整株全氮百分含量和處理CF相比差異顯著，分別為3.02%和2.94%，增加2.72%；處理BF和處理OF相比差異極顯著，分別是3.02%和2.69%，增加12.27%。由圖4可以看出，與處理CF相比，處理BF和處理OF全磷含量有所下降，分別降低57.69%和87.58%，且處理BF和處理OF差異顯著，分別為1.82%和1.53%。由圖5可以看出，不同施肥處理對黃瓜植株全鉀含量影響不顯著。

2.4不同施肥處理對土壤速效養分含量的影響

由圖6可以看出，3種施肥處理土壤的硝態氮含量均有所增加，處理CF、BF、OF硝態氮含量相對于當季黃瓜種植前土壤CK的背景值含量分別增加80.75%、53.96%、77.40%；而銨態氮含量只有處理BF相對背景土壤CK略有升高，但3個處理間差異顯著。

由圖7可以看出，背景土壤CK與處理CF間土壤速效磷含量無明顯差異，處理BF和處理OF間無明顯差異，而處理BF和處理OF相對于背景土壤CK速效磷含量分別提高1500%和16.81%。

由圖8可以看出，處理CF和OF相對于背景土壤CK，土壤速效鉀含量無顯著差異，處理BF相對于CK土壤中速效鉀含量略有降低。endprint

3討論與結論

目前，生物有機無機復合肥、有機無機生物活性肥料以及新型生物菌肥在常規農業中已經得到較廣泛的應用，并取得了良好的增產效果[16-18]。其中生物有機肥能夠顯著提高產量，例如，王延軍等研究結果表明，生物肥與有機肥配合施用可以顯著提高有機水稻和有機番茄的產量[19]；凌寧等對西瓜的研究也表明施用生物有機肥不僅能促進西瓜植株生長，增加其產量，還能顯著降低西瓜枯萎病發病率[20]。本試驗中，哈茨木霉SQR-T037微生物肥與75%的化肥配施，相對于100%的化肥處理不存在減產的效應，相對于普通有機肥處理則能顯著提高產量。這與劉方春等研究生物肥對冬棗產量影響的結果[21]相一致。

此外，哈茨木霉SQR-T037微生物有機肥與75%的化肥配施，相對于100%化肥處理，能有效提升黃瓜品質，維生素C含量有所增加，硝酸鹽含量降低，果實口感變好，安全品質得到改善。大量文獻也表明，施用有機肥可明顯改善產品品質，同時培肥土壤[22-24]。以氮素為例，減施25%的化肥并配施 2 250 kg/hm2 木霉SQR-T037生物肥處理中黃瓜植株的全氮百分含量最高，為3.02%，同時，該處理土壤中硝態氮含量較普通有機肥與75%的化肥配施處理及100%化肥處理要低，且差異明顯。由此，減施25%的化肥并配施生物肥處理可以明顯提高氮素的吸收利用效率，促進其向植株運轉。

從微生物的角度來看，生物肥中所含有的木霉微生物在適宜的土壤環境中迅速繁殖，不僅起到激活土著微生物的作用，同時還增加了外源微生物數量，活化了土壤中的養分，尤以氮素表現最為明顯，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，為黃瓜的生長提供了養分保障[25]。王濤等也認為有機肥可促進土壤中養分供給能力，促進營養物質向果實中轉移[25]。從養分的角度來看，加入的微生物肥料中含有大量的營養元素，在微生物的作用下養分被活化，使速效養分含量升高[26]。從代謝的角度來看，已有大量研究表明，木霉代謝物具有生物防治及促進植物生長方面的作用，微生物活動分解有機類物質可刺激植物根系生長，促進根的伸長及側根的形成，增大根的有效吸收面積，提高根系吸收利用土壤養分的能力[27-32]。另外，木霉對植物生長激素平衡起到雙向調節的作用等[33-34]。從酶活性的角度來看，曹丹等認為生物有機肥增強了土壤主要功能性酶的活性，使作物產量提高，品質變好[35]。

由上述分析可知，在相同化肥施用的前提下，減施25%的化肥并配施2 250 kg/hm2木霉SQR-T037生物肥，不僅能夠保證黃瓜不減產，還能顯著改善黃瓜果實品質，降低硝酸鹽積累，提高黃瓜營養價值，促進土壤中養分的高效吸收和利用，節約成本，改良土壤，保護環境。由于普通有機肥與75%的化肥配施會造成黃瓜產量顯著下降，經濟效應減弱，不適宜現代農業生產。因此，減施部分化肥而配以促生木霉菌 SQR-T037 制成的生物有機肥能夠使黃瓜在減施肥條件下保證產量、改善品質，提高養分利用效率。

另有研究報道，生物有機肥不僅能夠將土壤中難以被作物吸收的無效養分分解轉化為易吸收的形態，提高養分供應速率，而且其本身具有速效、長效、抗病、改良土壤和抗板結的作用，因此可以有效提高農作物產量、改善產品品質[36-38]。木霉微生物肥應用前景廣闊，但是否有更加合適的配比、更加優良的木霉微生物肥配方以及更加適宜木霉微生物肥的經濟作物，并將其應用于生產實踐中，有待于進一步研究。

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