微生物菌肥對蘿卜土壤微生物及酶活性的影響

張麗娜， 塔秀成， 黃 偉， 李文杰， 苗丁丁， 王玉麗， 李 剛

(1.河北北方學院農(nóng)林科技學院，河北張家口 075000； 2.河北省涿鹿縣農(nóng)牧局，河北涿鹿 075600；3.河北省尚義縣綠農(nóng)植物醫(yī)院，河北尚義 675750)

蘿卜為十字花科蘿卜屬，是冀西北壩上地區(qū)主栽蔬菜品種之一，也是調(diào)整該區(qū)種植業(yè)結(jié)構(gòu)中發(fā)展較快的蔬菜作物，面積已達6 000 hm2，市場前景十分廣闊[1]。近年來，由于受到耕地面積、種植習慣、耕地政策、市場需求、市場專業(yè)化等因素的影響，種植者為追求利益最大化，很少考慮輪作倒茬；同時，過量地施用化肥，導致蘿卜產(chǎn)量和品質(zhì)下降[2]，乃至失去商品價值甚至被絕收。由于根腐病等病害大面積發(fā)生，農(nóng)藥用量急劇增加，最終導致環(huán)境污染加劇；因此，土壤質(zhì)量惡化等負效應巳不容忽視。

土壤微生物的種類和數(shù)量是衡量土壤活力的重要指標。土壤中微生物數(shù)量的變化，會直接或間接地影響土壤中養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化[3]。而土壤酶活性和土壤肥力之間又存在良好的相關性，不少學者將土壤中各種酶的活性變化作為判斷土壤肥力的標準之一[4-6]。可見，土壤微生物和各種酶的作用共同影響著土壤的物質(zhì)轉(zhuǎn)化與能量流動，其活性大小可作為評價土壤肥力的重要指標之一，因而受到更多學者的研究和重視[7-9]。

微生物菌肥是近年發(fā)展起來的一種新型肥料，含有微生物菌群、活性酶、有機質(zhì)和多種微量元素，通過微生物生命活動及相關代謝產(chǎn)物來改善植物生長環(huán)境及營養(yǎng)條件，刺激植物生長發(fā)育，抵抗病蟲危害，從而促進土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化，改善土壤養(yǎng)分狀況進而提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)[10-11]。這種肥料已應用于某些作物[12-16]，其對作物根系土壤微生態(tài)環(huán)境、土壤微生物種群數(shù)量及土壤酶活性促進效果顯著。

冀西北壩上地區(qū)經(jīng)過20多年的發(fā)展，現(xiàn)已成為全國最大的以根葉菜為主的夏秋錯季蔬菜優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)，蔬菜生產(chǎn)逐漸成為國內(nèi)外學者共同關注的問題，但有關微生物菌肥對連作蘿卜土壤微生物數(shù)量及酶活性的影響鮮有報道。因此，本試驗通過于蘿卜播種前底施用微生物菌肥，苗期噴施微生物菌劑，蓮座期噴施中微量元素，以緩解該區(qū)蘿卜連作障礙，為蘿卜安全高效生產(chǎn)提供理論依據(jù)，也為微生物菌肥的推廣提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2016年6—9月在河北省張家口市尚義縣大青溝鎮(zhèn)蘿卜種植基地進行。試驗地土壤為砂質(zhì)栗鈣土，已連續(xù)種植蘿卜15年，供試土壤的基本理化特性見表1。

表1 供試小區(qū)土壤的基本理化特性

供試蘿卜品種為“世農(nóng)606”，由尚義縣綠農(nóng)植物醫(yī)院提供。試驗菌肥為木美土里復合微生物菌肥及其配套產(chǎn)品“育苗寶貝”菌劑(每套由黑白2瓶組成)和“汽巴瑞培樂” (表2)。

表2 木美土里復合微生物菌肥及其配套產(chǎn)品主要參數(shù)

試驗設計了6個處理，各處理在蘿卜起壟播種前施用復合肥600 kg/hm2做底肥，復合肥料由濟源市萬洋肥業(yè)有限公司生產(chǎn)，養(yǎng)分含量為N、P2O5、K2O各15%。處理1底施復合肥(CK)，處理2底施復合肥和木美土里復合微生物菌肥(M)；處理3底施復合肥、木美土里復合微生物菌肥，苗期噴施“育苗寶貝”菌劑(MY)；處理4底施復合肥和木美土里復合微生物菌肥，蓮座期噴施“汽巴瑞培樂”(MR)；處理5底施復合肥，苗期噴施“育苗寶貝”，蓮座期噴施“汽巴瑞培樂”(YR)；處理6底施復合肥，蓮座期噴施“汽巴瑞培樂”(R)。

木美土里復合微生物菌肥及其配套產(chǎn)品均按產(chǎn)品推薦用量施用，即木美土里復合微生物菌肥施用量 600 kg/hm2，育苗寶貝噴施量1 500 mL/hm2，“汽巴瑞培樂”噴施量300 g/hm2。小區(qū)面積為40 m×3 m = 120 m2，每個處理3次重復，隨機區(qū)組排列。田間管理與大田管理一致。蘿卜采用高壟種植，壟距50 cm，株距15 cm，每2壟為1個小區(qū)，每壟種1行蘿卜。蘿卜于2016年7月12日播種，9月10日收獲。

1.2 測定項目及方法

于蘿卜不同生長期進行土樣采集，每個處理均用五點取樣法采集0～20 cm土層，去除雜物和石頭，混合制樣；一部分土樣于4 ℃冰箱里保存，用于土壤微生物培養(yǎng)；另一部分土樣待樣品自然風干后過1 mm篩，用于土壤酶活性的測定。土壤過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法測定，結(jié)果以1 g土消耗0.02 mol/L KMnO4的體積(mL)(25 ℃，20 min)表示[17]；土壤轉(zhuǎn)化酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定，結(jié)果以24 h后 1 g 土壤中葡萄糖的質(zhì)量(mg)表示[18]；土壤脲酶活性采用苯酚-次氯酸鈉比色法測定，結(jié)果以24 h后 1 g 土壤中NH4+-N的質(zhì)量(mg)表示[18]。采用稀釋平板法測定微生物量，細菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，真菌采用馬丁氏培養(yǎng)基，放線菌采用改良高氏一號培養(yǎng)基，結(jié)果以1 g鮮土所含數(shù)量(CFU/g)表示[19]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel軟件對數(shù)據(jù)進行處理，試驗數(shù)據(jù)采用DPS處理系統(tǒng)進行方差分析，應用Duncan’s進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對土壤酶活性變化的影響

2.1.1 不同處理對土壤脲酶活性的影響 從圖1看出，苗期(7月12—30日)MY處理的土壤脲酶活性最高，處理MY較CK活性提高165.9%，這與處理MY既底施微生物菌肥，又在苗期噴施育苗寶貝菌劑有關。蓮座期(7月31日至8月12日)YR處理的活性最高，這與該處理在苗期噴施了育苗寶貝菌劑，又在蓮座期噴施“汽巴瑞培樂”有關；處理MR的活性次之，處理YR和MR差異不明顯，CK的活性最低。肉質(zhì)根膨大期(8月13日至9月5日)各處理活性較蓮座期均下降，CK的活性仍最低；收獲期(9月6—10日)各處理活性較肉質(zhì)根膨大期均有所降低，其中MY、MR處理的活性最高，分別為CK的10.91和9.55倍。

2.1.2 不同微生物菌肥處理對土壤轉(zhuǎn)化酶活性的影響 由圖2可知，苗期CK和處理R活性最小，其他處理差異不顯著。蓮座期處理MR土壤轉(zhuǎn)化酶活性最高，是CK的3.38倍，其次為處理MY。肉質(zhì)根膨大期，處理MY、MR土壤轉(zhuǎn)化酶活性較蓮座期略有下降，但仍是所有處理中最高的，CK的轉(zhuǎn)化酶活性最低，與其他處理差異顯著。收獲期各處理土壤轉(zhuǎn)化酶活性均下降，但處理MY、MR仍是各處理中最高的。表明在蘿卜播種前底施木美土里微生物菌肥外，在苗期噴施“育苗寶貝”菌劑和蓮座期噴施“汽巴瑞培樂”，均有利于提高土壤轉(zhuǎn)化酶活性。

2.1.3 不同處理對土壤過氧化氫酶活性的影響 由表3可知，苗期、蓮座期各處理過氧化氫酶活性均不高。肉質(zhì)根膨大期各處理過氧化氫酶活性較苗期、蓮座期均有大幅度提高，但各處理間差異不顯著；其中處理MR活性最高，為0.14 mL/g，比CK高16.67%，其次為處理MY、M，較CK提高8.33%；在收獲期，各處理土壤過氧化氫酶活性繼續(xù)增加，處理MR、MY之間無顯著差異，較CK分別提高47.37%、36.84%。從蘿卜整個生長時期看，處理MY、MR過氧化氫酶活性增長幅度最大，表明處理MY、MR對土壤過氧化氫酶活性的提高有著明顯的促進作用，這可能是由于兩者可大量分解并減少由于土壤微生物及有機物產(chǎn)生的過氧化氫，從而減少對蘿卜生長產(chǎn)生有利的作用。

表3 不同處理對土壤過氧化氫酶活性的影響

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。表4同。

2.2 不同處理對土壤微生物量的影響

2.2.1 不同處理對土壤細菌變化的影響 由圖3可知，苗期處理M、MR土壤中的細菌數(shù)量最多，其他處理間差異不顯著；蓮座期處理M、MY、MR細菌數(shù)量最多，分別為CK的2.19、2.32、2.40倍，這與三者均施用微生物菌肥有關；在肉質(zhì)根膨大期，各處理細菌數(shù)量較蓮座期菌有所降低，趨勢與蓮座期基本一致。在收獲期，處理MR、MY土壤中細菌數(shù)量較肉質(zhì)根膨大期有所增加，且顯著高于CK，其他處理均有所降低。綜上所述，處理M只能在一定時間內(nèi)維持土壤中的細菌數(shù)量，不能平穩(wěn)持久地使增加細菌數(shù)量；而處理MY、MR可以續(xù)穩(wěn)定地增加細菌數(shù)量，且在一個生長季結(jié)束后，土壤中細菌數(shù)量仍很多，這為下一季植物生長提供了良好的土壤環(huán)境。

2.2.2 不同處理對土壤放線菌變化的影響 由圖4可知，在蘿卜整個生長期內(nèi)，各處理放線菌數(shù)量均表現(xiàn)為先增加后減少，不同時期各處理放線菌數(shù)量大小基本一致，均是處理MY、MR最多，CK在各生長期內(nèi)均最小。表明MY、MR這2個處理均能有效促進土壤中放線菌的繁殖，進而促進對土壤病原微生物的拮抗作用。

2.2.3 不同處理對土壤真菌變化的影響 由表4可知，苗期各處理真菌數(shù)量差異不顯著；蓮座期各處理土壤中真菌數(shù)量較苗期有所增加，但MR、MY、YR處理間差異不顯著；肉質(zhì)根膨大期各處理土壤中真菌數(shù)量較蓮座期明顯降低；收獲期各處理土壤中真菌數(shù)量均有所減少，且處理MY真菌數(shù)量較苗期下降幅度最大，為92.27%，其次為處理MR，較苗期下降82.12%，而CK較苗期下降58.25%，在所有處理中降幅最小。由此可見，處理MY、MR在控制土壤真菌數(shù)量方面效果明顯，可以緩解土地病害。

表4 不同處理對土壤中真菌數(shù)量的影響

3 討論和結(jié)論

土壤酶可參與土壤所有的生化反應，對植物養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化起著重要作用[9]。而環(huán)境條件、耕作方式及施肥方法均會直接或間接地影響土壤酶活性[20]。本試驗結(jié)果表明，在蘿卜整個生長時期內(nèi)，各處理土壤脲酶和土壤轉(zhuǎn)化酶活性均呈下降趨勢，而施用微生物菌肥、菌劑和中微量元素的處理，其酶活性均大于CK，且處理MY、MR的活性均較高，菌肥中功能性菌類的增殖優(yōu)化了土壤中的微生物的生命活動，使土壤酶活性大增，而中微量元素對土壤酶活性的增加也有促進作用。土壤過氧化氫酶活性在整個生長期內(nèi)持續(xù)增加，這可能是由于長期連作，在蘿卜生長中后期積累了較多的有毒物質(zhì)，施入的菌肥、菌劑和中微量元素中的微生物與肥料的共同作用增強了過氧化氫酶活性，以抑制土壤中有毒物質(zhì)對蘿卜的傷害。這與張麗娟等的研究結(jié)果[7，21]相一致。

土壤微生物不僅受環(huán)境條件、施肥種類的影響，也會受植物本身根系分泌物的影響[22-23]。細菌在土壤微生物菌群中占主導地位，但土壤中真菌數(shù)量的增加則是土壤地力減退的標志之一[24]。隨著煙草、大豆、花生重茬年限的增加，細菌、放線菌數(shù)量顯著減少，真菌數(shù)量增加[25-27]。本試驗結(jié)果表明，處理MY、MR在蘿卜收獲時，土壤中細菌數(shù)量、放線菌數(shù)量分別是CK的1.77、2.18倍和1.22、1.33倍，CK真菌數(shù)量分別是MY、MR的5.06和2.69倍。這與上述結(jié)論一致。由此可知，連作已破壞土壤微生態(tài)環(huán)境，導致土壤中有害菌群的增加和植物所需中微量元素的缺乏。多年種植同一種植物，使土壤中微生物的種類和數(shù)量形成特定的模式，微生物菌肥和中微量元素肥料的施用，打破了這種“固定模式”，使得微生物活性大增，真菌數(shù)量減少。

綜上所述，微生物菌肥、菌劑和中微量元素的施用改善了土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，促進了土壤中細菌和放線菌的繁殖，抑制了真菌的生長；提高土壤有益酶活性，增強土壤生產(chǎn)力的可持續(xù)性，從而達到保護和改善土壤微生態(tài)環(huán)境的效果。本試驗中表現(xiàn)突出的處理為 “復合肥+木美土里復合微生物菌肥+中微量元素肥料”(處理MR)和“復合肥+木美土里復合微生物菌肥+育苗寶貝菌劑”(處理MY)。