不同施肥處理對白菜生長及土壤微生物學特性的影響

呂瑞　段瑞軍　羅研華　徐微風　劉姣　胡新文　郭建春

摘要：擬研究不同施肥處理[CK（不施肥）、氮磷鉀（NPK，100%化肥）、M（復合微生物菌肥）、MNPK（80%化肥+復合微生物菌肥）]對白菜（Brassica pekinensis）生長、產量指標、土壤理化性質及土壤微生物特性的影響。結果表明，NPK、M、MNPK處理組相較于CK組，均有利于提高白菜的株高、根長、鮮質量、產量等生物量指標和土壤微生物學指標，MNPK處理組的效果最明顯，與NPK處理組相比，白菜的株高、根長、鮮質量、含水率、產量、土壤全氮含量、土壤全磷含量、土壤全鉀含量、土壤堿解氮含量、土壤有效磷含量、土壤速效鉀含量、土壤有機質含量、土壤pH值、土壤細菌數量、土壤放線菌數量、土壤微生物生物碳含量、土壤微生物生物氮含量分別增加了17.66%、7.86%、10.96%、160%、21.13%、11.39%、1.70%、6.63%、4.42%、3.39%、4.71%、4.19%、13.79%、42.72%、33.33%、36.11%、435%，霜霉病發病率、土壤真菌數量分別降低了60%、3.28%;在施肥處理下，白菜產量、土壤微生物數量、土壤微生物生物量之間呈一定的正相關關系。綜合分析表明，80%化肥+復合微生物菌肥處理對白菜的生長、增產、改良土壤理化性質及提高土壤微生物數量、生物量等均有一定的作用。

關鍵詞：白菜;微生物肥;產量;土壤理化性質;土壤微生物

中圖分類號： S634.306+.2文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）19-0161-04

收稿日期：2018-06-26

基金項目：海南省自然科學基金（編號：318MS094）;中國熱帶農業科學院院本級基本科研業務費（編號：1630092018020）。

作者簡介：呂 瑞（1993—），女，安徽阜陽人，碩士研究生，主要從事植物抗逆研究。E-mail：1611561282@qq.com。

通信作者：郭建春，博士，研究員，主要從事植物抗逆研究。E-mail：jianchunguoh@163.com。

施用化肥是現代農業發展不可或缺的重要增產措施，其養分含量高，肥效快，增產效果顯著。但是，過量、長期地施用化肥，導致化肥利用率低、流失率高，并且會對土壤、水體造成污染[1]。復合微生物菌料，又稱菌肥、生物肥料、微生物接種劑，是指含有益微生物，并且以特定微生物的生命活動使作物獲得肥效的微生物制品[2]，含有益微生物菌群、有機質、活性酶及多種微量元素，能提高土壤肥力、增強植物對養分的吸收、有效改善植物環境等[3]。但是，微生物肥料對土壤改良的效果較緩慢，在短期內難以滿足植物的需求，因此，科學合理地施肥、提高肥料利用率成為農業可持續發展的主要研究方向，其中微生物肥料與化肥的配合施用已經成為目前的研究熱點之一[4]。

土壤理化性狀是影響土壤肥力的內在條件，也是綜合反映土壤質量的重要組成部分[5]。對土壤的理化性質進行研究，可以反映土壤近期的肥力供應狀況。土壤微生物是土壤生物肥力的核心，是構成土壤肥力不可或缺的組成部分，不僅可以調節植物的生長發育、抑制病害微生物的生長，而且可以促進植物所需營養元素的循環、土壤肥力的保持及能量轉化[6]。其中，土壤微生物的參數又包括土壤微生物的數量、生物量、酶活性等，土壤微生物數量包括細菌、真菌、放線菌等的數量，有學者指出，長期施用有機肥可以提高土壤的微生物數量[7];土壤微生物量是指示不同生態系統土壤肥力和生物區系的重要生物學指標[8]，主要用土壤微生物量氮、土壤微生物量碳、土壤微生物量磷含量來表示。因此可見，土壤微生物活性、數量不同，都會對土壤肥力產生不同的影響[9-11]。

本試驗擬研究不同施肥處理對白菜生長、產量指標及土壤理化性質、土壤微生物特性的影響，以期尋找化肥與微生物肥的最佳配合施用方式，為綠色、高產、健康的白菜生產提供科學理論依據。

1 研究區概況、材料與方法

1.1 研究地區概況

本試驗于2017年3月在海南省海口市龍華區城西鎮高坡村進行，該地區屬于熱帶海洋性季風氣候，春季溫暖少雨多旱，夏季高溫多雨，全年日照時間長，輻射能大;白菜喜冷涼氣候環境，最佳種植時間為3—6月，平均生長周期為25～30 d。試驗田的土壤類型為磚紅壤，基本肥力狀況如下：全氮含量為1.63 g/kg，全磷含量為4.38 g/kg，全鉀含量為26.21 g/kg，堿解氮含量為92.4 mg/kg，有效磷含量為54.3 mg/kg，速效鉀含量為95.4 mg/kg，有機質含量為36.45 g/kg，pH值為5.7。

1.2 試驗材料

本試驗作物為市售白菜;復合微生物菌肥由海南正強生化技術開發有限公司提供，該菌肥含有枯草芽孢桿菌（9.3億CFU/g）、光合細菌、側孢桿菌（6.37億CFU/g）等活菌，施用量為150 kg/hm2;試驗用氮肥為尿素（含46% N，用量為 175 kg/hm2），磷肥為普鈣（含16% P2O5，用量為 90 kg/hm2），鉀肥為氯化鉀（含60% K2O，用量為 125 kg/hm2），均為市售。

1.3 試驗設計

本試驗設計4個處理，分別為（1）CK，對照組，不施用任何肥料;（2）氮磷鉀（NPK），施用100%化肥;（3）M，施用復合微生物菌肥;（4）MNPK，施用80%化肥+復合微生物菌肥，施用量均根據各處理所需百分比作減少或增加[12]，并用微生物菌肥代替化肥。前期預試驗分別測定100%化肥+復合微生物菌肥、80%化肥+復合微生物菌肥、60%化肥+復合微生物菌肥對白菜生長、產量指標的影響。結果發現，80%化肥+復合微生物菌肥較適合白菜的生長，因此，本試驗在此基礎上選擇80%化肥+復合微生物菌肥進行進一步研究，每個處理設計2個小區試驗且重復種植3茬。

1.4 樣品的采集及分析

1.4.1 樣品采集 在每茬白菜成熟期，于每個小區隨機選取5株植株測定生物量，并取植株根際0～10 cm土層土樣，除去落葉、枯草等雜質后混勻，低溫下運送至實驗室，于4 ℃冷藏保存，其中一部分土樣用于測定土壤的理化性質，另一部分過篩后保存于無菌袋中，用于土壤微生物特性的測定。

1.4.2 土壤理化性質、微生物數量及微生物量的測定 測定土壤pH值時，將土、水按照1 g ∶5 mL的比例充分混合、研磨攪拌靜置后使用pH計測定;土壤全氮含量的測定采用半微量凱氏法，全磷含量的測定采用鉬銻抗比色法，全鉀含量的測定采用火焰分光光度法，堿解氮含量的測定采用堿解擴散法，有效磷含量的測定采用氯化銨-鹽酸提取-鉬銻抗比色法，速效鉀含量的測定采用乙酸銨浸提-火焰光度法，土壤有機質含量的測定采用重鉻酸鉀法;土壤微生物數量的測定參考《土壤微生物分析方法手冊》[13];土壤微生物量的測定采用三氯甲烷熏蒸浸提法[14]。

1.4.3 數據分析 數據采用Excel 2007進行均值及標準差分析，采用SPSS 17.0軟件進行單因素方差分析（ANOVA）、最小顯著性差異法（LSD）分析、多重比較、相關性分析等。

2 結果與分析

2.1 白菜生長指標及產量的分析

由表1可以看出，各施肥處理的生長及產量指標均與CK（對照）組存在顯著差異（P<0.05），其中MNPK處理與M、NPK處理的各指標間也存在顯著差異;MNPK處理在株高、根長、鮮質量、含水率、產量指標上均最高，與NPK、M處理相比，株高分別提高了17.66%、19.69%，根長分別提高了 7.86%、10.86%，鮮質量分別提高了10.96%、11.98%，含水率分別提高了1.60%、1.99%，產量分別提高了 21.13%、22.17%;MNPK處理與其他處理相比，霜霉病發病率最低。綜上可知，MNPK處理組較其他3組更能夠促進白菜的生長及產量的提高，同時能夠抑制白菜霜霉病的發生。

2.2 土壤養分及理化性質分析

如表2所示，各施肥處理的土壤全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀、有機質含量均高于CK，且大部分差異顯著（P<0.05）。NPK處理與MNPK處理之間的全磷、全鉀、有效磷、速效鉀、有機質含量差異不顯著。MNPK處理除pH值外的各指標均最高，與NPK、M處理相比，全氮含量分別提高了11.39%、17.19%，全磷含量分別提高了1.70%、6.21%，全鉀含量分別提高了6.63%、24.35%，堿解氮含量分別提高了4.42%、7.66%，有效磷含量分別提高了3.39%、13.46%，速效鉀含量分別提高了4.71%、13.42%，有機質含量分別提高了 4.19%、6.84%。在4個處理組中，土壤的有效磷積累量均在50 mg/kg以上，而菜園土壤的有效磷含量大于 60 mg/kg 即為極豐富[14]，造成土壤磷素豐富的原因可能有以下2點：（1）由于白菜是葉菜類作物，對氮、鉀的需求量高于磷，因此土壤中有較多的磷素累積;（2）本試驗田前期長期種植蔬菜，大量施用磷肥造成該地土壤中的磷素大量富集。此外，由表2可知，CK組土壤的pH值平均為5.66，偏酸性，NPK處理與對照組間無顯著差異，M、MNPK處理組pH值偏中性，與CK、NPK處理組間差異顯著。

2.3 土壤微生物數量分析

如圖1所示，土壤細菌、放線菌數量在4個組間均存在顯著差異，且高于CK組，其中MNPK處理最高，與NPK處理組相比，土壤細菌、放線菌數量分別增加了42.72%、33.33%;土壤真菌數量表現為NPK、M、MNPK處理組均高于CK組，NPK處理組最高，與MNPK處理組間差異不顯著。以上結果說明，化肥及復合微生物菌肥配合施用，更能增加土壤微生物數量， 其中復合微生物菌肥的施用更有利于土壤細菌及放線菌的生長，化肥的施用則有利于土壤真菌的繁殖。

2.4 土壤微生物生物量分析

在不同施肥處理下，白菜土壤的微生物生物量變化如圖2所示，可以看出，與CK組相比，各施肥處理均能夠顯著增加土壤微生物生物量（P<0.05），除NPK和MNPK處理之間的土壤微生物量氮含量差異不顯著外，其余各處理間的土壤微生物生物量的差異均呈顯著，其中以MNPK處理組的土壤微生物生物量最高，與NPK、M處理組比，土壤微生物生物量碳含量分別增加了36.11%、48.49%，土壤微生物生物量氮含量分別增加了4.35%、14.29%。總體來說，MNPK處理更能顯著增加土壤的微生物生物量。

2.5 白菜產量、土壤微生物數量及土壤微生物生物量之間的相關性分析

白菜產量與土壤微生物數量、土壤微生物生物量之間的相關關系如表3所示，可以看出，土壤細菌數量與放線菌數量呈顯著相關關系;產量與細菌數量、放線菌數量、MBN均呈顯著相關關系，與MBC呈極顯著相關關系，MBC與細菌數量、真菌數量、放線菌數量均顯著相關關系，MBN與細菌數量、放線菌數量呈顯著相關關系。

3 討論

3.1 不同施肥處理對白菜生長及產量的影響

通過研究不同施肥處理對白菜生長及產量的影響發現，各施肥處理均能夠促進白菜的生長，其促進趨勢為MNPK>NPK>M>CK，說明MNPK處理組對白菜生長的效果最佳，能夠顯著提高植株的株高、根長、鮮質量、含水率及產量指標，同時能夠有效減少白菜霜霉病的發生。分析其原因，可能是復合微生物肥本身含有大量土壤活菌，活菌進入土壤后大量繁殖，能夠促進土壤菌群活力，改善土壤環境，從而促進白菜植株的生長。M處理組的效果不及NPK、MNPK處理組，其原因可能是白菜為葉菜類作物，需要大量氮、鉀元素，而這些元素通過化肥能夠更加快速地得到補給。因此可見，MNPK處理組，即80%化肥+復合微生物菌肥的效果優于單施化肥或微生物肥處理組，更利于白菜的生長，此結果與蔣永梅等關于微生物肥和化肥配合施用促進青梗花椰菜生長的研究結果[4]相一致。

3.2 不同施肥處理對土壤理化性質的影響

通過對土壤理化性質的研究發現，各施肥處理均能不同程度地提高土壤全氮含量、全磷含量、全鉀含量、堿解氮含量、有效磷含量、速效鉀含量、pH值、有機質含量等，其中MNPK處理組的效果最明顯。此結果說明，微生物肥料和化肥的配合施用，增加了土壤全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀、有機質含量，提高了土壤pH值，此研究結果與孫中濤等的試驗結果[15-19]相一致。施用微生物肥有利于改善土壤的理化性質和生物學特性，從而加速土壤養分的分解[20]。本研究中的NPK處理組能夠增加土壤養分，但其效果低于MNPK處理組，原因可能是單施化肥只能為土壤提供速效養分，不能徹底改善土壤的微生物結構。M處理組的效果低于NPK、MNPK 2個處理組，這可能是因為單施微生物肥不能滿足植物生長所需的全部養分[12]，這與蔣永梅等的研究結果[4]相一致。鄢洪海通過對青島地區連續幾年白菜種植的對比試驗表明，呈酸性質地的土壤（pH值為4.5～6.0）中大白菜根腫病的發生高于呈中性質地的土壤（6.5～7.5），表明土壤偏酸性更有利于大白菜根腫病的發生[21]。在本試驗中，對照組的土壤pH值為5.66，偏酸性，NPK組與CK組無顯著差異，M、MNPK組與CK、NPK組差異顯著，pH值偏中性，說明施用微生物肥能夠改善土壤的pH值，此結果與張建嶺等研究得出的長期施用復合微生物肥料后農田土壤pH值呈中性，而長期施用化肥的農田土壤pH值呈酸性的結果[22]一致。本試驗周期較短也能呈現此效果的原因可能是，微生物肥本身的pH值為中性，高于土壤的pH值，對于土壤的pH值起到一定的中和作用。

3.3 不同施肥處理對土壤微生物數量、土壤微生物生物量的影響

在不同施肥處理下，土壤細菌、放線菌數量的整體趨勢為MNPK>NPK>M>CK，土壤真菌數量的表現為NPK>MNPK>M>CK，即MNPK組與NPK組比，土壤細菌、放線菌數量增加，土壤真菌數量減少，說明復合微生物肥和化肥配合施用能夠增加土壤細菌、放線菌數量，減少土壤真菌數量;土壤微生物生物量碳、土壤微生物生物量氮的整體趨勢為MNPK>NPK>M>CK，說明復合微生物肥和化肥配合施用能夠增加土壤微生物生物量。以上結果說明，復合微生物和化肥配合施用，能夠提高土壤的微生物數量、土壤微生物生物量，改善土壤的生物學特性，有利于作物生長，這一結果與蔣永梅等的研究結果[4，23]一致。

3.4 白菜產量與土壤微生物數量及微生物生物量間的相關性

相關性分析表明，產量與微生物數量、微生物生物量之間呈一定的正相關關系，表明土壤微生物與作物產量關系密切，其原因可能是微生物菌肥中含有數量較多的功能性活菌，它們可以加快土壤有益微生物的繁殖，調控土壤微生物的群落結構，提高肥力，進而提高作物品質和產量[24]。微生物數量和微生物生物量之間也大多呈顯著正相關關系，表明土壤細菌、真菌、放線菌數量和土壤微生物生物量密切相關，共同影響著土壤的微生物群落，從而改善了土壤環境。

綜上，本試驗以80%化肥+復合微生物肥配合施用，能夠有效減少化肥的施用，降低污染，同時能夠增加白菜產量，改善土壤理化性質，增加土壤微生物的數量，提高土壤微生物生物量，改善土壤環境，從而為提供綠色、高效、高產的白菜生產提供理論依據。

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