4種微生物菌劑對多年連作甜瓜土壤理化性質(zhì)的影響

馬二磊，黃蕓萍*，臧全宇，丁偉紅，王毓洪，郝芳敏，高海東，劉磊

(1.寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院 寧波市瓜菜育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 寧波 315040； 2.南京集思慧遠(yuǎn)生物科技有限公司，江蘇 南京 210023)

甜瓜是我國重要的園藝經(jīng)濟(jì)作物之一，深受廣大消費(fèi)者青睞。但受耕地的限制，甜瓜連作現(xiàn)象十分普遍，由于設(shè)施內(nèi)生態(tài)條件特殊和土壤水鹽運(yùn)動(dòng)特殊規(guī)律的作用，蔬菜設(shè)施栽培也存在著許多突出的問題。長期連作導(dǎo)致了土壤微生物菌群失衡，有害病原微生物大量繁殖，病蟲害發(fā)生頻繁，土傳病害逐年加重[1-4]。土壤是地球生態(tài)圈內(nèi)化學(xué)反應(yīng)活動(dòng)最多的生態(tài)區(qū)域，是農(nóng)作物生長發(fā)育的載體，滿足了植物基本的養(yǎng)分供給需求，土壤的質(zhì)量直接影響農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量與品質(zhì)。土壤微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成成分，它對土壤中植物有效養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和吸收、有害生物的綜合防治及土壤生物修復(fù)都起著重要作用。微生物菌劑是對植物生長發(fā)育有益的一類生物菌劑，既能提高肥效，達(dá)到增產(chǎn)和提質(zhì)的目的，又能節(jié)約成本、減少環(huán)境污染、提高土壤中的生物多樣性、減輕病害[5]。國內(nèi)科研人員針對微生物菌劑對土壤理化性質(zhì)的影響開展了相關(guān)研究，普遍認(rèn)為土壤理化性質(zhì)與土壤微生物活動(dòng)密切相關(guān)，互有影響。黃秋良等[5]認(rèn)為，微生物菌劑處理的土壤提高了土壤pH值，使得土壤的酸性降低。嚴(yán)建輝[6]認(rèn)為，復(fù)合微生物菌劑對提高土壤有機(jī)質(zhì)及土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量有較好效果。張曼麗等[7]認(rèn)為，復(fù)合微生物菌劑和氨基酸水溶肥混合施用，可以提高哈密瓜產(chǎn)量，對土壤pH有較好的調(diào)節(jié)作用，地塊更適宜哈密瓜生長。羅玉蘭等[8]認(rèn)為，施用有機(jī)肥+菌劑復(fù)合處理能顯著提高土壤pH、有機(jī)質(zhì)、有效磷含量。本文研究了微生物菌劑對土壤理化性質(zhì)的影響，旨在為找到緩解、改善土壤連作障礙的方法提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)在寧波市農(nóng)科院高新農(nóng)業(yè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)園區(qū)進(jìn)行，選擇多年種植甜瓜連作嚴(yán)重連棟玻璃溫室地塊，采用九點(diǎn)取樣法取20～30 cm耕層土壤，將土壤混勻敲碎后過篩去除大顆粒土壤，取8 kg土壤放置于花盆中。

1.2 方法

1.2.1 處理設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理。T1為谷樂豐聚谷氨酸微生物菌劑(南京軒凱生物科技有限公司，有效活菌數(shù)為解淀粉芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌≥88×109·mL-1)，使用方法為第1次200倍液，第2次200倍液，第3次100倍液。

T2為啟高系列生物系列菌劑(灌根寶，有效活菌數(shù)：枯草芽孢桿菌、粉紅粘帚霉≥10×109·g-1)；復(fù)合微生物菌劑(有效活菌數(shù)：枯草芽孢桿菌、粉紅粘帚霉≥50×109·mL-1)；冠菌靈(有效活菌數(shù)：枯草芽孢桿菌、粉紅粘帚霉≥10×109·g-1)，均由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院、北京啟高生物科技有限公司生產(chǎn)。使用方法為第1次灌根寶400倍液，第2次復(fù)合微生物菌劑300倍液，第3次冠菌靈300倍液。

T3為施特葆系列菌劑，施特葆1號(hào)、施特葆2號(hào)(浙江施特葆生物科技有限公司，酵母菌和乳酸菌等生物酵素，多種活性酶，活性因子)。使用方法為第1次施特葆1號(hào)400倍液，第2次施特葆2號(hào)400倍液，第3次施特葆2號(hào)300倍液。

T4為本實(shí)驗(yàn)室篩選新型菌劑NBmelon(本實(shí)驗(yàn)室自主分離篩選獲得，有效活菌數(shù)：多粘類芽孢桿菌≥10×109·mL-1)。使用方法為第1次200倍液，第2次200倍液，第3次100倍液。

CK為清水對照，3次全部用清水。

每處理重復(fù)3次，按照廠家推薦濃度連續(xù)使用3次，每10 d處理1次，共處理3次。每次澆灌微生物菌劑1 L，最后1次處理20 d后取土樣進(jìn)行檢測。

1.2.2 指標(biāo)測定及方法

委托南京集思慧遠(yuǎn)生物科技有限公司對土壤理化指標(biāo)進(jìn)行測定。土壤pH值用電位法測定；EC值用電極法測定；全鹽按照水土比5∶1制備土壤浸出液，電導(dǎo)率法直接測定全鹽含量[9]；通氣孔隙度采用環(huán)刀法測定；土壤粒徑分析。用Malvern Mastersizer 3000型激光粒徑分析儀(英國馬爾文公司生產(chǎn))進(jìn)行分析。

土壤質(zhì)地的劃分依照美國制土壤分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[10-11]分為7級(jí)。其中，2 000～1 000 μm為極粗砂；1 000～500 μm為粗砂；500～250 μm為中砂；250～100 μm為細(xì)砂；100～50 μm為極細(xì)砂；50～2 μm為粉粒；<2 μm為黏粒。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2013進(jìn)行制圖，采用DPS V16.05進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用Tukey法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤性狀分析

對5個(gè)處理的土壤pH、EC、全鹽、通氣孔隙度、土壤粒徑進(jìn)行測定和方差分析。由表1可知，pH、通氣孔隙度、黏粒、粗砂、極粗砂、黏粒總含量、砂粒總含量的重復(fù)間P值>0.05，差異不顯著，表明試驗(yàn)數(shù)據(jù)重復(fù)性好，結(jié)果可靠；EC、全鹽、粉粒、極細(xì)砂、細(xì)砂、中砂、粉粒總含量的重復(fù)間P值<0.05，差異顯著，表明試驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定性一般，不同重復(fù)間數(shù)值變異幅度較大。不同處理的pH、EC、全鹽、極細(xì)砂處理間P<0.01，差異達(dá)極顯著水平；黏粒、細(xì)砂、黏粒總含量的處理間P<0.05，差異達(dá)顯著水平；通氣孔隙度、粉粒、中砂、粗砂、極粗砂、粉粒總含量、砂粒總含量的處理間P>0.05，差異不顯著。

表1 各性狀不同重復(fù)及處理間方差分析

2.2 多重比較

對5個(gè)處理的土壤pH值、EC值、全鹽、通氣孔隙度、土壤粒徑進(jìn)行多重比較，由表2可知，土壤pH為5.23～5.46，T3最高為5.46，極顯著高于CK；T1、T4高于CK但差異不顯著，T2低于CK，表明施特葆系列微生物菌劑具有提高土壤pH值、改良酸性土壤的作用。土壤EC值為0.34～0.66，全鹽為0.09%～0.17%，T1和T2的EC值和全鹽顯著高于CK，T3和T4與CK差異不顯著，表明谷樂豐聚谷氨酸微生物菌劑、啟高系列生物系列菌劑含有礦物肥料成分，施用時(shí)會(huì)增加土壤EC值和含鹽量。極細(xì)砂為12.35%～17.69%，各菌劑處理均顯著低于CK。細(xì)砂為9.94%～12.00%，僅T2顯著低于CK。黏粒總含量為0.78%～1.23%，T1、T2、T3高于CK但差異不顯著；粉粒總含量為62.45%～68.06%，各菌劑處理高于CK但差異不顯著；砂粒總含量為30.71%～36.77%，各菌劑處理低于CK但差異不顯著。可見，樣品土壤成分以粉粒和砂粒為主，按照美國制土壤質(zhì)地分類標(biāo)準(zhǔn)屬于粉壤土。

表2 不同處理間土壤性狀多重比較

2.3 土壤粒徑分析

由圖1可知，在1～2 μm粒度，處理T2、T3、T1高于CK，僅T4低于CK；在2～5、5～10、10～20 μm粒度，各菌劑處理均高于CK；在30～50、50～75、75～100、100～250 μm粒度，處理T1、T2、T3均低于CK。

圖1 不同處理土壤樣品粒徑分析

對5個(gè)處理不同粒度范圍土壤粒徑累加值(圖2)進(jìn)行分析可知，在1～5至1～100 μm粒度，T2的比值最高。在1～2至1～50 μm粒度，T1～T3的比值高于CK；在1～75至1～1 000 μm粒度，T2～T4的比值高于CK。綜合來看，處理T1～T3在1～50 μm粒度的比值高于CK，能增加土壤粉粒含量，特別是處理T2對土壤粒徑分布的效應(yīng)最大，增加幅度最為明顯。

圖2 不同處理土壤樣品粒徑累加值分析

3 小結(jié)與討論

試驗(yàn)研究表明，施特葆系列菌劑、谷樂豐聚谷氨酸微生物菌劑、新型菌劑NBmelon的pH值高于清水對照，但只有施特葆系列菌劑差異達(dá)到極顯著水平，表明不同微生物菌劑對土壤同一理化指標(biāo)有不同的效果，施用施特葆系列微生物菌劑、谷樂豐聚谷氨酸微生物菌劑、新型菌劑NBmelon具有提高土壤pH值、改良酸性土壤的作用，谷樂豐聚谷氨酸微生物菌劑和新型菌劑NBmelon處理差異不顯著的原因可能與試驗(yàn)處理時(shí)間不足有關(guān)系，黃秋良等[5]得到類似結(jié)果。但劉軍輝[12]認(rèn)為，施用復(fù)合微生物制劑后，土壤pH值、EC值顯著降低，對土壤鹽堿性改良效果明顯。

谷樂豐聚谷氨酸微生物菌劑、啟高系列生物系列菌劑處理的土壤EC值和全鹽顯著高于清水對照，原因可能是菌劑添加了礦物肥料成分，在施用時(shí)不可避免的增加了土壤含鹽量，不同品牌的菌劑產(chǎn)品加工工藝、成分、含量差異較大，對土壤造成不同的效應(yīng)。黃秋良等[5]認(rèn)為，微生物菌劑處理的土壤提高了土壤速效磷、速效鉀含量。但汪立梅等[13]認(rèn)為，改良劑與微生物菌劑聯(lián)合施用均能增加鹽堿土的陽離子交換量，降低其電導(dǎo)率、全鹽量和堿化度。試驗(yàn)結(jié)果的差異可能與本試驗(yàn)采用的是花盆試驗(yàn)有關(guān)，沒有種植農(nóng)作物，微生物菌劑含有礦物成分和添加劑，花盆中的礦物肥料只有增加沒有消耗，等于變相增加了土壤含鹽量。

土壤是由不同比例及粒徑粗細(xì)不一、形狀組成各異的顆粒組成，而土壤粒徑分布強(qiáng)烈影響著土壤水力特性、肥力狀況及土壤侵蝕等，是重要的土壤物理特性之一。樣品土壤以粉粒和砂粒為主，均值分別達(dá)到64.59%和34.47%，按照美國制土壤質(zhì)地分類標(biāo)準(zhǔn)為粉壤土。壤土通氣透水、保水保肥能力較好，適合多數(shù)作物生長，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上較為理想的土壤質(zhì)地類型。土壤粉粒總含量為62.45%～68.08%，各菌劑處理均高于對照，但差異不顯著；在2～5、5～10、10～20 μm粒度，各菌劑處理均高于對照。在1～2至1～50 μm粒度，谷樂豐聚谷氨酸微生物菌劑、啟高系列生物系列菌劑、施特葆系列菌劑的比值高于對照；在1～5至1～100 μm粒度，啟高系列生物系列菌劑的比值最高，對土壤粒徑分布的效應(yīng)最大，增幅最明顯。不同粒徑的土粒其理化性質(zhì)有所不同，因此，土壤的粒徑分布在某種程度上決定了土壤的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，粉粒土壤含量增加被看作對改良土壤通氣透水、保水保肥具有積極作用[14]。4個(gè)微生物菌劑處理的粉粒總含量均高于對照，而砂粒總含量均低于對照。總體來看，施用微生物菌劑具有增加土壤粉粒含量的作用，其中谷樂豐聚谷氨酸微生物菌劑最為明顯。