4種微生物菌劑對多年連作甜瓜土壤理化性質的影響

馬二磊，黃蕓萍*，臧全宇，丁偉紅，王毓洪，郝芳敏，高海東，劉磊

(1.寧波市農業科學研究院 寧波市瓜菜育種重點實驗室，浙江 寧波 315040； 2.南京集思慧遠生物科技有限公司，江蘇 南京 210023)

甜瓜是我國重要的園藝經濟作物之一，深受廣大消費者青睞。但受耕地的限制，甜瓜連作現象十分普遍，由于設施內生態條件特殊和土壤水鹽運動特殊規律的作用，蔬菜設施栽培也存在著許多突出的問題。長期連作導致了土壤微生物菌群失衡，有害病原微生物大量繁殖，病蟲害發生頻繁，土傳病害逐年加重[1-4]。土壤是地球生態圈內化學反應活動最多的生態區域，是農作物生長發育的載體，滿足了植物基本的養分供給需求，土壤的質量直接影響農產品的產量與品質。土壤微生物是土壤生態系統的重要組成成分，它對土壤中植物有效養分的轉化和吸收、有害生物的綜合防治及土壤生物修復都起著重要作用。微生物菌劑是對植物生長發育有益的一類生物菌劑，既能提高肥效，達到增產和提質的目的，又能節約成本、減少環境污染、提高土壤中的生物多樣性、減輕病害[5]。國內科研人員針對微生物菌劑對土壤理化性質的影響開展了相關研究，普遍認為土壤理化性質與土壤微生物活動密切相關，互有影響。黃秋良等[5]認為，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。嚴建輝[6]認為，復合微生物菌劑對提高土壤有機質及土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量有較好效果。張曼麗等[7]認為，復合微生物菌劑和氨基酸水溶肥混合施用，可以提高哈密瓜產量，對土壤pH有較好的調節作用，地塊更適宜哈密瓜生長。羅玉蘭等[8]認為，施用有機肥+菌劑復合處理能顯著提高土壤pH、有機質、有效磷含量。本文研究了微生物菌劑對土壤理化性質的影響，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

試驗在寧波市農科院高新農業技術實驗園區進行，選擇多年種植甜瓜連作嚴重連棟玻璃溫室地塊，采用九點取樣法取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 處理設計

試驗設5個處理。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：枯草芽孢桿菌、粉紅粘帚霉≥10×109·g-1)；復合微生物菌劑(有效活菌數：枯草芽孢桿菌、粉紅粘帚霉≥50×109·mL-1)；冠菌靈(有效活菌數：枯草芽孢桿菌、粉紅粘帚霉≥10×109·g-1)，均由中國農業科學院、北京啟高生物科技有限公司生產。使用方法為第1次灌根寶400倍液，第2次復合微生物菌劑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、施特葆2號(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400倍液，第2次施特葆2號400倍液，第3次施特葆2號300倍液。

T4為本實驗室篩選新型菌劑NBmelon(本實驗室自主分離篩選獲得，有效活菌數：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3次，按照廠家推薦濃度連續使用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后取土樣進行檢測。

1.2.2 指標測定及方法

委托南京集思慧遠生物科技有限公司對土壤理化指標進行測定。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，電導率法直接測定全鹽含量[9]；通氣孔隙度采用環刀法測定；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)進行分析。

土壤質地的劃分依照美國制土壤分級標準[10-11]分為7級。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為細砂；100～50 μm為極細砂；50～2 μm為粉粒；<2 μm為黏粒。

1.3 數據處理與分析

采用Excel 2013進行制圖，采用DPS V16.05進行統計分析，采用Tukey法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 土壤性狀分析

對5個處理的土壤pH、EC、全鹽、通氣孔隙度、土壤粒徑進行測定和方差分析。由表1可知，pH、通氣孔隙度、黏粒、粗砂、極粗砂、黏粒總含量、砂粒總含量的重復間P值>0.05，差異不顯著，表明試驗數據重復性好，結果可靠；EC、全鹽、粉粒、極細砂、細砂、中砂、粉粒總含量的重復間P值<0.05，差異顯著，表明試驗數據穩定性一般，不同重復間數值變異幅度較大。不同處理的pH、EC、全鹽、極細砂處理間P<0.01，差異達極顯著水平；黏粒、細砂、黏粒總含量的處理間P<0.05，差異達顯著水平；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 各性狀不同重復及處理間方差分析

2.2 多重比較

對5個處理的土壤pH值、EC值、全鹽、通氣孔隙度、土壤粒徑進行多重比較，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，施用時會增加土壤EC值和含鹽量。極細砂為12.35%～17.69%，各菌劑處理均顯著低于CK。細砂為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，按照美國制土壤質地分類標準屬于粉壤土。

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個處理不同粒度范圍土壤粒徑累加值(圖2)進行分析可知，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 小結與討論

試驗研究表明，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到極顯著水平，表明不同微生物菌劑對土壤同一理化指標有不同的效果，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處理時間不足有關系，黃秋良等[5]得到類似結果。但劉軍輝[12]認為，施用復合微生物制劑后，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，在施用時不可避免的增加了土壤含鹽量，不同品牌的菌劑產品加工工藝、成分、含量差異較大，對土壤造成不同的效應。黃秋良等[5]認為，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]認為，改良劑與微生物菌劑聯合施用均能增加鹽堿土的陽離子交換量，降低其電導率、全鹽量和堿化度。試驗結果的差異可能與本試驗采用的是花盆試驗有關，沒有種植農作物，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不一、形狀組成各異的顆粒組成，而土壤粒徑分布強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，均值分別達到64.59%和34.47%，按照美國制土壤質地分類標準為粉壤土。壤土通氣透水、保水保肥能力較好，適合多數作物生長，是農業生產上較為理想的土壤質地類型。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最大，增幅最明顯。不同粒徑的土粒其理化性質有所不同，因此，土壤的粒徑分布在某種程度上決定了土壤的結構和性質，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。