不同微生物菌劑對土壤養分和西瓜生長的影響

唐開軍

(安徽省宣城市宣州區農村生態能源局, 安徽宣城 242000)

西瓜是我國重要的高效園藝作物之一,因果實汁多味甜、富含維生素、清爽解渴等優點深受大眾喜愛,在我國各地均有種植。截至2019年,我國西瓜總產量超過6 300萬t,占世界總產量的60%以上[1]。安徽省是我國西瓜重要產區之一,西瓜種植面積常年超過15萬hm2,西瓜產業在促進當地種植戶增收、農業增效等方面具有重要作用[2]。近年來,當地西瓜種植戶為了追求高產,連作問題較為嚴重,且不斷增加各類肥料的施用量,導致土壤養分不平衡、酶活性降低、病蟲害蔓延、西瓜產量和品質下降,嚴重制約了當地西瓜產業的可持續發展。因此,在實際生產中,研究制定科學的施肥方案是有效保障當地西瓜產業高質量發展的關鍵。

土壤、微生物、植株三者之間的穩定關系與作物生長密切相關,且在三者組成的體系中微生物的作用尤為關鍵。微生物可以將土壤中難溶性的、大分子的物質轉化、降解為可利用的、小分子的物質,還有的微生物可以提高作物抗病蟲能力[3]。因此,向土壤中施入微生物菌劑通過改善土壤微生物結構、改良土壤環境,最終達到作物增產提質的效果已成為研究熱點。目前,微生物菌劑在作物生產的應用較為廣泛,方成等[4]研究指出,土壤中配施EM菌劑可以顯著提高鮮食玉米果實的品質,增加微生物菌群數量,改善土壤肥力。高晶霞等[5]研究指出,土壤中施入不同比例的微生物菌劑,提高了土壤酶活性,減少了離子富集,有效減緩了辣椒土壤的連作障礙。岳明燦等[6]研究發現,配施EM菌劑后櫻桃番茄的產量得到了顯著提高,同時果實品質也得到了顯著改善。張敏碩等[7]發現,在張北冷涼壩上地區土壤中施用微生物菌劑可以顯著增加馬鈴薯產量,改善馬鈴薯品質和提高相關土壤酶活性。由此可知,微生物菌劑在改善土壤肥力、提升品質、提高產量方面具有一定優勢。目前微生物菌劑應用于玉米、辣椒、番茄、馬鈴薯等作物上的效果研究較多,但在西瓜上的應用效果研究相對較少且集中于單一種類的微生物菌劑,研究缺乏廣度,隨著市場微生物菌劑種類的不斷增加,多種微生物菌劑對土壤養分和西瓜生長影響的比較研究顯得不足。為此,筆者通過田間試驗,選用5種不同微生物菌劑,比較其對土壤養分和西瓜生長的影響,篩選出連作西瓜栽培中適宜施入的微生物菌劑種類,以期為當地后期西瓜配方施肥提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料供試西瓜品種為“美都”;供試肥料為氮磷鉀復合肥(WN∶WP∶WK=15∶15∶15),購自河北鄲農肥業有限公司。微生物菌劑:枯草芽孢桿菌(有效活菌數≥10億/g)、哈茨木霉菌(有效活菌數≥10億/g)、膠質芽孢桿菌(有效活菌數≥20億/g),購自濰坊興業源生物科技有限公司;玫瑰黃鏈霉菌(有效活菌數≥20億/g)、密旋鏈霉菌(有效活菌數≥20億/g),購自山東健力多農業科技有限公司。

1.2 試驗設計試驗于2021年7月在安徽省宣城市宣州區寒亭鎮通津村西瓜種植園進行,取4年西瓜連作土壤,試驗地0～20 cm土壤pH 6.98,有機質含量17.05 g/kg,全氮含量2.11 g/kg,有效磷含量63.77 mg/kg,速效鉀含量131.22 mg/kg。設6個處理:T1枯草芽孢桿菌;T2玫瑰黃鏈霉菌;T3密旋鏈霉菌;T4哈茨木霉菌;T5膠質芽孢桿菌;CK對照,不施用菌劑。各處理3次重復,隨機區組設計,各處理均于定植前開溝一次性施入復合肥450 kg/hm2、豬糞肥3 000 kg/hm2。各小區定植株行距為50 cm×20 cm,各處理定植40株,每穴施用菌劑20 g。

1.3 測定指標與方法

1.3.1土壤養分。 果實采收期按照多點采樣法取各小區0～20 cm土層土壤樣品,混合均勻后用塑料袋密封。樣品自然風干、研磨,過0.15 mm篩后裝袋待測土壤養分。土壤養分相關指標的測定方法參照《土壤農化分析》[8],重鉻酸鉀-硫酸亞鐵滴定法測定有機質含量,堿解擴散法測定堿解氮含量,硫酸鉬銻抗比色法測定有效磷含量,火焰光度計測定速效鉀含量,pH計測定pH。

1.3.2西瓜植株生物量。于西瓜成熟收獲時, 每個小區各處理隨機選取3株具有代表性的植株,用鋼卷尺測定植株地下部主根系長度,然后再用電子天平分別測定植株地上部分和地下部分的鮮質量,并將地上部分和地下部分置入恒溫箱中,于105 ℃條件下殺青30 min,然后轉入80 ℃烘至恒重,最后測定植株地上部分和地下部分的干質量。

1.3.3西瓜產量。于西瓜成熟收獲時,每個小區各處理隨機選取6個大小較為一致的西瓜測定單果質量,并根據結果計算出1hm2的產量。

1.3.4西瓜品質。測定單果質量后,將果實縱切測量果皮厚度;參照謝英添等[9]的方法,利用手持糖度計測定果實的邊部可溶性固形物和中部可溶性固形物含量,采用鉬藍比色法測定維生素C含量,采用硫酸蒽酮法測定可溶性糖含量。

1.4 數據處理試驗數據均采用Excel軟件進行整理,并利用SPSS 20.0軟件進行數據的統計分析,用單因素方差分析法檢驗處理間差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 不同微生物菌劑處理對土壤養分和pH的影響由表1可知,不同微生物菌劑處理對土壤養分的影響不同。土壤有機質含量表現為處理T3>T2>T5>T4>T1>CK,處理T1～T5分別較CK增加12.95%、16.07%、23.50%、14.87%、15.59%,且與CK差異均達顯著水平;土壤堿解氮含量表現為處理T3、T4、T5均顯著高于CK,處理T1和T2均低于CK;土壤有效磷含量表現為處理T1～T5均顯著高于CK,且處理T2均顯著高于其他處理;土壤速效鉀含量表現為處理T1～T5均顯著高于CK,處理T5最高,其次為處理T3,且處理T3和T5均顯著高于其他處理;pH表現為處理T1～T5均低于CK,但與CK差異均不顯著。綜合來看,不同微生物菌劑處理可以提高土壤養分并降低土壤pH。

表1 不同微生物菌劑處理對土壤養分的影響

2.2 不同微生物菌劑處理對西瓜植株生物量和主根長的影響由表2可知,鮮質量表現方面,不同微生物菌劑處理的地上部、地下部鮮質量均高于CK,除處理T2外,其他處理與CK差異均達顯著水平。其中,處理T4的地上部、地下部鮮質量均最高,分別較CK增加48.21%、30.68%;其次為處理T5,分別較CK增加31.51%、17.00%。干質量表現方面,不同微生物菌劑處理的地上部、地下部干質量均高于CK,除處理T2外,其他處理與CK差異均達顯著水平。其中,處理T4的地上部、地下部干質量均最高,分別較CK增加29.97%、56.66%;其次為處理T5,分別較CK增加18.32%、36.00%。主根長表現方面,不同微生物菌劑處理的主根長均高于CK,其中處理T1、T4、T5與CK差異均達顯著水平,分別較CK增長12.51%、28.50%、19.74%。綜合分析,不同微生物菌劑處理均可以提高西瓜植株生物量和主根長,處理T4、T5的效果較為明顯。

表2 不同微生物菌劑處理對西瓜植株生物量和主根長的影響

2.3 不同微生物菌劑處理對西瓜產量的影響由表3可知,單瓜質量方面,不同微生物菌劑處理的單瓜質量均顯著高于CK,其中處理T4最大,較CK增加30.25%;其次為處理T5、T1,分別較CK增加14.45%、11.95%。產量方面,不同微生物菌劑處理的產量均高于CK,其中處理T4最高,較CK增加16.13%,且與其他處理間差異均達顯著水平;其次為處理T5,較CK顯著增加6.51%;處理T1、T2、T3雖然都高于CK,但與CK差異均不顯著。可見,不同微生物菌劑處理均可以提高西瓜單瓜質量和產量,且以處理T4的效果最為顯著。

表3 不同微生物菌劑處理對西瓜產量的影響

2.4 不同微生物菌劑處理對西瓜品質的影響由表4可知,不同微生物菌劑處理的瓜皮厚度均高于CK,其中處理T1、T2、T3與CK差異均不顯著,處理T4、T5均與CK差異顯著。不同微生物菌劑處理的可溶性糖含量均高于CK,僅處理T5顯著高于CK,較CK提升22.97%,其他處理與CK差異均不顯著。不同微生物菌劑處理的維生素C含量均高于CK,僅處理T3與CK差異未達顯著水平,其他處理與CK差異均達顯著水平,且處理T5含量最高,較CK提升25.93%。不同微生物菌劑處理的中部可溶性固形物含量均顯著高于CK,處理T5含量最高,較CK提升23.66%;不同微生物菌劑處理的邊部可溶性固形物含量均高于CK,但各處理與CK差異均不顯著。可見,不同微生物菌劑處理均可以改善西瓜品質,且以處理T5的效果最為顯著。

表4 不同微生物菌劑處理對西瓜品質的影響

3 討論與結論

微生物菌劑施入土壤后,可以增加土壤中微生物數量,加快分解土壤有機物,有效促進土壤自我調節能力的提升,從而改良土壤的團粒結構和環境,降低土壤鹽堿度,改善土壤的理化性質,提高養分含量。該研究結果表明,5種微生物菌劑施入土壤后,均提高了土壤養分,且降低了土壤pH,這與于會麗等[10-11]的研究結果相一致。

適宜的微生物菌劑可以提供作物生長必需的營養物質,同時還可以分泌氨基酸、赤霉素、維生素等多種活性物質,從而提升土壤肥力,促進作物生長[12]。Rafique等[13]研究指出,根際促生菌PGPR可以增加秋葵的根長和根干生物量。申佳麗等[14]研究表明,7種不同芽孢桿菌均可以促進設施小黃瓜的生長,提升根系活力,增加地上生物量和地下生物量。該研究結果表明,不同微生物菌劑處理均可以提高西瓜植株的生物量和主根長,這與前人的研究結果相一致,且該研究中哈茨木霉菌處理的生物量最高、主根長最長,其次為膠質芽孢桿菌處理,這表明哈茨木霉菌和膠質芽孢桿菌較適宜西瓜植株的生長。

張敏碩等[7]研究表明,微生物菌劑可以提高馬鈴薯產量,并提高Vc、可溶性蛋白質和可溶性糖含量。侯樂梅等[15]指出,將微生物菌劑添加至番茄栽培基質中可以有效提高果實產量和維生素C含量。李鳳霞等[16]研究指出,配施微生物菌劑可以顯著增加花椰菜產量和生物量。張旺林等[17]研究表明,微生物菌劑可以提高金絲小棗的產量,也可以提高果實中的可溶性總糖、維生素C、可滴定酸含量。該研究結果表明,不同微生物菌劑處理均可以提高西瓜的產量,其中哈茨木霉菌處理的產量最高;不同微生物菌劑處理均可以不同程度改善西瓜的品質,其中膠質芽孢桿菌處理的可溶性糖、 維生素C和可溶性固形物含量均最高。這表明哈茨木霉菌處理在西瓜增產方面效果最好,膠質芽孢桿菌處理在改善西瓜品質方面效果最好。

綜上所述,在該試驗條件下,枯草芽孢桿菌、玫瑰黃鏈霉菌、密旋鏈霉菌雖然可以一定程度促進西瓜植株的生長,但是在增產和改善品質方面的作用有限;哈茨木霉菌、膠質芽孢桿菌在促生長和增產提質方面的作用效果均較好,且哈茨木霉菌的增產效果最好,膠質芽孢桿菌的提質效果最好,因此,在實際生產中可根據需要選擇不同的微生物制劑種類。筆者比較了5種微生物菌劑對土壤養分和西瓜生長的影響,但對于上述5種微生物菌劑混合配施的效果有待進一步研究。