几种微生物菌肥对连作黄瓜生长及土壤理化性状的影响

王 涛 辛世杰 乔卫花 刘 霞 奥岩松*

（1上海多利农业发展有限公司，上海 201311；2上海交通大学，上海 200240）

许多园艺植物、大田经济作物和中草药都存在不同程度的连作障碍（Dobermann et al.，2000；Alvey et al.，2001；贺丽娜 等，2008；王磊 等，2009；张重义和林文雄，2009）。黄瓜（Cucumis sativusL.）是人们最为喜爱的蔬菜之一，也是调整我国城乡种植业结构中发展较快的经济作物。近年来，由于受到耕地面积、种植习惯、耕地政策以及设施栽培等因素的影响，黄瓜连作现象越来越严重，导致黄瓜植株发育迟缓、瓜秧细弱、蔓稍不展、果实小、品质差，严重时植株死亡甚至绝收，枯萎病、立枯病等病害大面积发生，已成为制约黄瓜优质高产的主要障碍。因此，探索黄瓜连作障碍的克服途径及其机理有着重要的现实意义。微生物肥料是经过特殊工艺制成的含有活菌并用于植物的生物制剂或活菌制剂，具有增加土壤肥力、增强植物对养分的吸收、提高作物的抗病能力等多种功能（杨玉新 等，2008）。以往人们对于连作障碍的研究主要集中在致病机理、病原菌鉴定及常规防治方面（吴凤芝 等，2000；马云华 等，2005；张璐 等，2007；吴焕涛 等，2008；王玉彦 等，2009），而关于微生物菌剂在克服连作障碍方面的研究鲜有报道。本试验运用盆栽法研究了几种不同微生物菌剂对连作黄瓜生长及土壤理化性质的影响，以期为微生态制剂的应用及黄瓜连作障碍的克服提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验在上海交通大学农业与生物学院试验农场温室（RICHEL，法国）内进行，温度28 ℃/20 ℃（昼/夜）、相对湿度（70±5）%，自然光照。

供试品种：春秋旱黄瓜，四川省绵阳市南峰蔬菜研究所生产。

供试土壤：试验所用土壤取自上海市奉贤区南桥镇杨王村蔬菜生产基地。该基地种植用棚为长60 m、宽7 m、高2 m的竹架拱棚，棚内土壤为已种植过5茬黄瓜的连作灰潮土。2009年4月15日分别在多个拱棚多点采取0～20 cm耕层土样，用编织袋装好带回农场温室。土壤基本理化性质：有机质含量1.75%，碱解氮83.05 mg·kg-1，速效磷61.25 mg·kg-1，速效钾242.43 mg·kg-1，pH 7.87，EC 1.86 mS·cm-1，容重 1.61 g·cm-3。

供试试剂：试验所用微生物制剂为上海创博生态工程有限公司提供的连茬王、护根宝，北京华夏康源科技有限公司提供的金宝贝及上海交通大学农业与生物学院提供的多功能木霉菌肥4种生物菌剂，均为定型产品。产品参数见表1。

1.2 试验设计

试验采用盆栽方式，完全随机排列。试验前，为增加土壤肥力，以N∶P2O5∶K2O=0.2∶0.2∶0.2 g·kg-1土用量向土壤中施入复合肥及少量有机肥，并充分混匀。2009年5月10日将充分混匀的黄瓜连作土壤装入盆（25 cm×18 cm）中，每盆装土3.0 kg。试验设4个处理，即连茬王7 g·株-1、多功能木霉菌肥6 g·株-1、金宝贝5 g·株-1、护根宝5 g·株-1（剂量参考产品说明），分别表示为L、M、J、H，以不添加菌肥为对照（CK）。每处理3盆，3次重复，即每处理9盆。5月12日，将事先备好的微生物菌剂按量施入定植穴中，并与周围松土充分混匀，每盆定植事先育好的整齐一致、无病虫害的黄瓜壮苗 1株。黄瓜生长期保持盆内土壤含水量在 60%～80%，其他管理按黄瓜盆栽常规管理方法进行，各处理间管理水平一致。

表1 4种微生物菌肥主要参数

1.3 测定指标

1.3.1 生长指标及生理指标 于定植后40 d从各处理随机选取黄瓜植株5株，测定其株高、叶片数、叶面积、叶干质量、植株总干质量等生长指标及叶绿素、根系活力等生理指标。株高采用直尺测量，叶片数采用计数法，叶面积采用叶面积仪测定法，叶干质量和总干质量采用烘干称重法。叶绿素、类胡萝卜素含量采用丙酮乙醇混合液提取法（张宪政，1992）测定，各处理叶片均为第8节位的成熟叶片；根系活力采用TTC比色法（李合生 等，2000）测定。

1.3.2 土壤理化性状指标（刘肃和李酉开，1995；鲁如坤，2000） 土壤容重采用环刀法测定；孔隙度采用计算法，即孔隙度（%）=（1-容重/比重）×100；有机质含量采用重铬酸钾容量-稀释热法测定；碱解氮含量采用碱解扩散法测定；有效磷含量采用M3-钼锑抗比色法测定；有效K、Ca、Na、Mg含量采用M3-原子吸收分光光度计法测定；pH、电导度（EC）采用土∶水=1M∶5M浸提，用pH计和电导仪测定。

1.4 数据处理

采用SAS统计软件进行方差分析，用SigmaPlot 9.0软件作图

2 结果与分析

2.1 微生物菌肥对连作黄瓜生长指标的影响

由表 2可以看出，除根冠比外，4种微生物菌肥处理下连作黄瓜的株高、叶片数、叶干质量、植株总干质量及叶面积指数均较对照显著增加，说明施用微生物菌肥能够有效抑制连作对黄瓜生长的影响。总体来看，各菌肥对连作黄瓜生长指标的影响效果依次为：护根宝＞多功能木霉菌肥＞连茬王＞金宝贝。护根宝处理的黄瓜株高、叶片数、叶干质量、植株总干质量及叶面积指数分别比对照增加54.8%、40.0%、96.0%、94.9%、73.2%。其中，就叶干质量、植株总干质量及叶面积指数而言，护根宝的处理效果显著好于其他 3种菌肥。据报道，连作土壤由于同一类根系分泌物的持续释放，形成了特定的土壤环境和根际条件，导致土壤微生物种类和数量发生变化，病原菌积累（唐咏 等，1999），微生物菌肥可有效缓解黄瓜连作障碍，可能是因为菌肥中的功能菌在作物根系附近快速繁殖，形成优势菌群，与病原微生物形成竞争性拮抗作用，从而阻挡了病原微生物对作物的侵害。

表2 微生物菌肥对连作黄瓜生长指标的影响

2.2 微生物菌肥对连作黄瓜叶片色素含量及根系活力的影响

光合作用是植物生长的重要能量来源和物质基础，叶片中叶绿素含量是反映植物光合能力和丰产性能的生理指标之一。根系活力是一种客观地反映根系生命活动的生理指标，其强度高低可在一定程度上反映植株的生长能力。由表3可以看出，除金宝贝外，其他3种微生物菌肥处理均能显著提高连作黄瓜叶片叶绿素a、类胡萝卜素及总叶绿素含量。其中，连茬王的处理效果最好，其次为护根宝，再次为多功能木霉菌肥，3种菌肥处理的黄瓜叶片叶绿素a含量分别较对照提高22.1%、18.3%、17.8%，叶绿素b含量分别较对照提高62.8%、44.2%、24.4%，类胡萝卜素含量分别较对照提高28.0%、25.3%、22.7%。连茬王、护根宝处理下黄瓜叶片叶绿素a/b值均显著低于对照，说明其主要提高了黄瓜叶片中叶绿素b的含量。由表3还可以看出，护根宝、多功能木霉菌肥、连茬王、金宝贝处理下黄瓜的根系活力分别比对照提高47.6%、45.2%、28.5%、24.0%，差异均达显著水平。

表3 微生物菌肥对连作黄瓜叶片色素含量及根系活力的影响

2.3 微生物菌肥对黄瓜连作土壤理化性状的影响

土壤容重和土壤孔隙度是土壤物理性状的重要组成部分，关系着土壤水、气、热的流通与贮存（Mari et al.，2008）。由图1可以看出，4种微生物菌肥处理中，只有多功能木霉菌肥处理显著降低了连作黄瓜土壤容重，降低幅度为9.9%；提高了土壤孔隙度，提高幅度为10.3%，说明多功能木霉菌肥对改善黄瓜连作土壤物理性状具有重要作用，这可能与多功能木霉菌肥为颗粒状及其能够促进黄瓜根系生长有关。

土壤有机质是土壤肥力的重要指标。由表4可知，各微生物菌肥处理均显著提高了黄瓜连作土壤的有机质含量和pH值，其中有机质含量以连茬王处理增幅最高，为16.5%；pH值以多功能木霉菌肥处理增幅最高，为4.3%，这可能与微生物菌肥能够促进土壤中植物残体等有机物的腐殖化过程有关，同时说明施用菌肥能够有效防止设施黄瓜长期连作导致的土壤酸化。各菌肥处理对连作土壤电导度（EC）的影响无明显规律。除金宝贝对黄瓜连作土壤中有效磷含量的影响不显著外，其余各菌肥处理均显著提高了黄瓜连作土壤中碱解氮、有效磷和有效钾含量，其中多功能木霉菌肥处理效果最好，有效氮、磷、钾含量分别比对照提高21.5%、14.1%、14.8%。各菌肥处理对黄瓜连作土壤中有效钙、镁、钠含量的影响无明显规律。从各微生物菌肥对黄瓜连作土壤化学性状的总体改良效果来看，依次为多功能木霉菌肥＞护根宝＞连茬王＞金宝贝。

图1 微生物菌肥对黄瓜连作土壤容重及孔隙度的影响

表4 微生物菌肥对黄瓜连作土壤化学性状的影响

3 讨论

许多作物普遍存在连作障碍现象，但是引起连作障碍的原因尚未完全清楚。原因之一可能是连作致使土壤微生物区系发生了变化，有益微生物减少，有害微生物增多，土壤病害蔓延（吴凤芝 等，2002）。本试验通过微生物菌肥处理黄瓜连作土壤，结果发现其能够明显改善连作黄瓜地上部的生长并改善连作土壤理化性状，说明其对黄瓜连作障碍具有明显的抑制作用。经过微生物菌肥处理后，黄瓜植株的长势明显好于对照，叶绿素含量、根系活力、土壤pH值及土壤有机质、碱解氮、有效磷、有效钾含量明显高于对照，原因可能是微生物菌肥中含有大量功能菌，功能菌的迅速繁殖优化了土壤微生物种群结构，活化了土壤酶活性，从而加快土壤中有机物质的分解，促进土壤中固定养分向有效养分的转化，进而促进植株根系及地上部的生长。同时，本试验发现不同微生物菌肥对黄瓜植株不同生长及生理指标、不同土壤理化指标的影响存在差异，这可能与不同微生物菌肥含有不同的功能菌有关，建议在实际应用中将这 4种微生物菌肥组合施用，也许会收到更好的效果。

4 结论

4种微生物菌肥均能显著促进连作黄瓜植株生长，其中以护根宝处理效果最好。

除金宝贝外，其余3种微生物菌肥均能显著增加连作黄瓜叶片总叶绿素及类胡萝卜素含量，其中以连茬王处理效果最好。

4种微生物菌肥均能显著提高连作黄瓜根系活力、土壤有机质含量及pH值，增加土壤碱解氮及有效钾含量，其中以多功能木霉菌肥处理效果最佳。

综合来看，4种微生物菌肥对黄瓜连作障碍的克服效果依次为：多功能木霉菌肥＞护根宝＞连茬王＞金宝贝。

贺丽娜，梁银丽，高静，熊亚梅，周茂娟，韦泽秀．2008．连作对设施黄瓜产量和品质及土壤酶活性的影响．西北农林科技大学学报：自然科学版，36（5）：155-159．

李合生，孙群，赵世杰，章文华．2000．植物生理生化实验原理和技术．北京：高等教育出版社．

刘肃，李酉开．1995．Mehlich 3通用浸提剂的研究．土壤学报，32（2）：132-141．

鲁如坤．2000．土壤农业化学分析方法．北京：中国农业科技出版社．

马云华，王秀峰，魏珉，亓延凤，李天来．2005．黄瓜连作土壤酚酸类物质积累对土壤微生物和酶活性的影响．应用生态学报，16（11）：2149-2153．

唐咏，梁成华，刘志恒．1999．日光温室蔬菜栽培对土壤微生物和酶活性的影响．沈阳农业大学学报：自然科学版，30（1）：16-19．

王磊，王兰英，朱朝华，李娟．2009．玉米连作对其发芽率和苗期生长的影响．东北林业大学学报，37（2）：53-55．

王玉彦，吴凤芝，周新刚．2009．不同间作模式对设施黄瓜生长及土壤环境的影响．中国蔬菜，（16）：8-13．

吴凤芝，赵凤艳，谷思玉．2002．保护地黄瓜连作对土壤生物化学性质的影响．农业系统科学与综合研究，18（1）：20-22．

吴凤芝，赵凤艳，刘元英．2000．设施蔬菜连作障碍原因综合分析与防治措施．东北农业大学学报，31（3）：241-247．

吴焕涛，魏珉，杨凤娟，王秀峰．2008．轮作和休茬对日光温室黄瓜连作土壤的改良效果．山东农业科学，（5）：59-63．

杨玉新，王纯立，谢志刚，王晓红．2008．微生物肥对土壤微生物种群数量的影响．新疆农业科学，45（s1）：169-171．

张重义，林文雄．2009．药用植物的化感自毒作用与连作障碍．中国生态农业学报，17（1）：189-196．

张璐，杜秉海，魏珉，丁延芹，王秀峰．2007．黄瓜枯萎病拮抗菌的生防效果及其对植株生长代谢的影响．山东农业科学，（4）：89-92．

张宪政．1992．作物生理研究法．北京：农业出版社：142．

Alvey S，Bagayoko M，Neumann G，Buerkert A．2001．Cereal/legume rotations affect chemical properties and biological activities in two West African soils．Plant and Soil，231：45-54．

Dobermann A，Dawe D，Roetter R P，Cassman kg．2000．Reversal of rice yield decline in a long-term continuous cropping experiment．Journal of Agronomy（Soil fertility），92：633-643．

Mari G R，Ji C Y，Zhou J．2008．Effects of soil compaction on soil physical properties and nitrogen，phosphorus，potassinm uptake in wheat plants．Transactions of the CSAE，24（1）：74-79．