发酵残渣接种功能微生物菌剂对黄瓜产量和品质的影响

薛盼盼，管琳菲，樊 琳

(1.山西师范大学生命科学学院，山西临汾 041000；2.西北工业大学附属中学，陕西西安 710072；3.西北工业大学理学院，陕西西安 710072)



发酵残渣接种功能微生物菌剂对黄瓜产量和品质的影响

薛盼盼1，管琳菲2，樊 琳3*

(1.山西师范大学生命科学学院，山西临汾 041000；2.西北工业大学附属中学，陕西西安 710072；3.西北工业大学理学院，陕西西安 710072)

[目的]明确在大田条件下发酵废渣接种微生物菌剂By对连作黄瓜种植的影响，为大棚连作土壤改良和农业有机废弃物资源化提供参考。[方法]采用田间试验，研究了稻草和猪粪在大棚内生物发酵后产生的发酵残渣接种微生物菌剂对黄瓜产量和品质的影响。[结果]发酵废渣接种微生物菌剂By可提高已经发生连作障碍土壤的pH，增加土壤速效养分含量；土壤中细菌、放线菌、真菌数量比对照都有显著增加，细菌/真菌比值也有一定的增加。发酵残渣接种微生物菌剂By可显著增加土壤酸性磷酸酶、脲酶活性，显著增加黄瓜株高、叶片SPAD值，并明显改善影响黄瓜品质的几个重要指标。经过发酵残渣接种微生物菌剂By之后，收获时黄瓜产量高达57 715 kg/hm2，比对照高出39.0%，收益高达80 760元/hm2，比对照高出40.0%。[结论]发酵废渣接种微生物菌剂By可有效改良连作土壤肥力状况，促进连作黄瓜的生长，显著增加黄瓜的产量、品质和经济效益。

发酵残渣；微生物菌剂；黄瓜；产量；品质

据估算，我国秸秆的年产出总量有7亿～8亿t[1]。然而，作物秸秆在田间直接焚烧现象较普遍[2]，每年的秸秆焚烧量占到年秸秆产生总量的23%左右[3]。秸秆焚烧不仅造成生物资源的极大浪费，还会产生一系列大气污染物[3]。另外，在我国畜禽粪便年产生量达到30亿t以上，但这些畜禽粪便只有50%被还田利用，而另外50%则直接被排放到环境中[4-5]，不仅严重污染了水体，而且浪费了大量养分资源。因此，大量的农业秸秆和畜禽粪便急需一个合理的出路。

土壤退化和连作障碍也是限制蔬菜设施栽培可持续发展的一个重要问题。有研究表明，通过施用生物有机肥或添加微生物菌剂的有机肥可以提高土壤速效养分含量、土壤酶活性和土壤微生物活性以及改善土壤微生物区系，从而缓解设施栽培中的连作障碍问题[6-10]。农业有机废弃物在大棚中生物发酵之后剩下的发酵残渣也可作为一种生物有机肥使用。此外，笔者所在课题组分离出了蜡状芽孢杆菌(Bacilluscereus)和枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)2种微生物，并发现其具有固氮、解磷和解钾等功能，对连作土壤有一定的改良作用。为此，笔者在前期研究的基础上，以稻草和猪粪生物发酵后产生的残渣接种功能微生物菌剂为材料，在田间条件下通过添加微生物菌剂直接堆制成生物有机肥，研究了其在培肥、改良连作土壤、促进作物生长以及防治黄瓜枯萎病方面的效果，并探讨了其对黄瓜产量和品质的影响，旨在为大棚连作土壤改良和农业有机废弃物资源化提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1供试土壤。选取陕西阎良大棚蔬菜地的连作土壤，棚龄8年。前茬作物为番茄，其基本理化性质如下：有机质28.4 g/kg,碱解氮52.8 mg/kg,有效磷43.1 mg/kg,速效钾145.2 mg/kg,电导率735 μs/cm,pH 5.21。

1.1.2供试作物。黄瓜品种为当地当家品种，营养钵育苗，2013年7月31日移栽，定植。

1.1.3供试菌剂。By菌剂的主要组成为蜡状芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌。

1.2 试验方法将By菌剂按照约1∶10 000(W/W)的比例添加到农业有机废弃物生物发酵后产生的发酵残渣中，然后用塑料薄膜覆盖就地进行生物发酵，约7 d后即可制成一种新型的生物有机肥。在土壤已发生连作障碍的蔬菜大棚中，南北走向将试验地一分为二，其中2垄作为对照区，2垄作为试验区。在黄瓜移栽定植之前，将就地制作好的生物有机肥按照3 000 kg/hm2的施用量均匀施入试验区。

1.3 调查方法盛果期，观测黄瓜的株高(随机选取24株黄瓜调查，取平均值)、叶片SPAD值等生长状况，以及发病情况(对照和处理各调查40株)，并测定黄瓜品质；收获后记录产量，并测定土壤养分、酶活性、微生物区系等。

2 结果与分析

2.1 对土壤pH的影响对于同一植物来说，根际土壤和非根际土壤的pH具有一定的差异。由图1可知，非根际土壤的pH要比根际土壤的pH高，并且无论根际与非根际土壤，发酵残渣接种微生物菌剂By处理的pH都要比对照高，分别比对照高出0.24、0.47，与以往的研究结论“除毛竹外，大多数根际土壤的pH低于非根际土壤[11-12]”一致，这可能是由于根系呼吸作用释放CO2以及在离子的主动吸收和根尖细胞伸长过程中分泌质子和有机酸所致。发酵残渣可以促使连作土壤pH显著升高，这可能是由于发酵残渣的施入增加了土壤对酸化的缓冲性能，使土壤pH增加。

2.2 对土壤微生物区系的影响由图2～4可知，发酵残渣接种微生物菌剂By之后，3大类土壤微生物细菌、放线菌和真菌的数量都要比对照明显增加，处理与对照之间均达到极显著差异，并且无论哪一类微生物根际土壤都要比非根际土壤多，两者之间亦达到显著性差异。更重要的是，对于细菌/真菌比值(图5)来说，处理与对照之间、根际与非根际土壤之间均达到显著性差异，发酵残渣接种微生物菌剂By处理的细菌/真菌比值要明显高于对照，同样，根际土壤要高于非根际土壤。这说明发酵残渣接种微生物菌剂By之后将更有利于土壤的健康良性发展。

2.3 对土壤速效养分的影响由图6～8可知，发酵残渣接种微生物菌剂By之后土壤速效养分碱解氮、有效磷、速效钾含量都有显著增加。其中有效磷的含量增幅最大，处理的土壤有效磷含量高达106.30 mg/kg，而对照仅为43.06 mg/kg，处理比对照增加了147.0%；速效钾含量增加幅度最小，处理的土壤有效磷含量高达184.50 mg/kg，而对照仅为145.30 mg/kg，处理比对照增加了27.0%；处理的土壤碱解氮含量达83.00 mg/kg，对照仅为52.80 mg/kg，处理比对照增加了57.2%。由此可见，发酵残渣接种微生物菌剂By对于增加土壤速效养分含量、改善土壤养分状况具有重要意义。

2.4 对土壤脲酶和酸性磷酸酶活性的影响由图9～10可知，发酵残渣接种微生物菌剂By之后土壤酸性磷酸酶、脲酶活性都有明显增加。对于酸性磷酸酶活性来说，处理的土壤酸性磷酸酶活性为160.30 mg/(kg·h)，对照仅为143.50 mg/(kg·h)，处理比对照增加了12.1%，两者之间有显著性差异。对于脲酶活性来说，处理与对照之间的差异则更明显，处理和对照的土壤脲酶活性分别为35.67、16.25 mg(NH4-N)/(kg·d)，处理比对照提高了126.0%，两者之间有极显著性差异。可见，发酵残渣接种微生物菌剂By对于提高土壤脲酶活性具有更明显的作用。

2.5 对黄瓜生长的影响由图11～12可知，发酵残渣接种微生物菌剂By可以促进黄瓜的生长。对于黄瓜株高而言，处理和对照分别是122.6和90.2 cm，处理比对照高出35.9%，处理和对照之间有显著性差异；对于黄瓜叶片SPAD值来说，处理比对照高出11.0%，处理与对照之间也有显著性差异。可见，随着发酵残渣接种微生物菌剂By的施入，黄瓜的株高、SPAD值都有了明显增加，这对于促进后期黄瓜产量的增加起到了很好的基础作用。

2.6 对黄瓜枯萎病的防治作用由图13可知，在黄瓜盛果期田间调查的黄瓜植株中，对照的枯萎病发病率高达17.5%，而处理的枯萎病发病率仅为5.0%。由此可见，发酵残渣接种微生物菌剂By对防治大棚连作黄瓜枯萎病具有显著效果。

2.7 对黄瓜产量和经济效益的影响由图14～15可知，发酵残渣接种微生物菌剂By之后，最终收获时黄瓜产量和黄瓜品质均有了明显提高，处理黄瓜产量比对照提高了39.3%，处理黄瓜的经济收益可达80 760元/hm2，比对照增加了40.0%。

2.8 对黄瓜品质的影响由表1可知，发酵残渣接种微生物菌剂By后，影响黄瓜品质的几个重要指标也有明显改善。据测定，可溶性糖、Vc含量分别比对照提高了62.8%、37.5%，而黄瓜的硝酸盐含量则有明显下降，比对照降低了70.0%，这对于人体健康具有重要的意义。上述影响黄瓜农产品品质的几个指标在处理与对照之间均达到了极显著差异。

表1 发酵残渣接种微生物菌剂By对黄瓜品质的影响

组别可溶性糖含量mg/g硝酸盐含量μg/gVc含量mg/kg对照33.30±2.05B236.50±16.03A463.90±23.70B处理54.10±0.31A139.20±16.61B637.70±25.90A

注：同列数据后不同大写字母表示在0.01水平差异显著。

3 结论

通过田间试验探讨了在大田条件下发酵废渣接种微生物菌剂By对连作黄瓜种植的影响，考察了黄瓜生长过程中连作土壤根际土壤与非根际土壤的变化，以及对黄瓜生长、品质等的影响。结果表明：①发酵废渣接种微生物菌剂By可以提高已经发生连作障碍土壤的pH，并且对非根际土壤pH的增加要大于根际土壤。②黄瓜连作土壤根际与非根际土壤在发酵废渣接种微生物菌剂By之后，各自微生物区系均发生了变化，细菌、放线菌、真菌数量等比对照都有显著增加，细菌/真菌比值也有了一定的增加，并且根际土壤的变化要比非根际土壤增加的程度大。③发酵残渣接种微生物菌剂By可以有效改良连作土壤肥力状况，增加土壤速效养分的含量。④土壤酸性磷酸酶、脲酶活性在发酵残渣接种微生物菌剂By之后均有了显著增加。⑤发酵残渣接种微生物菌剂By可以促进连作黄瓜的生长，在黄瓜生长过程中显著增加黄瓜株高、叶片SPAD值。同时，影响黄瓜品质的几个重要指标都有了明显改善。⑥经过发酵残渣接种微生物菌剂By之后，黄瓜产量和经济效益均有了显著增加。收获时产量高达57 715 kg/hm2，比对照高出39.0%；收益达80 760元/hm2，比对照高出40.0%。

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Effects of Fermentation Residue of Inoculating Microbial Agent on Yield and Quality of Cucumber

XUE Pan-pan1, GUAN Lin-fei2, FAN Lin3*

(1. School of Life Science, Shanxi Normal University, Linfen, Shanxi 041000; 2. Affiliated Middle School, Northwestern Polytechnical University, Xi’an, Shaanxi 710072；3. School of Science, Northwestern Polytechnical University, Xi’an, Shaanxi 710072)

[Objective] Effects of fermentation residue of inoculating microbial agent on yield and quality of cucumber were explored to provide reference for improvement of continuous cropping soil in greenhouse and resource recovery of agricultural organic waste. [Method] Effects of rice straw and pig manure fermentation residue produced in the fermentation in the greenhouse after inoculation of microbial agents on yield and quality of cucumber were studied by plot test. [Result] The fermentation residue microorganism inoculants By could increase pH value of continuous cropping soil of occurred obstacles and contents of soil available nutrients; soil Bacteria, actinomycetes, fungi quantity were significantly increased, and the ratio of bacteria to fungi also had certain increase. The fermentation residue microorganism inoculants By could increase acid phosphatase activity and urease activity of soil in fermentation residue of microbial inoculants, increase plant height and leaf SPAD values of cucumber, and obviously improve several important indexes of cucumber quality. After fermentation residue of microorganism inoculants By, The harvest yield of cucumber reached 57 715 kg/hm2, 39.0% higher than the control, and the profit reached 80 760 yuan/hm2, 40.0% higher than the control. [Conclusion] The fermentation residue microorganism inoculants By can improve fertilizers of continuous cropping soil and growth of continuous cropping cucumber effectively, and significantly increase yield, quality and profit of continuous cropping cucumber.

Fermentation residues; Microorganisms; Cucumber; Yield; Quality

薛盼盼(1990-)，女，山西运城人，硕士研究生，研究方向：农业有机废弃物的资源化利用及植物生理。*通讯作者，讲师，在读博士，从事农业有机废弃研究。

2015-02-10

S 147.2

A

0517-6611(2015)09-079-04