施用微藻对黄瓜生长及土壤质量的影响

刘淑芳，吕俊平，冯佳，刘琪，郭珺，焦晓燕，谢树莲

（1.山西大学生命科学学院，山西太原030006；2.山西省农业科学院农业环境与资源研究所，山西太原030031）

施用微藻对黄瓜生长及土壤质量的影响

刘淑芳1，吕俊平1，冯佳1，刘琪1，郭珺2，焦晓燕2，谢树莲1

（1.山西大学生命科学学院，山西太原030006；2.山西省农业科学院农业环境与资源研究所，山西太原030031）

微藻含有丰富的有机物质，在人工培育下生长迅速，固碳能力强。为了解其在液体肥方面的应用潜力，用蛋白核小球藻、四尾栅藻和卷曲鱼腥藻液体肥对盆栽黄瓜灌根，研究其对黄瓜生长和土壤理化性质的影响。结果表明，施用微藻液体肥对盆栽黄瓜营养生长和开花有一定的促进作用，部分液体肥对黄瓜株高、茎直径、叶片数、叶片宽度、花蕾数等指标促进效果显著；施用3种微藻液体肥后土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量均有一定的增加，部分与对照相比差异显著；土壤脲酶和蔗糖酶活性也有不同程度的增加。可见，施用微藻液体肥不仅促进了黄瓜的生长，也显著改善了土壤的质量。

微藻；液体肥；黄瓜；土壤质量

微藻含有非常丰富的有机物质，在人工培育下生长迅速，固碳能力强。藻肥可以增加或者间接通过植物增加土壤有机质，改善土壤的微生物结构，而植物与土壤以及微生物的互动作用可以为植物提供更多养分[1]。目前，关于藻肥的研究集中于大型海藻，主要是海带[2]。赵明等[3]研究结果表明，施用海藻肥与施用化肥在等氮量条件下对春白菜增产作用基本相同。在肥力较高的菜田土壤上施用有机肥和有机无机肥配施可增加土壤碳源，激发土壤微生物的活性，减少肥料氮素矿化量和作物的吸氮量。唐东山等[4]研究结果表明，将微藻接种到贫瘠土壤中，对于贫瘠土壤具有改良作用，藻类的光合作用及其他代谢活动能改变土壤的pH值和增加土壤的有机质含量，并为其他微生物的生存提供有利条件，还能矿化有机磷，增加土壤的有效磷含量和改善供磷状况。通过在土壤中添加混合藻，能够提高土壤中微生物的数量、有机质和有效磷的含量[5]。在藻与细菌的共同作用下，土壤有机质可不断增加，为土壤微生物提供食物，并且将土壤中难溶的矿物质释放出来，为植物生长提供营养[6]。

本试验以蛋白核小球藻、四尾栅藻和卷曲鱼腥藻3种淡水微藻液体肥对盆栽黄瓜灌根，观察其对黄瓜生长和土壤理化性质的影响，以期为微藻施用改善农田土壤质量提供参考依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试土壤取自山西省太原市红寺村农田，土样取自10～20 cm的耕作层；供试微藻为蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）、四尾栅藻（Scenedesmus quadricauda）和卷曲鱼腥藻（Anabeana circinalis），购于中国科学院水生生物研究所淡水藻种库；供试黄瓜（Cucumis sativus）种子购于山西省太原市永晟昌种子公司，常温储藏。

1.2 试验方法

1.2.1 微藻液体肥的制备取生长状态良好的蛋白核小球藻（200 mL，细胞密度为1.2×107个/mL），四尾栅藻（200 mL，细胞密度为4×106个/mL）和卷曲鱼腥藻（200 mL，细胞密度为7.8×106个/mL）培养液，摇匀，离心（6 000 r/min，8 min），去掉上清液。加入蒸馏水摇匀，再次离心沉淀，反复2次得到藻泥，1/2藻泥混于自来水中即为施用微藻藻液；另外1/2藻泥中加入80%乙醇制成悬浊液，将其放入超声波破碎仪（Sciienzd II-D，宁波新芝），冰浴破碎15 min（超声6 s，间隔4 s），摇动破碎液1 h，减压蒸馏除去乙醇，得到藻液处理物，混于自来水中即为施用微藻处理液[7-11]。

1.2.2 盆栽试验将微藻液施入土壤，施入时间分别为黄瓜种子播种前5 d，黄瓜开花前（每7 d施藻肥一次）以及开花后（每5 d施肥一次），共施肥14次。试验设无藻肥组（空白对照）、微藻藻液组和微藻处理液组，每组6个平行[12]。每盆土壤中点4粒黄瓜种子，均匀放于花盆中间，种子种植深度约1 cm，每天观察并记录黄瓜长势，在黄瓜苗全部出土长到4～5 cm时间苗，留长势最好的1株，在黄瓜生长周期不移苗；生长至30 d时，记录株高、叶片数、茎直径、最大叶片宽度等；生长至45 d（开花期）时，记录花蕾数、株高、茎直径、叶片数等[13-14]。最后取各处理盆栽黄瓜中的土壤测定有关理化指标[15-17]。

1.3 测定项目及方法

土壤有机质的测定用稀释热法；碱解氮的测定用碱解扩散法；速效磷的测定用0.5 mol/L NaHCO3法；速效钾的测定用火焰光度法[18]；脲酶的测定用苯酚钠-次氯酸钠比色法；蔗糖酶活性测定用3，5-二硝基水杨酸比色法[19]。

1.4 统计方法

试验结果以平均值±标准差表示。采用SPSS 17.0统计软件进行方差分析（One-Way ANOVA），应用Duncan's法对数据进行显著性分析（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 微藻液体肥对盆栽黄瓜营养生长的影响

从图1可以看出，当黄瓜生长到30 d时，与对照相比，施用蛋白核小球藻和四尾栅藻藻液及其处理液，对黄瓜株高有明显促进作用（P＜0.05）；3种微藻液体肥对茎直径均无显著促进作用（P＞0.05）；3种微藻液体肥对叶片数基本都有显著促进作用，特别是对最大叶片宽度，促进作用明显（P＜0.05）。

2.2 微藻液体肥对盆栽黄瓜开花期生长的影响

从图2可以看出，当黄瓜生长到45 d时进入开花期，与对照相比，施用微藻液体肥，各处理组对黄瓜株高均有明显促进作用（P＜0.05）；蛋白核小球藻和四尾栅藻液体肥对茎直径有显著增粗（P＜0.05）；3种微藻液体肥对叶片数和花蕾数都有显著促进作用（P＜0.05）。

2.3 微藻液体肥对盆栽黄瓜土壤理化指标的影响

从图3可以看出，3种微藻液体肥对土壤有机质含量都有不同程度的增加，特别是施用卷曲鱼腥藻液体肥，土壤有机质有显著增加（P＜0.05）。但3种微藻液体肥对碱解氮均无显著影响（P＞0.05）；3种微藻液体肥对土壤速效磷含量都有不同程度的增加，其中，蛋白核小球藻藻液、四尾栅藻藻液及其处理液对土壤速效磷含量增加作用明显（P＜0.05）；蛋白核小球藻和四尾栅藻液体肥对土壤速效钾含量有显著增加（P＜0.05）；四尾栅藻和卷曲鱼腥藻液体肥对土壤脲酶活性有显著增加（P＜0.05）；3种微藻液体肥对土壤蔗糖酶活性都有不同程度的增加。

3 讨论与结论

本研究结果表明，施用微藻液体肥对盆栽黄瓜营养生长和开花有一定的促进作用，包括株高、茎直径、叶片数、叶宽度、花蕾数等，其中，蛋白核小球藻藻液及其处理液和四尾栅藻藻液及其处理液对黄瓜生长与开花效果明显。施用3种微藻液体肥后土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量明显增加，土壤脲酶和蔗糖酶活性也有不同程度的增加。可见，施用微藻液体肥不仅促进了黄瓜的生长，也显著改善了土壤的品质。

研究结果表明，不同微藻施肥对盆栽黄瓜的生长有促进作用，说明施用微藻可以在一定程度上改善土壤肥力，也说明固碳微藻可用来改善土壤含碳量，进而将固定的碳转化为植物生长所需[20]。合适的微藻液体肥还可能通过自身生长或者促进微生物分解改善土壤质量。土壤中施用微藻液体肥可能会改变土壤微生物结构，土壤微生物通过调节土壤的微生态，使一些土壤中酶的活性发生变化，促进土壤物质的转化和循环，提高土壤的肥力，为作物提供更多的可利用物质[21]。

不同微藻种类及处理方法对液体肥的效果也有所影响。在具体施用时，还可通过混合施用或交替施用以达到最佳效果。

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Effect of Administering Microalgae on Growth of Cucumber and Quality of Soil

LIUShufang1，LÜ Junping1，FENGJia1，LIUQi1，GUOJun2，JIAOXiaoyan2，XIE Shulian1
（1.College ofLife Sciences，Shanxi University，Taiyuan 030006，China；2.Institute ofAgricultural Environment&Resources，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China）

Microalgae are rich in organic matter,grow rapidly under artificial cultivation and have a strong carbon capacity.To understand microalgal potential in liquid fertilizer,we used the liquid fertilizers of Chlorella pyrenoidosa,Scenedesmus quadricauda and Anabeana circinalis to irrigate roots of potted cucumber,researched the effects on cucumber growth and soil quality.The results showed that it had an obvious effect on vegetative growth and flowering of potted cucumber,including plant height,stem diameter,leaf number, leaf width,bud number,and so on.The three microalgal liquid fertilizers significantly increased soil organic carbon,effective nitrogen, available phosphorus and available potassium content.In addition,the activities of soil urease and invertase had an increase in some degrees.Apparently,microalgal liquid fertilizers could not onlypromote the growth ofcucumber,but alsoimprove the qualityofthe soil.

microalgae;liquid fertilizer;cucumber;soil quality

S642.2

A

1002-2481（2016）09-1312-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.09.20

2016-04-22

山西省煤基重点科技攻关项目（FT201402-15）；山西省科技平台建设项目（2015091004-0102）

刘淑芳（1990-），女，山西临县人，在读硕士，研究方向：淡水藻类资源。谢树莲为通信作者。