化肥减施条件下生防菌剂对哈密瓜生长的影响

陆 萍,黄璐璐,卢小露,金明弟,闫龙翔,陈 露,阚雨晨,王小蒙,林天杰*

（1上海市嘉定区农业技术推广服务中心，上海 201899；2上海市农业技术推广服务中心，上海 201103；3上海市闵行区农业技术服务中心，上海 201108；4上海绿乐生物科技有限公司，上海 201108）

化肥投入是农田生态系统营养元素的主要来源，对中国农业发展居功至伟［1］，但过量使用又给土壤和环境带来负面影响，如土壤酸化、板结、有益微生物数量锐减等［2-4］，从而影响农产品产量和品质。哈密瓜属于喜肥高效经济作物，生产者为获得较高经济效益，一方面多年连作种植，另一方面大量增施化肥，这不但影响了品质、产量，还对土壤等生态环境构成威胁。国内外对甜瓜生长发育、品质和产量的合理科学施肥研究也较多，胡国智［5-6］等研究发现在施 P2O5140 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2的基础上，施用氮225 kg/hm2时的甜瓜产量最高，但各施氮处理甜瓜氮肥利用率低于30%，且氮肥利用率随施氮量的增加而降低。李立昆［7］等研究表明在磷钾肥用量不变的基础上，纯氮施用116.25 kg/hm2，厚皮甜瓜植株生长健壮，产量最高，品质最优。黄植［8］等研究得出‘南海蜜’种植过程中，氮肥用量为125.10 kg/hm2，产量可达72 730 kg/hm2，除氮肥成本后产值为264 710元（人民币，下同）/hm2，这些研究提高了甜瓜栽培的施肥技术水平。

2015年农业部提出化肥农药零增长行动方案后，生防型生物菌剂、生物肥料成为化肥农药减施技术的研究热点之一，被认为是可以替代部分化肥、农药的新产品［9］。目前生防菌剂对甜瓜病害防治效果研究较多，如白粉病［10］、枯萎病［11］等，而对甜瓜种植化肥减量效果的研究较少。本研究通过研究生防菌剂在化肥减施条件下对甜瓜生长发育、病害发生、产量和品质的影响，为生防菌在甜瓜及农作物生产的应用提供科学依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试哈密瓜品种为‘华蜜0526’。

供试生防菌剂为上海绿乐生物科技有限公司生产的“迪尔乐”生防型复合微生物菌剂，由多株具有不同抗性机理的生防菌（哈茨木霉Trichoderma harzianum、枯草芽孢杆菌 Bacillus subtilis）复合，同时辅以营养菌株（胶冻样芽孢杆菌 Bacillusmucilaginosus，液体，10 kg/桶）。西甜瓜专用配方肥（15-10-17），上海金美盛肥料科技有限公司产品。

试验地点：嘉定哈密瓜研究所8 m×44 m塑料大棚内。供试土壤为潮泥，基本理化性质见表1。

表1 供试土壤基本理化性质Table 1 Soil physiochem ical properties in 0—10 cm soil depth

1.2 试验方法

试验设5个处理（表2），3次重复，共15个小区，小区面积23 m2，随机区组排列。2016年3月18日定植，缓苗后第一次使用生防菌0.35 kg/小区，稀释50倍灌根，未使用菌剂的用等量清水灌根。5月20日第二次使用生防菌，用量和方法同第一次。其他管理措施一致。

哈密瓜果实发育期（6月7日）测定植株的株高、叶片数、最大功能叶的长宽、SPAD值和植株病情指数，哈密瓜收获时（6月24日）测定哈密瓜的单瓜重、果型指数、肩肉、中心折光糖度及边缘折光糖度，并采集土样检测微生物。

表2 试验处理肥料施用方法Table 2 Treatments of tests

1.3 测定方法

哈密瓜果实发育期的蔓枯病、白粉病、霜霉病等主要土传病害发病指数，分级标准如下［12-13］：0级：全株无病/叶片无病斑；1级：个别茎蔓发病/叶片病斑面积占整个叶面积5%以下；2级：1/3以下植株及叶片发病/叶片病斑面积占整个叶面积6%—10%；3级：1/3—1/2以下植株及叶片发病/叶片病斑面积占整个叶面积11%—20%；4级：几乎所有植株及叶片发病/叶片病斑面积占整个叶面积21%—40%；5级：整株死亡/叶片病斑面积占整个叶面积40%以上。病情指数=∑［（各级病叶数×代表数值）］/（调查总叶数×最高级代表值）×100。防治效果=（CK发病指数-处理发病指数）/CK发病指数×100%。

果实中心折光糖度及边缘折光糖度采用PAL-1手持数字式折光糖度仪测定。

土壤细菌、放线菌、真菌含量采用稀释平板涂布法检测［14］：涂布平板时每个稀释度涂布三块平板，计数时取三块平板生物量的平均值。指标数量测定，细菌培养用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基，放线菌用重铬酸钾改良高氏琼脂培养基，真菌培养用马丁氏孟加拉红琼脂培养基。

其他植株生长及果实指标用常规方法测定。

1.4 数据分析

数据采用Execl 2013、SPSS 19.0进行统计分析，利用最小差异显著法 （Least significant difference）进行均值比较，采用Origin 9.1进行数据绘图。

2 结果与分析

2.1 不同处理对哈密瓜生长势的影响

总体上，减肥情况下施用生防菌A、B、C三处理的各项指标优于不施生防菌的处理，其中处理B的效果最显著，各项生长指标最大，较CK分别增加株高6.4%（P＜0.05），叶片数4.8%（P＜0.05），最大功能叶长4.7%（P＜0.05），最大功能叶宽3.2%，SPAD值4.3%（P＜0.05），各处理促生效果依次为处理B＞A＞C。在相同减肥量条件下，生防菌剂对哈密瓜生长也有促进作用，处理C较处理D株高增加4.8%（P＜0.05），叶片数增加1.0%，最大功能叶长增加5.8%（P＜0.05），最大功能叶宽增加2.1%，SPAD值增加4.4%（P＜0.05）（表3）。以上表明，在减肥条件下施用生防菌剂对哈密瓜生长有促进作用。

表3 不同处理对哈密瓜生长势的影响Table 3 Effects of different treatments on the grow th of cantaloupe

2.2 不同处理对哈密瓜产量和品质的影响

在减肥条件下施用生防菌剂能提高哈密瓜单瓜重，不同减肥量处理间存在差异，其中处理B的单瓜重最大，较CK增加11.0%（P＜0.05），各处理增产效果依次为处理B＞A＞C。在相同减肥量条件下，生防菌剂对哈密瓜增产长也有促进作用，处理C较处理D单瓜重增加5.3%（P＜0.05）（表4）。在减肥条件下施用生防菌剂，果型指数无显著差异（这可能是同一品种所致），但可以提高哈密瓜的糖度和肉厚。不同处理间存在差异，其中处理B效果显著，纵径、横径、肩肉厚、中心折光糖度、边缘折光糖度较CK均有所增加，其中纵径增加24.5%（P＜0.05），横径增加25.2%（P＜0.05），肩肉厚增加9.3%，中心折光糖度增加6.1%（P＜0.05），边缘折光糖度增加7.5%（P＜0.05），各处理效果依次为处理B＞A＞C。在相同减肥量条件下，生防菌剂也能提高哈密瓜的品质，处理C较处理D各项指标均有增加，纵径增加4.2%，横径增加2.8%，肩肉厚增加9.5%，中心折光糖度增加4.4%（P＜0.05），边缘折光糖度增加1.3%（表4）。以上表明，在减肥条件下施用生防菌剂对哈密瓜单瓜重、糖度和果肉厚度均有明显的作用。

表4 不同处理对哈密瓜产量和品质的影响Table 4 Effects of different Treatments on yield and quality of cantaloupe

2.3 不同处理对哈密瓜病害的影响

施用生防菌剂可显著抑制哈密瓜蔓枯病、白粉病和霜霉病，三者的病情指数均显著低于不用生防菌的处理（表5）。生防菌对蔓枯病防效为50.3%—70.4%，平均59.0%，白粉病防效为40.6%—50.7%，平均44.8%，霜霉病防效为25.9%—36.6%，平均31.6%；除对蔓枯病防效以处理B优于其他处理外，对白粉病、霜霉病的防效无显著差异。生防菌对哈密瓜主要病害的防效为蔓枯病＞白粉病＞霜霉病。

表5 不同处理对哈密瓜病害影响Table 5 Effects of different treatments on disease of cantaloupe

2.4 不同处理对土壤微生物指标的影响

在哈密瓜地中，土壤微生物数量组成细菌最多，放线菌次之，真菌最少，不同处理条件下土壤微生物数量也存在明显差异（图1—4）。处理A、B细菌、放线菌、真菌和总菌数均显著高于其他处理，表明在减施化肥至10%的情况下，施用生防菌可以显著增加土壤中微生物的数量。处理B土壤细菌数量最多，较CK增加58.5%，处理C和CK无差异，表明施用生防菌化肥减量太多时，不利于土壤细菌生长（图1）。土壤中放线菌、真菌、总菌数含量各处理差异性表现和细菌含量基本相似（图2—4），处理B土壤总菌含量最多，较CK增加60.9%。以上表明施用生防菌减施化肥10%时，对土壤微生物生长最为有利，相应地以生防菌为主的土壤微生物数量的显著增加有效地抑制了病菌，这也印证了上述生防菌抑制哈密瓜病害的防效结果。

图1 不同处理对土壤细菌含量的影响Fig.1 Effects of different treatments on soil bacterium

图2 不同处理对土壤放线菌含量的影响Fig.2 Effects of different treatments on soil actinomyces

图3 不同处理对土壤真菌含量的影响Fig.3 Effects of different treatments on soil fungi

图4 不同处理对土壤总菌数含量的影响Fig.4 Effects of different treatments on total of soilmicroorganisms

2.5 不同处理哈密瓜产量分析

处理A和处理B与CK相比，哈密瓜产量有较显著的增加；处理C与CK相比，产量无显著差异；处理D较CK，产量显著减少。由于生防菌的使用使成本有所增加，处理C的收益较CK减少，处理B较CK每公顷增产最多，增产4 389.3 kg，增收20 776.5元，处理A较CK增产2 631.15 kg，增收11 865.75元。说明生防菌处理减肥5%和10%均能提高哈密瓜的产量及产值。

图5 不同处理对哈密瓜产量的影响Fig.5 Effect of different treatments on yield of cantaloupe

3 讨论与结论

肥料在甜瓜生产过程中具有重要作用，不仅影响植株前期的长势，而且对甜瓜的产量和品质具有明显促进作用［15-16］，因此要获得较高的经济效益，化肥的施用量尤为关键，若肥料用量不足，则会导致植株长势差，果品产量和品质低等问题。生防菌剂施用则可提高作物的肥料利用效率，减少化肥用量。本实验施用生防菌剂，哈密瓜的各项生长指标均优于未施用微生物菌的处理。刘会青等［17］在黄瓜上的试验研究结果和本实验相同，枯草芽孢杆菌的施入可以增加黄瓜的叶面积、株高、茎粗、茎节数，提高产量。付敏锐等［18］研究也得到相似结论，发现将菌肥应用大棚甜瓜生产，甜瓜长势良好，含糖量高，具有显著的社会效益和经济效益。蒋金成［19］等通过应用抗重茬菌剂，明显提高甜瓜的品质和产量，处理比空白植株高度、茎粗度有小幅增加，增产为3 174.0 kg/hm2，增幅5.6%，可溶性固形物含量增加0.26%，与本研究结论相同。本研究在减肥5%、10%和20%基础上，生理指标和产量仍较CK显著提高，其中5%和10%时表现最好。这与郭新送［20］等对小麦的研究得到的结论相似，控释尿素配施微生物菌剂能起到化肥减施增效的效果，在控释尿素减量20%下配施微生物菌剂不会引起小麦产量降低，而较单施全量控释尿素处理的小麦仍增产10.60%。究其原因可能是，一方面生防菌剂本身含有固氮、解磷、解钾菌株。固氮菌在土壤中能够独立进行固氮，具有较强的固氮能力并且能够分泌生长素，促进植株的生长和果实的发育［21］。解磷、解钾菌可将土壤中不被农作物吸收的无效钾和无效磷，转化为可被农作物吸收利用的速效钾和速效磷，同时释放土壤中硅、锰、锌和钼等多种元素，提高营养水平［22-23］，达到减肥不减产的效果。另一方面解钾、解磷细菌在生命活动中产生赤霉素、细胞分裂素、吲哚乙酸等生物活性物质，可有效地刺激农作物生长发育［22］。

哈密瓜生长周期主要病害为蔓枯病、霜霉病和白粉病，3种均为真菌性病害［24］。本试验通过施用生防菌剂对哈密瓜果实发育期植株蔓枯病、霜霉病、白粉病有明显防治效果，平均分别为59.0%、44.8%和31.6%。霜霉病、白粉病、蔓枯病病害发生于哈密瓜生长的整个周期，土壤环境对植株发病有重要的关系。病害主要发病于植株的根部、茎部、叶片及果实，对哈密瓜的生产影响较大［25］。研究发现，连作障碍形成的主要原因是土壤中有益菌数量大量减少，从而导致病原菌数量增加。生防菌中的大量微生物可促进根际有益微生物繁殖扩大，抑制有害微生物特别是真菌的繁殖，减少土传病害的发生，使作物不易生病，土壤微生物数量检测结果也证实了这一点。此外，有益微生物在生长过程可产生一系列抗菌物质，其中脂肽类物质是其主要抗菌物质之一，具有较强的抗真菌活性。同时还可产生植物激素（如生长素、细胞激动素和赤霉素等），促进植物根系及植株生长，增强了植物的抗病性，从而间接地减少病害发生［26］。

施用生防菌可以促进哈密瓜生长，增加植株叶绿素的含量、提高植株的光合作用，提高哈密瓜的产量和品质；同时可以改善土壤的微生物生长环境，增加土壤中微生物的数量，促进根际有益微生物繁殖扩大，抑制有害微生物的繁殖，减少土传病害的发生。通过施用生防菌剂，既提高甜瓜经济效益，增产增收，又可以保护土壤环境，减肥减药。其中减肥10%时施用生防菌剂时的防病、增效效果最优，增收为20 776.5元/hm2。

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