NCT-2修复菌剂对设施大棚次生盐渍化土壤的改良效果研究

王雨沁 闫龙翔 张 超 庄庆芳 阚雨晨 陈 露 唐庆华

（1上海市浦东新区农业技术推广中心 201201；2上海绿乐生物科技有限公司，上海市闵行区 201108；3浦东新区新场镇集体资产管理事务中心，上海市浦东新区 201314；4浦东新区大团镇集体资产管理事务中心，上海市浦东新区 201300)

设施栽培是指通过建立结构设施，人为地创造适宜作物生长发育的环境条件，从而实现农产品反季节生长的生产方式[1]，这对促进农民增收和丰富蔬菜市场品种多样化具有重要作用。近年来，随着人们生活水平的提高和经济、技术的飞速发展，人们对蔬菜、水果的需求日益增长，虽然我国蔬菜、瓜果等设施栽培面积正逐年增加[2-3]，但由于设施蔬菜种植过程中作物种类单一且多年连作，大棚长期处于半封闭或封闭状态[1]，尤其是长期过量、不合理地施用化肥，使肥料利用率降低且残留在土壤中并逐年累积，从而造成设施大棚土壤出现次生盐渍化、酸化、养分失衡等现象[4-5]，最终导致设施大棚的土壤肥力退化、宜种性降低等诸多问题[6]。其中，设施大棚土壤次生盐渍化的影响较为严重，例如，次生盐渍化土壤中盐分积累，使作物根际土壤溶液的渗透势下降，影响了作物根系对水、肥的吸收[7]，特别是硝酸盐的积累，会抑制土壤硝化细菌的活动，降低土壤中微生物的数量和活性，使作物生长环境变差[8]；同时，硝酸盐还是引起蔬菜生理障碍的主导因素，其浓度过高会造成蔬菜生长受阻，最终不仅导致农作物减产，还会使植株体内硝酸盐大量累积，降低农作物品质，对农业生产造成不利影响[9]。针对设施大棚土壤次生盐渍化问题，已有许多研究者提出一些改良措施，如灌水洗盐、生物洗盐、使用化学改良物质等[10-11]，但这些措施在降低土壤盐分浓度的同时，也带来了一些新的问题，如灌水洗盐易造成地下水污染[12]，生物洗盐则存在对耐盐作物的筛选及影响作物存活率等问题[13]。

与此同时，政府高度重视化肥过度使用带来的问题，开始启动化肥减量行动，中华人民共和国农业农村部提出“到2020年化肥、农药使用零增长”方案，通过提高肥料利用率、提升耕地土壤基础地力来保证农产品的产量和品质[14-15]。因此，上海绿乐生物科技有限公司和上海交通大学联合研制了NCT-2土壤修复菌剂，其含有的巨大芽孢杆菌NCT-2是以硝酸盐为唯一氮源来转化硝态氮的菌株，能在土壤发生次生盐渍化的情况下同化硝酸盐，降低土壤硝酸盐含量，缓解设施大棚土壤次生盐渍化危害，提高肥料利用率，减少化肥用量。在此背景下，笔者以生菜为试验材料，对NCT-2修复菌剂对设施大棚次生盐渍化土壤的改良效果及对生菜生长的影响进行了研究，旨在为设施大棚绿色、可持续发展和农作物安全、高效生产提供理论支持。现将相关试验结果报道如下。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2018年10月—12月设在上海市金山区银龙蔬菜专业合作社进行，棚龄10年，土壤类型为青黄泥，pH 5.87，电导率0.85 ms/cm，土壤有机质含量36.2 g/kg，全氮含量2.06 g/kg，有效磷含量48.2 mg/kg，速效钾含量97.6 mg/kg。

1.2 供试作物和供试肥料

供试作物为奶油生菜。供试肥料为绿乐NCT-2土壤修复菌剂，由上海绿乐生物科技有限公司提供，有效活菌数5.0亿/g，硝态氮转化率50%，胞外多糖1.0 mg/g，有机质15.0%，剂型为粉剂；其他肥料为复合肥（15-15-15）、尿素（N 46%）、商品有机肥（有机质60%）。

1.3 试验设计

试验共设5个处理，分别为：（CK）习惯施肥，基肥每667 m2施有机肥500 kg、复合肥（15-15-15）60 kg；（1）习惯施肥+每667 m2施NCT-2土壤修复菌剂80 kg；（2）习惯施肥减肥10%+每667 m2施NCT-2土壤修复菌剂80 kg；（3）习惯施肥减肥15%+每667 m2施NCT-2土壤修复菌剂80 kg；（4）习惯施肥减肥20%+每667 m2施NCT-2土壤修复菌剂80 kg。每处理重复3次，随机排列，每小区面积为40 m2。

将NCT-2土壤修复菌剂和基肥混合均匀后撒施，再用拖拉机翻耕土壤，使之和耕层土壤均匀混合，并保持土壤湿润。试验各处理除基肥施用不同外，其他田间灌水、除草、病虫害防治等管理措施均一致。

1.4 样品采集和测定

采集各处理小区0～20 cm土层的土壤样品，每处理各样点土样混合均匀后装入塑料袋中，标记、密封，并放入冰盒中，带回实验室待测。从10月25日开始采集土壤样品，每隔15～20 d取样检测1次，到12月15日结束，共采集样品4次，测定土壤pH、EC值、全盐量和硝酸盐含量。土壤指标测定参考《土壤农化分析》[16]，pH采用无CO2水浸提(水土比为5∶1)，玻璃电极法测定；EC值采用无CO2水浸提(水土比为5∶1)，电导率仪测定；全盐量采用残渣质量烘干法测定；有机质采用K2Cr2O7外加热法测定；采用KCl溶液浸提，连续流动分析仪测定。

在收获期测定生菜株高、叶片数、鲜重，并采样带回实验室测定生菜干重及其硝酸盐、维生素C、可溶性糖含量。生菜植株体内含量采用GB/T 5009.33食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定方法，维生素C含量采用2，6-二氯靛酚滴定法测定[17]，可溶性糖含量采用蒽酮法测定[18]。

1.5 数据处理与分析

使用DPS软件进行数据处理和统计分析，采用LSD法进行差异显著性比较，用Excel 2010作图。

2 结果与分析

2.1 不同处理对土壤理化性质的影响

由表1可知，施用NCT-2菌剂处理的土壤EC值均显著低于CK（p＜0.05），其中，处理（4）的土壤EC值最低，比CK低47.19%；施用NCT-2菌剂处理的土壤全盐量也均较CK有所下降，其变化趋势与EC值呈显著的线性关系（R2=0.996），其中以处理（4）的土壤全盐量最低，比CK降低43.71%；施用NCT-2菌剂处理的土壤有机质含量和pH均与CK无显著差异（p＜0.05）。上述结果表明，施用NCT-2菌剂可显著降低土壤EC值和全盐量，且以配合基肥减肥20%处理，对盐渍化土壤全盐量的降低效果最好。

2.2 不同处理对土壤硝酸盐含量的影响

由图1可知，施用NCT-2菌剂处理的土壤硝酸盐含量均较CK显著降低；同时，在生菜生长期间，施用NCT-2菌剂处理的土壤硝酸盐含量呈快速下降趋势，至11月30日后下降趋势趋于平缓，说明NCT-2菌剂改良设施生菜次生盐渍化土壤以在种植前期施入效果最佳，其中，以配合基肥减肥20%处理的降低效果最为明显，土壤硝酸盐含量从10月25日的316.69 mg/kg降低至12月15日的160.95 mg/kg；其次是配合基肥减肥15%处理；基肥减肥10%处理和不减肥处理的最终土壤硝酸盐含量接近；CK的土壤硝酸盐含量随着时间的推移呈上升趋势，12月15日土壤硝酸盐含量为433.45 mg/kg。上述结果表明，土壤硝酸盐含量不仅随着NCT-2菌剂的施用而下降，还受基肥施用量的影响，且施用量越少，土壤硝酸盐含量越低，盐渍化危害程度越低。

2.3 不同处理对生菜生物学性状的影响

由表2可知，处理（1）、处理（2）和处理（3）的生菜株高及鲜重均较CK显著增加，增幅分别为7.07%～15.09%、5.07%～7.58%，而处理（4）的生菜株高较CK下降5.54%，单株鲜重与CK差异不明显（p＜0.05）；处理（1）、处理（2）和处理（3）的生菜单株干重分别比CK增加2.08%、2.98%、4.52%，且处理（2）、处理（3）与CK间单株干重差异显著，处理（1）与CK间单株千重相近，处理（4）比CK减少2.53%，但差异不显著（p＜0.05）。说明施用NCT-2菌剂后，生菜的生长状态得到改善，生物学指标有不同程度的提高；处理（1）、处理（2）和处理（3）的生菜干物质积累较好，生菜的生理代谢活动旺盛，生长发育较活跃。上述结果表明，施用NCT-2菌剂能促进生菜生长，且以配合基肥减肥15%的施用效果最佳。

表2 不同处理对生菜生物学性状的影响

2.4 不同处理对生菜产量的影响

由图2可知，处理（1）、处理（2）和处理（3）的生菜小区产量均较CK显著提高，增幅为19.64%～26.00%，但3个处理间差异不显著（p＜0.05），而处理（4）的生菜小区产量较CK下降7.78%。上述结果说明，施用NCT-2菌剂可显著增加生菜产量，且随基肥施用量的减少，生菜产量呈先增加后下降的趋势，其中以基肥减肥15%+NCT-2菌剂处理的增产效果最佳。这是因为施用NCT-2菌剂可改善大棚土壤的理化性状和微生态环境，进而提高肥料的利用率；时唯伟[19]等研究也指出，在NCT-2菌株的同化作用下，被还原成，并可进入细胞代谢，最终产生多种氨基酸、有机酸等有机氮化合物，从而降低土壤中硝酸盐的毒害作用，促进了生菜生长。但当基肥减肥20%时，由于土壤本身养分的限制，使生菜得不到足够的养分供应，导致生菜生长受影响，产量减少。

2.5 不同处理对生菜硝酸盐含量的影响

硝酸盐含量是蔬菜安全品质的重要指标[20]，当硝酸盐的同化速度赶不上吸收速度时，便会在蔬菜体内积累[21]。由图3可知，施用NCT-2菌剂处理的生菜硝酸盐含量均较CK显著下降，降幅为30.09%～42.64%，处理（1）、处理（2）、处理（3）间差异不显著，处理（1）与处理（4）间差异显著。上述结果说明，施用NCT-2菌剂可显著降低设施栽培生菜的硝酸盐含量，且随着基肥施用量的降低，生菜中硝酸盐的降低效果越好。

2.6 不同处理对生菜品质的影响

维生素C在生菜贮藏过程中具有护绿和抗氧化作用[22]，可溶性糖是植株体内碳素营养状况以及农产品品质性状的指标，与生菜的食用品质和商业价值密切相关。由图4可知，与CK相比，处理（1）、处理（2）、处理（3）的生菜中维生素C含量和可溶性糖含量分别增加8.20%和5.49%、7.09%和4.22%、7.89%和3.59%，而处理（4）的生菜中维生素C含量和可溶性糖含量较CK均略有减少，这是因为基肥减肥20%时，生菜得不到足够的养分供应。各处理间维生素C含量和可溶性糖含量无显著差异，说明施用NCT-2菌剂对生菜品质的影响不显著。

3 结论与讨论

化肥在生菜生产中占据举足轻重的地位，不仅影响生菜的长势，而且对生菜的产量和品质具有显著的促进作用，但化肥的大量施用会带来一系列的环境问题，尤其是对于设施大棚来说，将会导致土壤盐分含量过高，次生盐渍化危害严重。本试验结果表明，在设施生菜生产中施用NCT-2土壤修复菌剂，能很好地改善设施大棚土壤的理化性状，降低土壤EC值和全盐量，缓解由硝酸盐引起的次生盐渍化危害，且在基肥减肥条件下施用效果更为显著。该结论与黄红艳[21]的试验结果一致，她利用室内盆栽试验证实了施用NCT-2菌剂不仅能增加土壤微生物含量，还可降低土壤EC值和硝酸盐含量。同时，杨文平[22]等研究发现，蔬菜中硝酸盐含量随着生长介质中硝酸盐浓度的增加而增加，因此降低土壤硝酸盐含量，对于降低生菜中硝酸盐含量、提升生菜品质具有重要作用。

本试验结果表明，施用NCT-2土壤修复菌剂，可以提高肥料利用率，在基肥减肥条件下能促进生菜生长，在常规施肥基础上添加NCT-2菌剂对生菜的株高、鲜重和干重均有不同程度的提升，在基肥减肥10%、15%的条件下，生菜的生物学指标和产量仍较常规施肥显著提高，其中以基肥减肥15%处理的表现最好。柴晓彤[10]在“上海青”青菜上的试验结果也证实施用NCT-2土壤修复菌剂可以增加“上海青”的株高和鲜重，提高产量；本试验结果与黄红艳[21]的研究结论相似，其施用NCT-2菌剂可减少60%的施肥量，且青菜产量增加58%。究其原因，一方面，NCT-2菌株能溶解土壤中包括无机磷和有机磷在内的多种难溶性含磷物，提高土壤的营养水平，达到减肥不减产的目的；另一方面，土壤中被NCT-2菌株还原成，并进入植物细胞代谢中，最终产生多种氨基酸、有机酸等有机氮化合物[19]，同时NCT-2菌株在溶磷过程中释放出乙酸、丙酸、葡萄糖酸、琥珀酸、柠檬酸等有机酸[23]，提高了土壤中分解微生物的含量，从而增加了土壤矿质营养，促进了蔬菜的生长发育。

硝酸盐含量是衡量蔬菜安全品质的重要指标之一，维生素C含量和可溶性糖含量则是蔬菜重要的品质指标，是影响生菜商品价值的重要因素[24]。本试验结果表明，施用NCT-2土壤修复菌剂显著降低了设施生菜的硝酸盐含量，与CK相比，降幅为30.09%～42.64%，这是因为NCT-2菌株可显著降低土壤中的硝态氮，从而降低生菜的硝酸盐含量。但对生菜中维生素C和可溶性糖含量进行分析可知，施用NCT-2土壤修复菌剂对生菜的品质指标没有显著影响，不会影响生菜的食用价值和商品价值。

综上所述，在设施生菜生产中施用NCT-2土壤修复菌剂，对大棚次生盐渍化土壤的改良效果显著，不仅可降低土壤盐分含量，缓解由硝酸盐引起的次生盐渍化危害，改善土壤理化性状，提升土壤肥力，改善生菜生长的土壤环境，还可促进生菜生长发育，提质增产，实现减肥不减产，从而促进设施大棚蔬菜绿色、可持续发展。