化肥减施条件生物有机肥对黄瓜生长、产量品质及抗病性的影响

闫龙翔，阚雨晨，陈 露，王雨沁，石 磊，陆利民，杨业凤*

(1上海绿乐生物科技有限公司，上海 201108；2上海市浦东新区农业技术推广中心，上海 201201)

近年来，设施菜地面积逐年增长的同时，土壤次生盐渍化频发并日益加重[1]。针对这种情况，上海市展开多项设施菜地土壤修复工程[2]，通过多种技术联合用应用，基本清除了中度、重度土壤盐渍化土壤，修复效果显著，但对轻度盐渍化土壤修复效果并不理想[3]。

虽然轻度盐渍化对蔬菜生长的影响较小，但若不改变施肥习惯，随着被修复土壤使用年限增加，土壤盐分累积成中、重度盐渍化的风险随之增加。因此研究科学合理施肥和提高肥料效率才是解决设施菜地盐渍化的根本手段。生物有机肥是将有益生物与有机质融为一体的新型肥料[4-6]，具有改善和平衡土壤生态环境、培肥地力、提高肥料利用率、防治土传病害、促进作物生长及提高农作物产量和品质等作用[7-11]，是缓解土壤压力的理想肥源。生物有机肥的效果屡见报道，刘晓[12]研究表明施用生物有机肥可提高土壤微生物群落结构多样性。防止土壤由“细菌型”向“真菌型”转变，改善土壤的理化性状，提高土壤养分含量。谢鹏虓等[13]研究得出化肥减量15%配施生物有机肥可使玉米间作豌豆混合产量提高7%，其他研究[14-16]也有类似结果。目前生物有机肥对轻度盐渍化土壤黄瓜种植化肥减量效果的研究较少。本研究通过研究生物有机肥在轻度盐渍化减肥条件下对黄瓜生长发育、病害发生、产量和品质以及土壤环境的影响，以期为生物有机肥在黄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

供试黄瓜品种为“荷兰先锋f1”。供试生物有机肥为上海绿乐生物科技有限公司生产的“肥得力”生物有机肥，由具有生防效果的枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、营养菌株胶冻样芽孢杆菌(Bacillusmucilaginosus)和纯天然有机质复合而成，粉剂，40 kg袋，有效活菌数 ≥ 0.5亿，有机质 ≥ 40%。灭活基质为“肥得力”生物有机肥121 ℃灭菌20 min所得。追肥使用“迪尔乐”大量元素水溶肥料(20-20-20)和(11-3-40)两种配方，上海绿乐生物科技有限公司生产。基肥为“狮马”牌过磷酸钙和复合肥(15-15-15)，欧洲化学安特卫普公司。试验地点位于上海市浦东新区普南园艺场塑料大棚内，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

1.2 试验方法

试验设5个处理(表2)，三次重复，共15个小区，小区面积37 m2，随机区组排列。2017年5月18日施入基肥，5月23日进行打垄，并进行黄瓜种子播种，黄瓜种子于5月31日出苗。从结果期开始7—10 d追水肥一次(黄瓜采收一次，追施一次)，高水溶性肥料，(20-20-20)和(11-3-40)两种配方轮流使用。

本试验基肥都是整地前撒施，追肥均采用水肥一体化设备施肥。本试验采用滴灌式灌溉系统，将滴灌管铺设在黄瓜植株的根部，与畦地齐平，可以根据黄瓜需水规律，种植土壤、气候等确定系统参数。

生育期考察植株的株高、叶片数、最大叶长、最大叶宽，每个重复考察5—10个植株，每隔7—10 d考察一次。

采收期，考察黄瓜果实的果长、最大直径、单果重等性状。每个重复考察10—15个单果，采收初期、中期和末期分别考察。清棚时(8月2日)采集土样检测微生物指标。

表2 试验处理肥料施用方法

1.3 测定方法

黄瓜果实发育期的枯萎病、白粉病、霜霉病等主要土传病害发病指数，按分级标准[17-18]分为0—5级。0级：全株无病；l级：个别茎蔓发病；2级：13以下植株及叶片发病；3级：l3—12植株及叶片发病；4级：几乎所有植株及叶片发病；5级：整株死亡。

土壤细菌、放线菌、真菌含量采用稀释平板涂布法检测[20]：涂布平板时每个稀释度涂布3块平板，计数时取3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

数据分析采用Excel 2013、SPSS统计软件，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 不同处理对黄瓜生物性状的影响

7月5日进入结果期后对各处理植株性状进行考察。由表3可知，总体上减肥情况下施用生物有机肥的各处理的各项指标均优于不施生物有机肥的处理，其中处理B的生物性状最优，株高为132.91cm，比常规施肥的 116.61cm高出16.3cm，高出14.0%(P<0.05)；处理B的叶片数、最大功能叶长和最大功能叶宽也分别比常规处理高9.0%、5.4%、3.9%。处理D除最大功能叶长小于常规处理外，其他指标与常规处理相比无显著差异，但各项指标均不及处理C，说明在相同减肥量条件下，微生物对黄瓜生长也有促进作用。这表明，轻度盐渍化土壤减肥条件下施用生物有机肥对黄瓜生长有促进作用。

表3 不同处理对黄瓜生长势的影响

注：不同小写字母表示0.05水平下的差异显著(P<0.05)，下同

2.2 不同处理对黄瓜品质的影响

分别于7月5日、13日、19日对三批处理的果实性状进行考察。 由表4可知，施用生物有机肥处理果长及直径均大于其他处理，处理B促生效果最优，果长和直径较常规施肥处理分别增加18.9%和24.6%，说明施用生物有机肥能有效促进果实生长。对黄瓜品质的影响不同处理间存在差异，其中处理B效果最显著，维生素C含量、可溶性糖含量、游离氨基酸含量较常规均有所增加，其中维生素C含量增加25.7%，可溶性糖含量增加14.4%，游离氨基酸含量增加7.5%。施用生物有机肥和减肥均可降低黄瓜果实硝酸盐含量，其中处理B比常规处理硝酸盐含量降低了41.5%，效果最为显著。处理C较灭活的处理D各项指标均有增加，而灭活处理硝酸盐含量显著高于其他减肥处理，说明在相同减肥量条件下，微生物也能提高黄瓜的品质。施用生物有机肥和减肥也可不同程度降低黄瓜果实亚硝酸盐含量，各处理间的亚硝酸盐含量均显著低于常规施肥处理(表4)。这表明，轻度盐渍化土壤减肥条件下施用生物有机肥对黄瓜品质均有明显的作用。

表4 不同处理对黄瓜品质的影响

2.3 不同处理对黄瓜病害的影响

施用生物有机肥可显著抑制黄瓜枯萎病、白粉病和霜霉病，三者的病情指数均显著低于不用生物有机肥的处理(表5)。生物有机肥对土传病害枯萎病防效最好，为75.76%—92.00%，平均防效85%，对气传病害白粉病和霜霉病防效略差，防治效果分别为44.8%和31.6%。各生物有机肥间除对枯萎病防治效果以处理A、B优于其他处理外，对白粉病、霜霉病的防治效果无显著差异。灭活基质处理基本无防病效果，说明生物有机肥对黄瓜病害影响主要依赖微生物。这表明，轻度盐渍化土壤减肥条件下施用生物有机肥对黄瓜病害有一定的抑制作用，对土传病害的作用优于气传病害。

表5 不同处理对黄瓜病害影响

注：枯萎病、白粉病、霜霉病按480株棚进行统计

2.4 不同处理对土壤微生物指标的影响

在黄瓜采收后整地前采集土壤鲜样测定土壤微生物指标，不同处理对黄瓜地土壤微生物数量的影响如图1。土壤微生物数量组成细菌最多，放线菌次之，真菌最少，各处理相对常规施肥都有明显差异。处理A、B的细菌、放线菌、总菌数显著高于其他处理，真菌数量显著低于其他处理，表明在减施化肥至20%的情况下，施用生物有机肥可以显著增加土壤中微生物的数量，降低土壤真菌数量。处理C和常规施肥土壤微生物数据无显著差异，表明减肥量上升至30%，土壤养分在一定程度上制约土壤微生物生长。以上表明轻度盐渍化土壤减肥20%条件下施用生物有机肥，对土壤微生物生长最有利，相应地以细菌为主的土壤微生物数量的显著增加，土壤真菌数量显著减少，有效地抑制了致病菌，这也印证了以上生物有机肥抑制黄瓜病害的防效结果。

2.5 不同处理黄瓜产量分析

分别于7月5日、13日、19日采收三批黄瓜并统计产量(表6)。随着采收期的延长，黄瓜的产量呈现先上升后下降的趋势，不同处理之间的产量差异越来越显著。施用生物有机肥的三个处理都能增加黄瓜的产量，其中处理B表现最为突出，三批产量分别较常规施肥增加7.5%、11.5%和3.6%，总体来看各处理产量依次为B>A>C>CK>D。处理A和处理B黄瓜总产量相对常规施肥有较显著的增加(表6)，处理C与常规施肥相比总产量无显著差异，处理D较常规施肥而言各时期产量显著减少。说明微生物能够活化土壤中的养分，保证减肥条件下黄瓜的产量。以上表明，轻度盐渍化土壤减肥10%和20%条件下，施用生物有机肥均能提高黄瓜的产量及产值。

表6 不同处理下每667 m2黄瓜产量

3 讨论与结论

随着化肥和农药减量行动的推行[21]，原本被破坏的土壤生态环境的各种因子发生剧烈变化，导致土壤养分形态、作物的营养特性及生长发育规律随之发生变化[22-24]。生物有机肥施用则可提升土壤质量，提高肥料利用效率，减少化肥用量。本研究施用生物有机肥的各处理中，黄瓜的各项生长指标和最终产量均优于生物有机肥和灭菌基质的处理，可见，施用生物有机肥具有提高作物品质的作用，这与大量文献研究结果相符[25-28]。王国中等[29]在黄瓜上的试验得出了相同的结论，施用施利康生物有机肥的黄瓜产量、维生素 C 含量、可溶性糖含量、游离氨基酸含量比常规对照分别高出9.7%、16.2%、15.1%、17.4%。王玉红等[30]研究发现与灭活的生物有机肥相比，施用生物有机肥处理植株株高、茎粗分别增加 10.9 cm、0.07cm，果实纵径、横径分别增加2.00 cm、0.29 cm。本研究在肥料减量10%、20%基础上，生理指标和产量仍较对照显著提高。这与任轶等[31]在黄瓜上的研究结论相似，施用生物有机肥能显著提升黄瓜对养分的利用效率，75%的化肥配施生物有机肥与100%的化肥处理产量相当。魏晓兰等[32]研究结果表明生物有机肥在一定的时间内能够提高土壤氮、磷、钾的供给，在减少该区常规施肥用量15%—25%的条件下，对土壤供肥能力不产生明显的影响，与本研究结论相呼应。本研究化肥减量30%同时增施生物有机肥与常规施肥产量无差异，并且生理指标显著提高的结果未见相似报道。究其原因可能是，一方面生物有机肥本身含有充足的有机质供应有益微生物在土壤中迅速繁殖，不仅起到改善土壤微生态环境的作用[33-34]，同时还增加了外源微生物数量，这些微生物具有固氮、解磷、解钾的营养菌株，能够活化轻度盐渍化土壤中的养分，同时加速土壤养分的分解转化和释放，使得土壤中的营养元素更好地向植株中转移积累，提高了养分利用率，达到减肥不减产的效果[35-36]。化肥减量30%增施生物有机肥基质的处理较常规施肥显著减产的结果验证了这一结论。另一方面，有益微生物在生命活动中产生代谢产物，可有效地刺激农作物生长发育[37-40]。

单一的菌剂[41-44]或者单施有机肥[45-48]对黄瓜病害的防治效果都很有限。本试验生物有机肥施入土壤后，枯草芽孢杆菌利用其中的有机质迅速繁殖，定殖在植物根际土壤，与病原菌在根际微生物菌落发生生态位重叠，通过资源竞争和抗菌性代谢产物来抑制病原菌繁殖，从而达到生防的目的。试验结果表明，施用生物有机肥对黄瓜果实发育期植株枯萎病、霜霉病、白粉病有明显防治效果，平均分别为85.7%、51.4%和 31.8%。袁玉娟等[49]通过施用生物有机肥使黄瓜发病率降低51.3%，这与本研究结果相符。周国顺等[50]在生物有机肥防治黄瓜白粉病和霜霉病的效果试验中也得到了相似的结论。土壤微生物数量检测结果也证实了这一点。试验发现施用生物有机肥增加了设施黄瓜土壤中细菌、放线菌和总菌数的数量，显著降低了土壤真菌数量。研究发现，土传病害严重的主要原因是土壤生态结构遭到破坏，有益微生物数量大量减少，从而导致病原菌数量增加[51]，施用生物有机肥能使黄瓜从真菌型土壤向细菌型土壤转化，从根源上防止了土传病害的发生。此外，有益微生物中的一些代谢产物还能促进植物根系及植株生长，诱导植物增强抗性，从而间接减少土传病害的发生[52-56]。

施用生物有机肥能促进黄瓜生长，增加黄瓜维生素C含量、可溶性糖含量、游离氨和基酸含量，降低黄瓜硝酸盐含量，提高黄瓜的质量和品质；在轻度盐渍化条件下施用有机肥可使黄瓜减肥30%不减产；同时改善土壤的微生态环境，增加土壤中微生物的数量，有益微生物在植物根际定殖，可有效抑制有害微生物的繁殖，减少土传病害的发生。通过使用生物有机肥，在提高黄瓜经济效益的同时，还能保护土壤环境，减肥减药。其中减肥20%时施用生物有机肥时的防病、增效效果最优，增产效果达到10.14%。