微生物菌剂与有机肥配施对设施土壤盐渍化以及甜瓜产量和品质的影响

马茜，武守朝，赖德强，刘全凤，谷雨欣，王静*

（1.沧州职业技术学院，河北 沧州 061001；2.沧州市农林科学院，河北 沧州 061000）

设施农业是利用日光温室、塑料大棚等进行作物保护性栽培，具有错季栽培、生产效率高等优势，是现代农业的重要组成部分。设施农业主要种植茄果类、瓜类等经济附加值较高的作物，且复种指数高，导致化肥施用过多的情况普遍存在。而设施栽培缺少自然淋溶条件，造成设施土壤次生盐渍化现象日益突出，如土壤盐分过高、酸碱失衡、微生物群落被破坏等，严重影响作物生长以及农业生产的可持续发展[1～3]。

通过工程方式、改良剂等可以在一定程度上改良盐渍化土壤，但存在成本高、效果不稳定等弊端[4～6]。诸多研究[9～11]表明，施用微生物肥料能改善土壤条件，降低土壤含盐量，缓解设施土壤次生盐渍化状况；施用有机肥可以促进盐渍化土壤中团聚体的形成，降低土壤容重，并阻止盐分上升，增加土壤孔隙度和持水力，平衡土壤酸碱性，改善土壤理化性质，提高土壤速效养分含量。因此，探讨微生物菌剂与有机肥配合施用对缓解与改良次生盐渍化土壤意义重大。

河北省青县是京津冀地区主要的薄皮甜瓜产区，薄皮甜瓜为当地重要的支柱产业之一，种植历史已经有十余年，常年种植面积在6 666.67 hm2以上，主要采用拱棚和日光温室种植。薄皮甜瓜产量高，在种植过程中需要投入较多的水肥。近年来由于薄皮甜瓜价格较高，农民盲目追求产量，种植过程中投入大量化肥，造成甜瓜设施土壤次生盐渍化为害逐年加剧，严重影响了当地的甜瓜生产。但是，有关改善设施甜瓜土壤盐渍化的报道很少。为解决设施甜瓜土壤次生盐渍化问题，以产生次生盐渍化为害的设施土壤为研究对象，探究微生物菌剂与有机肥配施对甜瓜生长和土壤次生盐渍化的影响，以期改善设施土壤的理化性状，提高甜瓜产量和品质。

1 材料与方法

1.1 试验材料

甜瓜品种为博洋九，种子购自青县曹寺正规种子销售公司。微生物菌剂为旺发农用em复合菌剂，主要菌种有枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌等，剂型为粉剂，有效活菌数≥2亿个/g，购自沧州旺发生物技术研究所有限公司。有机肥为充分腐熟并粉碎的羊粪，含水量20%。化肥为氮磷钾三元复合肥（N、P2O5、K2O含量分别为15%、10%、12%），购自沧州旺发生物技术研究所有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 试验于2018年1～7月在河北省青县曹寺乡罗庄村甜瓜种植日光温室内进行。甜瓜种植年限为6 a。土壤pH值5.06，基础土壤养分含量为有机质29.8 g/kg、全氮3.62 g/kg、速效磷24.2 mg/kg、速效钾102.4mg/kg，可溶性盐含量1.86 g/kg，土壤盐渍化程度接近于中度。

2018年1月15日选择整齐一致、颗粒饱满的甜瓜种子进行穴盘育苗。待苗龄45 d，达到3叶1心时进行移栽定植。甜瓜株距0.35 m，行距0.8 m，覆地膜保墒；吊蔓栽培；人工授粉；子蔓留瓜，留瓜数量3～5个/株；温度白天控制在25～30℃，夜间控制在15～20℃。期间视土壤湿度情况进行水分管理，注意防治白粉病、霜霉病等病虫害。

试验设5个施肥处理（表1）。其中，全部的微生物菌剂和有机肥以及常规化肥中50%的三元复合肥均于整地时均匀撒施，而后机械旋耕（深度20 cm），使肥料在0～20耕层均匀分布；剩余的50%三元复合肥在甜瓜不同生育时期分多次随浇水追施。小区面积60 m2，随机区组排列，3次重复，小区之间均设置保护行。

1.2.2 测定项目与方法

1.2.2.1 土壤理化性质。甜瓜采收完成后，随机选取瓜秧，在距瓜秧基部15 cm处均匀选择3个样点，采用环刀法测量土壤容重和孔隙度，计算平均值，作为1个重复的指标值，每处理均3次重复。将土样于阴凉通风处自然晾干，备用。采用重铬酸钾容量法测定有机质含量；采用凯氏定氮法测定全氮含量；采用钼锑抗比色法测定速效磷含量；采用火焰光度计法测定速效钾含量；采用酸度计测定土壤pH值；采用电导法测定土壤全盐含量[12，13]。

1.2.2.2 土壤微生物数量。利用1.2.2.1采集的土样，采用平板培养计数法，测定3种微生物的数量。其中，细菌培养采用牛肉膏蛋白胨培养基；放线菌培养采用高氏培养基；真菌培养采用马丁氏培养基[14]。

1.2.2.3 甜瓜植株性状。甜瓜采收前1 d，用游标卡尺测量茎粗（瓜秧距离地面20 cm处的直径），用直尺测量株高（瓜秧基部至生长点的距离）。待所有甜瓜采收后，将瓜秧沿地面割下，测定鲜重；然后80℃烘干至恒重，测定干重。

表1 试验设计的施肥方法与施肥量Table 1 Fertilization method and amount of experiment design

1.2.2.4 甜瓜产量和品质。甜瓜授粉后30 d达到成熟标准。记录甜瓜的坐果数量，测定总质量，计算平均单瓜重。每处理分别取相同结瓜节位上的成熟甜瓜3个，沿中间纵向切开，去籽，取中心果肉约5 g，采用蒽酮比色法[7]测定可溶性糖含量，采用滴定法[15]测定Vc含量。

1.2.3 数据处理与分析 利用Excel 2009软件进行数据整理与作图；利用SPSS-Statistics 17.0软件对试验数据进行统计分析，采用Duncan’S法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 微生物菌剂与有机肥配施对设施甜瓜土壤理化性质的影响

不同施肥处理的土壤理化性质明显不同（表2）。只施用化肥的T2处理，土壤容重、孔隙度和pH值与CK差异不大，虽然土壤养分含量有所增加，但土壤盐渍化程度明显加重，起不到改良土壤的作用。

单独配施微生物菌剂（T3处理） 或有机肥（T4处理）后，虽然在一定程度上改善了土壤理化性状、提高了养分含量，土壤盐渍化程度较单独施用化肥（T2处理）明显降低，但含盐量仍然显著高于CK，土壤盐渍化程度依然严重。

同时配施微生物菌剂和有机肥（T5处理）后，土壤各项指标值均为最好，且均显著优于CK，其中pH值为6.24，含盐量降低9.8%，全氮、速效磷、速效钾、有机质含量分别提高12.1%、32.8%、26.3%和26.9%，容重降低12.1%，孔隙度增加32.8%，实现了盐渍化土壤的有效改良以及土壤肥力的明显提升。原因可能是微生物及其代谢产物可以活化土壤中被固定的矿质离子，增加了土壤有效养分含量，还平衡了土壤酸碱性，而且配施的有机肥又为微生物生长提供了有利条件，形成了良性循环。T5处理在改良盐渍化土壤、提高土壤肥力水平方面的效果显著优于T3和T4处理，表明微生物需要有适宜的有机质环境才能充分发挥作用。与当地习惯施肥（T4处理） 相比，T5处理的土壤酸性略有降低（pH值提高了0.28），除有机质含量外其他指标均明显较优，其中土壤含盐量降低14.3%，全氮、速效磷、速效钾、有机质含量分别提高3.4%、12.2%、12.9%和10.1%，容重降低6.8%，孔隙度增加10.2%。

2.2 微生物菌剂与有机肥配施对设施甜瓜土壤微生物繁殖的影响

微生物种类和数量是衡量土壤质量的重要指标。设施栽培过程中需要投入大量肥料，长此以往，施肥种类和施肥量会严重影响土壤微生物的繁殖。不同施肥处理的土壤细菌、真菌和放线菌数量均明显不同（表3）。只施用化肥的T2处理，3种土壤微生物数量均有所减少，原因可能是仅施用化肥加重了土壤盐渍化程度，不利于微生物的存活和增殖。

单独配施微生物菌剂（T3处理）后，与CK相比，土壤细菌数量明显增多（19.2%），而真菌和放线菌数量均明显减少。原因可能是试验中施入的微生物菌剂以细菌为主，细菌的大量繁殖反而抑制了其他种类微生物的繁殖。

表2 不同施肥处理对设施甜瓜土壤理化性质的影响Table 2 Effects of different fertilization treatments on physical and chemical properties of soil of facility muskmelon

单独配施有机肥（T4处理）以及同时配施微生物菌剂和有机肥（T5处理）后，除真菌外，其他2种微生物数量均较CK明显增多，其中细菌数量分别增加了25.3%和54.1%，放线菌细菌数量分别增加了25.6%和46.8%，说明有机质为土壤微生物繁殖提供了有利条件。与当地习惯施肥（T4处理）相比，T5处理的土壤细菌、放线菌数量分别增加了23.0%和16.9%，差异均达到显著水平，表明常规化肥同时与微生物菌剂和有机肥配施较单独与有机肥配施可以明显促进土壤细菌繁殖。

表3 不同施肥处理对设施甜瓜土壤微生物数量的影响Table 3 Effect of different fertilization treatments on soil microorganism of facility muskmelon （106 cfu/g）

2.3 微生物菌剂与有机肥配施对设施甜瓜生长发育、产量和品质的影响

施肥处理的甜瓜生长发育指标、产量和品质均优于CK，且除T2处理的株高和2个品质指标外，其他指标与CK差异均达到了显著水平；但不同施肥处理的指标值差异较大，其中T5处理的指标值均最高，T2处理的指标值均最低（表4）。

只施用化肥的T2处理，虽然甜瓜产量较CK明显增加，但品质未得到有效改善。配施微生物菌剂和有机肥后，与常规化肥（T2处理）相比均可以促进甜瓜生长，明显提高甜瓜产量和品质，其中同时配施微生物菌剂和有机肥（T5处理）的效果明显优于单独配施微生物菌剂（T3处理） 或有机肥（T4处理）。

T5处理在促进甜瓜生长，提高甜瓜产量和品质方面的效果均明显优于其他施肥处理，与化肥同时配施微生物菌剂和有机肥后能够有效改良次生盐渍化土壤、明显提高土壤肥力有关。T5处理甜瓜产量最高、品质最好，其中，与CK相比，甜瓜增产33.7%，可溶性糖和Vc含量分别提高了2.2%和28.9%；与当地习惯施肥（T4处理）相比，甜瓜增产8.9%，可溶性糖和Vc含量分别提高了1.4%和10.2%。

表4 不同施肥处理对设施甜瓜生长发育、产量和品质的影响Table 4 Effects of different fertilization treatments on growth，yield and quality of facility muskmelon

3 结论与讨论

在设施蔬菜栽培过程中，由于缺乏土壤质量监测措施，农民为了追求产量而盲目大量施用化肥，加上设施栽培时缺乏淋溶条件等，造成设施土壤次生盐渍化情况越来越严重[8]。过量投入化学肥料是加速设施土壤盐渍化程度的主要原因之一[11]，本研究结果支持了前人观点。也有研究表明，微生物和有机肥可以降低设施番茄、葡萄等土壤的盐渍化水平[15，16]。本研究发现，在产生次生盐渍化的设施土壤中配施微生物菌剂和有机肥后可以有效降低土壤含盐量，尤其是同时配施微生物菌剂和有机肥时可以使土壤含盐量降低9.8%，而且还可以提高土壤有效养分含量，平衡酸碱性，起到降低土壤盐渍化水平的作用。

土壤中的微生物群落与土壤质量密切相关，有益微生物可以改善土壤微生态环境，抑制病原微生物繁殖与生长，提高土壤活性[17]。本研究结果显示，施用微生物菌剂可以增加设施土壤中的微生物种类和数量。前人在微生物改良土壤的机理研究方面已经进行了细致工作，但有关微生物降低设施土壤盐渍化水平的机理研究尚未涉及，今后有待继续探讨。

在河北省青县，设施甜瓜是当地农业的支柱产业，也是当地农业经济的重要组成部分，为当地种植户带来了可观的经济效益。但是，近年来由于农民对甜瓜的化肥使用量投入过大，造成设施土壤盐渍化程度逐渐加重，同时也影响了甜瓜的产量和品质。本研究结果表明，常规化肥同时与有机肥和微生物菌剂配施既能显著改良盐渍化土壤，又能明显提高甜瓜产量和品质，可以作为青县设施甜瓜施肥的参考方案。