4种微生物菌剂对多年连作甜瓜土壤理化性质的影响

马二磊，黄芸萍*，臧全宇，丁伟红，王毓洪，郝芳敏，高海东，刘磊

(1.宁波市农业科学研究院 宁波市瓜菜育种重点实验室，浙江 宁波 315040； 2.南京集思慧远生物科技有限公司，江苏 南京 210023)

甜瓜是我国重要的园艺经济作物之一，深受广大消费者青睐。但受耕地的限制，甜瓜连作现象十分普遍，由于设施内生态条件特殊和土壤水盐运动特殊规律的作用，蔬菜设施栽培也存在着许多突出的问题。长期连作导致了土壤微生物菌群失衡，有害病原微生物大量繁殖，病虫害发生频繁，土传病害逐年加重[1-4]。土壤是地球生态圈内化学反应活动最多的生态区域，是农作物生长发育的载体，满足了植物基本的养分供给需求，土壤的质量直接影响农产品的产量与品质。土壤微生物是土壤生态系统的重要组成成分，它对土壤中植物有效养分的转化和吸收、有害生物的综合防治及土壤生物修复都起着重要作用。微生物菌剂是对植物生长发育有益的一类生物菌剂，既能提高肥效，达到增产和提质的目的，又能节约成本、减少环境污染、提高土壤中的生物多样性、减轻病害[5]。国内科研人员针对微生物菌剂对土壤理化性质的影响开展了相关研究，普遍认为土壤理化性质与土壤微生物活动密切相关，互有影响。黄秋良等[5]认为，微生物菌剂处理的土壤提高了土壤pH值，使得土壤的酸性降低。严建辉[6]认为，复合微生物菌剂对提高土壤有机质及土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量有较好效果。张曼丽等[7]认为，复合微生物菌剂和氨基酸水溶肥混合施用，可以提高哈密瓜产量，对土壤pH有较好的调节作用，地块更适宜哈密瓜生长。罗玉兰等[8]认为，施用有机肥+菌剂复合处理能显著提高土壤pH、有机质、有效磷含量。本文研究了微生物菌剂对土壤理化性质的影响，旨在为找到缓解、改善土壤连作障碍的方法提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

试验在宁波市农科院高新农业技术实验园区进行，选择多年种植甜瓜连作严重连栋玻璃温室地块，采用九点取样法取20～30 cm耕层土壤，将土壤混匀敲碎后过筛去除大颗粒土壤，取8 kg土壤放置于花盆中。

1.2 方法

1.2.1 处理设计

试验设5个处理。T1为谷乐丰聚谷氨酸微生物菌剂(南京轩凯生物科技有限公司，有效活菌数为解淀粉芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌≥88×109·mL-1)，使用方法为第1次200倍液，第2次200倍液，第3次100倍液。

T2为启高系列生物系列菌剂(灌根宝，有效活菌数：枯草芽孢杆菌、粉红粘帚霉≥10×109·g-1)；复合微生物菌剂(有效活菌数：枯草芽孢杆菌、粉红粘帚霉≥50×109·mL-1)；冠菌灵(有效活菌数：枯草芽孢杆菌、粉红粘帚霉≥10×109·g-1)，均由中国农业科学院、北京启高生物科技有限公司生产。使用方法为第1次灌根宝400倍液，第2次复合微生物菌剂300倍液，第3次冠菌灵300倍液。

T3为施特葆系列菌剂，施特葆1号、施特葆2号(浙江施特葆生物科技有限公司，酵母菌和乳酸菌等生物酵素，多种活性酶，活性因子)。使用方法为第1次施特葆1号400倍液，第2次施特葆2号400倍液，第3次施特葆2号300倍液。

T4为本实验室筛选新型菌剂NBmelon(本实验室自主分离筛选获得，有效活菌数：多粘类芽孢杆菌≥10×109·mL-1)。使用方法为第1次200倍液，第2次200倍液，第3次100倍液。

CK为清水对照，3次全部用清水。

每处理重复3次，按照厂家推荐浓度连续使用3次，每10 d处理1次，共处理3次。每次浇灌微生物菌剂1 L，最后1次处理20 d后取土样进行检测。

1.2.2 指标测定及方法

委托南京集思慧远生物科技有限公司对土壤理化指标进行测定。土壤pH值用电位法测定；EC值用电极法测定；全盐按照水土比5∶1制备土壤浸出液，电导率法直接测定全盐含量[9]；通气孔隙度采用环刀法测定；土壤粒径分析。用Malvern Mastersizer 3000型激光粒径分析仪(英国马尔文公司生产)进行分析。

土壤质地的划分依照美国制土壤分级标准[10-11]分为7级。其中，2 000～1 000 μm为极粗砂；1 000～500 μm为粗砂；500～250 μm为中砂；250～100 μm为细砂；100～50 μm为极细砂；50～2 μm为粉粒；<2 μm为黏粒。

1.3 数据处理与分析

采用Excel 2013进行制图，采用DPS V16.05进行统计分析，采用Tukey法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 土壤性状分析

对5个处理的土壤pH、EC、全盐、通气孔隙度、土壤粒径进行测定和方差分析。由表1可知，pH、通气孔隙度、黏粒、粗砂、极粗砂、黏粒总含量、砂粒总含量的重复间P值>0.05，差异不显著，表明试验数据重复性好，结果可靠；EC、全盐、粉粒、极细砂、细砂、中砂、粉粒总含量的重复间P值<0.05，差异显著，表明试验数据稳定性一般，不同重复间数值变异幅度较大。不同处理的pH、EC、全盐、极细砂处理间P<0.01，差异达极显著水平；黏粒、细砂、黏粒总含量的处理间P<0.05，差异达显著水平；通气孔隙度、粉粒、中砂、粗砂、极粗砂、粉粒总含量、砂粒总含量的处理间P>0.05，差异不显著。

表1 各性状不同重复及处理间方差分析

2.2 多重比较

对5个处理的土壤pH值、EC值、全盐、通气孔隙度、土壤粒径进行多重比较，由表2可知，土壤pH为5.23～5.46，T3最高为5.46，极显著高于CK；T1、T4高于CK但差异不显著，T2低于CK，表明施特葆系列微生物菌剂具有提高土壤pH值、改良酸性土壤的作用。土壤EC值为0.34～0.66，全盐为0.09%～0.17%，T1和T2的EC值和全盐显著高于CK，T3和T4与CK差异不显著，表明谷乐丰聚谷氨酸微生物菌剂、启高系列生物系列菌剂含有矿物肥料成分，施用时会增加土壤EC值和含盐量。极细砂为12.35%～17.69%，各菌剂处理均显著低于CK。细砂为9.94%～12.00%，仅T2显著低于CK。黏粒总含量为0.78%～1.23%，T1、T2、T3高于CK但差异不显著；粉粒总含量为62.45%～68.06%，各菌剂处理高于CK但差异不显著；砂粒总含量为30.71%～36.77%，各菌剂处理低于CK但差异不显著。可见，样品土壤成分以粉粒和砂粒为主，按照美国制土壤质地分类标准属于粉壤土。

表2 不同处理间土壤性状多重比较

2.3 土壤粒径分析

由图1可知，在1～2 μm粒度，处理T2、T3、T1高于CK，仅T4低于CK；在2～5、5～10、10～20 μm粒度，各菌剂处理均高于CK；在30～50、50～75、75～100、100～250 μm粒度，处理T1、T2、T3均低于CK。

图1 不同处理土壤样品粒径分析

对5个处理不同粒度范围土壤粒径累加值(图2)进行分析可知，在1～5至1～100 μm粒度，T2的比值最高。在1～2至1～50 μm粒度，T1～T3的比值高于CK；在1～75至1～1 000 μm粒度，T2～T4的比值高于CK。综合来看，处理T1～T3在1～50 μm粒度的比值高于CK，能增加土壤粉粒含量，特别是处理T2对土壤粒径分布的效应最大，增加幅度最为明显。

图2 不同处理土壤样品粒径累加值分析

3 小结与讨论

试验研究表明，施特葆系列菌剂、谷乐丰聚谷氨酸微生物菌剂、新型菌剂NBmelon的pH值高于清水对照，但只有施特葆系列菌剂差异达到极显著水平，表明不同微生物菌剂对土壤同一理化指标有不同的效果，施用施特葆系列微生物菌剂、谷乐丰聚谷氨酸微生物菌剂、新型菌剂NBmelon具有提高土壤pH值、改良酸性土壤的作用，谷乐丰聚谷氨酸微生物菌剂和新型菌剂NBmelon处理差异不显著的原因可能与试验处理时间不足有关系，黄秋良等[5]得到类似结果。但刘军辉[12]认为，施用复合微生物制剂后，土壤pH值、EC值显著降低，对土壤盐碱性改良效果明显。

谷乐丰聚谷氨酸微生物菌剂、启高系列生物系列菌剂处理的土壤EC值和全盐显著高于清水对照，原因可能是菌剂添加了矿物肥料成分，在施用时不可避免的增加了土壤含盐量，不同品牌的菌剂产品加工工艺、成分、含量差异较大，对土壤造成不同的效应。黄秋良等[5]认为，微生物菌剂处理的土壤提高了土壤速效磷、速效钾含量。但汪立梅等[13]认为，改良剂与微生物菌剂联合施用均能增加盐碱土的阳离子交换量，降低其电导率、全盐量和碱化度。试验结果的差异可能与本试验采用的是花盆试验有关，没有种植农作物，微生物菌剂含有矿物成分和添加剂，花盆中的矿物肥料只有增加没有消耗，等于变相增加了土壤含盐量。

土壤是由不同比例及粒径粗细不一、形状组成各异的颗粒组成，而土壤粒径分布强烈影响着土壤水力特性、肥力状况及土壤侵蚀等，是重要的土壤物理特性之一。样品土壤以粉粒和砂粒为主，均值分别达到64.59%和34.47%，按照美国制土壤质地分类标准为粉壤土。壤土通气透水、保水保肥能力较好，适合多数作物生长，是农业生产上较为理想的土壤质地类型。土壤粉粒总含量为62.45%～68.08%，各菌剂处理均高于对照，但差异不显著；在2～5、5～10、10～20 μm粒度，各菌剂处理均高于对照。在1～2至1～50 μm粒度，谷乐丰聚谷氨酸微生物菌剂、启高系列生物系列菌剂、施特葆系列菌剂的比值高于对照；在1～5至1～100 μm粒度，启高系列生物系列菌剂的比值最高，对土壤粒径分布的效应最大，增幅最明显。不同粒径的土粒其理化性质有所不同，因此，土壤的粒径分布在某种程度上决定了土壤的结构和性质，粉粒土壤含量增加被看作对改良土壤通气透水、保水保肥具有积极作用[14]。4个微生物菌剂处理的粉粒总含量均高于对照，而砂粒总含量均低于对照。总体来看，施用微生物菌剂具有增加土壤粉粒含量的作用，其中谷乐丰聚谷氨酸微生物菌剂最为明显。