不同浓度复合微生物菌液对水培黄瓜产量及品质的影响

摘要：通过探究复合微生物菌液和山崎营养液减量配施对水培黄瓜产量、品质的影响，创新水培黄瓜优质高效生产技术。以黄瓜甘丰袖玉为试材，探究全量和减施20%山崎营养液分别与0.5%、1.0%、1.5%复合微生物菌液配施对黄瓜产量、果实品质的影响。结果表明，添加复合微生物菌液可以提高产量，全量山崎营养液与1.0%复合微生物菌液配施处理的黄瓜产量最高，为68 890.5 kg/hm2，黄瓜果实品质最佳，维生素C含量为4 339.1 mg/kg、可溶性蛋白质含量为3.08 mg/g。综合比较，添加复合微生物菌液可有效提高黄瓜产量和果实品质，以添加1.0%复合微生物菌液的全量山崎营养液的增产提质效果更优。

关键词：复合微生物菌液；水培黄瓜；产量；品质

中图分类号：S642.2 文献标志码：A 文章编号：2097-2172（2024）12-1162-05

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2024.12.016

Effects of Different Concentrations of Complex Microbial Solutions on

the Yield and Quality of Hydroponic Cucumbers

ZHANG Dongqin 1， HOU Dong 1， YUE Hongzhong 1， LI Junhong 2， LUO Tao 2

（1. Institute of Vegetables， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China;

2. Vegetable Development Office of Heshui County， Heshui Gansu 745400， China）

Abstract： In order to investigate the effects of reduced application of composite microbial bacterial solution and Yamazaki nutrient solution on the yield and quality of hydroponic cucumber so as to innovate high-quality and efficient production technology for hydroponic cucumbers. Cucumber Ganfeng Sleeve Jade was used as the material， the hydroponic experiment was conducted to investigate the effects of full and 20%reduction in application ofYamazaki nutrient solution combined with 0.5%， 1.0% and 1.5% composite microbial fungi solution on the yield， fruit quality， respectively. Results showed that the addition of composite microbial fungi solution could increase the yield， and the treatment of full Yamazaki nutrient solution with 1.0% composite microbial fungi solution had the highest cucumber yield， which was 68 890.5 kg/ha， and the fruit quality was the best， vitamin C content was 433.91 mg/100g， soluble protein content was 3.08 mg/g. In conclusion， the addition of compound microbial fungi solution can improve the yield and fruit quality of cucumbers， adding 1.0% compound microbial fungi solution in full Yamazaki nutrient solution showed the best effect in yield and quality improvement.

Key words： Microbial complex; Hydroponic cucumber; Yield; Quality

设施蔬菜栽培是我国蔬菜产业重要的栽培方式之一，占全国蔬菜生产总面积的20%，已创造35%的产量和60%的经济价值，是保障蔬菜实现周年供应的重要手段［1 ］。黄瓜（Cucumis sativus L.）是主要的设施蔬菜生产作物之一［2 ］，由于缺乏标准管理和生产技术，过量施用化肥及农药、长期连作导致土壤肥力下降、养分降低、病害加剧以及土壤微生物群落结构失衡，进而使蔬菜的产量和品质下降，阻滞了蔬菜产业的安全高效、绿色优质发展［3 - 4 ］。水培能有效解决传统土壤栽培中温、光、水、气、肥供应不可控的问题，是设施蔬菜优质生产的重要途径之一［5 ］。

有益的微生物能抑制土传病原体，增加有机物质的分解，还可以增加植物对矿物营养元素和重要有机化合物的利用率［6 ］。微生物菌肥作为一种新型生物肥料，通过具有活性的微生物生命活动来为作物生长发育提供所需的营养［7 ］。微生物菌肥可促进土壤细菌多样性，改善微生物群落结构，拮抗黄瓜根际有害微生物［2 ］。研究发现，微生物菌肥部分代替化肥可以提高黄瓜品质，降低硝酸盐的积累，但对产量增效不明显［8 ］。目前，关于微生物菌肥在改善蔬菜生长发育及品质的研究多基于土壤栽培条件［9 - 11 ］，结合水培方式探究复合微生物菌液对黄瓜产量、品质的影响鲜有报道［12 ］。本研究基于黄瓜水培试验，探究不同浓度复合微生物菌液与山崎营养液减量配施对水培黄瓜产量、果实品质、果实元素含量的影响，以期筛选出适宜的营养配方，并为水培黄瓜优质高效生产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 供试菌株 蕈状芽孢杆菌（Bacillus mycoides Gnyt1）、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis FX2）、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis PBRS2）、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis LSH11）均由甘肃农业大学草业学院微生物实验室提供。

1.1.2 供试品种 供试黄瓜品种为甘丰袖玉，由甘肃省农业科学院蔬菜研究所提供。

1.1.3 营养液 水培营养液为日本园式配方营养液（山崎营养液），按照以下成分配制。大量元素：四水硝酸钙［Ca（NO3）2·4H2O］ 945.00 mg/L；硝酸钾（KNO3）809.00 mg/L；磷酸二氢铵（NH4H2PO4）153.00 mg/L；七水硫酸镁（MgSO4·7H2O）493.00 mg/L；微量元素：乙二胺四乙酸二钠（EDTA-2Na）27.80 mg/L；七水合硫酸亚铁（FeSO4·7H2O）37.20 mg/L；硼酸（H3BO3）2.86 mg/L；四水硫酸锰（MnSO4·4H2O）2.13 mg/L；七水硫酸锌（ZnSO4·7H2O）0.22 mg/L；五水硫酸铜（CuSO4·5H2O）0.08 mg/L；四水钼酸铵［（NH4）6Mo7O24·4H2O］0.02 mg/L。

1.1.4 复合微生物 菌液采用无菌操作，将4种菌株分别接种于装有已灭菌（121 ℃，26 min）LB液体培养基的三角瓶中，置于摇床培养（28 ℃，180 r/min）3 d以上。通过镜检观察菌体的形态、密度，通过菌落计数计算有效活菌数，有效活菌数≥1.0 cfu即达到发酵终点。分别得到4种菌株扩大培养后的菌液，要求有效活菌数均≥108 cfu/mL。将4种菌液按体积比1∶1∶1∶1混合制成复合微生物菌液，备用。

1.2 试验设计

试验在甘肃省农业科学院蔬菜研究所兰州基地（36° 6′ N，103° 41′ E）进行。选择饱满整齐的黄瓜种子，使用32穴穴盘育苗，育苗基质为珍珠岩，根据天气情况浇灌1/2倍的山崎营养液。于幼苗2叶1心定植于培养箱中，株距35 cm，每株用10 L的1/2倍的山崎营养液培养，待缓苗后除对照外每处理每苗加入0.5%体积的混合菌液。黄瓜进入伸蔓期后，按试验设计施入不同体积山崎营养液、混合菌液进行培养（表1），其余田间管理同常规水培黄瓜管理。试验共设7个处理，每处理10株，重复3次，每7 d根据液面下降情况补充1～2次相同体积的营养液至每苗10 L，浓度参照表1。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 产量记录 在黄瓜结果期至拉秧期间，各处理随机选取8株跟踪测产，每隔2 d采摘成熟果实称重计产，折算总产量。

1.3.2 果实品质测定 于盛果期，各处理植株选取大小均一的5个果实用于果实品质测定。维生素C含量采用钼蓝比色法测定［13 ］，可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定［14 ］，可溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝G-250染色法测定［14 ］，纤维素含量参照纤维素检测试剂盒说明书［生工生物工程（上海）股份有限公司，D799127-0050］进行测定。

1.3.3 植株果实元素含量的测定 于盛果期各处理随机选取5个果实，参照史祥宾等［15 ］的方法测定磷、钾、钙、镁元素的含量。

1.4 数据统计与分析

采用Excel 2010软件进行数据整理，使用Origin 9.0软件作图。用SPSS 13.0软件的Duncan’s法进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 复合微生物菌液对水培黄瓜产量的影响

由表2可知，不同处理以FT2处理黄瓜折合产量最高，为68 890.5 kg/hm2，较CK显著增产16.04%；其次是FT1处理和FT3处理，折合产量分别为66 349.5、61 656.0 kg/hm2，分别较CK增产11.76%、3.86%；RFT1、RFT2和RFT3处理折合产量分别较CK增产3.27%、2.00%、3.77%，FT1、FT2处理显著高于其他处理，其他各处理无显著性差异。可以看出FT1、FT2和FT3处理的产量均高于RFT1、RFT2和RFT3处理，RFT1处理较FT1处理减产7.60%，RFT2处理较FT2处理减产12.10%，RFT3处理较FT3略有减产。

2.2 复合微生物菌液对水培黄瓜品质的影响

由图1A可以看出，不同处理黄瓜维生素C含量以FT2处理最高，为4 339.1 mg/kg，显著高于其他处理，较RFT2、FT1、FT3处理分别高107.88%、74.37%、115.58%。与CK处理相比，FT1、FT2、FT3处理的维生素C含量分别提高35.18%、135.71%、9.34%；RFT1、RFT2、RFT3处理与CK相比分别提高13.37%、10.85%、67.62%。FT1处理比RFT1处理高19.22%，而FT3处理比RFT3处理低34.77%。由图1B可知，FT2、RFT2处理黄瓜可溶性糖含量较高，其次是FT1、RFT1处理，FT3、RFT3处理较低。其中黄瓜可溶性糖含量以RFT2处理最高，为90.6 g/kg，较FT2、RFT1、RFT3处理分别提高0.58%、38.15%、97.40%。RFT1处理比FT1处理低12.00%，RFT3处理比FT3处理低20.07%。与CK相比，FT1、FT2处理显著升高22.55%、48.04%，而FT3处理下降5.56%。由图1C可知，除CK外，FT1、FT2、FT3处理黄瓜可溶性蛋白质含量显著高于RFT1、RFT2、RFT3处理。其中黄瓜可溶性蛋白质含量以FT2处理最高，为3.08 mg/g，分别比CK、FT1、FT3、RFT2处理高111.22%、81.90%、18.85%、234.47%。FT1处理比RFT1处理高14.40%，FT3处理比RFT3处理高87.49%。由图1D可知，FT3处理和RFT3处理的黄瓜纤维素含量显著高于其他各处理，两者差异不显著。FT1处理与RFT1处理差异不显著，而FT2处理比RFT2处理显著高108.56%。同CK相比，FT1、FT2、FT3处理果实纤维素含量分别提高7.93%、14.70%、91.43%。

2.3 复合微生物菌液对黄瓜果实中元素含量的影响

由图2A可知，2种营养液水平下，以FT1、RFT1处理的黄瓜磷含量最高。与CK相比，FT1、FT2、FT3处理的黄瓜磷含量显著下降6.15%、9.51%、11.43%。RFT1处理的黄瓜磷含量比FT1处理高1.14%，而RFT2处理的黄瓜中磷含量比FT2处理低1.62%，RFT3处理的果实中磷含量比FT3处理低54.14%。从图2B可以看出，以FT3、RFT3处理的黄瓜中钾含量最高，显著高于其他各处理。RFT3处理的黄瓜钾含量比FT3处理显著提高12.18%，而RFT1处理和RFT2处理分别比FT1、FT2处理显著降低38.34%、9.30%。FT1、FT2、FT3处理的黄瓜钾含量分别比CK分别降低17.30%、17.54%、0.06%。由图2C可知，除CK外，FT1、FT2、FT3处理的黄瓜中钙含量显著高于RFT1、RFT2、RFT3处理。RFT1、RFT2、RFT3处理分别比FT1、FT2、FT3处理显著降低32.90%、24.90%、36.88%。同CK相比，FT1、FT2、FT3处理的黄瓜中钙含量显著提升39.19%、33.10%、34.76%。由图2D可知，RFT3处理的黄瓜中镁含量最高，比FT3、RFT1、RFT2处理显著提升15.90%、63.66%、47.00%。FT1、FT2、FT3处理黄瓜中镁含量分别比CK显著提高13.83%、7.03%、14.16%。

3 讨论与结论

研究表明，微生物菌肥部分替代化肥能显著提高黄瓜产量［16 - 18 ］。在本研究中，添加微生物菌液的处理均能提高黄瓜产量，其中全量山崎营养液添加0.5%和1.0%复合微生物菌液能够显著提高黄瓜产量，分别较不添加复合微生物菌液的处理增加11.76%、16.04%，而添加1.5%复合微生物菌液产量增幅仅为3.86%。说明水培黄瓜生产中在全量山崎营养液添加1.0%复合微生物菌液效果最佳，过高过低效果都会下降。添加复合微生物菌液的全量山崎营养液处理下黄瓜的产量高于对应减施20%营养液处理，但差别不大，说明在一定程度上，添加复合微生物菌液可以通过促进植物对养分的吸收，来弥补由于减施营养液对产量造成的影响［19 ］。

研究表明，施加微生物菌肥能够显著提高可溶性糖、可溶性蛋白质和维生素C含量［20 ］。本研究同样发现，添加复合微生物菌液能够明显改善黄瓜品质，全量山崎营养液添加1.0%复合微生物菌液对黄瓜果实维生素C含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量、纤维素含量提高较明显，分别较未添加复合微生物菌液的处理提高了135.71%、48.04%、111.22%、14.70%，说明1.0%复合微生物菌液是黄瓜品质形成的最适宜浓度。添加过量复合微生物菌液（1.5%）的处理，由于微生物附着在黄瓜根系上，阻碍了黄瓜对水分、氧气和营养元素的吸收，对黄瓜品质有一定的影响；同样，添加较少的复合微生物菌液（0.5%）处理的黄瓜品质不及1.0%的复合微生物菌液处理。添加1.0%复合微生物菌液的全量山崎营养液处理黄瓜品质整体优于减施20%营养液处理，说明虽然微生物菌肥可以替代一部分营养［21 ］，但减少营养液的使用会对产品的品质造成一定的影响。

整体来说，添加复合微生物菌液能够提高黄瓜果实中钙和镁的含量，降低磷和钾的含量。在山崎营养液减量的情况下随着复合微生物菌液的浓度增加，果实内的钾、镁的含量逐渐增加，而在全量营养液的情况下没有明显的规律，说明在山崎营养液减量使用后适量的微生物菌液能够促进根系对部分营养元素的吸收［7 ］。

本研究中，添加1.0%复合微生物菌液的全量山崎营养液的产量最高，为68 890.5 kg/hm2；黄瓜果实品质最佳，其果实维生素C含量为4 339.1 mg/kg、可溶性蛋白质含量为3.08 mg/g。综上所述，在水培黄瓜培养液中添加适量的复合微生物菌液，可以提高产量，改善产品的品质；复合微生物菌液可以替代部分营养液的施用，但过少或过多均会对果实产量及品质造成一定程度的影响。

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