有机肥配施生物菌肥对设施蔬菜土壤改良及面条菜生长、品质的影响

于占东刘云峰温丹王晓孙凯宁王克安杨宁

(1.吉林农业大学园艺学院，吉林 长春 130118；2.山东省农业科学院蔬菜研究所，山东 济南 250100)

作物所需营养元素绝大部分从土壤中摄取，施用化肥可以直接增加土壤养分，显著提高作物产量。但重施化肥、轻施有机肥，易造成严重的土壤退化和环境污染等问题[1]。生物有机肥是在堆肥的基础上，向腐熟物料中添加功能性微生物菌剂进行二次发酵而制成的含有大量功能性微生物的有机肥料，与其他肥料相比具有培肥土壤、改善产品品质等优势[2]，对中国农业的可持续发展具有重要意义。

枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)是芽孢杆菌属的一种，广泛分布在土壤及腐败的有机物中。已有研究表明，枯草芽孢杆菌有机肥能够增加功能微生物的活力[3，4]，施用该类肥料不仅能提高土壤肥力[5，6]、促进植物生长[7，8]，还能有效抑制土壤病原菌[9，10]。目前许多生防菌株在盆栽试验及温室中展现出了良好的抑病能力[11]，但有关生物有机肥施用对设施蔬菜连作土壤的培肥防控研究相对较少。

面条菜是草本植物石竹科麦瓶草属麦瓶草(Silene conoideaL.)幼苗的俗称，别名麦瓶草，是黄河中下游地区老百姓爱吃的一种野菜，其食用部位为肥嫩叶片和幼茎，美味可口，富含维生素、氨基酸和人体所需的多种矿物质，营养丰富。

本试验在塑料大棚条件下研究有机肥配施菌肥对面条菜生长及对土壤改良的影响，以期为用有机肥配施生物菌肥来缓解设施蔬菜连作障碍及促进蔬菜生长发育提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况及材料

试验于2021年4—6月在山东省农业科学院蔬菜研究所试验基地塑料大棚内进行。试验地土壤有机质含量2.7%、全氮3.01 g/kg、有效磷290.1 mg/kg、速效钾295.85 mg/kg，pH值7.38，EC值331.9μS/cm。

面条菜种子购自济南大江种子有限公司。发酵大豆有机肥购自山东宏升生物工程有限公司，其全氮含量5.15%、全磷0.63%、全钾2.15%、有机质820.34 g/kg。生物菌肥为枯草芽孢杆菌粉剂，有效活菌数≥200亿个/g，购于山东君德生物科技有限公司。

1.2 试验设计

试验设置4个处理，分别为CK:不施肥；T1:生物菌肥(7.5 kg/hm2)；T2:大豆有机肥(6 750 kg/hm2)；T3:生物菌肥(7.5 kg/hm2)＋大豆有机肥(6 750 kg/hm2)。采用随机区组设计，重复3次。小区面积为2 m2(1 m×2 m)。小区用田埂隔开，隔离行宽0.5 m。4月21日整地施肥作平畦。4月28日条播面条菜种子，正常田间管理；5月10日间苗，每小区定植330株；6月3日采收。

1.3 测定指标及方法

面条菜采收前取样测定其株高、茎粗、鲜重、干重及小区产量，并测定其维生素C、可溶性糖、可溶性蛋白、粗纤维、硝酸盐含量等品质指标[12]。6月12日取土样，测定土壤pH值、相对电导率及土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性[13]。

1.4 数据处理与分析

使用Microsoft Excel 2019对试验数据进行整理，使用系统软件IBM SPSS Statistics 26进行单因素方差分析，Duncan’s法进行差异显著性检验(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 有机肥配施生物菌肥对土壤理化性状的影响

由表1可知，不同施肥处理均能提高土壤有机质含量，表现为T3>T2>T1>CK，各处理较CK增加2.1%~12.0%，T3显著高于T2，二者与CK差异显著，T1与CK差异不显著。各施肥处理碱解氮含量较CK显著增加7.6%~43.3%，T3处理增幅最大，说明大豆有机肥本身含氮量高，生物菌肥的配施增加了微生物量，从而促进氮矿化。土壤有效磷含量，T3比T2处理显著提高5.3%，即有机肥配施生物菌肥处理的土壤有效磷含量高于单施有机肥处理。土壤速效钾含量，各施肥处理较CK增加4.9%~47.7%，T3与T2处理差异显著，说明配施生物菌肥促进土壤微生物活动，使土壤中矿物态钾转化为速效钾，进而增加速效钾含量。

表1 不同处理对土壤理化性状的影响

各施肥处理土壤pH值均显著低于CK，表现为CK>T1>T2>T3，且处理间差异显著。这是由于各施肥处理在分解过程中产生二氧化碳、有机酸及无机酸等物质，一定程度上调节土壤的酸碱度，因而土壤pH值均有不同程度降低。电导率(EC值)表现为T3>T2>T1>CK，且处理间差异显著，原因可能是有机肥提高了微生物活性，促进土壤有机物分解。

2.2 有机肥配施生物菌肥对土壤酶活性的影响

从图1可看出，不同施肥处理对土壤酶活性的影响不同。土壤脲酶活性对土壤有效态氮的转化有重要影响，其活性依次表现为T3>T2>T1>CK，其中T3处理比CK高出72.1%(图1A)。配施枯草芽孢杆菌处理显著高于单施有机肥处理，说明枯草芽孢杆菌显著影响土壤脲酶活性。

由图1B看出，施用有机肥、枯草芽孢杆菌及两者配施处理的土壤蔗糖酶活性均显著高于CK，依次为T3>T2>T1>CK，且处理间差异显著，其中T3比T2高出33.5%。

由图1C看出，与CK相比，所有施肥处理土壤过氧化氢酶活性都有提升，表现为T2>T3>T1>CK，增幅在3.6%~13.8%之间，与CK差异均达显著水平。T3与T2无显著差异，二者显著高于T1，说明有机肥单施及配施枯草芽孢杆菌均可以显著影响土壤过氧化氢酶活性。

土壤磷酸酶活性能够影响土壤有效态磷的转化能力。不同处理间土壤磷酸酶活性差异显著，依次为T3>T2>T1>CK。各施肥处理较CK增加8.5%~40.9%(图1 D)。说明有机肥配施生物菌肥更有利于土壤磷酸酶活性的提高，土壤磷素释放多，有利于面条菜根系对磷素的吸收。

图1 不同施肥处理对土壤酶活性的影响

2.3 有机肥配施生物菌肥对面条菜生长及产量的影响

由表2可知，有机肥及其配施枯草芽孢杆菌均能显著促进面条菜的生长，各处理茎粗、地上部鲜重和干重均表现为T3>T2>T1>CK，对照面条菜生长细弱。各施肥处理产量均显著提高，其中以T3最高，其次是T2，T3比T2产量提高78.7%。说明有机肥配施枯草芽孢杆菌更能促进面条菜的生长。

表2 不同施肥处理对面条菜生长及产量的影响

2.4 有机肥配施生物菌肥对面条菜品质的影响

由表3看出，不同施肥处理对面条菜的品质指标影响不同。其中，维生素C含量表现为T3>T2>T1>CK，各施肥处理较CK高出34.1%~90.9%，且差异显著；T3与其他处理差异显著，表明有机肥配施枯草芽孢杆菌对维生素C含量影响最大。可溶性糖含量表现为T3>T2>T1>CK，各施肥处理较CK提高41.8%~74.5%，且差异均达显著水平。可溶性蛋白含量各施肥处理较CK提高42.4%~87.5%，且差异均达显著水平，其中T3表现最好，其次为T1。各施肥处理粗纤维含量比CK显著降低47.6%~54.0%，其中T3降幅最大。说明在相同有机肥施用水平下，配施枯草芽孢杆菌更有利于降低面条菜的粗纤维含量。

表3 不同施肥处理对面条菜品质的影响

硝酸盐含量是蔬菜安全品质中需要监控的重要指标。各处理面条菜硝酸盐含量表现为T3>T2>CK>T1，其中T3、T2硝酸盐含量分别比CK增加92.5%、78.9%，处理间差异均达显著水平，T1硝酸盐含量比CK减少9.5%。表明大豆有机肥及有机肥配施枯草芽孢杆菌均促进了植物对氮的吸收，提高面条菜硝酸盐含量，但仍远低于GB 19338—2003叶菜类国家标准(3 000 mg/kg)。

3 讨论与结论

土壤微生物生物量、土壤酶活性及氮、磷、钾含量均是土壤肥力的重要指标。前人对有机肥和菌肥有诸多研究[6，7，14，15]，认为施用有机肥和菌肥能显著提高土壤酶活性，降低pH值，增加土壤有益微生物，促进土壤肥力提高。本研究表明，有机肥配施生物菌肥可增加土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量，降低pH值，菌肥可促进有机质的分解和养分的有效化，有利于设施蔬菜土壤的改良。这与前人的研究结果一致。但试验中EC值升高的结论与稻草配施生物菌剂使种植黄瓜的大棚土壤EC值降低的结论相反[15]，这可能与施入有机肥的种类不同及未施化肥、面条菜生育期短等原因有关。大豆有机肥本身碳氮比低，土壤中的硝酸盐不会额外消耗太多，反而分解更多。

本研究表明，施用有机肥和菌肥能显著提高土壤酶活性，促进土壤肥力提高。其中，土壤脲酶活性与土壤碱解氮含量、土壤磷酸酶活性与土壤有效磷含量的变化趋势基本一致，这与刘丽英等[11]的研究结果相似。过氧化氢酶活性高低与土壤有机质含量和有机质转化具有很好相关性[13]。本研究中施肥处理的土壤过氧化氢酶活性均增加，且生物菌肥配施有机肥处理较CK显著增加，这可能与生物菌肥的氧化还原能力较强有关。

不同施肥处理对面条菜的产量和品质影响不同，其中有机肥配施生物菌肥对面条菜茎粗、干物质含量等影响较大，显著提高产量；均显著提高面条菜维生素C、可溶性糖和可溶性蛋白含量，有效降低面条菜粗纤维含量。这与李伟[16]、庞月[17]和王广印[18]等的结论一致。微生物功能的发挥除受环境因子制约外，作物种类、有机肥及耕作制度等也是重要的影响因素。有关协调生物菌肥与作物、有机肥及耕作制度间的关系，发挥其在设施蔬菜土壤改良、促进作物生长等方面的作用还有待进一步研究。