微生物制剂对设施黄瓜连作障碍的修复试验

叶俊 ，胡家阳 ，杨银娟，李珍珍 ，曹欢欢 ，黄丹枫

（1.上海交通大学农业与生物学院，200240；2.上海奉贤区蔬菜技术推广站）

随着蔬菜生产趋向规模化、工厂化和专业化，形成了不少大蒜乡、黄瓜镇等蔬菜专业化生产基地，但连作现象非常普遍[1]。这使得设施蔬菜产业的发展受到严重的制约。其中连作所导致的蔬菜品质下降、减产甚至绝收的主要原因就是破坏了土壤微生物种群的平衡[2]。因此近年来人们开始重视微生物制剂在连作土壤修复上的应用。

本试验针对设施黄瓜的连作障碍，将3种微生物制剂应用于设施黄瓜栽培当中，并以施用常规有机肥和化肥的栽培方式作为对照。通过分析施用微生物土壤修复剂后设施内黄瓜的生长势和产量、病害发生、土壤各项理化性状等情况，来综合分析评判微生物制剂对黄瓜连作障碍的修复效果，以期为能够在实际应用中推广土壤微生物修复制剂提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2009年3月20日至6月6日在上海市奉贤区清秋蔬果专业合作社杨王村蔬菜基地进行，选取8栋8 m×40 m日光塑料薄膜大棚，试验地已经连续种植4茬黄瓜；试验总面积2 560 m2；试验所用黄瓜为中早熟品种“申青一号”，于3月26日定植；6月6日采收完毕。

供试微生物有机制剂分别为创博微生物制剂、东莞保得生物制剂和翠京元微生物制剂。

1.2 试验设计

试验设置4个处理，每个处理4次重复，小区面积为160 m2。根据微生物制剂的N、P、K含量及使用方法，经计算确定合理的施用量，含量不足的以复合肥和钾肥补充，以保证各处理所含有的N、P、K处于相对一致的水平。

处理1：创博微生物制剂4.5 kg/m2，复合肥0.03 kg/m2；

处理2：保得复合微生物肥0.15 kg/m2，钾肥0.03 kg/m2；

处理3：翠京元微生物制剂0.12 mL/m2，正常有机肥料 2.25 kg/m2，复合肥 0.07 kg/m2，钾肥0.01 kg/m2；

处理 4（CK）：正常有机肥料 2.25 kg/m2，复合肥0.15 kg/m2，钾肥 0.03 kg/m2。

1.3 试验方法

分别于4月2日、5月8日采集土样。按照5点取样法，在各小区取耕作层0~20 cm土壤。土壤测定的指标及方法：pH值、EC值按土水比1∶5浸提，分别使用pH计，EC计测定；含水率利用烘干法测定[3]；有机质含量利用重铬酸钾氧化稀释热法测定[4]。

分别于定植后第20天、第35天、第49天测定黄瓜的株高，叶数，最大叶面积，茎粗，叶柄长；每个处理随机取样10株，定株测定。黄瓜采收过程中，分区采收，记录商品瓜产量。

在定植至采收结束期间，统计黄瓜枯萎病及霜霉病发病情况，计算发病率及病情指数（0~5级制）。

所有数据使用Microsoft Excel 2007和SAS软件统计分析。

2 结果与分析

2.1 黄瓜生长势

通过表1，2，3可以看出，在5项测定指标中，处理1的黄瓜生长势最好。在定植后第20天所测得数据显示，处理1与其他3个处理在各项指标上都存在显著差异。而其他3个处理之间差异不显著，对照处理中的各项指标均低于其他3个处理。在黄瓜定植后第35天测得数据显示，处理1黄瓜继续保持较强的生长势。除最大叶面积外，其他指标仍然与其他3个处理有显著差异。第49天测得数据显示，各处理的茎粗、叶数、叶柄长差异不显著，株高与最大叶面积有显著差异。这种现象说明，处理1的黄瓜长势保持在一个较高的水平，生长后期各处理生长势趋于一致；处理1已进入生殖生长阶段，积累的营养物质比其他3个处理多，黄瓜的生长势强。

从图1可以看出，各处理的平均产量都呈现出先升高后降低，再小幅升高的波动态势。其中，处理1在5月17日之前的日平均产量均高于其他3个处理，在5月15日达到61.48 kg的最高值。然而，处理2的日平均产量在5月13日之前是4个处理中最低的，在5月15日平均产量为50.75 kg，达到最高值。各处理均在5月19日出现最低值，之后的测产结果表明各处理均呈现小幅的上升，以处理1最为明显。对照处理逐渐走低；而处理1仍保持较稳定的产出；处理2与处理3产量虽然优于常规对照，却低于处理1。方差分析结果表明（图2），处理1和处理3与对照有显著差异，并且它们之间也有显著差异。处理2与对照没有显著差异。这说明施用微生物制剂能够在一定程度上提高设施连作黄瓜产量，并且3种微生物制剂的处理效果各不相同。

表1 黄瓜定植20 d后（4月15日）生长指标的变化

表2 黄瓜定植35 d后（4月30日）生长指标的变化

表3 黄瓜定植49 d后（5月14日）生长指标的变化

图1 黄瓜小区（160 m2）日平均产量

图2 各处理黄瓜小区产量

2.2 霜霉病与枯萎病发病情况

从图3可以看出，各处理在发病指数与发病率上呈现相反的趋势。各微生物制剂处理的霜霉病与枯萎病在发病率上低于对照处理，其中对于枯萎病发病率，各处理间存在显著差异。对于霜霉病发病率，处理1发病率最低，与处理3和处理4存在显著差异。但是在发病指数上，对照处理的发病程度较轻，各微生物制剂处理发病指数均高于对照处理；处理1的枯萎病发病指数最高，处理2的霜霉病发病指数最高。其原因可能是由于微生物制剂施入土壤后，虽然各种有益微生物在数量上占优势，形成优势种群，但繁殖较集中，扩散不均匀，使得病菌仍然有生存的空间。一旦病菌侵染植株，有益菌并不能抑制其活性。这样在宏观上，病菌数量得到控制，但局部空间内病菌数量仍相对较多，使得该区域内植株发病严重。

图3 枯萎病和霜霉病发病率及发病指数的差异显著性注：图中的纵坐标数据分别为其反正弦转换值平均数的返回尺度

2.3 设施土壤性状分析

通过表4可以看出，各处理在4月2日所测得EC值水平均超过了1.21 mS/cm，根据冯永军等[5]研究，表层土壤电导率（EC值）在1.21 mS/cm以上时大部分作物均出现盐害，因此0~20 cm耕作层土壤EC值超过正常水平，有土壤盐分表聚现象发生。其中对照土壤EC值高于3种微生物制剂处理后的土壤EC值，并且与处理1、处理2差异显著。说明使用微生物制剂对减轻土壤盐分表聚有一定作用，在较短时间内就能收到成效。各处理在5月8日所测得EC值中处理3最低，对照EC值最高，对照与其他各处理差异达显著水平。与4月2日所测得EC值比较后发现，所有处理EC值均有降低，这在一定程度上说明，施用有机肥对减轻土壤次生盐渍化有一定效果。通过对比相应处理EC值的前后降幅可以发现：处理3 EC值降幅最大，为1 196 μS/cm，处理 2 EC 值降低 882 μS/cm，处理 1 EC值降低824.75 μS/cm，对照处理 EC值降低 659.75 μS/cm。结合本组数据，可以推断各微生物有机制剂对于降低土壤全盐含量有明显作用，在各微生物制剂作用下，土壤EC值均能达到黄瓜正常生长所需的水平，以处理1微生物制剂效果最为显著。另外，可以发现5月8日各处理测得pH值相对于4月2日有所升高，这可能是由于固氮细菌、硝化细菌作用，将NH4+转化为NO3-，使得土壤中阴离子增多导致H+含量降低，使得土壤pH值升高。

如图4所示，4月2日所测得土壤有机质含量在18.81~27.86 g/kg，处理1的有机质含量最高，其次是对照处理，为26.71 g/kg，而处理2所测得的有机质含量最低。这可能是由于处理2的肥料形式为浓缩液体，在施用后，更易于分解，损失部分养分。或者植物吸收的更迅速，确切的原因还需要进一步研究。但4个处理总的有机质水平均高于或接近奉贤区土壤有机质平均水平25.97 g/kg[6]，说明施用微生物有机制剂及有机肥料均能提高土壤中有机质含量。5月8日测得的数据表明，土壤中有机质含量减少，但各处理减少量不同，处理1为13.07 g/kg，处理2为2.17 g/kg，处理3为3.11 g/kg，对照为13.78 g/kg。说明黄瓜在生长过程中，吸收利用了部分的有机质，另外微生物的新陈代谢需要大量的能量，这也是有机质含量降低的一个原因。

表4 黄瓜定植后土壤pH值，EC值及含水量变化

图4 黄瓜定植不同天数后土壤有机质含量

3 小结与讨论

综上所述，通过微生物土壤修复制剂增加土壤有益微生物的数量，改善连作土壤的理化性质具有可行性。使用微生物制剂后的土壤环境更适于黄瓜生长发育，生长势和产量显著提高，枯萎病、霜霉病发病率显著下降。说明微生物制剂提高了土壤中有益微生物的活性，促进了土壤养分的释放，增加了土壤肥力，对连作土壤的修复效果显著。

虽然在本试验过程中，3种被测试的微生物制剂，处理1的综合修复效果最为显著，而处理2和处理3却未达到处理1的水平，并不能绝对地说明后者不好，有研究表明，同一微生物肥料针对不同作物、不同土壤会出现增产或减产两种相反的结果，应针对不同作物、不同土壤研发相应的专用微生物肥料[7]。因此制造专用微生物肥料将成为未来微生物肥料发展的趋势，使得使用者能够有的放矢，专肥专施。

本试验需要深入研究的内容：①微生物制剂对土传病害的防病效果显著，在施用时应以预防为主，结合农业综合防治方法，使得微生物制剂发挥尽可能大的效用；②微生物制剂对土壤氮素循环、黄瓜品质的影响还有待于进一步深入研究，土壤含氮总量、硝酸盐含量的分析、黄瓜品质分析等工作正在进行中；③微生物制剂对土壤修复的机制、对综合栽培条件的影响等，还需要进一步的试验，以获得持续、稳定的修复效果。

[1]李建伟.2005年我国蔬菜产业发展的回顾[J]．中国蔬菜，2006（10）：12．

[2]吕卫光，余廷园，诸海涛，等.黄瓜连作对土壤理化性状及生物活性的影响研究[J].中国生态农业学报，2006，14（2）：119-121.

[3]杜森，高祥照.土壤分析技术规范[M].北京：中国农业出版社，2006：9.

[4]孙鸿烈，刘光崧.土壤理化分析与剖面描述[M].北京：中国标准出版社，1996：32.

[5]冯永军，陈为峰，张蕾娜，等.设施园艺土壤的盐化与治理对策[J].农业工程学报，2001，17（2）：111-114.

[6]侯传庆.上海土壤[M].上海：上海科技出版社，1992：175.

[7]吕爱英，王永歧，沈阿林，等.6种微生物肥料在不同作物上的应用效果[J].河南农业科学，2004（4）：49-51.