减施肥条件下木霉SQR—T037微生物肥对黄瓜产量、品质及养分利用效率的影响

任轶+李瑞霞+艾昊+蔡枫+顾小龙+余光辉+陈巍

摘要：研究哈茨木霉SQR-T037微生物肥对黄瓜产量、品质及土壤养分利用效率的影响，以100%农户惯用化肥处理CF作对照，75%的农户惯用化肥配施普通有机肥OF或SQR-T037木霉生物肥BF分别作处理进行试验，结果显示：75%的化肥配施SQR-T037木霉微生物肥与100%的化肥处理产量相当，而相比普通有机肥处理，产量提高193%；同时，生物有机肥处理BF相对于化肥处理CF和普通有机肥处理OF能显著提升黄瓜果实品质，提高维生素C含量、减少硝酸盐积累，并增加植株养分含量；减施25%的化肥而代之以木霉生物肥能显著提升黄瓜对养分的利用效率，特别是对氮肥的利用效率明显高于100%的化肥处理。

关键词：黄瓜；木霉微生物肥；减施肥；产量和品质；养分利用效率

中图分类号：S642.206+.2文献标志码：A文章编号：1002-1302（2014）02-0143-04

收稿日期：2013-07-11

基金项目：国家公益基金行业（农业）科研专项（编号：201103004）；中央高校基本科研业务费第二批自主创新重点研究项目（编号：KYZ201143）。

作者简介：任轶（1991—），男，江苏南京人，主要从事植物营养和肥料研究。E-mail：13610104@njau.edu.cn。

通信作者：陈巍，博士，教授，主要从事植物营养和肥料研究。Tel：（025）84399188；E-mail：chenwei@njau.edu.cn。近年来，化学农药和化学肥料的大量使用对人类的生活环境和农林牧产品造成了巨大的危害，既浪费有限的资源又污染环境，严重制约了农业生产的可持续发展。据统计，近10年来，我国化肥施用量增加了90.7%，而粮食总产量仅增加了9.1%，大量的化肥未发挥出应有的效果[1-2]。其中，约有30%的化肥通过淋溶进入水圈，导致水体的富营养化和地下水的硝酸盐污染[3]。长期大量使用化肥不仅不能促进作物增产，反而会导致土壤质量下降、肥力减退和环境污染。但化肥的施用对作物增产具有重要意义，如果停止施用化肥，全球作物产量将立即减产50%。因此，研究科学合理施肥和提高肥料效率，特别是有机、无机肥料配施和微生物肥料是未来农业研究的重要方向。

植物的生长发育与周围环境中的微生物有着密切关系，植物的生长势常取决于植物与微生物之间的互作结果[4]。为此，利用农业生态系统中有益微生物防治植物虫害、病害和杂草，促进作物生长、增加作物产量、提高品质及养分利用效率逐渐成为人们研究的热点。木霉属真菌能够改善土壤生态环境，提高土壤肥力，可作为化学肥料的有益补充[5]，而且木霉属真菌生长繁殖速度快，能迅速占领营养空间，可分泌拮抗物质抑制其他病原菌的生长，对植物病原菌具有重寄生作用，并对植物生长产生影响，被认为是极有价值和重要的根际促生菌（PGPR）和植病生防因子[6]，在农业生产中得到越来越广泛的应用。近几年，有大量研究正致力于验证一个假说[7]，即植物根际促生菌（PGPR）有可能在减少化肥施肥量的前提下使得作物获得稳定产量。现有不少研究结果也显示，减少15%～30%的N、P、K施入量，同时辅以PGPR作用，农作物产量可达到相当于N、P、K正常施用量（无PGPR）时的水平[7-9]。本试验通过研究哈茨木霉SQR-T037这一典型植物促生菌制成的微生物肥与化肥配施对黄瓜产量、品质及养分利用效率的影响，验证减少化肥用量的同时保证黄瓜稳产并提升黄瓜品质及养分利用效率的假设，为农业可持续发展提供理论依据和技术支持。

1材料与方法

1.1试验材料

试验在南京市栖霞区麒麟镇大棚蔬菜种植地进行，土壤为黄棕壤，pH值6.1，含有机质27.19 g/kg、铵态氮 22.03 mg/kg、硝态氮24.27 mg/kg、速效磷132.26 mg/kg、速效钾213.24 mg/kg。供试品种为碧绿2号黄瓜。供试菌种为哈茨木霉SQR-T037，由江苏省固体有机废弃物资源化高技术研究重点实验室提供。

供试有机肥料由氨基酸有机肥和猪粪堆肥按1 ∶1的体积比混合而成，为普通有机肥。氨基酸有机肥是以菜粕为原料经筛选的高效分泌蛋白的微生物分解而制成，pH值为54，含有机质713.24 g/kg、全氮65.82 g/kg、全磷9.22 g/kg、全钾11.26 g/kg。猪粪堆肥的pH值为7.0，含有机质 186.03 g/kg、全氮13.16 g/kg、全磷5.91 g/kg、全钾 10.32 g/kg。2种有机肥分别由江苏新天地肥料有限公司和江苏田娘农业科技有限公司生产。供试微生物有机肥是将木霉SQR-T037用马铃薯葡萄糖培养基28 ℃振荡培养4 d，按10%接种量接种于普通有机肥，再经过7 d的二次发酵所获得，用前检测有效活菌数达106 CFU/g。供试农用化肥为雅苒苗乐复合肥（N、P2O5、K2O含量分别为15%、15%、15%）和尿素，由挪威雅苒公司生产。

1.2试验设计

试验采用大棚黄瓜种植的形式，设3个处理，分别为：100%农户惯用化肥处理（CF）；75%的农户惯用化肥配施普通有机肥2 250 kg/hm2（OF）；75%的农户惯用化肥配施木霉SQR-T037生物肥2 250 kg/hm2（BF）。100%的化肥施用量标准为基施雅苒苗乐复合肥210 kg/ hm2，生育期75 d，每 20 d 追施雅苒苗乐复合肥450 kg/hm2，尿素冲施 225 kg/hm2，追施3次；而OF和BF则是在此基础上减施25%化肥，基施普通有机肥或SQR-T037微生物肥 2 250 kg/hm2，其他田间管理均保持一致。小区面积9.6 m2（6 m×1.6 m），行距0.4 m，株距0.4 m，栽种黄瓜苗60株/小区，设3个平行，重复2次。

1.3样品采集endprint

植株样品：待75 d生育期满，采集整株植株置于网袋编号，每个小区随机取3株，于105 ℃杀青，75 ℃烘干至恒重后测定养分含量。果实置于冰盒内带回作品质分析。土壤样品：采集各小区土壤混合样品，每个小区取5点，放于易封袋编号，4 ℃冰箱保存待用。

1.4测定项目与方法

1.4.1黄瓜的产量和品质的测定从黄瓜始果期开始统计各小区累计产量，即为总产量。

黄瓜果实维生素C[10-11]、硝酸盐含量[12]的测定采用安捷伦高效液相色谱HPLC（Agilent 1200），色谱柱为Agilent ZORBAX SB-C18 semi-preparative reverse-phase column（9.4 mm×150 mm，5 μm）。

高效液相色谱测维生素C：取黄瓜鲜果5 g+5 g/L的草酸50 mL用豆浆机打成匀浆（4 ℃），浸提15 min，抽滤（5 g/L的草酸冲洗滤渣），滤液转移至100 mL容量瓶，用草酸定容，取适量该液过0.45 μm滤膜，通过高效液相色谱HPLC检测。液相条件：流动相为0.05 mol/L KH2PO4 ∶甲醇=95 ∶5，流速1 mL/min，紫外检测波长265 nm，柱温25 ℃，进样量10 μL，时间5 min。标准曲线制作：取抗坏血酸（维生素C）标准品0.1 g用0.05 mol/L KH2PO4定容至1 000 mL，得到浓度为 100 mg/L 的维生素C溶液，分别吸取该液1.25、6.25、12.5、18.75、25 mL定容至25 mL容量瓶，得到浓度为5、25、50、75、100 mg/L的维生素C标准液，以峰面积计算。

高效液相色谱测硝酸盐：取黄瓜果实50 g+50 mL去离子水打成匀浆，取匀浆5 g，加入50 mL 70～80 ℃的去离子水超声20 min，冷却。取5 mL该液，用去离子水定容至25 mL，静置后取上清液过0.45 μm滤膜，通过高效液相色谱HPLC检测。液相条件：流动相为0.03 mol/L KH2PO4-H3PO4缓冲液（pH值=3.3），流速1 mL/min，紫外检测波长210 nm，柱温25 ℃，进样量20 μL，时间5 min。标线制作：取KNO3标准品0.1 g用去离子水定容至1 000 mL，得到浓度为100 mg/L的NO3-溶液，分别吸取该液0.025、0.125、0.625、1.25、2.5 mL定容至25 mL容量瓶，得到浓度为0.1、0.5、2.5、5、10 mg/L的NO3-标液，以峰面积计算。

1.4.2土壤理化性质的测定土壤pH值采用pH计（STARTER 2100）法测定；土壤有机质和全氮的测定采用元素分析仪；土壤铵态氮和硝态氮的测定[13]：土壤鲜样用水浸提后经流动分析仪（德国BRAN+LUEBBE，AutoAnalyzer3）测定；土壤速效磷的测定[14]79-89：土壤风干样经0.05 mol/L HCl-0.025 mol/L 1/2H2SO4浸提，钼蓝比色法；土壤速效钾的测定[14]106-108：土壤风干样经醋酸铵浸提，FP640火焰光度计（上海悦丰仪器仪表有限公司）法。

1.5数据处理与分析

数据统计分析使用SPSS 13.0统计软件完成，不同处理间差异显著性检验采用邓肯氏新复极差法[15]，利用Microsoft Excel作图。

2结果与分析

2.1不同施肥处理对黄瓜产量的影响

由表1可以看出，不同施肥处理对黄瓜产量影响显著。其中，75%的农户惯用化肥配施普通有机肥处理OF相对于100%的农户惯用化肥处理CF减产显著，减产幅度达1267%；75%的农户惯用化肥配施木霉SQR-T037生物肥处理BF与100%的农户惯用化肥处理CF相比，产量无显著差异；75%的农户惯用化肥配施木霉SQR-T037生物肥处理BF相对于75%的农户惯用化肥配施普通有机肥处理OF则能显著提高黄瓜产量，增幅达19.30%。

2.2不同施肥处理对黄瓜品质的影响

由图1可见，3种施肥处理黄瓜中维生素C含量无明显差异，其中以生物肥处理效果略佳，维生素C含量为 233.19 mg/kg 果实。由图2可以看出，不同施肥处理对黄瓜硝酸盐含量影响极显著（P<0.01），处理CF的硝酸盐含量为 216.90 mg/kg，分别比BF、OF处理高172.69%、169.98%；而处理BF相对处理OF硝酸盐含量无明显差异。

2.3不同施肥处理对黄瓜植株养分含量的影响

由图3可见，处理BF中黄瓜整株全氮百分含量和处理CF相比差异显著，分别为3.02%和2.94%，增加2.72%；处理BF和处理OF相比差异极显著，分别是3.02%和2.69%，增加12.27%。由图4可以看出，与处理CF相比，处理BF和处理OF全磷含量有所下降，分别降低57.69%和87.58%，且处理BF和处理OF差异显著，分别为1.82%和1.53%。由图5可以看出，不同施肥处理对黄瓜植株全钾含量影响不显著。

2.4不同施肥处理对土壤速效养分含量的影响

由图6可以看出，3种施肥处理土壤的硝态氮含量均有所增加，处理CF、BF、OF硝态氮含量相对于当季黄瓜种植前土壤CK的背景值含量分别增加80.75%、53.96%、77.40%；而铵态氮含量只有处理BF相对背景土壤CK略有升高，但3个处理间差异显著。

由图7可以看出，背景土壤CK与处理CF间土壤速效磷含量无明显差异，处理BF和处理OF间无明显差异，而处理BF和处理OF相对于背景土壤CK速效磷含量分别提高1500%和16.81%。

由图8可以看出，处理CF和OF相对于背景土壤CK，土壤速效钾含量无显著差异，处理BF相对于CK土壤中速效钾含量略有降低。endprint

3讨论与结论

目前，生物有机无机复合肥、有机无机生物活性肥料以及新型生物菌肥在常规农业中已经得到较广泛的应用，并取得了良好的增产效果[16-18]。其中生物有机肥能够显著提高产量，例如，王延军等研究结果表明，生物肥与有机肥配合施用可以显著提高有机水稻和有机番茄的产量[19]；凌宁等对西瓜的研究也表明施用生物有机肥不仅能促进西瓜植株生长，增加其产量，还能显著降低西瓜枯萎病发病率[20]。本试验中，哈茨木霉SQR-T037微生物肥与75%的化肥配施，相对于100%的化肥处理不存在减产的效应，相对于普通有机肥处理则能显著提高产量。这与刘方春等研究生物肥对冬枣产量影响的结果[21]相一致。

此外，哈茨木霉SQR-T037微生物有机肥与75%的化肥配施，相对于100%化肥处理，能有效提升黄瓜品质，维生素C含量有所增加，硝酸盐含量降低，果实口感变好，安全品质得到改善。大量文献也表明，施用有机肥可明显改善产品品质，同时培肥土壤[22-24]。以氮素为例，减施25%的化肥并配施 2 250 kg/hm2 木霉SQR-T037生物肥处理中黄瓜植株的全氮百分含量最高，为3.02%，同时，该处理土壤中硝态氮含量较普通有机肥与75%的化肥配施处理及100%化肥处理要低，且差异明显。由此，减施25%的化肥并配施生物肥处理可以明显提高氮素的吸收利用效率，促进其向植株运转。

从微生物的角度来看，生物肥中所含有的木霉微生物在适宜的土壤环境中迅速繁殖，不仅起到激活土著微生物的作用，同时还增加了外源微生物数量，活化了土壤中的养分，尤以氮素表现最为明显，同时加速土壤养分的分解转化和释放，使得土壤中的营养元素更好地向植株中转移积累，为黄瓜的生长提供了养分保障[25]。王涛等也认为有机肥可促进土壤中养分供给能力，促进营养物质向果实中转移[25]。从养分的角度来看，加入的微生物肥料中含有大量的营养元素，在微生物的作用下养分被活化，使速效养分含量升高[26]。从代谢的角度来看，已有大量研究表明，木霉代谢物具有生物防治及促进植物生长方面的作用，微生物活动分解有机类物质可刺激植物根系生长，促进根的伸长及侧根的形成，增大根的有效吸收面积，提高根系吸收利用土壤养分的能力[27-32]。另外，木霉对植物生长激素平衡起到双向调节的作用等[33-34]。从酶活性的角度来看，曹丹等认为生物有机肥增强了土壤主要功能性酶的活性，使作物产量提高，品质变好[35]。

由上述分析可知，在相同化肥施用的前提下，减施25%的化肥并配施2 250 kg/hm2木霉SQR-T037生物肥，不仅能够保证黄瓜不减产，还能显著改善黄瓜果实品质，降低硝酸盐积累，提高黄瓜营养价值，促进土壤中养分的高效吸收和利用，节约成本，改良土壤，保护环境。由于普通有机肥与75%的化肥配施会造成黄瓜产量显著下降，经济效应减弱，不适宜现代农业生产。因此，减施部分化肥而配以促生木霉菌 SQR-T037 制成的生物有机肥能够使黄瓜在减施肥条件下保证产量、改善品质，提高养分利用效率。

另有研究报道，生物有机肥不仅能够将土壤中难以被作物吸收的无效养分分解转化为易吸收的形态，提高养分供应速率，而且其本身具有速效、长效、抗病、改良土壤和抗板结的作用，因此可以有效提高农作物产量、改善产品品质[36-38]。木霉微生物肥应用前景广阔，但是否有更加合适的配比、更加优良的木霉微生物肥配方以及更加适宜木霉微生物肥的经济作物，并将其应用于生产实践中，有待于进一步研究。

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