生物菌水溶肥对土壤微生物、土壤酶活性及萝卜产量和品质的影响

宋以玲+于建+肖承泽+陈士更+李玉环+苏秀荣+丁方军

摘要：采用盆栽試验，探讨不同用量的生根型和膨果型生物菌水溶肥对萝卜生长、土壤微生物数量、土壤酶活性和土壤养分含量的影响。结果表明：追施生物菌水溶肥可提高萝卜叶片光合色素含量、净光合速率和萝卜产量，与仅施无机肥相比，生根型和膨果型生物菌水溶肥处理的经济产量分别提高了11.07%～12.65%和 26.88%～46.64%，同时还提高了萝卜维生素C、可溶性蛋白和可溶性糖含量。追施生物菌水溶肥提高了根际土壤细菌数和放线菌数，降低了真菌数，细菌数随生物菌水溶肥用量的升高而增多，真菌数的变化趋势与之相反，而放线菌数的变化与肥料种类的关系更为密切，且膨果型生物菌水溶肥的效果较生根型明显。土壤过氧化氢酶、磷酸酶和蔗糖酶活性均随生物菌水溶肥用量的升高而升高，而追施生物菌水溶肥后却降低了土壤脲酶和脱氢酶的活性。此外，土壤中有效氮、磷、钾和有机质含量均随生物菌水溶肥追施量的增加而提高。可见，生物菌水溶肥能够改善土壤环境、提高作物产量和品质。

关键词：生物菌水溶肥；萝卜；根际微生物；土壤酶活性

中图分类号：S144.1：S631.1文献标识号：A文章编号：1001-4942（2017）11-0074-08

Effects of Bio-fungus Water-Soluble Fertilizers on Soil

Microorganism， Soil Enzyme Activity， Yield and Quality of Radish

Song Yiling1，2，Yu Jian1，2，Xiao Chengze1，2，Chen Shigeng1，2，Li Yuhuan3， Su Xiurong4，Ding Fangjun1，2，3

（1. Shandong Agricultural University Fertilizer Science & Technology Co.，Ltd.， Feicheng 271600， China；

2. Engineering & Technology Research Center of High Efficient Utilization of Humic Acid of Shandong Province，

Feicheng 271600， China； 3. College of Resources and Environment， Shandong Agricultural University， Taian 271018， China；

4.College of Chemistry and Materials Science， Shandong Agricultural University， Taian 271018， China）

AbstractThe effects of different dosages of rooting type and intumescence type bio-fungus water-soluble fertilizer on radish growth， soil microbial biomass， soil enzyme activity and soil nutrient content were investigated by pot experiment. The results showed that topdressing the bio-fungus water-soluble fertilizers could improve the content of photosynthetic pigment and net photosynthetic rate of radish leaves. Compared with only applying inorganic fertilizer， the economic yield of radish was significantly increased by 11.07%～12.65% and 26.88%～46.64% with rooting type and intumescence type bio-fungus water-soluble fertilizer respectively. Meanwhile， they increased the contents of vitamin C， soluble protein and soluble sugar of radish. In addition， the bio-fungus water-soluble fertilizers increased the number of rhizosphere soil bacteria and actinomycetes， and decreased the number of fungi. The number of bacteria increased with the increase of bio-fungus water-soluble fertilizer application rate， and the change trend of fungi was opposite， while the variation of actinomycetes was related to the type of fertilizer， whats more， the effect of intumescence type bio-fungus water-soluble fertilizer was more obvious than that of rooting type. The soil catalase， phosphatase and sucrase activity increased with the increase of bio-fungus water-soluble fertilizer application rate， however， the soil urease and dehydrogenase activity decreased. The contents of available N， P， K and organic matter in soil were improved with the increase of bio-fungus water-soluble fertilizer application rate. It was concluded that bio-fungus water-soluble fertilizer could improve soil environment， increase crop yield and quality.endprint

KeywordsBio-fungus water-soluble fertilizer；Radish；Rhizosphere microorganism；Soil enzyme activity

良好的土壤环境是作物健康生长的基础，是农业持续稳定发展的前提，然而目前我国农业发展面临两大瓶颈，即水资源缺乏和肥料利用率低，导致环境污染，土壤理化性状恶化。为了突破这一难点，我国正朝着“控水减肥”的水肥一体化方向发展，通过大力发展开拓以滴灌、喷灌和无土栽培为主的规模化种植大农场和种植园来提高水肥利用率，改善土壤环境。已有研究表明，水溶肥具有增加土壤可利用养分含量和微生物数量，提高烟叶、白菜、葡萄产量和品质的能力[1-3]，同时在促进甜瓜叶片的伸展、光合色素的合成和增产提质方面具有良好效果[4]；施用有机水溶肥可以提高马铃薯叶片内叶绿素含量，促进植株光合作用和对养分的吸收，显著提高了马铃薯块茎的干物质、淀粉、维生素C和可溶性糖含量[5]；此外，有机水溶肥和腐植酸水溶肥在提高水稻叶绿素含量，促进水稻生长和分蘖的同时还具有抑制水稻吸收重金属镉的能力[6]。因此水肥一体化将会步入快速发展期，水溶肥将成为肥料产业重点发展方向之一。

水溶性肥料是速效性肥料，具有溶解性好、能被作物根系和叶面直接吸收利用的优势，其有效吸收率高出普通化肥一倍多，达到 80%～90%[7]。在含有氮、磷、钾等大量元素的基础上添加腐植酸类物质、微生物菌剂和植物生长调节剂所形成的生物菌水溶肥除具大量元素水溶肥所具优势外，可能还具有微生物菌剂和植物生长调节剂所具有的特殊功能。因此，本试验以萝卜为材料，探究追施两种不同类型的生物菌水溶肥对其生长指标、产量、品质以及土壤生物学特性和理化性状的影响，验证各肥料养地增产效果，寻找最优的经济用量及配方，以便为生物菌水溶肥大面积推广提供科学依据。

1材料与方法

1.1试验材料

试验于2016年9月15日至11月20日在山東省肥城市农大肥业科技有限公司蔬菜大棚内进行。供试萝卜品种：水果沙窝萝卜。供试土壤基本理化性状：碱解氮含量58.38 mg·kg-1，有机质16.76 g·kg-1，全氮0.91 g·kg-1，有效磷15.15 mg·kg-1，速效钾101. 1 mg·kg-1。供试肥料：农大肥业科技有限公司提供的生物菌水溶肥和无机复合肥。各肥料特性详见表1。

1.2试验设计

生根型和膨果型生物菌水溶肥各设2个施用量，不施肥和仅施复合肥处理为空白（CK1）和对照（CK2），共计6个处理，各处理详见表2。每处理重复3次，采用随机区组设计。把萝卜播种到长、宽、高分别为0.6、0.4、0.3 m 的泡沫种植箱内，两片真叶后定植，每箱定植8棵，总共18箱。复合肥做基肥，生物菌水溶肥在定植15天后开始追施，分别每隔10、15天追施一次，分别追施4次和3次，其它管理措施一致。11月 20 日萝卜收获时各处理分别随机采集土样 3 份及所有萝卜，用于试验各指标的测定。

表2试验设计处理复合肥用量（kg） 生物菌水溶肥用量（kg）施肥方式CK1 — ——CK2 50 — 复合肥基施T1 50 （生根型） 15 复合肥基施，水溶肥灌根3次，每次5 kgT2 50 （生根型） 20 复合肥基施，水溶肥灌根4次，每次5 kgT3 50 （膨果型） 15 复合肥基施，水溶肥灌根3次，每次5 kgT4 50 （膨果型） 20 复合肥基施，水溶肥灌根4次，每次5 kg注：表中各处理肥料用量均为666.7m2用量。

1.3测定项目及方法

1.3.1植株生长指标的测定萝卜植株收获后，称总鲜重和萝卜重。取5 g萝卜样，在70℃真空干燥箱中烘干至恒重，测干重，计算干物质含量。

1.3.2光合参数的测定在萝卜生育中后期（即2016年10月25日）使用LI-6400型（美国） 便携式光合仪，测定净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）及蒸腾速率（Tr）。

1.3.3萝卜品质指标的测定可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G250 法测定 [8]；可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定 [9]；VC含量采用2，6-二氯靛酚比色法测定 [10]。

1.3.4土壤微生物及土壤理化性状的测定微生物数量测定：采用平板菌落计数法测根际土壤细菌数、真菌数和放线菌数[11]；土壤有机质采用重铬酸钾容量法测定；全氮采用凯氏定氮法测定；碱解氮采用碱解扩散法测定；速效磷采用碳酸氢钠溶解钼锑抗比色法测定；速效钾采用乙酸铵溶解火焰光度计法测定[12]；脲酶采用苯酚-次氯酸钠比色法：以24 h后1 g土壤中NH+4-N的质量（mg）表示脲酶活性；过氧化氢酶采用滴定法：其活性用37℃条件下24 h后1 g土壤消耗0.1 mol/L KMnO4的毫升（mL）数表示；蔗糖酶采用3，5-二硝基水杨酸比色法：以24 h后1 g土壤中所含葡萄糖的质量（mg）表示蔗糖酶的活性；土壤磷酸酶采用磷酸苯二钠比色法测定：结果以24 h后1 g土壤中释放出的酚的质量（mg）表示；土壤脱氢酶采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法测定[13]。

1.4数据处理

采用Microsoft Excel 2003软件处理数据和绘制图表，采用DPS 7.05软件进行统计分析，采用最小显著极差法（LSD）进行差异显著性检验（P < 0.05）。

2结果与分析

2.1不同处理对萝卜产量的影响

由表3可见，施肥后提高了萝卜的单株重、干物质含量、经济产量和生物产量，除干物质含量外其余指标与CK1相比，均达到显著水平。追施生物菌水溶肥后进一步提高了萝卜产量，与CK2相比，T1、T2、T3、T4单株重分别提高了1.56%、11.45%、15.08%、31.61%，经济产量和生物产量分别显著提高了11.07%和6.58%、12.65%和16.67%、26.88%和19.14%、46.64%和48.78%。以上结果表明膨果型生物菌水溶肥的增产效果优于生根型，且膨果型生物菌水溶肥的两种施用量处理对萝卜产量影响差异显著（P<0.05），T4与T3相比，其经济产量和生物产量分别显著提高了15.58%和24.87%。此外，当两种生物菌水溶肥均追施3次时，对经济产量的影响要高于生物产量，而追施4次时，出现了相反的效果。endprint

2.2不同处理对萝卜品质的影响

由图1可知，施肥后提高了萝卜VC、可溶性蛋白和可溶性糖含量，追施生物菌水溶肥后其VC和可溶性蛋白含量进一步提高。与CK2相比，T1、T2、T3、T4的VC含量分别提高3.78%、6.95%、1.63%、5.85%，除T3外差异均达到显著水平；可溶性蛋白含量分别提高5.12%、30.97%、31.11%、25.08%，除T1外差异均达到显著水平，然而可溶性糖含量仅T3处理比CK2显著提高11.90%。以上结果表明，生物菌水溶肥能够改善萝卜品质，其中，膨果型生物菌水溶肥对可溶性蛋白的影响较生根型明显，对VC含量的影响则是生根型大于膨果型；VC含量随生物菌水溶肥用量的升高而升高，而可溶性糖含量与之相反，可溶性蛋白含量却随生根型用量的升高而升高，随膨果型用量的升高而降低。

2.3不同处理对萝卜光合特性的影响

净光合速率（Pn）反映CO2的同化能力，由表4可知，施肥后显著提高了叶片的Pn，追施生根型生物菌水溶肥后Pn进一步提高，其中T2与CK2相比，显著提高9.57%；而追施膨果型生物菌水溶肥后出现了相反的效果，其中T3与CK2相比，显著降低7.54%。气孔导度（Gs）与Pn关系密切，反映外界环境中 CO2 进入到叶绿体羧化部位的能力，影响光合作用、呼吸作用及蒸腾作用。由表4可知，Gs与Pn的变化趋势相似。蒸腾速率（Tr）的变化受Gs的影响， Tr与Gs的变化趋势相近，即在追施生物菌水溶肥的条件下Tr随Gs的升高而升高。胞间CO2浓度（Ci）影响Pn，同时也受Gs的影响，且已有研究表明Ci与Pn间主要存在两种不同的线性关系即正负相关性，主要受气孔和非气孔因素影响[1]。本研究发现Ci与Tr和Pn呈很强的正相关性，即主要受Gs的影响。SPAD值能一定程度地反映叶片内光合色素的含量，即能间接反映植物的光合能力。由表4可知，施肥后显著提高了萝卜叶片的SPAD值，与CK1相比，CK2、T1、T2、T3、T4分别提高15.12%、18.00%、26.26%、23.91%、21.47%。以上结果均表明生物菌水溶肥能够通过促进净光合速率和提高光合色素的能力来提高植物的光合作用，促进碳水化合物的形成。

2.4不同处理对土壤微生物数量的影响

由图2可见，施用无机复合肥对土壤细菌数量影响不大，而显著提高了土壤真菌和放线菌数量，与CK1相比，分别提高15.05%和26.59%。追施不同类型和不同用量的生物菌水溶肥对土壤微生物群落的组成有不同影响，其中根际细菌数量随生物菌水溶肥用量的增加而增加，与CK1相比，T2、T3、T4分别显著提高21.16%、24.25%、34.55%，因此受膨果型生物菌水溶肥的影响效果较生根型明显；追施生物菌水溶肥后，显著降低了根际真菌数，与CK2相比，T1、T2、T3、T4分别降低了13.66%、11.62%、18.59%、31.68%，而与CK1相比，仅T4处理根际土壤真菌数显著降低了21.42%；追施生物菌水溶肥后同样提高了根际土壤放线菌数量，与CK2相比，生根型生物菌水溶肥追施3次时，差异显著，而追施4次时差异不显著，膨果型生物菌水溶肥出现相反结果，即T1和T4与CK2相比，分别显著提高了49.02%和26.52%。表明生物菌水溶肥有利于提高根际土壤细菌和放线菌数，对真菌数的影响效果相反，且膨果型生物菌水溶肥的影响效果较生根型明显。

由表5可知，施肥后提高了土壤脲酶、过氧化氢酶、脱氢酶、中性磷酸酶和蔗糖酶的活性。然而与CK2相比，追施生物菌水溶肥后不同酶活性的变化有所不同，脲酶和脱氢酶的活性显著降低，而过氧化氢酶、中性磷酸酶和蔗糖酶的活性显著升高。其中脲酶活性随生根型生物菌水溶肥用量的升高而降低，而在膨果型生物菌水溶肥中的表现效果相反，即最低值分别出现在T2和T3处理，与CK2相比，显著降低30.38%和26.27%。脱氢酶的变化与生物菌水溶肥的种类和用量关系不大。过氧化氢酶、中性磷酸酶和蔗糖酶活性均随生物菌水溶肥用量的升高而升高，受肥料种类的影响较小，即T2和T4与CK2相比，过氧化氢酶提高34.53%和36.07%，中性磷酸酶提高30.57%和31.32%，蔗糖酶提高31.78%和25.24%。

2.6不同处理对土壤养分含量的影响

由表6可知，施肥后显著提高了土壤碱解氮、速效钾、有效磷等速效养分含量。与CK2相比，追施水溶肥后其碱解氮含量提高了1.05%～10.77%，速效钾含量提高了7.18%～11.97%，有效磷含量提高了2.16%～7.10%，且均随生物菌水溶肥用量的增加而增加，膨果型生物菌水溶肥的效果优于生根型。施肥后同样提高了土壤全氮和有机质含量，与CK2相比，全氮含量提高4.30%～15.05%，有机质含量提高0.12%～7.04%，变化趋势与速效养分相近。以上结果表明，生物菌水溶肥在提高土壤有机质和土壤全氮的同时，对土壤速效养分的影响效果更显著，且随追施次数的增多，各养分含量和有机质含量随之增多。

3讨论与结论

3.1生物菌水溶肥对萝卜生长的影响

净光合速率是影响植物同化能力和产量的关键因素，与胞间CO2浓度、气孔导度和蒸腾速率有非常密切的相互联系和影响，是反映植物光合性能的重要指标[15]。已有研究表明，喷施或灌施不同类型的水溶肥均能提高茄子、菠菜和烟草等作物叶片的SPAD值，增强植物的光合性能和抗逆性，促进作物生长代谢，提高产量和品质，最终提高经济效益[16-18]。本研究发现追施两种生物菌水溶肥后提高了萝卜叶片内Pn、Gs、Tr、Ci和SPAD值，且Pn与Ci、Gs和 Tr间有很强的相关性，这表明生物菌水溶肥可通过提高萝卜净光合速率和光合色素的能力來提高其光合作用，以促进碳水化合物的合成、转运、贮藏和转化，从而促进萝卜的生长，提高萝卜VC、可溶性蛋白和可溶性糖含量，最终提高萝卜的经济产量和品质。这与李凤鸣等[5]研究的有机水溶肥料与无机肥料配施对马铃薯产量、养分吸收和品质的影响结果一致。endprint

3.2生物菌水溶肥对根际土壤微生物的影响

土壤微生物量作为土壤养分转化的活性库或源，土壤养分的释放速率和有效性与土壤微生物数量及分泌物密切相关[19]。根际土壤中的细菌及放线菌可通过对病原菌的拮抗作用抑制或直接杀死病原菌的菌丝及孢子[20]，对作物土传病害的抵抗效果显著[21]。前人研究表明土壤中细菌和放线菌密度是土壤生物活性的重要指标，而土壤真菌密度上升是地力衰竭的标志之一[22]。本研究发现追施生物菌水溶肥提高了根际土壤细菌和放线菌数，却降低了根际土壤真菌数，其中细菌数随生物菌水溶肥追施量的增加而增加，真菌数的变化趋势大致与之相反，而放线菌数的变化与肥料种类的关系更为密切，且膨果型生物菌水溶肥的影响效果较生根型明显。这与李姣和洪珊等研究的生物有机肥对根际土壤微生物结构和数量的影响结果一致[23，24]。张云伟等[25]研究发现烤烟根际细菌和放线菌数均随生物有机肥施入量的增加而增加，真菌数却维持在一个较低的水平。出现上述结果的原因：首先可能是追施的生物菌水溶肥中含有大量功能菌，在适宜的土壤环境条件下能快速生长繁殖，从而增加了土壤中有益细菌数和放线菌数。其次，这些有益微生物群落通过营养竞争、空间占领，产生抗生素、细菌素、嗜铁素、胞外溶解酶等抑菌物质可在作物根系周围形成保护屏障，以菌克菌、抑制有害真菌、细菌的生长、繁殖，以及植物病原菌的侵染，净化土壤环境，构建健康的土壤微生物区域，最大限度地减轻植物病害发生率[26]。最后，土壤中的C/N在很大程度上决定土壤微生物的活性[19]，施用无机肥后保证了充足的氮源，追施生物菌水溶肥后确保了充足的碳源，因此为微生物的生长繁殖提供了充足的营养。然而土壤中细菌数和放线菌数的增加又有利于土壤养分的转化，进而提高土壤养分的有效性[27]。土壤养分和土壤微生物间形成良好的互利共赢关系，最终抑制有害病原菌的繁殖生长，实现土壤微生物的生态平衡，为作物生长提供一个良好的土壤环境。

3.3生物菌水溶肥对根际土壤酶活性的影响

土壤酶系统是土壤中最活跃的部分，能活化土壤有机质，将其转化为植物可吸收的无机物，在土壤养分循环和植物营养物质转化中起着重要作用[28]。土壤酶活性受施肥种类、用量、土壤类型、作物种类、管理与耕作方式和土壤水分环境条件等因素影响。大量研究表明施用生物有机肥能提高土壤酶活性[29，30]，而有关生物菌水溶肥的研究较少。本研究发现，与仅施无机复合肥相比，追施生物菌水溶肥后提高了土壤过氧化氢酶、中性磷酸酶和蔗糖酶活性，而土壤脲酶和脱氢酶的活性却有所降低，但仍高于不施肥处理。这可能是施入的无机复合肥中含有大量的酰胺态氮，因此对土壤脲酶起了很强的激发作用，而生物菌水溶肥中含有大量有机质，同样也一定程度地激发了土壤脲酶的活性。但脲酶活性过高可能会增加氮素的损失，而生物菌水溶肥中微生物的代谢可改变脲酶的活性，进而提高氮素的利用率。这与孙薇等研究的生物有机肥对核桃园土壤酶活性的影响结果相似，但与曹群、吕军等研究的生物有机肥对冬瓜和高粱土壤酶活性的影响结果相反[29，31，32]。土壤过氧化氢酶参与土壤物质和能量的转化过程，与好氧微生物数量和土壤肥力密切相关，表征土壤氧化过程的强度及肥力状况[33]。脱氢酶属于胞内酶，能催化有机物质脱氢，起着氢的中间转化传递作用，同样很好地表征土壤中微生物的氧化能力[34]。追施生物菌水溶肥后促进了作物的生长，降低了土壤内活细胞中过氧化物质的积累，使整个土体保持相对稳定的氧化还原平衡，因此在提高土壤过氧化氢酶活性的同时降低了土壤脱氢酶活性。任祖淦等[35]发现配施有机无机肥料后提高了土壤过氧化氢酶的活性，而孙薇等[29]发现生物有机肥的施入对土壤过氧化氢酶活性的影响较小，却显著提高了土壤脱氢酶的活性。土壤蔗糖酶活性与土壤中腐殖质、有机碳含量以及土壤微生物的数量及活性密切相关[36]，追施生物菌水溶肥后提高了土壤中有机质含量，增加了土壤微生物的源，进而增强了土壤蔗糖酶的活性，提高了土壤腐熟度，促进了土壤中有机物质的分解。土壤磷酸酶能加速有机磷的脱磷速度，其活性高低直接影响着土壤中有机磷的分解、转化及生物有效性。生物菌水溶肥中含有解磷、解钾等有益微生物，因此提高了土壤磷酸酶的活性。前人大量研究发现生物有机肥具有提高土壤蔗糖酶和土壤磷酸酶活性的能力[29，30，37]。各酶活性变化与他人研究结果不同的原因可能是所施肥料类型、作物种类、土壤类型和管理方式不同的缘故。本研究表明生物菌水溶肥具有改善土壤微生物群落的数量和结构，改变土壤酶活性，分解和活化土壤中难溶、不易移动、不能被作物直接吸收利用养分的能力，同时生物菌水溶肥中还含有大量有机质和氮、磷、钾等有效养分。因此生物菌水溶肥应用于水肥一体化和解决我国水资源缺乏、肥料利用率低这一难题具有切实可行的意义。

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收稿日期：2017-03-01；修回日期：2017-10-15

基金项目：山东省现代农业产业技术体系棉花创新团队建设项目（SDAIT-03-08）

作者简介：王增辉（1990—），女，硕士研究生，主要从事植物病害生物防治研究。E-mail： wzhsdau@163.com

通讯作者：路兴波（1970—），男，博士，研究员，主要从事植物病理及转基因生物安全研究。E-mail： luxb99@sina.comendprint