基于微生物菌剂配施化肥对高原露地娃娃菜的效应研究

蒯佳琳 侯栋 马彦霞 张玉鑫

摘要：探討在高原露地娃娃菜生产中添加微生物菌剂替代部分化肥的应用效果和微生物菌剂与化肥的最佳施用方式，为西北高原露地娃娃菜生产提供科学施肥方案。采用田间试验方法，分析了添加微生物菌剂替代部分化肥对娃娃菜生长、产量及品质指标的影响。结果表明，相比于全量施肥（施N 300 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2），施N 240 kg/hm2、P2O5 96 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2+微生物菌剂60 kg/hm2处理的娃娃菜球纵径增长了1.51%，单株重增加0.24%，净光合速率提高了0.63%，折合产量增加1.37%，肥料贡献率提高了0.75个百分点，可溶性糖含量提高了24.06%，Vc含量提高了1.78%，硝酸盐含量降低了15.13%。在试验条件下和添加微生物菌剂60 kg/hm2的基础上，减少习惯施肥量不会对娃娃菜的生长形成抑制，有一定的增产效果，且可有效提高娃娃菜可溶性糖和Vc含量，显著降低硝酸盐含量。

关键词：娃娃菜；微生物菌剂；光合特性；产量；品质

中图分类号：S634.3             文献标志码：A             文章编号：2097-2172（2023）11-1063-05

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2023.11.016

Effects of Adding Microbial Agents with Partial Reduction in Chemical Fertilizers on the Production of Open-field Highland Baby Cabbages

KUAI Jialin， HOU Dong， MA Yanxia， ZHANG Yüxin

（Institute of Vegetables， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract： In order to explore the application effect of adding microbial agent instead of chemical fertilizer， the optimal application method of microbial agents and fertilizers in the production of baby cabbage in highland so as to provide a scientific fertilization plan for the production of open-field baby vegetables in the northwest plateau， field experiment method was used to analyze the effect of adding microbial agents with partial reductionin fertilizers on the growth， yield， and quality parameters of baby cabbages. Results showed that compared with full amount of chemical fertilizer（N 300 kg/ha， P2O5 120 kg/ha， and K2O 150 kg/ha），the longitudinal diameter was increased by 1.51%， the weight per plant was increased by 0.24%， the net photosynthetic rate was increased by 0.63%， the yield was increased by 1.37%， the contribution rate of fertilizer was increased by 0.75%， the soluble sugar content was increased by 24.06%， the Vc content was increased by 1.78%， and the nitrate content was decreased by 15.13% in the treatment of N 240 kg/ha， P2O5 96 kg/ha， and K2O 120 kg/ha + microbial agent 60 kg/ha. Under the experimental condition， adding 60 kg/ha microbial inoculants with chemical fertilizer reduction of conventional fertilization amount would not inhibit the growth of baby cabbage， but had a promoting effect in yield and could effectively increase the contents of soluble sugar and Vc， with significant reduction in the content of nitrate.

Key words： Baby cabbage; Microbial agent; Photosynthetic characteristic; Yield; Quality

收稿日期：2023 - 02 - 10；修订日期：2023 - 10 - 06

基金项目：财政部和农业农村部国家现代农业产业技术体系资助项目（CARS-23-G-19）；甘肃省农业科学院重点研发计划（2022GAAS26）；甘肃省自然科学基金（22JR5RA761）；农业农村部西北地区蔬菜科学观测试验站项目（2015-A2621- 620321-G1203-066）。

作者简介：蒯佳琳（1985 — ），男，甘肃兰州人，助理研究员，硕士，主要从事蔬菜栽培及营养研究工作。Email： kuaijialin_1222@126.com。

通信作者：侯   栋（1969 — ），男，甘肃镇原人，研究员，主要从事蔬菜育种与栽培技术研究工作。Email： houdong215@163.com。

娃娃菜（Brassica pekinensis） 是一种袖珍型小株白菜，属十字花科芸薹属白菜亚种，为半耐寒性蔬菜［1 - 2 ］，是甘肃省高原夏菜产业中主要栽培的十字花科蔬菜之一。但随着播种面积的增大及连作栽培，生产中普遍存在化肥过量施用的现象，胁迫蔬菜生长和降低营养品质［3 - 5 ］。为了缓解化肥施用过量对栽培环境及蔬菜作物产量和品质所造成的不利影响，以不同环境、不同植物群落根际分离、筛选的优良促生菌研制的微生物菌剂，因其成本低、增产稳定、非再生能源消耗少、对生态环境及农产品安全、经济效益高等优点［6 - 7 ］，已被越来越广泛地应用在蔬菜化肥减施研究中。周进［8 ］研究发现，生物菌肥替代30%的化肥量可以提高辣椒生长性能、光合特性和产量，改善辣椒品质；李杰等［9 ］研究表明，80%常规施肥配施生物肥在不影响花椰菜产量的同时，能够显著改善花椰菜的品质，提高肥料利用率和光合效率；李凤霞等［10 ］的研究也表明，微生物菌剂替代量1/3氮肥用量可使花椰菜增产10.75%。甘肃省农业科学院蔬菜研究所高原夏菜研究团队联合研制的微生物菌剂已在玉米、燕麦及花椰菜等作物上进行了化肥替代相关研究［6， 11 - 12 ］，发现微生物菌剂的使用效果受植物种类、菌株类型、栽培环境等多方面因素影响，在田间施用菌肥的效果差异较大。现聚焦甘肃高原露地娃娃菜生产，分析了微生物菌剂与不同比例化肥配施对娃娃菜光合特性、产量及品质的影响，以明确微生物菌剂与化肥的最佳施用方式，为西北高原露地娃娃菜的可持续优质生产提供科学施肥方案。

1   材料和方法

1.1   试验区概况

试验在位于甘肃省金昌市永昌县城关镇大坝村的农业农村部西北地区蔬菜科学观测试验站进行。当地海拔1 996 m，年平均气温4.8 ℃，平均降水量185.1 mm，年蒸发量2 000.6 mm，≥10 ℃年积温2 011℃，无霜期134 d，属温带大陆性干旱气候区。试验区光照充沛、气候冷凉、昼夜温差大，为甘肃省河西走廊高原夏菜生产基地［13 ］。试验地土壤类型为灌漠土，0～20 cm耕层土壤含有机质21.70 g/kg、全氮0.83g/kg、全磷0.70 g/kg、全钾22.08 g/kg、碱解氮114.00  mg/kg、速效磷85.47 mg/kg、速效钾160.00 mg/kg、全盐1.50 g/kg，pH 7.98。

1.2   供试材料

指示娃娃菜品种为春玉黄，由兰州介实农产品有限公司提供。供试肥料为尿素（含N≥46%，由中国石油天然气股份有限公司生产）、硫酸钾（含K2O≥52%，由国投新疆布罗布泊钾盐有限责任公司生产）、磷酸二铵（含P2O5≥46%、N≥18%，由云南云天化国际化工股份有限公司生产）。供试微生物菌剂是利用甘肃农业大学草业学院微生物实验室提供的菌株P2［雷氏普罗威登斯菌（Providencia rettgeri）］、P4［克什米尔小陌生菌（Advenella kashmirensis）］、P19［醋酸钙不动杆菌（Acinetobacter calcoaceticus）］、P35［腐败沙雷菌（Serratia plymuthica）］分别单独培养后按体积比1∶1∶2∶1混合接种到专用载体基质上，在28 ℃条件下培养7 d制成，这4种菌株均具有固氮和溶解有机和无机磷功能，其中P2、P4具有分泌IAA功能，P35具有生防功能。

1.3   试验方法

试验共设4个处理，分别为CK，不施肥料；处理A，施全量化肥（100%化肥，当地菜农习惯施用量，施N 300 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2）；處理B，减施20%化肥（即施N 240 kg/hm2、P2O5 96 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2）+微生物菌剂60 kg/hm2；处理C，减施40%化肥（施N 180 kg/hm2、P2O5 72 kg/hm2、K2O 90 kg/hm2）+微生物菌剂60 kg/hm2。试验随机区组设计，3次重复，小区面积30 m2，小区间以60 cm田埂铺设防渗薄膜进行隔离。试验采用一垄双行垄面覆膜栽培，垄宽40 cm，沟宽30 cm。于4月2日育苗，5月14日按株距27 cm、行距30 cm定植。各处理的微生物菌剂、磷酸二铵作基肥一次性施入，尿素和硫酸钾按照40%基肥和60%追肥的比例分施，各处理具体施肥量见表1。娃娃菜生长期间进行的浇水、喷药、除草等常规田间管理与当地常规大田种植方式相同，且严格控制一致。

1.4   测定项目和方法

娃娃菜达到采收标准后每小区随机选取10株调查生长指标及净菜率，并及时分小区采收计产，利用产量结果计算肥料贡献率。肥料贡献率是肥料对作物产量的贡献率，是以不施肥处理的产量为基准进行计算反映投入肥料生产能力的指标［14 ］。

肥料贡献率＝［（施肥处理产量－不施肥处理产量）/施肥处理产量］×100%

采收期每小区随机选取15株利用LI-6400XT光合仪于娃娃菜生长旺盛期的9：00 ～ 11：00时测定娃娃菜光合特性指标，如叶片的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间二氧化碳浓度（Ci）和蒸腾速率（Tr）等参数。同时取可食部分进行品质的测定，其中Vc含量采用比色法测定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定，可溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝染色法测定，硝酸盐含量采用紫外分光光度法测定。

1.5   数据统计分析

采用Excel 2010软件进行数据整理及图表制作，采用DPS 7.5统计软件对不同施肥处理下娃娃菜各项生长指标及品质指标的数据进行单因子方差分析和差异显著性分析。

2   结果与分析

2.1   不同处理对娃娃菜生长的影响

从表2可以看出，各施肥处理的娃娃菜生长指标均显著优于CK。而相较于处理A，处理B的球纵径和单株毛质量均有增加，增幅分别为1.51%和0.24%；而球横径、单株净质量及净菜率均低于处理A，但处理B各生长指标与处理A差异不显著。除球纵径外，处理C的其余生长指标均显著低于处理A。说明减施20%化肥添加微生物菌剂60 kg/hm2不会抑制娃娃菜的生长。

2.2   不同处理对娃娃菜光合特性的影响

不同处理的娃娃菜光合参数变化（表3）表明，各施肥处理的娃娃菜光合参数均优于CK，相较于处理A，处理B的净光合速率、气孔导度、细胞间CO2浓度分别提高了0.63%、1.23%、2.91%，蒸腾速率下降了2.84%，但二者间差异均不显著。处理C细胞间CO2浓度较处理A提高了4.87%，净光合速率、气孔导度和蒸腾速率则分别较处理A下降了0.16%、1.23%、7.49%，二者间差异也不显著。可见，添加微生物菌剂60 kg/hm2后减施化肥习惯施肥量（施N 300 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2）40%以内均不会造成娃娃菜光合特性的明显下降。

2.3   不同处理对娃娃菜产量的影响

产量是衡量作物施肥效果的重要指标。从表4可知，各施肥处理的折合产量均显著高于CK，增幅为59.64%～82.39%。处理B折合产量最高，为178 476.67 kg/hm2，较处理A增产1.37%，差异不显著，肥料贡献率则较处理A提高了0.75个百分点。处理C折合产量较处理A降低了11.27%，减产显著；肥料贡献率较处理A降低了7.06个百分点。由此可以看出，减施20%习惯施肥量（施N 300 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2）的化肥后配施微生物菌剂60 kg/hm2，不仅不会造成娃娃菜减产，反而有一定的增产效果。

2.4   不同处理对娃娃菜品质的影响

糖分、Vc、蛋白质和硝酸盐含量是衡量蔬菜产品营养品质的主要指标。处理B、处理C可溶性糖含量均高于处理A，分别增加了24.06%、26.23%，但各处理间差异不显著（图1-a）。处理B的Vc含量最高，较处理A、处理C分别提高了1.78%、3.81%，但各处理间差异也不显著（图1-b）。处理B、处理C可溶性蛋白质含量均低于处理A，较处理A分别降低了13.03%、20.10%，处理B与处理A差异不显著，但二者均与处理C差异显著（图1-c）。处理B、处理C的硝酸盐含量均显著低于处理A，较处理A分别降低了15.13%、26.05%（图1-d）。综合营养品质的4个主要指标，减施习惯施肥量（施N 300 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2）20%的化肥后配施微生物菌剂60 kg/hm2，可以明显改善娃娃菜品质，其Vc含量、可溶性糖含量得以提高，分别较全量施肥处理提高1.78%、24.06%；可溶性蛋白质含量较全量施肥处理降低13.03%；而硝酸盐含量较全量施肥处理明显降低，降幅高达15.13%。

3   讨论与结论

利用植物根际促生菌制作而成的微生物菌剂与化肥配施具有调控植物生长和改善作物品质的作用［15 - 16 ］。本试验研究结果表明，高原露地娃娃菜施N 240 kg/hm2、P2O5 96 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2+微生物菌剂60 kg/hm2的处理不仅不会造成减产，反而有一定的促生增产作用，相比于全量施肥处理（即习惯施肥量，施N 300 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2）纵径增长了 1.51%，单株重增加了0.24%，净光合速率、气孔导度和细胞间CO2浓度分别提高了0.63%、1.23%、2.91%，折合产量增加1.37%，肥料贡献率提高了0.75个百分点，可溶性糖含量提高了24.06%，Vc含量提高了1.78%，可溶性蛋白质含量降低了13.03%，硝酸盐含量显著降低了15.13%。一些学者的研究也证实了本试验结果，如李杰等［9 ］ 、李凤霞等［10 ］、蒋永梅等［12 ］、赵满兴等［17 ］、于健等［18 ］研究表明，当微生物菌剂替代化肥量应控制在15%～30%，微生物菌剂对花椰菜、番茄、黄瓜等其他蔬菜作物产量及果实的Vc、可溶性糖含量均有明显的促进作用。原因可能是本试验所采用的微生物菌剂本身所含4种优良促生菌株都具有固氮和溶解有机和无机磷功能，个别菌株具有分泌IAA功能和生防功能，在该研究环境下繁殖效果良好，分泌的有机酸加快了土壤中难溶性营养元素的溶解及释放，延长了土壤中有效养分的供给，促进了植物对营养元素的吸收和转化，满足了娃娃菜生长期间对各种营养物质的需求，提升了叶片的光合作用，促进了植株碳同化物的累积，弥补了减少部分肥料后可能引起的抑制效应，从而提高其产量；同时外部肥料投入量的减少，有效降低了硝酸盐的富集，从而改善了蔬菜作物的营养状况，提高了蔬菜抗性，改善蔬菜品质［19 - 20 ］。综上所述，西北高原露地娃娃菜生产中，在添加60 kg/hm2微生物菌劑的基础上，减少习惯施肥量20%以内化肥用量，即施N 240 kg/hm2、P2O5 96 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2不会对娃娃菜的生长形成抑制作用，反而有一定的增产效果，并且可有效提高娃娃菜可溶性糖含量和Vc含量，显著降低硝酸盐含量。

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