微生物菌肥与蚯蚓液体肥对设施连作番茄生长和土壤肥力的影响.pdf

安徽农业大学学报 Journal of Anhui Agricultural University ISSN 1672-352X,CN 34-1162/S 安徽农业大学学报网络首发论文 题目： 微生物菌肥与蚯蚓液体肥对设施连作番茄生长和土壤肥力的影响 作者： 刘吉青，兰挚谦，田兴武，张凯歌，林薇，郑文德，张雪艳 DOI： 10.13610/j.cnki.1672-352x.20200113.025 收稿日期： 2019-02-27 网络首发日期： 2020-01-14 引用格式： 刘吉青，兰挚谦，田兴武，张凯歌，林薇，郑文德，张雪艳微生物菌肥与蚯蚓液体肥对设施连作番茄生长和土壤肥力的影响J/OL安徽农业大学学报. https:/doi.org/10.13610/j.cnki.1672-352x.20200113.025 网络首发：在编辑部工作流程中，稿件从录用到出版要经历录用定稿、排版定稿、整期汇编定稿等阶段。录用定稿指内容已经确定，且通过同行评议、主编终审同意刊用的稿件。排版定稿指录用定稿按照期刊特定版式（包括网络呈现版式）排版后的稿件，可暂不确定出版年、卷、期和页码。整期汇编定稿指出版年、卷、期、页码均已确定的印刷或数字出版的整期汇编稿件。录用定稿网络首发稿件内容必须符合出版管理条例和期刊出版管理规定的有关规定；学术研究成果具有创新性、科学性和先进性，符合编辑部对刊文的录用要求，不存在学术不端行为及其他侵权行为；稿件内容应基本符合国家有关书刊编辑、出版的技术标准，正确使用和统一规范语言文字、符号、数字、外文字母、法定计量单位及地图标注等。为确保录用定稿网络首发的严肃性，录用定稿一经发布，不得修改论文题目、作者、机构名称和学术内容，只可基于编辑规范进行少量文字的修改。 出版确认：纸质期刊编辑部通过与中国学术期刊（光盘版）电子杂志社有限公司签约，在中国学术期刊（网络版）出版传播平台上创办与纸质期刊内容一致的网络版，以单篇或整期出版形式，在印刷出版之前刊发论文的录用定稿、排版定稿、整期汇编定稿。因为中国学术期刊（网络版）是国家新闻出版广电总局批准的网络连续型出版物（ISSN 2096-4188，CN 11-6037/Z），所以签约期刊的网络版上网络首发论文视为正式出版。 收稿日期: 2019-02-27 基金项目: 国家自然科学基金(31460531 ；31760593) ，“十三五”自治区重点研发计划重大项目(2016BZ0902) ，自治区科技创新领军人才培养项目(KJT2017001) 和自治区青年拔尖人才项目共同资助。 作者简介: 刘吉青，硕士研究生。 E-mail： 741274079qq.com * 通信作者: 张雪艳，博士，副教授。E-mail ： zhangxueyan123 sina.com 安徽农业大学学报, 2019, 46(6): 1069-1074 Journal of Anhui Agricultural University 微生物菌肥与蚯蚓液体肥对设施连作番茄生长 和土壤肥力的影响 刘吉青1，兰挚谦1，田兴武2，张凯歌1，林 薇1，郑文德1，张雪艳1*(1. 宁夏大学农学院，银川 750021；2. 吴忠国家农业科技园区管理委员会，吴忠 751200) 摘 要：针对连作设施番茄产量降低、土壤肥力下降问题，以传统施肥为对照（CK)，设置微生物有机固体肥+微生物菌剂灌根（T1）、微生物有机固体肥+微生物菌剂灌根+蚯蚓液体追肥（T2）处理，探究微生物菌肥与蚯蚓液体肥对连作番茄生长和土壤肥力修复效果研究。结果表明，相对CK，T1、T2处理显著增加了叶片相对生长速率、土壤速效钾含量和总生物量，分别为5.14%、3.12%，25.77%、34.02% 和 18.10%、14.65%。相对CK和T2处理，T1处理显著增加了株高生长速率和果实产量，分别为3.77%、4.46% 和 18.37%、19.90%；相对CK，T1处理显著增加植株地上和地下部干重、土壤有机质和全氮含量，分别为17.06%、35.19%、37.57%和22.44%。综合肥力指数表明，T1CKT2，T1综合肥力指数SFI显著高于CK和T2处理，分别为11.21%及19.03%。相关性分析表明，产量与综合肥力指数、地下部鲜重、地下部干重呈极显著正相关，与速效氮呈极显著负相关，与全氮呈显著性正相关。总之，相对CK，T2处理显著促进植株生物量增加，T1处理对促进番茄植株生长和增加土壤肥力效果最佳。 关键词：微生物菌肥；蚯蚓液体肥；番茄生长；土壤综合肥力指数 中图分类号：S641.206.2 文献标识码：A 文章编号 ：1672 352X (2019)06106906 Effects of microbial fertilizer and earthworm liquid fertilizer on tomato growth and soil fertility in continuous facility cropping LIU Jiqing1, LAN Zhiqian1, TIAN Xingwu2, ZHANG Kaige1, LIN Wei1, ZHENG Wende1, ZHANG Xueyan1(1. School of Agriculture, Ningxia University, Yinchuan 750021; 2. Management Committee of Wuzhong National Agricultural Sci-Tech Garden, Wuzhong 751200) Abstract: In order to solve the problems of tomato yield reduction and soil fertility decline in continuous crop-ping facilities, microbial solid fertilizer + microbial agents root-irrigation(T1), microbial solid fertilizer + microbial agents root-irrigation + earthworm liquid topdressing (T2) were set up to study the effects of microbial fertilizer and earthworm liquid fertilizer on tomato growth and soil fertility restoration in continuous cropping. The results showed that: compared with CK, T1 and T2 treatments significantly increased the leaf relative growth rate, soil available po-tassium content and total biomass, which were 5.14%, 3.12%, 25.77%, 34.02% and 18.10%, 14.65%, respectively; compared with CK and T2 treatment, T1 treatment significantly increased the plant-height growth rate and fruit yield, which were 3.77%, 4.46%, 18.37% and 19.90%; compared with CK, T1 treatment significantly increased the plant dry weight of aboveground and underground parts, soil organic matter and total nitrogen content, which were 17.06%, 35.19%, 37.57% and 22.44%, respectively. The comprehensive fertility index showed that T1CK T2, and the SFI in T1 treatment was significantly higher than that in CK and T2 treatments by 11.21% and 19.03%, correspondingly. The yield was significantly positively correlated with the comprehensive fertility index, the fresh weight of the un-derground and the dry weight of the underground (P 0.01), while it was significantly negatively correlated with the available nitrogen and positively correlated with the total nitrogen (P 0.05). In conclusion, compared with CK, T2 treatment significantly increased plant biomass, and T1 treatment had the best effect on promoting tomato plant DOI：10.13610/j.cnki.1672-352x.20200113.025 网络首发时间：2020-01-14 10:00:28网络首发地址：http:/kns.cnki.net/kcms/detail/34.1162.s.20200113.1124.050.html1070 安 徽 农 业 大 学 学 报 2019 年 growth and increasing soil fertility. Key words: microbial fertilizer; earthworm liquid fertilizer; tomato growth; soil comprehensive fertility index 近年来，连作造成作物产量降低、生育状况变差等现象日渐突出1，连作障碍明显。为追求效益，农民通过使用大量化肥来获得高产，但过量化肥使用易造成土壤微生物数量减少，细菌数量降低，病原菌数量增加2-3，反而加剧连作障碍发生。因此如何通过调控土壤微生物来减缓和修复连作土壤质量显得尤为重要。 目前大量研究表明，微生物菌肥施用通过特定菌株代谢活动作用于作物和土壤，可活化土壤微生物，改善生态环境和土壤质量4。占新华等5通过试验发现，施用微生物菌肥可为土壤提供大量有益微生物，通过微生物在土壤中大量繁殖使其发挥固氮、解磷、解钾等功能，释放出营养元素，供作物利用，同时形成腐殖质，改善土壤的结构和耕性，提高土壤肥力，促进作物生长。钱咏梅等6研究发现意大利生菜施用不同量生物菌肥处理比不施用任何肥料和常规施肥增产。吕爱英等7发现施用生物菌肥可降低辣椒的氮肥和磷肥用量，并增加辣椒产量。严建辉8发现施加微生物菌剂对 4 种不同作物均有增产和增加土壤肥力的作用。蚯蚓发酵液是一种有机高蛋白肥料，含有大量的生物活性酶、多肽、有益活性菌群及生命活性物质等9。贾云等10研究发现施用蚯蚓液体肥能促进葡萄生长，显著改善土壤理化性质、提高土壤有效养分含量，增加土壤微生物数量，提高酶活性及葡萄产量。范媛媛等11发现施用蚯蚓液体肥，能够促进小麦生长，提高小麦产量，同时减轻小麦纹枯病和根腐病的发生程度，有效减少化肥及农药用量。研究表明蚯蚓液体肥、微生物菌肥与固体化肥相比其利用率明显提高，不但降低了成本和化肥用量，同时减少对作物和环境的污染12-13。但微生物菌肥与高蛋白肥料蚯蚓液体肥结合施用对作物生长和土壤肥力的相关研究目前还鲜有报道。 番茄是宁夏连作障碍明显的主栽蔬菜作物之一，因此，作者以传统施肥为对照（CK ） ，设置微生物有机固体肥+ 微生物菌剂灌根（T1 ）、微生物有机固体肥+ 微生物菌剂灌根+ 蚯蚓液体追肥（T2 ）处理，系统地研究微生物菌肥与蚯蚓液体肥对设施连作番茄植株生长、产量和土壤肥力的影响，探究微生物菌肥和蚯蚓液体肥对土壤肥力的修复效果，以期为设施连作番茄持续高效生产技术体系的建立提供理论依据。 1 材料与方法 1.1 试验设计 试验于 2018 年 3 月7 月在宁夏吴忠孙家滩国家园区 C15 棚进行，土壤基本理化性质为：有机质20.11 gkg-1，全氮 0.336 gkg-1，速效氮 10.92 mgkg-1， pH 8.18， EC 0.33 mscm-1，速效钾 644.15 mgkg-1，速效磷 45.43 mgkg-1。选用“卓抗三号”，以传统施肥为对照（CK ） ，在传统施肥基础上，设计微生物有机固体肥+ 微生物菌剂灌根（T1 ） 、微生物有机固体肥+ 微生物菌剂灌根 +蚯蚓液体追肥（T2 ）处理，微生物有机底肥与传统底肥一起施用，微生物菌剂在定植后每隔一个月施用 1 次，连续 3次，蚯蚓液体肥苗期、开花期各追肥 2 次，第一穗果核大小时连续追肥 7 次，每个处理 3 次重复，小区面积 17.5 m2，随机区组排列，所有处理统一水分管理。传统施肥为牛粪每亩 5 方，二铵每亩 40 kg（ N:P2O5:K=16:46:0） ，复混肥每亩（ N:P:K=15:15:15）40 kg；微生物有机固体肥每亩 140 kg，微生物菌剂每亩 4 L，蚯蚓液体肥每亩 150 kg。微生物有机固体肥、微生物菌剂由木美土里公司提供，其中微生物有机固体肥 N+P2O5+K2O6% ，有机质20% ，有效活数菌 5 000 万个g-1；微生物液体菌剂含 ETS菌群 2 亿个g-1。蚯蚓液体肥由宁夏万辉生物环保科技有限公司提供，其 pH 4.93，有机质 12.45 gkg-1，腐植酸40% ， N+P2O5+K2O6.5，有效活菌数为 2亿g-1。 1.2 样品的采集 定植缓苗后，每个处理取 10 株代表植株，每隔2 周测 1 次植株长势，记录株高、叶片数，共进行 5次。采收期记录不同处理小区番茄产量，按照小区面积折合成亩产；拉秧期取植株测定生物量；取 020 cm 盛果期土壤，风干后过 1 mm 筛，用于测定土壤化学指标。 1.3 样品的测定方法 pH 采用酸度计测定( 土质量与水体积比， m:v = 1:5） ，电导率采用电导法测定，全氮含量采用半微量凯氏定氮法，有机质含量采用重铬酸钾- 硫酸氧化法，速效氮含量采用半微量凯氏定氮法，速效磷含量采用 0.5 molL-1NaHCO3浸提钼锑抗比色法测定，速效钾含量采用 1 molL-1NH4AC 浸提- 火焰光度法测定14。 46 卷 6 期 刘吉青等: 微生物菌肥与蚯蚓液体肥对设施连作番茄生长和土壤肥力的影响 1071 1.4 数据分析 釆用 Excel 2010 和 SPSS17.0 软件，利用 LSD方法在 P0.05 水平进行单因素显著性分析，结果以平均值 标准误表示，利用相关性分析，对各指标进行相关性分析。根据前人研究结果15-19：有机质、速效氮、速效磷、速效钾呈“S ”型隶属函数，在实际应用中简化为 f(x): 2221)(xxxxxxxfpH 呈如下 F(x)抛物线型隶属函数： 412112132433431.01.0)/()(9.00.11.0)/()(9.0)(xxorxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxF“S” 物型隶属函数的转折点( x2)分别为 30(有机质) 、 2.5(全氮 )、 200(速效氮) 、 30(速效磷) 和 120( 速效钾) 。隶属函数中，pH 值转折点分别为 4.5( x1)、6.5(x2)、 7.5(x3)和 8.0(x4)。所有隶属函数中， x 为某项指标实测值，据此计算出各评价指标的隶属度值，采用因子分析法确定指标权重，即将参评指标进行因子分析得出各评价指标的公因子方差，计算各指标公因子方差占公因子方差总和的比例即为各评价指标的权重。 根据加乘法则，对各评价指标的权重和隶属度值采用乘法进行合成，计算综合土壤肥力指数 (soil fertility index， SFI)20， SFI 取值为 0 1 之间，其值越高，表明土壤肥力越好。计算公式如下： niiiPWSFI1式中： Wi和 Pi分别为第 i 项评价指标权重和隶属度值；n 为评价指标个数。 2 结果与分析 2.1 不同处理对设施番茄植株生长的影响 由图 1 可以看出，与相对传统施肥 CK 和添加蚯蚓液体肥的 T2 处理相比，添加微生物菌肥的 T1处理株高相对生长速率分别增加了 3.77%和 4.46%（P0.05 ） ，且 T2 与 CK 间无显著差异；与传统施肥 CK 相比，添加微生物菌肥和蚯蚓液体肥的 T1、T2 处理的叶片数相对生长速率分别增加了 5.14%和3.12%（P 0.05）。 2.2 不同处理对设施番茄植株生物量的影响 由图 2 可以看出，相对传统施肥 CK，添加微生物菌肥的 T1 处理增加地上部和地下部生物量干重，分别提高了 17.06%和 35.19%，植株总生物量干重增加了 18.10%（P 0.05） ；与 CK 相比，微生物菌肥+ 蚯蚓液体肥的 T2 处理提高了植株总生物量，为 14.65%（P0.05 ）；T1 地下部生物量干重显著高于 T2，但地上部生物量干重与总生物量干重间无显著差异。 不同的小写字母表示差异显著（P 0.05）。下同 Different small letters represent significant difference at the 0.05 level. The same below 图 1 不同处理对植株长势的影响 Figure 1 Effects of different treatments on the plant growth 图 2 不同处理对植株生物量的影响 Figure 2 Effects of different treatments on the plant biomass 2.3 不同处理对设施番茄土壤养分的影响 由表 1 可以看出，相对 CK，添加微生物菌肥和蚯蚓液体肥的 T1、 T2 处理显著增加了土壤速效钾含量， 分别提高了 25.77%和 34.02%， 显著降低土壤 pH，下降率为 3.02%和 2.63%（ P 0.05） ；相对 CK，仅添加微生物菌肥 T1 处理显著增加了土壤有机质、全氮含量，分别提高了 37.57%和 22.44%（ P 0.05）；与 CK 相比，微生物菌肥 +蚯蚓液体肥 T2 处理显著增加土壤 EC 值，增加了 113.92%（ P 0.05）； T2 的EC 显著高于 T1，但其他土壤养分间无显著差异。 2.4 不同处理对设施番茄肥力指标和产量的影响 由图 3 看出，添加微生物菌肥的 T1 处理的综合肥力指数 SFI 显著高于传统施肥的 CK 和添加蚯蚓液体肥的 T2 处理，分别提高了 11.21%和 19.03%1072 安 徽 农 业 大 学 学 报 2019 年 （P0.05 ） 。与 CK 和 T2 处理相比，仅添加微生物菌肥的 T1 处理的果实产量分别提高了 8.37%和19.90%（P 0.05）， CK 与 T2 处理综合肥力和产量均无显著差异（图 4）。 2.5 SFI 和产量与各指标之间相关性分析 通过（图 5）相关性分析可以看出， SFI 、有机质、速效钾、全氮、地下部干重、地下部鲜重、地上部干重、地上部鲜重、株高相对生长速率、叶片数相对生长速率对产量呈正贡献， EC、 pH、速效磷、速效氮对产量呈负贡献，其中产量与综合肥力指数、地下部鲜重和地下部干重呈极显著正相关，与全氮呈显著性正相关，与速效氮呈极显著负相关，与其他指标之间显著性不明显。 图 3 不同处理土壤综合肥力指数 Figure 3 Soil comprehensive fertility index under different treatments 图 4 不同处理果实产量 Figure 4 Fruit yields under different treatments 表 1 不同处理对土壤养分含量的影响 Table 1 Effects of different treatments on soil nutrient contents 有机质 /gkg-1Organic matter 全氮 /gkg-1Total N 速效氮 /mgkg-1Available N 速效钾 /mgkg-1Available K 速效磷 /mgkg-1Available P pH EC mscm-1碳氮比 C/N CK 20.50 1.16b0.520.06b17.270.92a451.1716.77b31.971.67a7.74 0.03a0.440.02b22.792.45aT1 25.101.37a0.720.02a10.740.91a567.4539.67a28.68 1.86a7.500.09b0.620.11b20.280.70aT2 24.131.30ab0.590.01ab16.294.54a604.676.15a27.57 0.76a7.53 0.00b0.930.04a23.921.70a注：表中同列数据后不同小写字母表示差异显著（P CKT2；T1 处理土壤肥料指数 SFI 显著高于传统施肥 CK 和添加蚯蚓液体肥的 T2 处理，表明添加微生物菌肥可显著增加土壤肥力。大量研究表明添加微生物菌肥能够提46 卷 6 期 刘吉青等: 微生物菌肥与蚯蚓液体肥对设施连作番茄生长和土壤肥力的影响 1073 高产量，促进生长20-23，因为微生物菌肥中含有大量的有益微生物，微生物在土壤中大量繁殖产生的糖类物质与植物粘液及矿物胚体等结合在一起，能够改善土壤团粒结构，并分解有机物质和矿物质，释放出营养元素，同时形成腐殖质，能够提高土壤肥力，促进了根系向上的水分和养分运输，形成一个良好的系统，从而促进地上和地下部的生长，提高产量24-26。 AP, Available P; OM, Organic matter; AK, Available K; TN, Total N; AN, Available N; DWBG, Dry weight belowground; FWBG, Fresh weight belowground; DWAG, Dry weight aboveground; FWAG, Fresh weight aboveground; PHRGR, Plant-height relative growth rate; RGLN, Relative growth rate of leaf number 图中“ns” 表示无显著相关，“*” ，在 0.05 水平上相关，“*” ，在 0.01 水平上相关 “ns” indicates non-significant relevant; “*” indicates significant relevant at the 0.05 level; “*” indicates significant relevant at the 0.01 level 图 5 产量与各指标之间相关性分析 Figure 5 Correlation analysis between yield and various indicators 本试验结果还表明，相对传统施肥 CK，添加蚯蚓液体肥 T2 处理能显著增加叶片数相对生长速率、植株总生物量、土壤速效钾的含量、 EC 值，同时降低了土壤 pH 值。贾云等10研究表明蚯蚓液体肥的施用对改良土壤及促进作物生长有一定的作用，这与本研究的部分结果一致； 范媛媛11和张燕13等发现添加蚯蚓液体肥对促进作物生长、提高产量均有一定效果，但本试验研究发现添加蚯蚓液体肥后，对植株长势和产量并无明显的增加效果，肥力指数也并未提高，可能是因为微生物菌肥中含有的枯草芽孢杆菌等菌株与蚯蚓液体肥中的某些细菌素、抗生素、某些抗菌蛋白等发生了拮抗反应27-28，具体原因还需进一步探索。 通过产量和各因子之间相关性分析可以看出，SFI、有机质、速效钾、全氮、地下部干重、地上部干重、株高和叶片相对生长速率对产量呈正贡献，其中产量与综合肥力指数和地下部干鲜重呈极显著相关，与全氮呈显著性相关，说明土壤肥力、地下生物量和全氮是影响产量的重要指标。大量研究也表明，土壤肥力、地下生物量和全氮是影响作物产量的重要指标25，这与本试验研究结果一致。本试验中，EC 、pH 、速效磷和速效氮对产量呈负贡献，表明 EC 和 pH 过高，土壤中氮素和磷素累积，影响了植株吸收养分和生长，降低了产量。总之，相对CK，微生物有机固体肥+ 微生物菌剂灌根+ 蚯蚓液体追肥的 T2 处理显著促进植株总生物量和地上生物量的增加，并促进土壤速效钾含量的增加。微生物有机固体肥+ 微生物菌剂灌根对促进番茄植株生长和增加土壤肥力效果最佳，同时 T1 处理相对 CK 施肥成本每亩增加了 288 元，产量提高了 18.37%，适用于生产实践。 参考文献： 1 张停林, 杨军峰, 沈惠琴, 等 . 保护地蔬菜作物连作障碍产生原因及防治方法J. 上海蔬菜, 2015 (1): 60-61. 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 ZEFACIUK B J. 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