薛盼盼，管琳菲，樊 琳

(1.山西師范大學生命科學學院，山西臨汾 041000；2.西北工業(yè)大學附屬中學，陜西西安 710072；3.西北工業(yè)大學理學院，陜西西安 710072)

?

發(fā)酵殘渣接種功能微生物菌劑對黃瓜產(chǎn)量和品質的影響

薛盼盼1，管琳菲2，樊 琳3*

(1.山西師范大學生命科學學院，山西臨汾 041000；2.西北工業(yè)大學附屬中學，陜西西安 710072；3.西北工業(yè)大學理學院，陜西西安 710072)

[目的]明確在大田條件下發(fā)酵廢渣接種微生物菌劑By對連作黃瓜種植的影響，為大棚連作土壤改良和農(nóng)業(yè)有機廢棄物資源化提供參考。[方法]采用田間試驗，研究了稻草和豬糞在大棚內生物發(fā)酵后產(chǎn)生的發(fā)酵殘渣接種微生物菌劑對黃瓜產(chǎn)量和品質的影響。[結果]發(fā)酵廢渣接種微生物菌劑By可提高已經(jīng)發(fā)生連作障礙土壤的pH，增加土壤速效養(yǎng)分含量；土壤中細菌、放線菌、真菌數(shù)量比對照都有顯著增加，細菌/真菌比值也有一定的增加。發(fā)酵殘渣接種微生物菌劑By可顯著增加土壤酸性磷酸酶、脲酶活性，顯著增加黃瓜株高、葉片SPAD值，并明顯改善影響黃瓜品質的幾個重要指標。經(jīng)過發(fā)酵殘渣接種微生物菌劑By之后，收獲時黃瓜產(chǎn)量高達57 715 kg/hm2，比對照高出39.0%，收益高達80 760元/hm2，比對照高出40.0%。[結論]發(fā)酵廢渣接種微生物菌劑By可有效改良連作土壤肥力狀況，促進連作黃瓜的生長，顯著增加黃瓜的產(chǎn)量、品質和經(jīng)濟效益。

發(fā)酵殘渣；微生物菌劑；黃瓜；產(chǎn)量；品質

據(jù)估算，我國秸稈的年產(chǎn)出總量有7億～8億t[1]。然而，作物秸稈在田間直接焚燒現(xiàn)象較普遍[2]，每年的秸稈焚燒量占到年秸稈產(chǎn)生總量的23%左右[3]。秸稈焚燒不僅造成生物資源的極大浪費，還會產(chǎn)生一系列大氣污染物[3]。另外，在我國畜禽糞便年產(chǎn)生量達到30億t以上，但這些畜禽糞便只有50%被還田利用，而另外50%則直接被排放到環(huán)境中[4-5]，不僅嚴重污染了水體，而且浪費了大量養(yǎng)分資源。因此，大量的農(nóng)業(yè)秸稈和畜禽糞便急需一個合理的出路。

土壤退化和連作障礙也是限制蔬菜設施栽培可持續(xù)發(fā)展的一個重要問題。有研究表明，通過施用生物有機肥或添加微生物菌劑的有機肥可以提高土壤速效養(yǎng)分含量、土壤酶活性和土壤微生物活性以及改善土壤微生物區(qū)系，從而緩解設施栽培中的連作障礙問題[6-10]。農(nóng)業(yè)有機廢棄物在大棚中生物發(fā)酵之后剩下的發(fā)酵殘渣也可作為一種生物有機肥使用。此外，筆者所在課題組分離出了蠟狀芽孢桿菌(Bacilluscereus)和枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)2種微生物，并發(fā)現(xiàn)其具有固氮、解磷和解鉀等功能，對連作土壤有一定的改良作用。為此，筆者在前期研究的基礎上，以稻草和豬糞生物發(fā)酵后產(chǎn)生的殘渣接種功能微生物菌劑為材料，在田間條件下通過添加微生物菌劑直接堆制成生物有機肥，研究了其在培肥、改良連作土壤、促進作物生長以及防治黃瓜枯萎病方面的效果，并探討了其對黃瓜產(chǎn)量和品質的影響，旨在為大棚連作土壤改良和農(nóng)業(yè)有機廢棄物資源化提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1供試土壤。選取陜西閻良大棚蔬菜地的連作土壤，棚齡8年。前茬作物為番茄，其基本理化性質如下：有機質28.4 g/kg,堿解氮52.8 mg/kg,有效磷43.1 mg/kg,速效鉀145.2 mg/kg,電導率735 μs/cm,pH 5.21。

1.1.2供試作物。黃瓜品種為當?shù)禺敿移贩N，營養(yǎng)缽育苗，2013年7月31日移栽，定植。

1.1.3供試菌劑。By菌劑的主要組成為蠟狀芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌。

1.2 試驗方法將By菌劑按照約1∶10 000(W/W)的比例添加到農(nóng)業(yè)有機廢棄物生物發(fā)酵后產(chǎn)生的發(fā)酵殘渣中，然后用塑料薄膜覆蓋就地進行生物發(fā)酵，約7 d后即可制成一種新型的生物有機肥。在土壤已發(fā)生連作障礙的蔬菜大棚中，南北走向將試驗地一分為二，其中2壟作為對照區(qū)，2壟作為試驗區(qū)。在黃瓜移栽定植之前，將就地制作好的生物有機肥按照3 000 kg/hm2的施用量均勻施入試驗區(qū)。

1.3 調查方法盛果期，觀測黃瓜的株高(隨機選取24株黃瓜調查，取平均值)、葉片SPAD值等生長狀況，以及發(fā)病情況(對照和處理各調查40株)，并測定黃瓜品質；收獲后記錄產(chǎn)量，并測定土壤養(yǎng)分、酶活性、微生物區(qū)系等。

2 結果與分析

2.1 對土壤pH的影響對于同一植物來說，根際土壤和非根際土壤的pH具有一定的差異。由圖1可知，非根際土壤的pH要比根際土壤的pH高，并且無論根際與非根際土壤，發(fā)酵殘渣接種微生物菌劑By處理的pH都要比對照高，分別比對照高出0.24、0.47，與以往的研究結論“除毛竹外，大多數(shù)根際土壤的pH低于非根際土壤[11-12]”一致，這可能是由于根系呼吸作用釋放CO2以及在離子的主動吸收和根尖細胞伸長過程中分泌質子和有機酸所致。發(fā)酵殘渣可以促使連作土壤pH顯著升高，這可能是由于發(fā)酵殘渣的施入增加了土壤對酸化的緩沖性能，使土壤pH增加。

2.2 對土壤微生物區(qū)系的影響由圖2～4可知，發(fā)酵殘渣接種微生物菌劑By之后，3大類土壤微生物細菌、放線菌和真菌的數(shù)量都要比對照明顯增加，處理與對照之間均達到極顯著差異，并且無論哪一類微生物根際土壤都要比非根際土壤多，兩者之間亦達到顯著性差異。更重要的是，對于細菌/真菌比值(圖5)來說，處理與對照之間、根際與非根際土壤之間均達到顯著性差異，發(fā)酵殘渣接種微生物菌劑By處理的細菌/真菌比值要明顯高于對照，同樣，根際土壤要高于非根際土壤。這說明發(fā)酵殘渣接種微生物菌劑By之后將更有利于土壤的健康良性發(fā)展。

2.3 對土壤速效養(yǎng)分的影響由圖6～8可知，發(fā)酵殘渣接種微生物菌劑By之后土壤速效養(yǎng)分堿解氮、有效磷、速效鉀含量都有顯著增加。其中有效磷的含量增幅最大，處理的土壤有效磷含量高達106.30 mg/kg，而對照僅為43.06 mg/kg，處理比對照增加了147.0%；速效鉀含量增加幅度最小，處理的土壤有效磷含量高達184.50 mg/kg，而對照僅為145.30 mg/kg，處理比對照增加了27.0%；處理的土壤堿解氮含量達83.00 mg/kg，對照僅為52.80 mg/kg，處理比對照增加了57.2%。由此可見，發(fā)酵殘渣接種微生物菌劑By對于增加土壤速效養(yǎng)分含量、改善土壤養(yǎng)分狀況具有重要意義。

2.4 對土壤脲酶和酸性磷酸酶活性的影響由圖9～10可知，發(fā)酵殘渣接種微生物菌劑By之后土壤酸性磷酸酶、脲酶活性都有明顯增加。對于酸性磷酸酶活性來說，處理的土壤酸性磷酸酶活性為160.30 mg/(kg·h)，對照僅為143.50 mg/(kg·h)，處理比對照增加了12.1%，兩者之間有顯著性差異。對于脲酶活性來說，處理與對照之間的差異則更明顯，處理和對照的土壤脲酶活性分別為35.67、16.25 mg(NH4-N)/(kg·d)，處理比對照提高了126.0%，兩者之間有極顯著性差異?？梢姡l(fā)酵殘渣接種微生物菌劑By對于提高土壤脲酶活性具有更明顯的作用。

2.5 對黃瓜生長的影響由圖11～12可知，發(fā)酵殘渣接種微生物菌劑By可以促進黃瓜的生長。對于黃瓜株高而言，處理和對照分別是122.6和90.2 cm，處理比對照高出35.9%，處理和對照之間有顯著性差異；對于黃瓜葉片SPAD值來說，處理比對照高出11.0%，處理與對照之間也有顯著性差異?？梢?，隨著發(fā)酵殘渣接種微生物菌劑By的施入，黃瓜的株高、SPAD值都有了明顯增加，這對于促進后期黃瓜產(chǎn)量的增加起到了很好的基礎作用。

2.6 對黃瓜枯萎病的防治作用由圖13可知，在黃瓜盛果期田間調查的黃瓜植株中，對照的枯萎病發(fā)病率高達17.5%，而處理的枯萎病發(fā)病率僅為5.0%。由此可見，發(fā)酵殘渣接種微生物菌劑By對防治大棚連作黃瓜枯萎病具有顯著效果。

2.7 對黃瓜產(chǎn)量和經(jīng)濟效益的影響由圖14～15可知，發(fā)酵殘渣接種微生物菌劑By之后，最終收獲時黃瓜產(chǎn)量和黃瓜品質均有了明顯提高，處理黃瓜產(chǎn)量比對照提高了39.3%，處理黃瓜的經(jīng)濟收益可達80 760元/hm2，比對照增加了40.0%。

2.8 對黃瓜品質的影響由表1可知，發(fā)酵殘渣接種微生物菌劑By后，影響黃瓜品質的幾個重要指標也有明顯改善。據(jù)測定，可溶性糖、Vc含量分別比對照提高了62.8%、37.5%，而黃瓜的硝酸鹽含量則有明顯下降，比對照降低了70.0%，這對于人體健康具有重要的意義。上述影響黃瓜農(nóng)產(chǎn)品品質的幾個指標在處理與對照之間均達到了極顯著差異。

表1 發(fā)酵殘渣接種微生物菌劑By對黃瓜品質的影響

組別可溶性糖含量mg/g硝酸鹽含量μg/gVc含量mg/kg對照33.30±2.05B236.50±16.03A463.90±23.70B處理54.10±0.31A139.20±16.61B637.70±25.90A

注：同列數(shù)據(jù)后不同大寫字母表示在0.01水平差異顯著。

3 結論

通過田間試驗探討了在大田條件下發(fā)酵廢渣接種微生物菌劑By對連作黃瓜種植的影響，考察了黃瓜生長過程中連作土壤根際土壤與非根際土壤的變化，以及對黃瓜生長、品質等的影響。結果表明：①發(fā)酵廢渣接種微生物菌劑By可以提高已經(jīng)發(fā)生連作障礙土壤的pH，并且對非根際土壤pH的增加要大于根際土壤。②黃瓜連作土壤根際與非根際土壤在發(fā)酵廢渣接種微生物菌劑By之后，各自微生物區(qū)系均發(fā)生了變化，細菌、放線菌、真菌數(shù)量等比對照都有顯著增加，細菌/真菌比值也有了一定的增加，并且根際土壤的變化要比非根際土壤增加的程度大。③發(fā)酵殘渣接種微生物菌劑By可以有效改良連作土壤肥力狀況，增加土壤速效養(yǎng)分的含量。④土壤酸性磷酸酶、脲酶活性在發(fā)酵殘渣接種微生物菌劑By之后均有了顯著增加。⑤發(fā)酵殘渣接種微生物菌劑By可以促進連作黃瓜的生長，在黃瓜生長過程中顯著增加黃瓜株高、葉片SPAD值。同時，影響黃瓜品質的幾個重要指標都有了明顯改善。⑥經(jīng)過發(fā)酵殘渣接種微生物菌劑By之后，黃瓜產(chǎn)量和經(jīng)濟效益均有了顯著增加。收獲時產(chǎn)量高達57 715 kg/hm2，比對照高出39.0%；收益達80 760元/hm2，比對照高出40.0%。

[1] 高利偉，馬林，張衛(wèi)峰，等.中國作物秸稈養(yǎng)分資源數(shù)量估算及其利用狀況[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2009，25(7)：173-179.

[2] LIU H, JIANG G M, ZHUANG H Y,et al.Distribution, utilization structure and potential of biomass resources in rural China:With special references of crop residues[J].Renew Sust Energ Rev,2008,12:1402-1418.

[3] CAO G L,ZHANG X Y,WANG Y Q,et al.Estimation of emissions from field burning of crop straw in China[J].Chin Sci Bull,2008,53:784-790.

[4] 劉曉利，許俊香，王方浩，等.我國畜禽糞便中氮素養(yǎng)分資源及其分布狀況[J].河北農(nóng)業(yè)大學學報，2005，28(5)：27-32.

[5] 許俊香，劉曉利，王方浩，等.中國畜禽糞尿磷素養(yǎng)分資源分布以及利用狀況[J].河北農(nóng)業(yè)大學學報，2005，28(4)：5-9.

[6] 周曉芬，楊軍芳.不同施肥措施及EM菌劑對大棚黃瓜連作障礙的防治效果[J].河北農(nóng)業(yè)科學，2004，8(4)：89-92.

[7] 吳洪生,周曉冬,閆霜,等.拮抗菌與有機肥配合防治黃瓜連作障礙及提高黃瓜品質研究[J].西南農(nóng)業(yè)學報, 2013(4):1604-1607.

[8] 郝永娟，魏軍，劉春艷，等.生物土壤添加劑減輕黃瓜連作障礙的微生物效應[J].華北農(nóng)學報，2009，24(4)：231-234.

[9] 劉素慧，劉世琦，張自坤，等.EM對連作大蒜根際土壤微生物和酶活性的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學報，2011，17(3)：718-723.

[10] 袁英英，李敏清，胡偉，等.生物有機肥對番茄青枯病的防效及對土壤微生物的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2011，30(7)：1344-1350.

[11] 張學利，楊樹軍，劉亞萍，等.章古臺固沙林主要樹種根際土壤性質研究[J].中國沙漠，2004，24(1):72-76.

[12] 朱林，彭宇，袁飛，等.幾種有機物對連作黃瓜生長的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2001，29(2):214-216.

Effects of Fermentation Residue of Inoculating Microbial Agent on Yield and Quality of Cucumber

XUE Pan-pan1, GUAN Lin-fei2, FAN Lin3*

(1. School of Life Science, Shanxi Normal University, Linfen, Shanxi 041000; 2. Affiliated Middle School, Northwestern Polytechnical University, Xi’an, Shaanxi 710072；3. School of Science, Northwestern Polytechnical University, Xi’an, Shaanxi 710072)

[Objective] Effects of fermentation residue of inoculating microbial agent on yield and quality of cucumber were explored to provide reference for improvement of continuous cropping soil in greenhouse and resource recovery of agricultural organic waste. [Method] Effects of rice straw and pig manure fermentation residue produced in the fermentation in the greenhouse after inoculation of microbial agents on yield and quality of cucumber were studied by plot test. [Result] The fermentation residue microorganism inoculants By could increase pH value of continuous cropping soil of occurred obstacles and contents of soil available nutrients; soil Bacteria, actinomycetes, fungi quantity were significantly increased, and the ratio of bacteria to fungi also had certain increase. The fermentation residue microorganism inoculants By could increase acid phosphatase activity and urease activity of soil in fermentation residue of microbial inoculants, increase plant height and leaf SPAD values of cucumber, and obviously improve several important indexes of cucumber quality. After fermentation residue of microorganism inoculants By, The harvest yield of cucumber reached 57 715 kg/hm2, 39.0% higher than the control, and the profit reached 80 760 yuan/hm2, 40.0% higher than the control. [Conclusion] The fermentation residue microorganism inoculants By can improve fertilizers of continuous cropping soil and growth of continuous cropping cucumber effectively, and significantly increase yield, quality and profit of continuous cropping cucumber.

Fermentation residues; Microorganisms; Cucumber; Yield; Quality

薛盼盼(1990-)，女，山西運城人，碩士研究生，研究方向：農(nóng)業(yè)有機廢棄物的資源化利用及植物生理。*通訊作者，講師，在讀博士，從事農(nóng)業(yè)有機廢棄研究。

2015-02-10

S 147.2

A

0517-6611(2015)09-079-04