微生物菌肥对萝卜土壤微生物及酶活性的影响

张丽娜， 塔秀成， 黄 伟， 李文杰， 苗丁丁， 王玉丽， 李 刚

(1.河北北方学院农林科技学院，河北张家口 075000； 2.河北省涿鹿县农牧局，河北涿鹿 075600；3.河北省尚义县绿农植物医院，河北尚义 675750)

萝卜为十字花科萝卜属，是冀西北坝上地区主栽蔬菜品种之一，也是调整该区种植业结构中发展较快的蔬菜作物，面积已达6 000 hm2，市场前景十分广阔[1]。近年来，由于受到耕地面积、种植习惯、耕地政策、市场需求、市场专业化等因素的影响，种植者为追求利益最大化，很少考虑轮作倒茬；同时，过量地施用化肥，导致萝卜产量和品质下降[2]，乃至失去商品价值甚至被绝收。由于根腐病等病害大面积发生，农药用量急剧增加，最终导致环境污染加剧；因此，土壤质量恶化等负效应巳不容忽视。

土壤微生物的种类和数量是衡量土壤活力的重要指标。土壤中微生物数量的变化，会直接或间接地影响土壤中养分的转化[3]。而土壤酶活性和土壤肥力之间又存在良好的相关性，不少学者将土壤中各种酶的活性变化作为判断土壤肥力的标准之一[4-6]。可见，土壤微生物和各种酶的作用共同影响着土壤的物质转化与能量流动，其活性大小可作为评价土壤肥力的重要指标之一，因而受到更多学者的研究和重视[7-9]。

微生物菌肥是近年发展起来的一种新型肥料，含有微生物菌群、活性酶、有机质和多种微量元素，通过微生物生命活动及相关代谢产物来改善植物生长环境及营养条件，刺激植物生长发育，抵抗病虫危害，从而促进土壤养分转化，改善土壤养分状况进而提高农产品的产量和品质[10-11]。这种肥料已应用于某些作物[12-16]，其对作物根系土壤微生态环境、土壤微生物种群数量及土壤酶活性促进效果显著。

冀西北坝上地区经过20多年的发展，现已成为全国最大的以根叶菜为主的夏秋错季蔬菜优势产区，蔬菜生产逐渐成为国内外学者共同关注的问题，但有关微生物菌肥对连作萝卜土壤微生物数量及酶活性的影响鲜有报道。因此，本试验通过于萝卜播种前底施用微生物菌肥，苗期喷施微生物菌剂，莲座期喷施中微量元素，以缓解该区萝卜连作障碍，为萝卜安全高效生产提供理论依据，也为微生物菌肥的推广提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2016年6—9月在河北省张家口市尚义县大青沟镇萝卜种植基地进行。试验地土壤为砂质栗钙土，已连续种植萝卜15年，供试土壤的基本理化特性见表1。

表1 供试小区土壤的基本理化特性

供试萝卜品种为“世农606”，由尚义县绿农植物医院提供。试验菌肥为木美土里复合微生物菌肥及其配套产品“育苗宝贝”菌剂(每套由黑白2瓶组成)和“汽巴瑞培乐” (表2)。

表2 木美土里复合微生物菌肥及其配套产品主要参数

试验设计了6个处理，各处理在萝卜起垄播种前施用复合肥600 kg/hm2做底肥，复合肥料由济源市万洋肥业有限公司生产，养分含量为N、P2O5、K2O各15%。处理1底施复合肥(CK)，处理2底施复合肥和木美土里复合微生物菌肥(M)；处理3底施复合肥、木美土里复合微生物菌肥，苗期喷施“育苗宝贝”菌剂(MY)；处理4底施复合肥和木美土里复合微生物菌肥，莲座期喷施“汽巴瑞培乐”(MR)；处理5底施复合肥，苗期喷施“育苗宝贝”，莲座期喷施“汽巴瑞培乐”(YR)；处理6底施复合肥，莲座期喷施“汽巴瑞培乐”(R)。

木美土里复合微生物菌肥及其配套产品均按产品推荐用量施用，即木美土里复合微生物菌肥施用量 600 kg/hm2，育苗宝贝喷施量1 500 mL/hm2，“汽巴瑞培乐”喷施量300 g/hm2。小区面积为40 m×3 m = 120 m2，每个处理3次重复，随机区组排列。田间管理与大田管理一致。萝卜采用高垄种植，垄距50 cm，株距15 cm，每2垄为1个小区，每垄种1行萝卜。萝卜于2016年7月12日播种，9月10日收获。

1.2 测定项目及方法

于萝卜不同生长期进行土样采集，每个处理均用五点取样法采集0～20 cm土层，去除杂物和石头，混合制样；一部分土样于4 ℃冰箱里保存，用于土壤微生物培养；另一部分土样待样品自然风干后过1 mm筛，用于土壤酶活性的测定。土壤过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法测定，结果以1 g土消耗0.02 mol/L KMnO4的体积(mL)(25 ℃，20 min)表示[17]；土壤转化酶活性采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定，结果以24 h后 1 g 土壤中葡萄糖的质量(mg)表示[18]；土壤脲酶活性采用苯酚-次氯酸钠比色法测定，结果以24 h后 1 g 土壤中NH4+-N的质量(mg)表示[18]。采用稀释平板法测定微生物量，细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基，真菌采用马丁氏培养基，放线菌采用改良高氏一号培养基，结果以1 g鲜土所含数量(CFU/g)表示[19]。

1.3 数据分析

采用Microsoft Excel软件对数据进行处理，试验数据采用DPS处理系统进行方差分析，应用Duncan’s进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同处理对土壤酶活性变化的影响

2.1.1 不同处理对土壤脲酶活性的影响 从图1看出，苗期(7月12—30日)MY处理的土壤脲酶活性最高，处理MY较CK活性提高165.9%，这与处理MY既底施微生物菌肥，又在苗期喷施育苗宝贝菌剂有关。莲座期(7月31日至8月12日)YR处理的活性最高，这与该处理在苗期喷施了育苗宝贝菌剂，又在莲座期喷施“汽巴瑞培乐”有关；处理MR的活性次之，处理YR和MR差异不明显，CK的活性最低。肉质根膨大期(8月13日至9月5日)各处理活性较莲座期均下降，CK的活性仍最低；收获期(9月6—10日)各处理活性较肉质根膨大期均有所降低，其中MY、MR处理的活性最高，分别为CK的10.91和9.55倍。

2.1.2 不同微生物菌肥处理对土壤转化酶活性的影响 由图2可知，苗期CK和处理R活性最小，其他处理差异不显著。莲座期处理MR土壤转化酶活性最高，是CK的3.38倍，其次为处理MY。肉质根膨大期，处理MY、MR土壤转化酶活性较莲座期略有下降，但仍是所有处理中最高的，CK的转化酶活性最低，与其他处理差异显著。收获期各处理土壤转化酶活性均下降，但处理MY、MR仍是各处理中最高的。表明在萝卜播种前底施木美土里微生物菌肥外，在苗期喷施“育苗宝贝”菌剂和莲座期喷施“汽巴瑞培乐”，均有利于提高土壤转化酶活性。

2.1.3 不同处理对土壤过氧化氢酶活性的影响 由表3可知，苗期、莲座期各处理过氧化氢酶活性均不高。肉质根膨大期各处理过氧化氢酶活性较苗期、莲座期均有大幅度提高，但各处理间差异不显著；其中处理MR活性最高，为0.14 mL/g，比CK高16.67%，其次为处理MY、M，较CK提高8.33%；在收获期，各处理土壤过氧化氢酶活性继续增加，处理MR、MY之间无显著差异，较CK分别提高47.37%、36.84%。从萝卜整个生长时期看，处理MY、MR过氧化氢酶活性增长幅度最大，表明处理MY、MR对土壤过氧化氢酶活性的提高有着明显的促进作用，这可能是由于两者可大量分解并减少由于土壤微生物及有机物产生的过氧化氢，从而减少对萝卜生长产生有利的作用。

表3 不同处理对土壤过氧化氢酶活性的影响

注：同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。表4同。

2.2 不同处理对土壤微生物量的影响

2.2.1 不同处理对土壤细菌变化的影响 由图3可知，苗期处理M、MR土壤中的细菌数量最多，其他处理间差异不显著；莲座期处理M、MY、MR细菌数量最多，分别为CK的2.19、2.32、2.40倍，这与三者均施用微生物菌肥有关；在肉质根膨大期，各处理细菌数量较莲座期菌有所降低，趋势与莲座期基本一致。在收获期，处理MR、MY土壤中细菌数量较肉质根膨大期有所增加，且显著高于CK，其他处理均有所降低。综上所述，处理M只能在一定时间内维持土壤中的细菌数量，不能平稳持久地使增加细菌数量；而处理MY、MR可以续稳定地增加细菌数量，且在一个生长季结束后，土壤中细菌数量仍很多，这为下一季植物生长提供了良好的土壤环境。

2.2.2 不同处理对土壤放线菌变化的影响 由图4可知，在萝卜整个生长期内，各处理放线菌数量均表现为先增加后减少，不同时期各处理放线菌数量大小基本一致，均是处理MY、MR最多，CK在各生长期内均最小。表明MY、MR这2个处理均能有效促进土壤中放线菌的繁殖，进而促进对土壤病原微生物的拮抗作用。

2.2.3 不同处理对土壤真菌变化的影响 由表4可知，苗期各处理真菌数量差异不显著；莲座期各处理土壤中真菌数量较苗期有所增加，但MR、MY、YR处理间差异不显著；肉质根膨大期各处理土壤中真菌数量较莲座期明显降低；收获期各处理土壤中真菌数量均有所减少，且处理MY真菌数量较苗期下降幅度最大，为92.27%，其次为处理MR，较苗期下降82.12%，而CK较苗期下降58.25%，在所有处理中降幅最小。由此可见，处理MY、MR在控制土壤真菌数量方面效果明显，可以缓解土地病害。

表4 不同处理对土壤中真菌数量的影响

3 讨论和结论

土壤酶可参与土壤所有的生化反应，对植物养分的转化起着重要作用[9]。而环境条件、耕作方式及施肥方法均会直接或间接地影响土壤酶活性[20]。本试验结果表明，在萝卜整个生长时期内，各处理土壤脲酶和土壤转化酶活性均呈下降趋势，而施用微生物菌肥、菌剂和中微量元素的处理，其酶活性均大于CK，且处理MY、MR的活性均较高，菌肥中功能性菌类的增殖优化了土壤中的微生物的生命活动，使土壤酶活性大增，而中微量元素对土壤酶活性的增加也有促进作用。土壤过氧化氢酶活性在整个生长期内持续增加，这可能是由于长期连作，在萝卜生长中后期积累了较多的有毒物质，施入的菌肥、菌剂和中微量元素中的微生物与肥料的共同作用增强了过氧化氢酶活性，以抑制土壤中有毒物质对萝卜的伤害。这与张丽娟等的研究结果[7，21]相一致。

土壤微生物不仅受环境条件、施肥种类的影响，也会受植物本身根系分泌物的影响[22-23]。细菌在土壤微生物菌群中占主导地位，但土壤中真菌数量的增加则是土壤地力减退的标志之一[24]。随着烟草、大豆、花生重茬年限的增加，细菌、放线菌数量显著减少，真菌数量增加[25-27]。本试验结果表明，处理MY、MR在萝卜收获时，土壤中细菌数量、放线菌数量分别是CK的1.77、2.18倍和1.22、1.33倍，CK真菌数量分别是MY、MR的5.06和2.69倍。这与上述结论一致。由此可知，连作已破坏土壤微生态环境，导致土壤中有害菌群的增加和植物所需中微量元素的缺乏。多年种植同一种植物，使土壤中微生物的种类和数量形成特定的模式，微生物菌肥和中微量元素肥料的施用，打破了这种“固定模式”，使得微生物活性大增，真菌数量减少。

综上所述，微生物菌肥、菌剂和中微量元素的施用改善了土壤微生物群落结构，促进了土壤中细菌和放线菌的繁殖，抑制了真菌的生长；提高土壤有益酶活性，增强土壤生产力的可持续性，从而达到保护和改善土壤微生态环境的效果。本试验中表现突出的处理为 “复合肥+木美土里复合微生物菌肥+中微量元素肥料”(处理MR)和“复合肥+木美土里复合微生物菌肥+育苗宝贝菌剂”(处理MY)。