纳米碳与枯草菌对黄瓜幼苗生长及土壤环境的影响

周艳超，吴艳红，田兴武，周海霞，韩泽宇，刘吉青，兰挚谦，张雪艳，*

(1.宁夏大学 农学院，宁夏 银川 750021；2. 吴忠国家农业科技园区管理委员会，宁夏 吴忠 751200)

我国是化肥使用大国，长期、大量的施用化肥导致土壤板结、肥力下降，水体、大气污染，危害人类健康[1]。在化肥用量不断提高而成本递减，土壤质量日渐退化的状况下，减少化肥的使用量，实现设施农业可持续性的生产，已经成为一个重要的课题[2]。生物有机肥作为无害化腐熟混合处理而成的一类具有微生物功能和有机肥效应的肥料，既有利于增产增收、改善农产品品质，又可培肥土壤、减少化肥用量[3]。研究表明，生物有机肥能够调节土壤中微生物区系组成，增强土壤酶的活性，使土壤向着健康方向发展[4]。张雪艳等[5]的研究结果显示，添加一定量生物质有机肥对植株地上部形态建成及地下部根系生长均有显著促进效果。其中，纳米碳作为一种新型有机肥料，能提高养分利用率，纳米碳材料能不同程度地促进烟草、蔬菜、水稻等作物植株生长发育，增加作物干物质积累量，提高产量[6]。碳材料也能促进番茄和水稻种子对水分的吸收，促进其发芽和生长[7-8]。促植物生长根际细菌株在根际土壤微生态环境中能够与植物相互作用，具有改善植物根际土壤生态环境的作用[9]。枯草芽孢杆菌是目前研究较多的植物促生微生物之一，作为土壤和植物微生态区系的优势生物种群，具有较高的抗逆能力和抗菌防病作用，菌株挥发物对植物有较好的促生效果[10]。有研究显示，枯草芽孢杆菌不仅能显著促进作物生长，而且能有效降低土壤线虫[11]；胡小加等[12]的研究结果表明，枯草芽孢杆菌能够防治多种蔬菜的土传病害，且对植株长有一定的促进作用，尤其是在蔬菜长期连作的地块内施用，能改善蔬菜品质和提高单位面积产量。关于其促生及生防效果研究较多，但将纳米碳溶胶与枯草芽孢杆菌有效结合，综合探究其对植株促生和土壤环境调控的研究鲜有报道。

本研究以连作黄瓜土壤为对象，设计不同浓度枯草芽孢杆菌和纳米碳溶胶，研究不同施用浓度配比对黄瓜苗期长势、根系生长状况及土壤肥力的影响，确定适宜黄瓜苗期生长的枯草芽孢杆菌浓度和纳米碳溶胶的浓度及其组合，为设施黄瓜高效栽培和土壤健康保育提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验在宁夏贺兰产业园区4号温室内进行，黄瓜品种为德尔99，采用盆栽，花盆27 cm×20 cm，每个处理10盆，每个处理重复3次，所有处理统一水肥管理。枯草芽孢杆菌选用中国农业科学院蔬菜花卉研究所的枯草芽孢杆菌剂(每g活菌数2×108个)，纳米碳溶胶购自北京风禾尽起科技有限公司，具体理化特性如下：粒径小于6 nm颗粒数≥95.5%；烘干后质量百分含量：C(40.5%～41.5%)、O(51.2%～52.6%)、Na(2.1%～2.7%)、Mg(0.9%～1.3%)、Si(0.2%～0.4%)、S(0.8%～1.2%)、Cl(1.2%～1.6%)、Ca(0.9%～1.2%)；pH值(1.2～3.0)、灰分(0.05%～0.07%)。

黄瓜幼苗采用灌根法进行纳米碳溶胶、枯草芽孢杆菌双因素试验，以不添加枯草和纳米碳溶胶处理为对照(CK)，以单独添加枯草芽孢杆菌、纳米碳溶胶及枯草和纳米碳溶胶共同添加为处理。纳米碳溶胶施用分为0、350、650倍稀释倍数3个水平，每个植株灌药量为20 mL。枯草芽孢杆菌施用浓度分为0、8×107、1.6×108CFU·mL-13个水平，每个植株灌药量为50 mL。2016年10月18日黄瓜定植，定值1周缓苗后进行灌根处理，每10 d灌溉1次，连续灌溉5次(直至秧苗开始结瓜)。种植前原始土壤基本理化性质为：速效氮24.08 mg·kg-1、速效磷38.52 mg·kg-1、速效钾99.95 mg·kg-1、有机质12.93 g·kg-1。

1.2 测定指标与方法

1.2.1 植株生长特性调查

定植1周后，每个品种取代表植株5株，固定植株，每7 d进行1次测定，测定黄瓜的株高、茎粗、叶片数及叶绿素含量，连续测定5次。株高为黄瓜生长点到根基部的垂直距离，用卷尺测量。茎粗为子叶下1 cm的粗度，用游标卡尺测定。叶片数为直径大于2 cm的叶片数，用目测计数法测定。

1.2.2 土壤采集及化学指标分析

定植50 d后，取根际土壤研磨，过2 mm筛，4 ℃冰箱保存，用于微生物数量的测定；剩余土壤风干后过1 mm筛，用于土壤化学指标和酶活性的测定，土壤电导率(EC值)采用1∶5土壤悬液电导法(电导仪法)测定；土壤pH采用电位计法测定；土壤速效磷采用0.5 mol·L-1NaHCO3浸提-钼锑抗吸光光度法测定；土壤速效钾采用1 mol·L-1NH4AC浸提-火焰光度法测量；土壤速效氮采用1 mol·L-1NaOH碱解-扩散法测定[13]。

1.2.3 土壤微生物指标分析

采用牛肉膏蛋白胨选择性培养基培养细菌，马丁孟加拉红-链霉素选择性培养基培养真菌，改良高氏一号培养基培养放线菌，均用稀释平板计数法计数[14]。

1.2.4 土壤酶活性指标测定

1.2.5 根系指标测定

用EPSON EXPRESSION 4990型扫描仪对根样进行扫描，用Win RHIZO根系分析软件对扫描的根系图片进行分析，得到根样的根长、根表面积、根体积和根的平均直径[16]。

1.3 数据统计与分析

隶属函数值X(ij)：用模糊数学隶属函数值的方法计算，公式为X(ij)=Xij-Xjmin/Xjmax-Xjmin。式中：X(ij)表示i种类j指标的隶属值；Xij表示i种类j指标的测定值；Xjmax、Xjmin分别为j指标的最大值和最小值。

数据采用Excel软件和SPSS 17.0软件进行处理分析，采用LSD方法在P<0.05水平进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对黄瓜幼苗苗期植株生长的影响

由图1可知，在未施用枯草芽孢杆菌时，纳米碳溶胶350、650倍稀释液处理组的株高每天相对生长率比未施用纳米碳处理组分别升高0.52、0.44百分点；叶片相对生长率均显著高于空白对照，且随稀释倍数增大呈现递增趋势，分别高出0.51、0.62百分点。枯草芽孢杆菌8×107CFU·mL-1处理下，纳米碳溶胶350、650倍稀释液的茎粗相对生长率显著高于空白对照，分别高出0.34、0.51百分点；纳米碳溶胶350倍稀释液叶片相对生长率显著高于空白对照，650倍稀释液株高相对生长率显著高于空白对照。枯草芽孢杆菌1.6×108CFU·mL-1处理下，纳米碳溶胶650倍稀释液株高相对生长率显著低于空白对照，纳米碳溶胶350、650倍稀释液的茎粗、叶片相对生长率与空白对照无显著差异。

2.2 不同处理对黄瓜幼苗根系生长的影响

由表1可知，在未施用枯草芽孢杆菌的处理下，纳米碳溶胶350、650倍稀释液的根系鲜质量、根长、表面积、直径和体积与空白对照均无显著差异；纳米碳溶胶350倍、650倍稀释液处理下的根系干质量均显著高于对照，分别高出23.81%、16.67%。添加8×107CFU·mL-1的枯草芽孢杆菌的情况下，纳米碳溶胶350、650倍稀释液根系根长和表面积与空白对照无显著差异；650倍稀释液的根系干质量显著高于空白对照，是空白的1.29倍，650倍稀释液根系直径和体积最大，分别显著高出空白对照32.14%、29.38%。添加1.6×108CFU·mL-1枯草芽孢杆菌的情况下，纳米碳溶胶350、650倍稀释液的根长、表面积和直径与空白对照无显著差异，干质量显著低于对照，350倍稀释液根鲜质量和根体积显著低于空白对照。

A，不添加枯草芽孢杆菌；B，添加浓度为8×107 CFU·mL-1枯草芽孢杆菌；C，添加浓度为1.6×108 CFU·mL-1枯草芽孢杆菌；0，不添加纳米碳溶胶；1，添加稀释倍数为350的纳米碳溶胶；2，添加稀释倍数为650的纳米碳溶胶。A， Bacillus subtilis was not added; B， 8×107 CFU·mL-1 Bacillus subtilis was added; C， 1.6×108 CFU·mL-1 Bacillus subtilis was added. 0， nano-carbon sol was not added; 1， 350 dilution multiple of nano-carbon sol was added; 2， 650 dilution multiple of nano-carbon sol was added.图1 不同处理下黄瓜长势的变化Fig.1 Changes of cucumber seedling growth under different treatments

表1不同处理下黄瓜苗期根系生长特性

Table1Root growth characteristics changes of cucumber seedling under different treatments

枯草菌浓度BSC/(CFU·mL-1)溶胶稀释液NSC鲜质量RFW/g干质量RDW/g根长RL/cm表面积SA/cm2直径AvgD/mm体积RV/cm3008.3±0.28e0.42±0.02d794.13±16.68c254.36±13.68c1.15±0.68a9.57±0.01abc3509.25±0.45de0.52±0.01bc977.99±11.09bc296.95±24.29bc1.17±0.44a10.03±0.15ab6509.93±0.35cde0.49±0.01bc1076.43±35.91abc334.80±19.64abc1.12±0.50a7.33±0.13c8×107011.14±0.30bc0.51±0.01bc1281.12±12.10ab384.60±11.57ab0.84±0. 02b9.02±0.78bc3509.87±0.118cde0.45±0.01cd1431.68±185.32a323.41±60.40bc0.78±0.86b8.55±0.30bc65013.00±0.57a0.66±0.05a1243.22±147.06ab422.63±24.77a1.11±0.12a11.67±1.22a1.6×108010.87±0.82bcd0.63±0.01a1262.46±11.64ab361.53±10.38ab0.85±0.01b9.95±0.32ab3508.89±0.15e0.54±0.01b1278.98±126.91ab337.99±34.14abc0.85±0.08b7.29±1.29c65011.92±0.81ab0.55±0.01b1202.03±179.81ab356.28±15.52ab0.97±0.09ab8.58±0.47bc

BSC，枯草菌浓度；NSC，溶胶稀释液；RFW，鲜质量；RDW，干质量；RL，根长；SA，根表面积；RV，根体积；AvgD，根平均直径。表中同列数据后无相同小写字母的表示差异显著(P<0.05)。

BSC，Bacillussubtilisconcentration; NSC， nano-carbon sol concentration; FRW， fresh root weight; DRW， dry root weight; RL， root length; SA， root surface area; RV， root volume; AvgD， average root diameter. Data marked without the same lowercase letter in each column indicated significant differences atP<0.05.

2.3 不同处理对黄瓜苗期土壤理化性质、酶活性的影响

由表2可知，在未施用枯草芽孢杆菌的处理下，纳米碳溶胶350、650倍稀释液处理的土壤pH和有机质含量与对照组相比均无显著差异，但显著增加了土壤N、K含量，N含量分别是对照的1.57倍、1.23倍，K含量分别是对照的1.29倍、1.17倍；纳米碳溶胶350倍稀释液处理下的土壤P含量显著低于对照。施用枯草芽孢杆菌8×107CFU·mL-1时，纳米碳溶胶350倍稀释液与空白处理相比可显著降低土壤pH，增加土壤P、K含量；纳米碳溶胶650倍稀释液处理可增加土壤K含量。施用枯草芽孢杆菌1.6×108CFU·mL-1时，纳米碳350倍稀释液处理N和P含量均显著低于空白处理；650倍稀释液土壤P和有机质含量显著低于对照。

由表3可知，未施用枯草芽孢杆菌时，纳米碳溶胶350、650倍稀释液处理下的土壤蔗糖酶活性均显著高于对照，分别是空白对照的1.89倍、2.13倍；350倍稀释液处理下的土壤脲酶、磷酸酶活性分别高出对照28.85%、14.29%。施用枯草芽孢杆菌8×107CFU·mL-1时，纳米碳溶胶350倍稀释液土壤磷酸酶活性高出空白对照29.34%，蔗糖酶活性显著高于空白对照，是空白对照的2.26倍；650倍稀释液与空白处理无显著差异。施用枯草芽孢杆菌1.6×108CFU·mL-1时，350、650倍稀释液土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性与空白对照间无显著差异，土壤过氧化氢酶活性显著低于空白对照。

表2不同处理下黄瓜苗期土壤理化性质变化

Table2Changes of soil physicochemical properties at cucumber seedling stage under different treatments

BSC，枯草菌浓度；NSC，溶胶稀释液；EC，可溶性盐浓度；N，氮含量；P，磷含量；K，钾含量；SOM，有机质。表中同列数据后无相同小写字母的表示差异显著(P<0.05)。

BSC，Bacillussubtilisconcentration; NSC， nano-carbon sol concentration; EC， electrical conductivity; N， nitrogen; P， phosphorus; K， potassium; OMC， organic matter content. Data marked without the same lowercase letter in each column indicated significant differences atP<0.05.

表3不同处理下土壤酶含量的变化

Table3Changes of soil enzyme content under different treatments

枯草菌浓度BSC/(CFU·mL-1)溶胶稀释倍数NSC过氧化氢酶CAT/(mg·kg-1)脲酶SUA/(mg·kg-1)磷酸酶SPA/(mg·kg-1)蔗糖酶SIA/(mg·kg-1)000.48±0.03 bc39.44±4.13 b1.75±0.02 d7.05±1.44 cd3500.42±0 c50.82±1.30 a2.00±0.03 c13.32±0.2 ab6500.55±0.03 ab40.57±0.37 b1.74±0.02 d15.01±1.10 a8×10700.49±0.02 bc42.53±1.72 b1.71±0.02 d5.23±0 d3500.49±0.02 bc38.88±0.06 b2.21±0.10 b11.82±2.53 abc6500.49±0.02 bc41.41±0.62 b1.74±0.03 d7.08±0.13 cd1.6×10800.59±0.02 a42.39±0.21 b2.77±0.20 a5.91±0.61 cd3500.49±0.02 bc39.84±0.33 b2.77±0.05 a9.64±3.97 abcd6500.50±0.05 bc40.24±0.62 b2.73±0.08 a8.16±0.39 bcd

BSC，枯草菌浓度；NSC，溶胶稀释液；CAT，过氧化氢酶；SUA，脲酶；SPA，磷酸酶；SIA，蔗糖酶。表中同列数据后无相同小写字母的表示差异显著(P<0.05)。

BSC，Bacillussubtilisconcentration; NSC， nano-carbon sol concentration; CAT， soil catalase activity; SUA， soil urease activity; SPA， soil phosphatase activity; SIA， soil invertase activity. Data marked without the same lowercase letter in each column indicated significant differences atP<0.05.

2.4 不同处理对黄瓜苗期土壤微生物数量的影响

由表4可知，在未施用枯草芽孢杆菌时，350倍纳米碳溶胶稀释液处理的土壤真菌、细菌和放线菌数量与空白处理间无显著差异；650倍稀释液处理细菌数显著低于空白，但放线菌数量显著高于对照，高出空白对照57.36%。施用枯草芽孢杆菌8×107CFU·mL-1时，350、650倍稀释液处理的土壤放线菌数量显著低于空白对照，分别降低44.89%、47.80%；且650倍稀释液处理细菌数量显著高于对照，是对照的1.68倍。施用枯草芽孢杆菌1.6×108CFU·mL-1时，350、650倍稀释液处理下的真菌数、放线菌数与空白处理间无显著差异，细菌数量显著低于空白对照。

2.5 枯草芽孢杆菌与纳米碳溶胶双因素回归分析

通过双因素分析得出，枯草芽孢杆菌与纳米碳溶胶的交互作用在植株高度、根系干质量、土壤EC值、N含量、P含量、有机质含量、细菌数量、放线菌数量8个指标0.001水平上有极显著影响，在根系体积、K含量和脲酶活性3个指标0.01水平上有极显著影响，在过氧化氢酶活性上有显著影响。

2.6 不同处理隶属函数值及综合排名

对测定的数据进行隶属函数计算，最终得出，8×107CFU·mL-1枯草芽孢杆菌+650倍纳米碳处理排名第一，1.6×108CFU·mL-1枯草芽孢杆菌+未施用纳米碳处理排名第二，未施用枯草芽孢杆菌+650倍纳米碳处理排名第三，未施用枯草芽孢杆菌+350倍纳米碳处理排名第四，8×107CFU·mL-1枯草芽孢杆菌+350倍纳米碳处理排名第五，1.6×108CFU·mL-1枯草芽孢杆菌+350倍纳米碳处理排名第六，1.6×108CFU·mL-1枯草芽孢杆菌+650倍纳米碳处理排名第七，8×107CFU·mL-1枯草芽孢杆菌+未施用纳米碳处理排名第八，空白处理排名第九(表6)。

表4不同处理对黄瓜苗期土壤细菌、真菌、放线菌数量的影响

Table4Soil bacteria， bacteria and actinomycetes number of cucumber seedling under different treatments

枯草菌浓度BSC/(CFU·mL-1)溶胶稀释倍数NSC真菌(湿土)SFQ(103·g-1)细菌(湿土)SBQ(106·g-1)放线菌(湿土)SAQ(104·g-1)00213.00±4.58 ab16.00±0.00 de40.67±1.86 ef350243.33±50.44 a15.00±0.58 ef37.00±3.79 f650206.67±14.53 ab13.33±0.33 f64.00±4.62 c8×1070227.50±3.50 ab17.67±1.45 cde91.33±1.77 a350249.00±8.00 a19.50±0.50 c50.33±0.33 d650230.00±4.00 ab29.67±0.33 a47.67±3.76 de1.6×1080160.00±2.00 b23.00±1.15 b69.33±0.33 bc350177.00±9.00 ab18.00±1.00 cd74.67±3.84 b650166.33±10.84 ab17.50±0.50 cde63.00±1.53 c

BSC，枯草菌浓度；NSC，溶胶稀释液；SFQ，真菌；SBQ，细菌；SAQ，放线菌。表中同列数据后无相同小写字母的表示差异显著(P<0.05)。

BSC，Bacillussubtilisconcentration; NSC， nano-carbon sol concentration; SFQ， soil fungi quantity; SBQ， eria quantity; SAQ， soil actinomycetes quantity. Data marked without the same lowercase letter in each column indicated significant differences atP<0.05.

表5双因素回归分析主体间效应的检验

Table5Tests of Between-Subjects effects

指标IndexF值F valueP值P value指标IndexF值F valueP值P value株高Plant height7.762<0.001氮Nitrogen12.353<0.001茎粗Stem diameter1.9300.134磷Phosphorus52.606<0.001叶片数Leaf number2.1120.107钾Potassium7.3330.001根长Root length0.9290.468有机质Organic matter content3.711<0.001根表面积Root surface area1.2850.311过氧化氢酶Soil catalase activity3.6130.025根直径Average root diameter1.9620.141磷酸酶Soil phosphatase activity3.3120.061根体积Root volume4.8940.008蔗糖酶Soil invertase activity1.2180.344根鲜质量Fresh root weight2.3200.101脲酶Soil urease activity7.0190.002根干质量Dry root weight9.603<0.001真菌Soil fungi quantity0.0880.985可溶性盐浓度Electrical conductivity17.567<0.001细菌Soil bacteria quantity47.404<0.001氢离子浓度指数Hydrogen ion concentration1.0990.387放线菌Soil actinomycetes quantity43.577<0.001

表6不同处理隶属函数值及综合排名

Table6Membership function and comprehensive ranking under different treatments

指标IndexB2C0A2A1B1C1C2B0A0株高Plant height0.734 0.393 0.612 0.696 0.617 0.412 0.112 0.372 0.128 茎粗Stem diameter0.727 0.823 0.916 0.585 0.627 0.658 0.652 0.422 0.596 叶片数Leaf number0.632 0.688 0.654 0.546 0.803 0.713 0.767 0.523 0.221 根长Root length0.516 0.537 0.336 0.230 0.720 0.555 0.472 0.557 0.031 根表面积Root surface area0.815 0.587 0.487 0.345 0.444 0.499 0.567 0.673 0.186 根直径Average root diameter0.692 0.339 0.712 0.780 0.233 0.337 0.503 0.320 0.746 根体积Root volume0.803 0.582 0.246 0.593 0.402 0.240 0.405 0.462 0.533 根鲜质量Fresh root weight0.840 0.498 0.346 0.236 0.336 0.179 0.665 0.540 0.085 根干质量Dry root weight0.735 0.673 0.268 0.354 0.171 0.413 0.433 0.322 0.080 可溶性盐浓度Electrical conductivity0.767 0.921 0.561 0.042 0.693 0.646 0.942 0.804 0.529 氢离子浓度指数Hydrogen ion concentration0.184 0.333 0.629 0.667 0.323 0.313 0.278 0.059 0.510 氮含量Nitrogen0.269 0.323 0.548 0.893 0.226 0.075 0.140 0.097 0.323 磷含量Phosphorus0.349 0.889 0.736 0.086 0.601 0.658 0.246 0.276 0.615 钾含量Potassium0.333 0.000 0.667 1.000 0.333 0.111 0.111 0.000 0.222 有机质Organic matter content0.420 0.460 0.905 0.473 0.491 0.507 0.093 0.640 0.750 过氧化氢酶Soil catalase activity0.333 0.833 0.667 0.000 0.333 0.333 0.389 0.333 0.278 磷酸酶Soil phosphatase activity0.228 0.140 0.826 0.699 0.586 0.421 0.310 0.089 0.226 蔗糖酶Soil invertase activity0.358 0.411 0.313 0.868 0.221 0.273 0.295 0.419 0.252 脲酶Soil urease activity0.035 0.760 0.038 0.191 0.314 0.639 0.620 0.020 0.040 真菌Soil fungi quantity0.405 0.027 0.279 0.478 0.508 0.119 0.061 0.392 0.314 细菌Soil bacteria quantity0.980 0.588 0.020 0.118 0.382 0.294 0.265 0.275 0.177 放线菌Soil actinomycetes quantity0.276 0.615 0.531 0.109 0.318 0.698 0.516 0.958 0.167 平均Average0.520 0.519 0.514 0.454 0.440 0.413 0.402 0.389 0.319 排序Sorting123456789

A，不添加枯草芽孢杆菌；B，添加浓度为8×107CFU·mL-1枯草芽孢杆菌；C，添加浓度为1.6×108CFU·mL-1枯草芽孢杆菌；0，不添加纳米碳溶胶；1，添加稀释倍数为350的纳米碳溶胶；2，添加稀释倍数为650的纳米碳溶胶。

A，Bacillussubtiliswas not added; B， 8×107CFU·mL-1Bacillussubtiliswas added; C， 1.6×108CFU·mL-1Bacillussubtiliswas added. 0， nano-carbon sol was not added; 1， 350 dilution multiple of nano-carbon sol was added; 2， 650 dilution multiple of nano-carbon sol was added.

3 讨论

在未施用枯草芽孢杆菌的情况下，650倍纳米碳溶胶表现总体优于350倍稀释液与空白处理，能够显著促进植株叶片生长，提升土壤有机质含量和蔗糖酶活性，增加土壤放线菌数量。在未施用纳米碳溶胶的情况下，1.6×108CFU·mL-1枯草芽孢杆菌表现总体优于8×107CFU·mL-1枯草芽孢杆菌与空白处理，能够增加根系干质量、根长和表面积，显著降低土壤EC值，提升土壤P含量，增加细菌、放线菌的含量，显著增强土壤磷酸酶和过氧化氢酶活性。在两因素互作的情况下，8×107CFU·mL-1枯草芽孢杆菌和650倍纳米碳溶胶处理提高株高相对生长率，显著促进根系生长，根系干鲜质量、表面积、直径和体积均为处理中最高值，一定程度上降低土壤EC值，提高土壤中细菌数量，综合排名最高。

枯草芽孢杆菌作为土壤有益微生物，在土壤肥力的形成及植物养分的转化中发挥着积极的作用[17]。施入菌剂能促进植株生长、地上部分干物质的积累，及植株体对养分的吸收积累，增加植物对养分的利用效率，促进根系生长[18]。纳米碳溶胶可以减少肥料的挥发、淋溶等损失，从而促进根系和地上部生长，并且适宜浓度下有节肥增产的功效[19]。

本研究结果表明，适宜浓度的枯草芽孢杆菌和纳米碳溶胶能够显著增强黄瓜幼苗的地上、地下部分生长，改善土壤的部分理化性质和酶活性，影响土壤菌群数量和比例；并且两因素对黄瓜幼苗生长、土壤环境的多数指标的影响有显著差异。在未施用枯草芽孢杆菌的情况下，不同纳米碳溶胶稀释液处理的株高、叶片相对生长率，及土壤N、K含量均显著高于空白对照，这可能是由于纳米碳具有表面效应和小尺寸效应，与重金属离子发生化学、物理吸附，减缓速效养分释放，增强植物对肥料的吸附功能，减少肥料的流失、淋失和固定[20]，达到提高生长势的效果，这与梁太波等[21]研究显示的纳米碳溶胶能够活化土壤磷素和钾素，增加各土层速效磷和速效钾含量的结果相一致。而且，350倍稀释液处理下的脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性，及650倍稀释液蔗糖酶活性均有显著提高，这可能是因为添加纳米碳增强了土壤微生物的活性或植株根系活动，间接改变土壤酶活性。

在未施用纳米碳溶胶的情况下，不同枯草芽孢杆菌浓度处理的株高、叶片相对生长率以及根际土壤中细菌、放线菌数量均显著优于空白对照，这可能与适量枯草芽孢杆菌的加入造成植物根际细菌群落结构改变[9]、菌株调节土壤生态环境有关，促进植物吸收营养物质的同时产生活性物质来发挥作用，直接影响到植物根际有机质的分解和养分的快速转化，达到促生的目的[22]。1.6×108CFU·mL-1枯草芽孢杆菌处理下的黄瓜根系干质量、鲜质量、根长和表面积均显著高于空白对照，这可能是因为枯草芽孢杆菌产生的代谢物质抑制或阻抗根部病原菌的发展，间接促进植物生长。磷酸酶和过氧化氢酶也显著优于对照，可能是功能菌的加入，丰富了土壤中的微生物，土壤微生物的活动和代谢更加旺盛，从而提高了土壤酶的活性[23]。

从两因素互作处理的结果来看，8×107CFU·mL-1枯草芽孢杆菌+650倍纳米碳处理综合所有指标表现最好，1.6×108CFU·mL-1枯草芽孢杆菌+未施用纳米碳处理次之，未施用枯草芽孢杆菌+650倍纳米碳处理排名第3，空白处理表现最差，这可能是因为枯草芽孢杆菌和纳米碳溶胶均有调节土壤生态环境的作用，两者互作使得促生效果更明显。