王姣敏,吕海龙,魏镛频,郭子军,张旦,谢淑琴

(定西市农业科学研究院，甘肃 定西 743000)

0 引 言

西芹(ApiumgraveolensLinn)又名洋芹,属伞形科芹菜属双子叶植物，半耐寒性蔬菜,味淡、脆嫩，营养丰富，富含蛋白质及多种维生素等营养物质，具有较高的营养价值，在我国广泛栽培并深受百姓青睐。近年来，农民为了追求高效的经济效益，重茬栽培特别严重，进而发生连作障碍。有研究表明合理轮作、土壤改良、使用生物制剂及合理施用化肥是减轻连作障碍的基本途径[1]。在化肥的施用中，氮素是影响蔬菜产量的主要因子，且施用氮肥也是蔬菜高产的重要措施。但是，目前生产上盲目追求高产而过量施用氮肥的现象日益严峻，导致土壤理化性状发生改变、养分失调、土壤肥力下降等问题。随着肥料产业的迅速发展，生物菌肥为土壤修复治理提供了新方法。生物菌肥可以增加土壤有机质含量，改善土壤理化性质，提高肥效[2]，对提高农作物抗病性及产量有重要作用[3]。张迎春等[4]研究表明生物有机肥替代20%的化肥可显著增加莴笋干物质积累量和养分积累量，且施用生物有机肥可提高氮、磷、钾肥的利用率，降低对土壤氮、磷、钾素的依存率。罗佳等[5]认为微生物有机肥的施用能够显著提高棉花植株体内相关酶的活性及棉花植株对病原菌的抵抗力，从而达到防治棉花黄萎病的效果。

甘肃省定西市地处陇中地区，光热资源丰富，是西芹的主要产区。近年来，随着西芹种植面积逐步扩大，连茬栽培大面积发生，加之大量化学肥料的施用，导致土壤环境恶化，蔬菜病害加重，引起蔬菜产量降低，品质下降。基于以上现状，本研究结合当地气候条件，以当地施肥种类及施肥量为对照，在化肥减量20%的基础上配施不同生物菌肥，研究其对土壤的理化性质、酶活性、养分以及高原西芹生长、产量、品质和抗病性的影响，探讨化肥减量并配施生物菌肥对其生长发育的影响机理，筛选出适宜该地西芹生产的生物菌肥，为当地西芹的“两高一优”生产提供合理的施肥方案和理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况及供试材料

试验于2020年3月在甘肃省定西市西川园区进行。当地海拔1 898.7 m，年平均气温6.3 ℃，年平均降水量400 mm，全年无霜期约140 d，属中温带干旱半干旱气候。供试土壤为中黏土，0～20 cm耕层土壤全氮1.12 g·kg-1、有机质14.3 g·kg-1、碱解氮24 mg·kg-1、速效磷10 mg·kg-1、速效钾58 mg·kg-1、pH 8.05。试验地为连续三年种植芹菜地块。

供试西芹品种为法国绿箭，由先正达公司提供。该品种从定植到收获75～80 d。供试肥料及有效成分如下：(1)枯草芽孢杆菌(由海兰利蒙特生物农药有限公司生产，有效活菌数≥2亿·g-1，有机质≥40%)；(2)土肥源(由陕西科道生化科技发展有限公司生产，有效活菌数≥2亿·g-1，N-P2O5-K2O≥5%)；(3)海状元818(由青岛海大生物集团有限公司生产，浓缩海藻)；(4)施迪福(由澳大利亚美尔森作物营养矿业股份有限公司生产，有效活菌数≥20亿·g-1)；(5)沃叶生物菌肥(由夫沃施(北京)生物技术有限公司生产，有效活菌数≥10.0亿·g-1)；(6)有机肥(由甘肃省武山通济生物有机肥科技有限公司生产，有效活菌数≥0.2亿·g-1，有机质≥45%，N 1.4%、P 0.83%、K 0.69%)；(7)黑金三元复合肥(由中盐安徽红四方肥业股份有限公司生产，N-P2O5-K2O：18-18-18)；(8)尿素(由中国石油天然气有限责任公司乌鲁木齐石化分公司生产，N≥46.4%)。

1.2 试验设计

2020年3月8日进行温室育苗，育苗穴盘规格53 cm×27 cm、72孔，5月20日定植，8月10日统一收获。定植株行距为25 cm×30 cm，以地下水灌溉为主。试验为单因素随机区组设计，7个处理，3次重复(表1)。小区面积为19.25 m2(3.5 m×5.5 m)。具体处理如下：CK：常规施肥；CK0：氮肥比CK减少20%；T1：氮肥比CK减少20%+枯草芽孢杆菌；T2：氮肥比CK减少20%+土肥源；T3：氮肥比CK减少20%+海状元818；T4：氮肥比CK减少20%+施迪福；T5：氮肥比CK减少20%+沃叶。以农户常规施肥为CK，即有机肥4800 kg·hm-2(有机质≥45%，N=1.4%、P= 0.83%、K=0.69%，折合成：N 67.2 kg·hm-2、P 39.84 kg·hm-2、K 33.12 kg·hm-2)+复合肥750 kg·hm-2(折合成N、P、K均为135 kg·hm-2)+尿素300 kg·hm-2(折合成N 139.5 kg·hm-2)。定植前将有机肥和复合肥作为底肥一次性施入，尿素在追肥时分不同期按量施入，其中海状元818在定植期随水一次性施入，其它生物菌肥也作为底肥一次性施入。追肥方式为：尿素按照30%、50%和20%在幼苗期、叶丛生长初期和叶丛生长盛期分3次追施。试验中除肥料种类和施用量不同外其余均为常规管理。

表1 试验设计

1.3 测定指标与方法

1.3.1 土壤理化性质和土壤酶活性的测定。于西芹收获后采用S型五点取样法对各小区0～30 cm芹菜根际土壤进行采集，待自然风干后测定。容重采用环刀法测定；土壤有机质采用重铬酸钾氧化法测定；碱解氮采用扩散吸收法测定；速效磷采用碳酸氢钠浸提钒钼蓝比色法测定；速效钾采用醋酸铵浸提—火焰光度计测定[6-7]。土壤蔗糖酶酶采用3，5—二硝基水杨酸比色法测定；脲酶活性采用苯酚钠-次氯酸钠比色法；磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法[7-8]。

1.3.2 芹菜生长指标测定。于西芹收获期进行测定。每处理选择长势一致的西芹，从中随机选择5株进行株高、茎粗、叶柄长、叶柄宽测量。其中株高与叶柄长采用卷尺测量；茎粗、叶柄宽均采用游标卡尺测量。

1.3.3 芹菜产量与品质测定。于西芹收获时按小区测定单株重并统计产量，最后将其折算成公顷产量。品质测定在采收时进行，测定仪器为7200可见分光光度计。测定指标及方法如下：可溶性糖含量用蒽酮法；维生素C含量用2,6-二氯酚靛酚钠染色法[9]；粗纤维含量采用酸性洗涤法测定[10]。

1.3.4 芹菜病情指数统计。病情调查时间选择在西芹发病高峰时期(生长盛期)，即7月-8月。每小区随机挑选50株，对西芹菌核病、斑枯病和心腐病发生情况进行病情调查[11]。采用如下五级划分标准划分：

0级 无病植株

1级 0.1%～25%叶片发病的植株

2级 25%～50%叶片发病的植株

3级 50%～75%叶片发病的植株

4级 75%以上叶片发病的植株

病情指数(DI)=100×[Σ(发病级数×对应株数)/(发病的最高级数×总株数)]

1.4 数据分析

用Microsoft Excel 2010作图，利用SPSS 22.0数据处理软件对部分数据进行单因素方差分析和多重比较，差异显著水平为0.05(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 不同处理对西芹连作土壤理化性质的影响

从表2可以看出，不同生物菌肥处理的土壤有机质含量、碱解氮含量、速效磷含量以及速效钾含量均高于CK和CK0，说明氮肥减少20%后配施生物菌肥可促进连作西芹土壤养分的有效转化。

表2 不同处理对西芹连作土壤养分的影响

沃叶(T5)处理的有机质含量最高，分别较CK和CK0处理显著增加14.9%和20.9%(P<0.05)，其次为海状元818(T3)处理，且与其他处理差异显著，配施生物菌肥的各处理的有机质含量均高于CK和CK0。不同处理的碱解氮含量中，T3处理的最高，除与T5、T2处理差异不显著外，与其他处理均差异显著(P<0.05)，较CK和CK0分别显著增加了6.5%和9.1%(P<0.05)；不同处理土壤碱解氮含量表现为T5>T3>T2>T1>T4>CK>CK0；配施生物菌肥的各处理，其速效磷含量均高于CK和CK0，其中T5处理的速效磷含量最高，分别较CK和CK0显著增加了16.1%和18.3%(P<0.05)，与配施生物肥的各处理无显著差异；T5处理的速效钾含量最高，比CK和CK0处理显著增加了38.5%和32.3%(P<0.05)，除与T3和T2处理差异不显著，与其他处理差异达显著水平(P<0.05)。

配施生物菌肥的各处理，其土壤总孔隙度和毛管孔隙度均高于CK和CK0处理，土壤容重均小于CK和CK0，说明氮肥减少20%后配施生物肥可改善连作西芹土壤环境。沃叶(T5)处理的土壤容重为1.17 g·cm-3最低，且较CK显著降低了13.3%；T5处理的土壤总孔隙度和毛管孔隙度均显著高于其他处理，土壤总孔隙度较CK和CK0分别显著增加20.7%和29.1%，土壤毛管孔隙度较CK和CK0分别显著提高了14.6%和17.3%；配施生物菌肥的处理中，其土壤总孔隙度和土壤毛管孔隙度均比CK和CK0高。可见，氮肥减少20%后配施生物菌肥可优化连作西芹土壤环境，其中以沃叶(T5)处理效果最好，海状元818(T3)处理次之。

2.2 不同处理对西芹连作土壤酶活性的影响

如图1所示，不同生物菌肥处理均在一定程度上增加了土壤酶活性。与CK处理相比，T5处理的土壤蔗糖酶、脲酶以及磷酸酶活性分别显著增加了36.5 %、57.6%、38.4%(P<0.05)。T5处理的蔗糖酶最高，显著高于T1、CK和CK0处理，与其他处理无显著性差异；配施生物菌肥处理中，T1处理的最低，但均比CK和CK0显著提高13.2%、31.1%(P<0.05)。T5处理土壤脲酸酶活性最高，显著高于T1、T2、CK、CK0，比CK和CK0显著提高57.6%、79.3%，与T3、T4处理无显著性差异，配施生物菌肥处理中，T2处理最低，均比CK和CK0显著提高了21.2%、37.9%；各处理的磷酸酶活性中，T5处理最高，较CK和CK0显著提高了38.4%、51.7%，与其他处理均无显著差异，不同处理磷酸酶活性表现为T5>T3>T4>T2>T1>CK>CK0。由此可见，化肥减量20%并配施沃叶生物菌肥(T5)在提高连作西芹土壤酶活性方面效果最好。

图1 不同处理对西芹连作土壤酶活性的影响

2.3 不同生物菌肥处理对连作西芹生长的影响

各处理对西芹生长的影响如图2所示，T5处理的西芹株高显著高于T1、T2、CK和CK0处理，较CK、CK0处理增加3.8%、4.3%，与T4和T3处理差异不显著；T5处理茎粗(合抱粗)最粗，显著高于其他处理，分别比T1、T2、T3、T4、CK和CK0处理显著增加8.1%、6%、7.4%、17.7%、21.5%和28.2%(P<0.05)，除T5外其他处理间无显著差异；叶柄长方面，T5处理最高，较CK0处理显著增加12.2%，各处理西芹的叶柄长表现为T5>T3>T2>T1>T4>CK>CK0；各处理的叶柄宽，T1处理最宽，但是与T5、T2和T4处理差异不显著，与T3、CK和CK0处理差异显著，T1、T5处理的叶柄宽较CK分别显著提高23%、12.3%。总体来看，T5(沃叶)处理的西芹，其生长指标优于其他处理，其次为T3(海状元818)处理。

图2 不同生物菌肥对西芹生长的影响

2.4 不同生物菌肥处理对连作西芹产量的影响

从表3可以看出，不同生物菌肥处理的西芹产量显著高于CK和CK0，其中沃叶处理(T5)的产量最高，为185 272 kg·hm-2，较CK和CK0分别显著增加23.8%、26.3%(P<0.05)，且与其它处理相比差异显著，增产效果明显。T1、T2、T3、T4处理间产量无明显差异，但均显著高于CK和CK0，较CK分别增加了15.2%、17.0%、3.47%、5.44%(P<0.05)。可见，化肥减量20%并配施沃叶生物菌肥(T5)处理可明显增加西芹的单位产量。

表3 不同生物菌肥处理对西芹产量的影响

2.5 不同生物菌肥处理对西芹品质的影响

由图3可知，施用生物菌肥后的处理均能增加西芹可溶性糖和VC含量，且降低了粗纤维含量。其中T3的可溶性糖含量最高，其次为T5处理，T3处理与T5、T2处理无显著差异，与其他处理差异显著；与CK(7.03 g·kg-1)和CK0(7.19 g·kg-1)相比，T3处理的可溶性糖含量分别显著增加了27.7%、24.9%，T5处理的可溶性糖含量分别显著增加了22.2%、19.5%，各处理的可溶性糖含量表现为T3>T5>T2>T1>T4>CK0>CK。T5处理，维生素C含量最高，粗纤维含量最低，与CK和CK0相比，VC含量显著增加了分别为9.91%、18.8%，粗纤维含量显著降低了分别为26.0%、33.4%，T5处理的维生素C和粗纤维含量与其他处理相比差异显著。可见T5处理的提质效果最好，其次是T3处理的提质效果较好。因此，化肥减量20%并配施沃叶生物菌肥对改善果实品质有重要的作用。

图3 不同生物菌肥对西芹品质的影响

2.6 不同生物菌肥处理对西芹抗病性的影响

在西芹生长过程中均出现不同程度地病症，对西芹叶丛生长盛期菌核病、斑枯病和心腐病发生情况进行病情调查表明(表4)，菌核病在T1、T3处理以及CK和CK0上发生，且CK0、CK病情指数显著高于其它处理。T2、T4、T5处理的西芹均未发生菌核病，说明施用土肥源、施迪福、沃叶这三种肥料对西芹菌核病具有较好的抗性。斑枯病在各处理中均有不同程度的发生，其中用T5处理的西芹病情指数为3.33%，低于其它处理；从表4可以看出T4、T5的处理均未发生心腐病，其次是T1、T2、T3处理，病情指数分别为1.00%、0.67%、0.67%，较CK和CK0相比病情指数显著降低。综上所述，用T5处理的西芹未发生菌核病和心腐病，对斑枯病也有较好的抵抗作用，一定程度上减少了病害的发生。

表4 不同生物菌肥对西芹抗病性的影响

3 讨论

已有研究表明生物菌肥和化肥配施可明显增加连作西芹土壤酶活性，提高土壤养分，对抑制土传病原真菌有重要的作用[12]。本试验中当氮肥减施20%且配合施入了生物菌肥后，土壤理化性质、酶活性以及西芹生长情况均比CK和CK0好，可能是大量有益细菌参与土壤物质转化，活化了土壤酶活性，从而加快土壤中有机物质的分解，促进土壤中固定养分向有效养分的转化，进一步促进植株根系及地上部的生长[13]。通过各处理对连作土壤的理化性状可以看出，当氮肥减施20%且配合施入了生物菌肥后，土壤的酶活性明显高于CK和CK0。刘浩等[14]研究表明，在连作芹菜根际施用生物菌肥后，土壤根际酶的活性明显增强，且提高了土壤对营养物质的代谢能力，这与本试验结果一致。通过各处理对连作西芹的产量、品质及抗病性的影响可以看出，单独将化肥减施20%后，西芹的产量显著降低，抗病性也下降，当化肥减施20%且配合施入了生物菌肥时，西芹的抗病性增强，各处理的病情指数显著低于CK和CK0，这与范美蓉等[15-16]研究一致。有机无机复混肥(商品)能显著提高蔬菜莴苣和小白菜的产量，增加可食部分维生素C和可溶性糖含量。王振学等[17]研究表明，在生产条件相同的情况下，施用生物菌肥能够改良土壤结构，增强土壤通透性，为花生根系创造良好的生长环境，促使植株壮而不旺，抗病、抗倒能力增强，这与本试验结果一致。研究表明，微生物菌肥进入土壤后会代谢产生一些有机生长物质，通过转化土壤中的一些有益元素，促进植物的生长发育，并实现增产和改善品质[18-19]。

本研究证明，当化肥减施20%且配合施入了生物菌肥后，连作西芹土壤理化性状得到明显改善，酶活性也明显增强，增加了西芹产量，改善了西芹品质，增强了西芹抗病性。其中沃叶处理连作西芹的农艺性状表现最好，增产提质效果也好，且该处理的西芹未发生菌核病和心腐病，对斑枯病也有一定的抵抗作用。因此，在生产中可优先推广使用。前人研究中也发现，生物有机肥部分替代化肥使氮、磷、钾肥的吸收利用率、农学利用率和偏生产力均显著提高[20-22]，说明在化肥减量并配施生物有机肥的条件下可促使养分向有效态转化，提高土壤氮、磷、钾的含量，协调土壤养分平衡供应，对提高养分资源的利用效率有显著作用[23]。以本试验为基础，通过配施适宜生物菌肥后研究化肥减量的适宜范围将是继续研究的内容。

4 结论

化肥减施20%且配合施入沃叶生物菌肥处理时，明显提高了土壤酶活性，显著改善了连作芹菜土壤环境，明显提高了芹菜品质和产量，有效降低了芹菜病害的发生。因此，化肥减施20%且配合施入沃叶生物肥是试区比较适宜的连作芹菜高产优质施肥措施。