朱诗君，王丽丽，金树权，周金波，卢晓红

（1宁波市农业科学研究院，浙江 宁波 315101；2中国农业科学院植物保护研究所，北京 100193）

0 引言

农业是宁波发展的重要组成部分，然而受限于当地的耕作面积，无法向大规模集约型农业发展，因此，小型精品农业成为当地农业的代表模式，而提高单位面积农作物的产值成为农业发展的核心问题。草莓(Fragaria ananssa Duch.)是宁波设施农业的主要水果品种之一，属于蔷薇科(Rosaceae)草莓属(Fragaria)宿根性多年生常绿植物[1]。草莓果实芳香、酸甜适口，营养价值高，富含维生素C、矿物质和多种多酚类物质，具有助消化、润肠胃等功效，深受大众喜爱[2]。而在宁波设施草莓栽培产业中，仍存在诸多问题，如草莓品质波动大、产量不高等诸多问题，限制了其产业发展。肥水管理是影响草莓产量品质的主要因素之一，不当的肥水管理，如过度施用化肥，不仅导致草莓产量品质降低，还可能引发土壤酸化、土壤板结、土壤盐渍化，还会引发水体富营养化、食品安全隐患等系列问题[3]。使用有机肥或生物有机肥替代部分化肥，利用有益功能微生物增加作物的肥料利用率以及免疫能力，从而减少化学投入品的使用，被认为是一种科学合理的肥水管理策略。

功能微生物在作物种植上的应用得到了广泛的认可，通过接种有益微生物并使其定殖于作物根际环境中，调节、改善植物根际微生态，提高营养物质的吸收利用，降低病原体的丰度，提高作物的免疫防御，促进作物的生长[4]。中国标准规定的应用于栽培过程中肥水管理的农用微生物产品主要为生物有机肥和农用微生物菌剂。两者的差别主要在于组成上，生物有机肥包含大量植物所需要的养分，但功能微生物含量相对较低，相对地，微生物菌剂的有效活菌数更高，对于土壤微生态的调节功能更加显著。此外对于黄萎病、根腐病、灰霉病等土传病害也有卓越的防治效果[5-6]。因此生物有机肥常用于基肥，而复合微生物菌剂常用于追肥使用。尽管有诸多研究证实了生物有机肥或微生物菌剂草莓栽培上的作用，但是大多数报道并没有对其进行系统区分并明确两者组合应用对草莓产量品质的影响。此外在农业生产实践中农业微生物相关产品的普及程度仍相对较低，尤其是微生物菌剂。因此，立足生产实际，明确生物有机肥作为底肥和复合微生物菌剂作为追肥在草莓生长发育过程中的作用，对于相关产品在农业生产中的应用推广有重要意义，一定程度上有利于促进宁波设施草莓栽培等精品农业的发展。

本研究以设施栽培‘红颊’草莓为研究对象，设置普通有机肥底肥(T0)；普通有机肥底肥+菌剂追施(T1)；生物有机肥底肥(T2)；生物有机肥底肥+菌剂追施(T3)；灭活生物有机肥底肥+灭活菌剂追施(T4)，监测草莓营养生长和果实品质变化，明确生物有机肥底肥与微生物菌剂追施联用对草莓营养生长和果实品质的影响，以期为宁波设施草莓栽培提供技术依据和理论支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料与地点

供试草莓品种为‘红颊’，定植密度为90000株/hm2，株距20 cm，垄高30 cm，垄宽50 cm；供试肥料：普通有机肥，采购自慈溪市中慈生态肥料有限公司，总养分≥5.0%，有机质含量≥45.0%；“沃丰康”生物有机肥，采购自北京启高生物科技有限公司，功能微生物为枯草芽孢杆菌和淡紫拟青霉，有效活菌数≥0.5亿cfu/g，总养分≥5.0%，有机质含量≥45.0%；沃丰康复合微生物菌剂（液体），采购自北京启高生物科技有限公司，功能微生物为枯草芽孢杆菌和粉红粘帚菌，有效活菌数≥50亿cfu/mL。

本试验于2020年8月—2021年5月在宁波市镇海区骆驼镇阿欢草莓园艺场（东经121°36'35"，北纬30°0'6"）中的一个大棚中进行，大棚宽8 m，长43 m，试验大棚内设“6+2”垄，其中大棚中心6垄宽50 cm，种植2行草莓，大棚边缘2垄宽30 cm，种植一行草莓，中心6垄作为试验区，边缘2垄作为保护行。试验采用覆膜滴管栽培模式。供试土壤的基本性质如下：pH 4.74，有机质44.81 g/kg，全氮3.24 g/kg，碱解氮189.53 mg/kg，速效磷129.16 mg/kg，速效钾490.33 mg/kg。

1.2 试验设计

试验大棚经过5年草莓连作，试验前进行石灰氮土壤消毒，消毒时间为2020年7月12日—2020年8月5日。试验设4个处理：T0，在常规肥料管理的基础上，在底肥中添加普通有机肥；T1，在T0处理的基础上，全程追施复合微生物菌剂；T2，在常规肥料管理的基础上，在底肥中添加沃丰康生物有机肥；T3，在T2的基础上，全程追施复合微生物菌剂，T4，在在常规肥料管理的基础上，在底肥中添加灭活后的沃丰康生物有机肥，并全程追施灭活后的复合微生物菌剂。共5个处理，每个处理3个重复，共计12个小区，小区设置宽度为两垄，长度为9 m，小区间隔1 m作为保护行。生物有机肥和复合微生物菌剂置于121℃灭菌30 min，并将生物有机肥及复合微生物菌剂涂布于LB培养基，确保生物有机肥和复合微生物菌剂已彻底灭活。

普通有机肥和沃丰康生物有机肥在底肥施用时进行撒施，用量均为1500 kg/hm2。微生物菌剂追施分别在移栽当天追施，随后间隔7天追施1次，共计3次；幼果期追施，随后间隔7天追施1次，共计2次；果实膨大期追施，随后间隔10天追施1次，直至草莓生长期结束，每次施用量为15 L/hm2。试验期间，其他管理措施一致。

1.3 指标调查与测定

1.3.1 土壤理化指标测定 分别在底肥施用前和草莓拉秧后采集植物行间0～15 cm根际土，将各点土样混合均匀装入无菌取样袋，自然风干后，过1 mm筛测定土壤理化性质，每个样品测量3次。依照NY/T 1377—2007测定样品pH，依照LY/T 1237—1999测定样品的有机质，依照HJ 802—2016采用电极法测定样品电导率，依照NY/T 53—1987采用半微量开氏法测定样品全氮含量，依照LY/T 122—2015测定样品碱解氮含量，依照NY/T 1121.7—2014测定样品有效磷含量，依照LY/T 1234—2015测定样品速效钾含量。

1.3.2 生长性状调查及产量指标测定 分别在草莓生长的现蕾期、始花期、初果期、转红期、第一代果实成熟期测定草莓的生长性状指标[7]。每个小区靠近中心处选择连续的20株草莓，采用直尺测量草莓中心处最高点到根部地表处的距离作为草莓株高；采用直尺测量南北和东西方向草莓植株的宽度，取平均值作为草莓株幅；使用SPAD仪(chlorophyll meter SPAD-502 plus，Janpan)选择草莓心叶向外展开的第3片功能叶测定SPAD值(Soil and plant analyzer develotrnent)并取平均值反映草莓的叶绿素水平[8]；在草莓果实采收结束后，选择小区中心处连续10株草莓，小心挖取后轻轻洗去根部土壤后，擦干表面的水分后，称量草莓地上部、地下部鲜重，然后置于105℃杀青30 min后，75℃烘干至恒重，计算草莓地上部、地下部干物质重量[7]。分别在草莓第一代果、第二代果、第三代果以及末代果成熟时，统计草莓各代果的坐果数，并采摘各株从采收期开始到结束所有成熟的草莓果实，称量草莓单果重并结合当地草莓种植密度（90000株/hm2），得到平均每公顷产量。

1.3.3 草莓果实品质测定 选择外形完好、果形均一的草莓果实20个，用于草莓果实品质的测定。利用WYH型手持折射仪(ATAQQ co.td.Janpan)测定草莓的可溶性固形物含量[9]；采用氢氧化钠滴定法测定可滴定酸含量并将其换算为一水柠檬酸的百分比含量[10]；采用抗坏血酸测定试剂盒（南京建成生物科技有限公司）测定草莓的维生素C含量。可溶性固形物和可滴定酸的比值计算出固酸比。

1.4 数据分析

试验数据采用和SPSS 22.0软件进行统计，并进行单因素方差分析(One-way ANOVA，P<0.05)，图表由Microsoft Excel 2020和Origin 2018制作而成。

2 结果与分析

2.1 不同处理对土壤理化性质的影响

从表1可以看出，施肥不同程度的提高土壤pH以及养分含量，同时降低土壤电导率。相对于普通有机肥或灭活的微生物菌肥，含有功能微生物的肥料（T1、T2和T3）更为明显的提高土壤的pH，其中T3的pH最高，表明施用含有功能微生物的肥料可以有效防止土壤酸化。同时，土壤的电导率随着肥料施用也有不同程度下降，其中T3处理最高，这可能是由于功能微生物提高了植物对矿物质离子的吸收利用。土壤的有机质、全氮以及速效养分是衡量土壤肥力的重要因素，各处理之中，T3处理的养分含量最高，T4次之，随后是T2、T1和T0。结果说明土壤中的养分主要直接来源于肥料中的化学组分，但是功能微生物的添加可以加速土壤中植物残体的腐殖化过程，促进土壤固定养分向速效养分的转化，从而更进一步的提高土壤中的养分含量。

2.2 不同处理对草莓生长特性的影响

生物有机肥底肥与复合微生物菌剂追肥对不同生长时期的草莓的营养生长指标有不同程度的影响（表2）。不论在底肥中添加生物有机肥，还是在草莓生长期追施复合微生物菌剂，对草莓营养生长有明显的促进作用。通过对比现蕾期到成熟期草莓的生长指标变化率可以得出，不同处理对株高及株幅的增加幅度大体表现为T3＞T1＞T2≥T4＞T0的规律，而叶绿素的增幅满足T3＞T1＞T4＞T2＞T0。

草莓在现蕾期到初果期，草莓植株处于生长旺盛时期，各项营养发育指标变化相对明显，其后各项指标变化趋势变缓。对比不同处理下，各个指标的生长周期变化率，相比于T0处理，T1处理的株高变化率增加了2.04%，株幅变化率增加了3.45%，叶绿素变化率增加了15.76%；T2处理的株高、株幅以及叶绿素变化率分别增加了1.76%、1.47%和5.48%，T3处理的各项指标变化率分别增加了2.53%、3.62%和18.99%，而T4处理各项指标分别增加1.42%、1.49%和14.98%。

相对于普通有机肥处理，无论是在底肥中添加生物有机肥，还是在草莓生长期中追施菌剂，都不同程度地提高了草莓地上、地下物质重量（表3）。其中T3的地上、地下物质重量最高，其中地上生物质量显著高于T0处理，提高了20.05%。其地上干物质量、地下部分生物质和干物质量提高了5.09%、2.69%、5.05%。结果表明在底肥中添加生物有机肥并全程追施复合微生物菌剂对草莓发育周期的株高、株幅、叶绿素以及草莓生物量有明显促进作用。起促进作用的原因主要有两点：生物有机肥和复合微生物菌剂中除了包含有机质、氮、磷、钾等大量养分外，还含有微生物分泌的小分子活性物质，可以明显促进植株代谢，刺激作物生长发育；功能微生物定殖于寄主植物根系，形成良好的共生关系，一方面将土壤中的化学物质转化为植物易于利用的速效养分、小分子活性物质等，另一方面通过改善土壤的微生物生态环境，促进植株的健康发育。

表3 不同处理的草莓生物量 g/株

2.3 不同处理对草莓产量的影响

草莓第一代果实于12月15日成熟，第二代果实于2月22日成熟，第三代果实于3月22日成熟，随后于4月19日草莓第四、五代成熟，由于成熟间隔时间短，故统一作为末代处理，直到5月25日草莓拉秧。分别统计各个处理各代的草莓坐果数、单果重，并根据当地种植密度计算产量。结果表明，单果重和坐果数的规律呈现出T3＞T1＞T4＞T2＞T0，尽管各处理间各代草莓果实的坐果数与单果重没有显著差异。但在产量方面，T1、T2与T3与T0处理的产量皆存在显著差异，其中T3的产量最高，为(30.10±3.87)t/hm2，相较于T0，提高了18.86%，而T2、T1提高了17.58%、13.74%（表4）。

表4 不同处理的草莓产量特性

2.4 不同处理对草莓产量的影响

草莓的口味是影响草莓经济效益的主要影响因素之一，而可溶性固形物和可滴定酸则是影响草莓口味的主要因素。对草莓各代果实的可溶性固形物、可滴定酸以及维生素C进行测定，结果表明各个处理对果实品质的改善作用总体呈现为T3＞T1＞T4＞T2＞T0。相比于T0处理的各代果实，T3处理对果实品质的影响最大，各代果实的可溶性固形物分别提高了5.10%、2.08%、4.21%及5.32%（图1），可滴定酸分别降低了8.60%、5.15%、18.76%及16.36%（图2）。除此之外，生物有机肥底肥和微生物菌剂追施联用还有效提高果实的维生素含量，增幅分别达10.22%、7.94%、9.96%及5.67%（图3）。

图1 不同施肥处理后草莓各代果实可溶性固形物的含量

图2 不同施肥处理后各代草莓果实的可滴定酸含量

图3 不同施肥处理后各代草莓果实的维生素C含量

3 结论

相较于普通有机肥处理，在底肥中添加生物有机肥，随后在草莓生长期定期进行菌剂追施，可以改善土壤酸化，提高土壤的有机质及氮、磷、钾等速效养分，同时降低土壤电导率。此外其对草莓的营养生长有显著的积极作用，其第一代果实成熟期的植株株高提高了4.10%，株幅增加了0.76%，SPAD值增加了2.18%，地上部分生物质量显著提高了20.05%，而地上干物质量、地下部分生物质和干物质量提高了5.09%、2.69%、5.05%。此外，各代果实单果重和挂果数也得到明显的上升，草莓产量达(30.10±3.87)t/hm2，相比于普通处理，增加了18.86%。生物有机肥底肥和复合微生物菌剂联用还对果实品质改善有显著的积极作用，各代果实的可溶性固形物提高2.08%～5.32%，可滴定酸降低了5.15%～18.76%，维生素C提高了5.67%～10.22%。综上所述，生物有机肥底肥和微生物菌剂追施联用可以有效促进草莓的营养生长，增加草莓果实产量，改善果实品质，提高草莓的经济效益，为设施草莓栽培提供一定的理论依据和技术支持。

4 讨论

（1）生物有机肥与复合微生物菌剂对土壤理化性质的影响。本研究明确了生物有机肥与复合微生物菌剂的土壤改良效果，结果表明生物有机肥与复合微生物菌剂可以增加土壤pH，提高土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾含量，同时降低土壤电导率。前人的研究结果表明，土壤微生物是土壤有效养分的活性中心[11]，土壤养分有效性与土壤微生物地丰度显著相关[12]，而功能微生物的添加直接或间接地改变土壤微生物区系，调节根际养分的有效性，此外，土壤微生物区系的转变同样刺激土壤酶活，加快土壤生物化学过程，提高土壤的有机质以及速效养分[13]，从而使其向有利于植物生长的方向发展。

生物有机肥与复合微生物菌剂对土壤pH的影响可能与土壤有机质及速效养分的土壤行为有关。TARKLSON[14]研究表明土壤酸碱缓冲容量与土壤有机质成显著正相关，该结果与汪吉东等[15]、YE等[16]的研究结果一致。此外微生物群落与土壤pH也存在复杂的关系，一方面土壤pH是趋势土壤微生物种群变化的重要因素[17]，另一方面土壤pH也受土壤微生物种群影响，将有益微生物加入到农业系统中，有利于调节土壤微环境平衡，使其更有利于植株生长发育。

肥料的施用对土壤电导率的影响则相对复杂，一方面有机肥、生物有机肥等肥料中常常添加矿物质离子，大量的施用会导致离子直接进入土壤，从而提高土壤的电导率，另一方面其通过改善土壤团聚体的微观结构，改善土壤细菌群落，增加土壤有机质，大大增强了土壤的盐浸出并抑制氮损失，显著降低土壤的电导率，从而改善土壤的盐渍化现象，减轻植株的盐害效应[18]。

（2）生物有机肥与复合微生物菌剂对草莓营养生长、产量和果实品质的影响。生物有机肥或复合微生物菌剂对草莓的促进作用得到了广泛的证实，辛雅芬在草莓定殖时施用不同剂量的球毛壳菌生物菌肥，结果表明每株0.5～1.0 g的低剂量生物菌肥可以促进草莓生长，提高果实品质[19]。唐光木研究施氨基酸、全生物有机肥和黄腐酸复合肥3种滴灌肥对草莓生长、产量以及果实品质的影响，结果显示3种肥料可以有效提高草莓株高，增加草莓植株生物量，促进草莓的营养生长。他认为主要由于其中富含各种有益成分和活性物质，改善土壤，促进根系生长，有利于草莓对养分的吸收，提高肥料利用率[20]。

生物有机肥或复合微生物菌剂对草莓的作用主要体现于功能微生物和营养成分，营养成分除了有机质、氮、钾等植物所需的大量营养成分，以及中微量矿物质元素外，还包含微生物发酵过程中产生的小分子肽、氨基酸等小分子活性物质。这些营养物质可以快速而显著的促进草莓的生长发育，提高草莓的产量品质[21-22]，每株植株生产1 kg草莓果实的同时，需要消耗1.92 g N，0.36 g P和2.4 g K[23]，根据对全球草莓主产区的土壤肥力调查，其土壤中有机质在6.88～32.68 g/kg，全氮在0.31～1.44 g/kg，磷在 13.17～282.08 mg/dm3，大部分田地高于土壤肥力委员会CQFSRS/SC(2004)的推荐值(42 mg/dm3)，钾同样保持较高的水平，有37.5%的田地的K含量超过120 mg/dm3。以2.3 kg/dm3的土壤容重进行换算可知，本研究试验地的土壤养分指标均在高或非常高的水平，而农户在实际生产中又会过量施肥，因此在本研究中，处理所添加的大量营养成分并不是影响草莓产量品质的主要因素，取而代之的是功能微生物及产品中的各类活性物质。

功能微生物群落与植物的生长发育密切相关，良好的微生物群落可以通过提供额外的氮和其他营养物质、与植物病原体竞争、促进生长、减少胁迫效应以及通过产生激素和其他化学物质来提高植物的抗性帮助植物生长发育[24-25]。因此土壤微生态的调节对于作物栽培管理而言至关重要。生物有机肥通过有机肥中添加特定的功能微生物，可以调节土壤微生物的群落组成，进一步促进作物的肥料利用率，增加作物的免疫防御能力，减少作物的土传病害[25-26]。

Valeria Todeschini通过向草莓滴灌3种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungus,AMF)和3种植物生长促进细菌(plant growth promoting bacteria,PGPB)发现，结果表明AMF主要影响与植物营养部分相关的参数，而PGPB与果实产量和质量特别相关。功能微生物会影响水果的营养品质，增加糖和花青素的浓度，并调节pH、苹果酸、挥发性化合物和元素[27]。齐国辉研究了3种AMF对重茬草莓生长、产量和品质的影响，表明其显著促进草莓生长，提高草莓产量，调节草莓果实的维生素C、糖度和可滴定酸含量，改善果实的品质。此外，研究还表明用福尔马林进行土壤消毒后接种AMF后，草莓长势、产量均高于未进行土壤消毒处理[28]。这是因为经过土壤消毒后，土壤微生态处于一种暂时性的相对真空状态，添加生物有机肥，可以有效促进生防菌在植物根际定殖，从而使功能微生物发挥更大的作用[29]。

尽管功能微生物在草莓等作物种植上的效果已经得到了反复的证实，但是在自然环境的复杂性极大程度的制约了功能微生物功效的发挥，其中在根际环境的有效定殖是其发挥生物防效的重要条件[30-31]。林子敬向红枣根接种枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌，结果表明在菌株定殖量达到顶峰后，随后随时间逐渐减小[32]。微生物的根际定殖所需要的因素还未能完全明确，研究表明运动性[33]和脂多糖(LSP)[34]对荧光假单胞于马铃薯根部定殖关系密切。而生物膜形成能力与解淀粉芽孢杆菌和根瘤菌的根际定殖有关[35-36]，此外根际分泌物也显著影响根际微生物群落组成[37]。

因此，相较于提高定殖效率提高根际环境中生防微生物丰度，通过定期外源添加的方式，延长或提高生防效果则更加切实可行。与本研究结果相同，通过土壤消毒灭杀土壤中的微生物，随后通过添加生物有机肥，使其中的功能微生物抢占土壤中的生态空位，调节土壤的微生物群落结构，同时定期追施微生物菌剂，确保根际环境中功能微生物的丰度，延长并提高功能微生物的效果，促进设施农业的可持续发展。