原位发酵猪粪肥对土壤微生物及黄瓜生产的影响

摘 要：为探究原位发酵猪粪肥对土壤微生物及作物生产的影响，采用基肥配施不同的原位发酵猪粪肥进行设施黄瓜生产，通过测定黄瓜产量和品质、土壤微生物数量和酶活性等指标，调查黄瓜霜霉病发生状况，探索其对提高黄瓜产量、品质和防控霜霉病的效果。结果显示，全量施用原位发酵猪粪肥处理黄瓜霜霉病病情指数为6.30，比不施用粪肥处理降低78.71%，霜霉病进一步发展后不施用原位发酵猪粪肥处理的黄瓜叶片失绿，小区（30 m2）产量仅为167.67 kg，全量施用原位发酵猪粪肥处理的小区产量为297.40 kg，比不施粪肥处理的产量提高了77.37%。全量施用原位发酵猪粪肥黄瓜维生素C含量为18.95 mg·100 g-1，硝酸盐含量为73.02 mg·kg-1，与不施用处理相比，维生素C含量提高34.11%，硝酸盐含量降低13.42%。同时，全量施用原位发酵猪粪肥可显著提高土壤微生物量和过氧化氢酶活性，但对土壤脲酶活性没有显著影响。全量、半量粪肥、不施用粪肥土壤微生物量碳含量分别为292.87、252.62、122.78 mg·kg-1。试验连续3个生长季施用全量原位发酵猪粪肥，可有效控制黄瓜霜霉病的发生，提高黄瓜的产量和品质，研究结果为原位发酵猪粪肥用于作物生产提供基础依据。

关键词：原位发酵猪粪肥；土壤微生物；酶活性；黄瓜霜霉病

中图分类号：S642.2 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2023）10-052-06

Effects of pig-manure fertilizer from in-situ fermentation on soil microorganisms and cucumber production

ZHOU Xiaolin1，2，3， OU Yanghong1，3， ZHU Fangli1， WANG Xiaohong1

（1. Nantong College of Science and Technology， Nantong 226007， Jiangsu， China; 2. Nantong Key Laboratory for Pest Monitoring and Comprehensive Treatment， Nantong 226007， Jiangsu， China; 3. Jiangsu Technology and Equipment Engineering Research Center of Prevention and Control of Agricultural and Rural Pollution， Nantong 226007， Jiangsu， China）

Abstact： Designed base application of pig-manure fertilizer from in-situ fermentation with different levels to explore the effects on soil microorganisms and yields. We analyzed the yields and qualities of cucumber， microorganisms and enzyme activity in soil， as well as the occurrence of cucumber downy mildew. The results showed that，full-using pig-manure fertilizer from in-situ fermentation compared with no application， the disease index of cucumber downy mildew was 6.30， 78.71% reduction compared to non pig-manure fertilizer. After the further development of downy mildew， the cucumber leaves without pig-manure treatment lost their green color， resulting in a yield of only 167.67 kg per 30 m2， and the yield of treatment with full application of pig-manure fertilizer was 297.40 kg per 30 m2， which was 77.37% higher than the treatment without pig-manure. The contents of vitamin C and nitrate of the treatment with full application of pig-manure fertilizer from in-situ fermentation were 18.95 mg·100 g-1 and 73.02 mg·kg-1. Compared with the non application pig-manure treatment， the vitamin C content increased by 34.11% and the nitrate content decreased by 13.42%. At the same time， the application of pig-manure fertilizer from in-situ fermentation can significantly increased soil microbial carbon and catalase activity， but had no significant effect on soil urease activity. The microbial-carbon contents in soil were 292.87， 252.62 and 122.78 mg·kg-1， in full-using，half-using and non-using pig-manure fertilizer from in-situ fermentation respectively. Full-using pig-manure fertilizer from in-situ fermentation for three consecutive growing seasons in the experiment could control the occurrence of downy mildew and improve effectively the yield and quality of cucumber. The results provide the basis for the pig-manure fertilizer from in-situ fermentation which can be used on crop production.

Key words： Pig-manure fertilizer from in-situ fermentation; Soil microorganism; Enzyme activity; Downy mildew of cucumber

原位发酵床养殖技术是一种将畜禽饲养及粪尿处理统一在养殖舍内完成的环保型饲养方式，可从源头解决畜禽粪便污染问题，实现畜禽粪便的原位分解[1]。与传统养猪模式相比，原位发酵床养猪可在很大程度上改善猪的生活环境，降低猪的疾病发生率和死亡率[2-3]。对发酵床垫料的微生物群落[4-5]、细菌群落结构动态变化[6]的研究发现，发酵床垫料中的微生物多样性显著提高。发酵床粪肥作为优质的有机肥用于设施黄瓜生产，能起到促进生长[7]、增产提质[8-9]的作用。

土壤是影响植物病害发生的重要因素之一，可以通过施用生物有机肥等措施调节并改善土壤环境，发挥其在植物病害控制中的重要作用，但目前这方面的研究基本集中在根肿病、枯萎病等植物根部病害或土传病害中[10-11]。黄瓜霜霉病是黄瓜生产上重要的叶部病害之一，控制不当可造成毁灭性损失，近年来对设施黄瓜霜霉病防治的研究主要集中于使用化学药剂[12-14]，也有少量应用几丁聚糖、哈茨木霉等生物制剂的研究报道，但生产上应用较少[10]，尚未见到通过发酵床粪肥等生物有机肥施用控制黄瓜霜霉病的相关报道。

笔者以设施黄瓜为试验材料，基肥施用不同数量的原位发酵猪粪肥，通过测定黄瓜产量和品质、土壤微生物数量和酶活性，以及黄瓜霜霉病发生状况等指标，探索其对土壤微生物、黄瓜产量和品质，以及黄瓜霜霉病发生等的影响，为设施黄瓜霜霉病的有效防控和高品质生产提供基础依据，同时也可进一步挖掘原位发酵猪粪肥的应用价值，提升原位发酵床养殖的综合效益。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试原位发酵猪粪肥 原位发酵床垫料使用纯木屑，厚度60 cm，单个圈舍20 m2，放养体重15 kg左右洋三元仔猪8头；仔猪进圈后7 d内，在饲料中添加包含两歧双歧杆菌、枯草芽胞杆菌和粪肠球菌的复合菌剂（南通龙凤祥生物科技有限公司生产），全程饲喂玉米、豆粕和青饲料，不使用添加剂；生产过程中以表面不飞尘、不发白为原则，保持垫料适宜的含水量，中途视猪拱混垫料和圈舍环境情况适当辅助人工翻混垫料。在仔猪饲养6～8个月、体重150 kg左右时出栏，将垫料建堆进一步发酵，待堆体中心温度降至40 ℃以下可用于作物种植。

原位发酵猪粪肥为南通科技职业学院自有养猪场生产，施用前性状检测结果为pH 7.86，含水量48.23%，有机质含量（w，后同）60.28%，全氮含量0.98%，全磷含量0.43%，全钾含量0.94%。

1.1.2 供试黄瓜 选用品种为黑优301，由河南豫艺种业科技发展有限公司生产。

1.1.3 供试化肥 化肥为N、P、K含量为15-15-15的复合肥，由中化农业生态科技（湖北）有限公司生产。

1.2 试验设计

试验田块位于江苏省如皋市长江镇南通科技职业学院薛窑校区，试验钢架大棚长、宽为40 m×8 m，0～20 cm土层土壤pH 7.86，有机质含量10.2 g·kg-1，碱解氮含量167.3 mg·kg-1，有效磷含量15.2 mg·kg-1，速效钾含量187.8 mg·kg-1。

试验设置复合肥60 kg·667 m-2（F）、复合肥60 kg·667 m-2+半量（2.5 m3·667 m-2）发酵粪肥（HO）、复合肥48 kg·667 m-2+全量（5.0 m3·667 m-2）发酵粪肥（AO）3个处理，每个处理3次重复，随机区组排列，每小区面积30 m2。原位发酵猪粪肥在2023年2月14日施用，与土壤翻混后保持潮湿状态，复合肥在3月14日定植起垄时一次性施用。试验田块经过1年2季的种植（番茄和白菜），黄瓜种植是第2年第3季，每季作物生产都采用上述同样肥料处理。

2023年2月14日黄瓜育苗，采用50孔穴盘。3月14日移栽，株行距为40 cm×70 cm。整个黄瓜生长阶段不施药。移栽后20 d和50 d分2次采集土壤样品，进行土壤中可培养微生物、土壤微生物量碳和酶活性等检测；结瓜后每2 d采收1次，在盛瓜期（5月8日）选择节位、大小相近，瓜形正常的黄瓜进行品质测定；对黄瓜霜霉病进行系统监测，在其发生高峰期对各处理进行病情调查。

1.3 方法

1.3.1 土壤性状检测 土壤理化性质的检测：采用烘干法测定土壤含水量；采用碱解扩散法测定碱解氮含量；采用氟化铵-盐酸浸提钼锑抗比色法测定土壤速效磷含量；采用NH4OAc 浸提-火焰光度法测定速效钾含量；采用重铬酸钾氧化-外加热法[15]测定有机质含量。

采用平板涂布菌落计数法测定土壤微生物含量，分别选用牛肉膏蛋白胨、改良高氏1号和马丁氏培养基培养细菌、放线菌和真菌[16]。

采用氯仿熏蒸浸提、TOC法[17]测定土壤微生物量碳含量；采用苏州科铭生物的试剂盒测定过氧化氢酶活性，以每天1 g土催化1 μmol H2O2定义为1个酶活性单位；采用苏州科铭生物的试剂盒测定脲酶酶活性，以每天1 g土产生1 μg NH3-N定义为1个酶活力单位。

1.3.2 黄瓜产量和品质测定 黄瓜可采收后，隔天采收1次，每个小区单独测产量。

黄瓜品质的测定：采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量；采用水杨酸法测定硝酸盐含量；采用2，6-二氯靛酚比色法测定维生素C含量；采用考马斯亮蓝C-250染色法测定可溶性蛋白含量；采用折光仪测定可溶性固形物含量[18]。

1.3.3 黄瓜霜霉病调查 黄瓜霜霉病发病状况调查，每个小区调查10 株，每株上、中、下部位各调查3片叶。