青花菜又称西兰花，属十字花科芸薹属甘蓝种一年生植物，是一种半耐寒高营养蔬菜，具有喜冷凉、喜光照的特点，因其丰富的营养价值和高附加值，颇受种植户青睐，种植规模逐渐扩大^[1-2]。截止到2020年，我国青花菜总面积约10万hm²，主要分布在长江流域、河北坝上、云贵高原以及西北高原等，其中西北地区种植主要集中在甘肃二阴和宁夏固原等地区^[3]。固原市位于宁夏回族自治区南部，是典型的西北冷凉高寒区，非常适合青花菜种植，还能做到反季节差价销售，极大地丰富了我国“伏缺”季节蔬菜市场，可解决东部地区夏季蔬菜断档问题，实现农业资源的合理有效利用，提升当地种植户收入，对拓展当地乡村振兴有重要意义。

种植户为了追求高产，过量追施化肥和用药，导致土壤质量退化、蔬菜品质下降，为保持固原市冷凉蔬菜发展的良好势头，保护好冷凉蔬菜主栽区土壤质量和提高蔬菜的产量和品质，需采用生物菌肥改良土壤。生物菌肥是一类具有活性微生物且可获取特定肥力效应的生物肥料制品，含有丰富的活性物质，可增强植物抗逆和抗病能力，提高土地肥力和土壤生物活性^[4]，促进植物生长^[5]，改良蔬菜品质^[6]，改善土壤微生态环境，提高土壤微生物多样性^[7]。但由于生物菌肥成本高、改良效果缓慢，导致其在西北冷凉高寒区青花菜品质提升方面的相关报道较少，尤其针对不同生物菌肥之间的应用效果有何区别、不同生物菌肥用量的效果是否有差异等问题鲜见报道。因此，本试验以青花菜“耐寒优秀”为研究对象，设置不同生物菌肥及施肥量在连作3年（6茬）的青花菜地上进行田间肥效试验，探讨不同生物菌肥及用量对青花菜根际土壤理化性质、产量和品质的影响，对各施肥处理进行综合评价，旨在筛选出不同种类生物菌肥的合理用量，以期为生物菌肥大面积推广及合理使用提供理论依据。

于2022年在宁夏固原市原州区头营镇固原丰乐园农业科技有限公司蔬菜基地进行，该区属温带大陆性季风气候区，年均气温6.9 ℃，年均无霜期152 d，年降水量350 mm。试验地土壤为黄绵土，0~20 cm土层基本性质为pH 9.22、EC值0.42 mS/cm、全盐1.11 g/kg、有机质17.18 g/kg、碱解氮59.72 mg/kg、有效磷41.01 mg/kg、速效钾268.42 mg/kg。以蔬菜生产基地连作3年的青花菜地和品种“耐寒优秀”为试验材料，采用一垄双行栽培模式，种植密度为37 500株/hm²。供试肥料如表1所示，以下生物菌肥均为颗粒固体肥料，其中菌肥M（海藻菌动力）由固原田丰农林科技服务有限公司提供，菌肥K（环润农用微生物菌肥）由固原金穗农林科技有限公司提供。

采用双因子随机区组设计，设菌肥种类和菌肥用量为影响因素，2种生物菌肥（菌肥M和菌肥K）为M处理和K处理；施用量分别为300（T1）、600（T2）、900（T3）和1200 kg/hm²（T4），不施生物菌肥作对照（CK）。每个处理设3次重复，共计27个小区。种植前将生物菌肥和化肥混匀后，均匀撒施在小区表面，利用旋耕机使生物菌肥、化肥与小区0~20 cm土层土壤充分均匀混合，利用机械起垄。小区长8 m，宽7.2 m，每小区起6垄，垄宽80 cm，沟宽50 cm，采用一垄双行栽培模式，其中，株距45 cm，行距40 cm，每小区定植216株。整个生育期病虫害防治等与当地传统管理措施保持一致。

采用5点法取0~20 cm土壤，除去约5 cm厚的表面土壤，挖取青花菜的完整根系，轻轻抖去没有根系的大土块，用刷子刷去附在根毛上的土壤，即为根际土壤。将取好的土样放在无菌自封袋中，带回实验室处理后用于测定土壤理化性质和土壤酶活性。采用电位法测定pH；采用电导率仪法测定全盐含量；采用重铬酸钾外加热法测定有机质含量；采用碱解扩散法测定碱解氮含量；采用0.5 mol/L NaHCO₃浸提－钼锑抗比色法测定有效磷含量；采用醋酸铵浸提―火焰光度法^[8]测定速效钾含量；采用苯酚钠―次氯酸钠比色法测定土壤脲酶活性；采用3,5―二硝基水杨酸比色法测定蔗糖酶活性；采用高锰酸钾滴定法测定过氧化氢酶活性；采用磷酸苯二钠比色法测定碱性磷酸酶活性；采用改良茚三酮比色法^[9]测定蛋白酶活性。

每个处理随机选择15株青花菜，收获期测定花球外茎粗、花球横径、花球质量和单株总重。

花球外茎粗：成熟花球外茎中部的横径；花球横径：成熟花球与其纵径垂直的最粗处的直径；花球质量：除去莲座叶及花球外部短缩茎，留2层小叶的花球净重；单株总重：去根、带外叶和花球的植株总重量。

收获时，每个处理随机采6个鲜样测定品质指标。用钼蓝比色法测定抗坏血酸（V_c）含量；用蒽酮法测定可溶性糖含量；用考马斯亮蓝染色法测定可溶性蛋白含量；用硫酸―水杨酸法测定硝酸盐含量；用TD-45手持式数显糖度计测定可溶性固形物含量^[10]。

收获时，每小区随机选取3株，保证根系完整，洗净，分为根、外叶、花球3部分，测定地上部和地下部鲜质量，在120 ℃杀青2 h后80 ℃烘干，测定其干物质^[11]。

采用Excel 2020和SPSS 21.0统计分析软件进行数据统计、作图及处理。

不同生物菌肥种类及用量对青花菜根际土壤理化性质影响的结果（表2）表明，菌肥种类和菌肥用量对有机质含量影响不显著。与CK相比，M和K处理可显著降低pH；M处理可显著提高电导率和全盐含量；K处理可显著提高碱解氮和有效磷含量，显著降低速效钾含量。T1处理可显著提高电导率和全盐含量，T3处理可显著提高有效磷含量；T4处理可显著提高碱解氮含量，且碱解氮和有效磷均随着菌肥用量的增加有递增趋势，pH有递减趋势。

菌肥种类对电导率、碱解氮、有效磷、速效钾和全盐含量有极显著影响，菌肥用量则对pH、电导率、有效磷、速效钾和全盐有极显著影响，对碱解氮有显著影响。菌肥种类和菌肥用量互作对有机质无显著影响，但对pH、电导率、碱解氮、有效磷、速效钾和全盐含量均有极显著影响。

不同生物菌肥种类及用量对青花菜根际土壤酶活性影响的结果（表3）表明，与CK相比，2种菌肥均可显著提高脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性，K处理则可显著提高过氧化氢酶和蛋白酶活性。T2和T4处理可显著提高脲酶和蔗糖酶活性，但两者间无显著差异；T2处理可显著提高碱性磷酸酶和蛋白酶活性。总体来看，随着菌肥用量的增加，脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性均有增加趋势。

菌肥种类对过氧化氢酶和蛋白酶活性有极显著影响；菌肥用量对脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶和蛋白酶活性有极显著影响，对过氧化氢酶活性有显著影响；菌肥种类和菌肥用量互作对青花菜根际土壤酶活性均有显著或极显著影响。

表4表明，不同菌肥种类和用量对青花菜品质影响各异。与CK相比，单纯施用2种菌肥可显著提高可溶性蛋白和硝酸盐含量，降低V_c和可溶性固形物含量。T3处理可显著提高V_c含量，T4处理可显著提高可溶性蛋白和硝酸盐含量，且随着用量的增加有递增趋势，T2处理较其他处理可溶性糖含量分别提高1.62%、9.79%、2.95%和7.17%。

菌肥种类对V_c、可溶性糖、硝酸盐和可溶性固形物含量有极显著影响；菌肥用量对V_c、可溶性糖、硝酸盐、可溶性蛋白和可溶性固形物含量有极显著影响；菌肥种类和菌肥用量互作对可溶性糖含量影响不显著，但对V_c、硝酸盐、可溶性蛋白和可溶性固形物含量影响均为极显著。

表5表明，菌肥种类对青花菜地下部和地上部鲜质量无显著性影响，且地下部和地上部干质量均显著低于CK处理。不同菌肥用量对地下部鲜质量无显著性影响，但地下部和地上部干质量均显著低于CK处理，说明生物菌肥并不会改变青花菜植株干物质积累量。菌肥种类仅对地上部鲜质量有显著影响，菌肥用量、菌肥种类和菌肥用量互作对青花菜干物质积累均有显著影响。

表6表明，与CK相比，M和K处理可显著提高青花菜单株质量，但花球直径却显著减小。M处理增大花球外茎粗4.12%，增大花球质量2.90%。不同菌肥用量对花球外茎粗无显著影响，对花球直径影响变化规律不明显。T4处理下花球质量和单株质量均达到了最大，分别为445.43 g和1475.32 g，分别比其他处理高出2.46%~17.75%和1.44%~11.18%。

菌肥种类对花球质量有极显著影响，对花球外茎粗和花球直径均有显著影响；菌肥用量对单株质量和花球质量有极显著和显著影响；菌肥种类和菌肥用量互作仅对单株质量有显著影响。

表7表明，M处理对产量、产值和经济效益的效果要显著优于K处理，但与CK处理无显著差异。T3处理产量和产值显著低于CK、T2和T4处理，但与T1处理间无显著差异，产量和产值最大的为T4处理，分别为16 703.73 kg/hm²和66 814.91元/hm²，经济效益最高的为CK处理，这与菌肥生产投入有关系。

菌肥种类对产量、产值和经济效益均有极显著影响，菌肥用量对产量、产值和经济效益均有显著影响，但菌肥种类和菌肥种类互作却对产量、产值和经济效益无显著性影响。

选择综合特性中13个代表性状进行主成分分析，以主成分特征值大于1且贡献率大于80%作为提取标准，取得3个主成分，第1主成分对总方差贡献率为53.809%，花球质量、产量、产值、经济效益、单株质量、V_c、花球外茎粗和花球直径贡献最大；第2主成分对总方差贡献率为20.405%，可溶性固形物和硝酸盐贡献最大；第3主成分对总方差贡献率为12.885%，生产投入和可溶性固形物贡献最大；前3个主成分的累计贡献率达87.099%，说明前3个主成分可代表所有性状指标87.099%的信息（表8）。

对每个指标对应的主成分荷载向量除以各自主成分特征值的算术平方根，可得各指标在主成分上的特征向量。根据主成分计算公式，得到各主成分与指标的线性组合，即各主成分（F_i）的函数表达式。F_i=∑各指标特征向量×标准化后的数据。将标准化后的数据代入公式即可得各主成分的得分（表9），各主成分的综合得分是由每个主成分得分与其对应贡献率的乘积的总和，即F_综合=F₁×0.53809+F₂×0.20405+F₃×0.12885，由主成分综合得分可知各菌肥种类和菌肥用量处理综合得分排名为MT2>MT4>KT4>CK>MT3>KT2>MT1>KT1>KT3，即施用600 kg/hm²菌肥M综合评价得分最高，施用1200 kg/hm²菌肥M次之，施用900 kg/hm²菌肥K综合得分最低，菌肥M的各用量综合得分和排名均较高，可能与菌肥M中含有大量的有效活菌数有关。

土壤作为作物生长的重要载体，蕴含丰富的营养元素，与作物生长代谢密切相关^[12]。土壤酶是由微生物、动植物活体分泌物或动植物残体、遗骸分解释放于土壤中的一类具有催化能力的生物活性物质，是衡量土壤肥力和土壤微生物代谢活动强弱的重要指标，与理化性质和微生物密切相关^[13-14]。生物菌剂能加快有机化合物的分解，为土壤酶提供足量的底物，进而提高土壤关键酶的活性^[15-16]。与CK相比，施用2种菌肥可显著提高脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性，可显著降低pH，菌肥M可显著提高电导率和全盐含量；菌肥K可显著提高碱解氮和有效磷含量，提高过氧化氢酶和蛋白酶活性。这与魏保国等^[17]在连作番茄上得出结论一致，可能是因为施入生物菌肥后土壤微生物多样性和群落结构发生改变，加快了有机化合物的分解，提高了酶活性和土壤的养分。T1处理可显著提高电导率和全盐含量，可显著提高脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶和蛋白酶活性。随着菌肥用量的增加，脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性均有递增趋势。

V_c、可溶性糖、可溶性蛋白、硝酸盐和可溶性固形物是反映青花菜品质的重要指标^[18]。与CK相比，单纯施用2种菌肥可显著提高可溶性蛋白和硝酸盐含量，降低V_c和可溶性固形物含量。同时，可显著提高青花菜单株质量，其中菌肥M可增大花球外茎粗4.12%，增大花球质量2.90%。不同菌肥用量对品质改善效果各异，T3处理可显著提高V_c含量，T4处理可显著提高可溶性蛋白和硝酸盐含量，且随着用量的增加有递增趋势，这与前人在大叶芹^[19]、红树莓^[5]、加工番茄^[20]上的研究结论稍有差异，可能是因为不同试验处理中生物菌肥的种类、用量及该试验连作条件下生物菌肥效能不同所致。

产值和经济效益可影响生物菌肥的推广施用。本研究得出，施用菌肥M对产量、产值和经济效益的效果要显著优于菌肥K，但与CK处理无显著差异，这与包昌艳等^[21]在猕猴桃上的结论相似。T3处理产值显著低于CK、T2和T4处理，但与T1处理间无显著差异，产值最大的为T4处理，为66 814.91元/hm²，经济效益最高的为CK处理，这与菌肥生产投入有密切关系。

施用生物菌肥均可一定程度改良土壤，显著提高脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性，显著降低pH。且随着菌肥用量的增加，脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性均有递增趋势。施用生物菌肥对青花菜可溶性蛋白、硝酸盐、V_c和可溶性固形物含量有显著影响，但不同菌肥用量效果各异。综合分析，施用600 kg/hm²菌肥M综合效果最佳，施用1200 kg/hm²菌肥M次之，施用900 kg/hm²菌肥K综合效果最差，且菌肥M的各用量综合效果排名靠前，生产中推荐施用600 kg/hm²菌肥M。