溶磷解钾微生物菌剂是农业生产中常用的微生物肥料。已有的研究表明巨大芽孢杆菌具有较强的溶磷能力,可以活化土壤中固定态磷;胶质芽孢杆菌具有较强的解钾能力,可以活化土壤中矿物钾和缓效钾,提高其在土壤中的有效性。然而,关于溶磷解钾微生物菌剂(有效菌为巨大芽孢杆菌与胶质芽孢杆菌)的研究主要集中在褐土与潮褐土的设施蔬菜生产中,在冀北坝上栗钙土上未检索到相关报道。因此,本研究以冀北坝上冷凉蔬菜和溶磷解钾微生物菌剂为主要对象,开展田间小区试验探索溶磷解钾菌剂对冷凉环境中蔬菜的促生效果和溶磷解钾效应;在此基础上进一步探究巨大芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌溶磷或解钾的作用机制。主要研究结果如下:(1)明确了冀北坝上地区蔬菜施用微生物菌剂的效果试验设4个不同菌剂用量处理,分别为0 L/hm~2、30 L/hm~2、60 L/hm~2、90 L/hm~2。与不施菌剂相比在叶菜类蔬菜(娃娃菜、大白菜)、果菜类蔬菜(西葫芦、南瓜)、根菜类蔬菜(洋葱、胡萝卜)上施用菌剂90 L/hm~2,各类蔬菜增产和品质提升效果最为显著,其中娃娃菜、大白菜、西葫芦、南瓜、洋葱、胡萝卜分别增产13.6%、17.9%、14.7%、15.1%、15.5%、16.5%。各类蔬菜品质显著提升,增幅为Vc 8.93~54.8 mg/100g、可溶性蛋白质0.77~3.00 mg/g、可溶性糖含量0.12~0.48个百分点。同时,施用菌剂90 L/hm~2,土壤碱性磷酸酶含量、土壤有效磷、速效钾含量提升幅度最为显著,分析收获后的土壤,其中白菜、娃娃菜、西葫芦、南瓜、胡萝卜、洋葱的土壤碱性磷酸酶活性分别增加79.0%、81.9%、19.1%、61.4%、27.7%、17.0%,土壤有效磷含量分别增加42.4%、50.2%、190%、10.6%、50.2%、101%,土壤速效钾含量分别增加57.0%、34.3%、31.6%、20.2%、69.5%、27.4%。(2)明确了溶磷解钾微生物菌剂活化土壤中磷钾的效果试验证明巨大芽孢杆菌与胶质芽孢杆菌均可在高养分含量和低养分含量土壤中定殖。巨大芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌可以在低养分土壤中活化出22.5 mg/kg磷、39.1mg/kg钾,其分别占土壤速效磷、钾的97.8%和47.4%;可以在高养分土壤中活化出30 mg/kg磷、60 mg/kg钾,其分别占土壤速效磷、钾的11.8%和8.27%。因此,巨大芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌在低养分含量的土壤中活化磷钾的效果较好。(3)揭示了溶磷解钾微生物菌剂在冀北坝上土壤中的作用机制施用溶磷解钾微生物菌剂增强了土壤中碱性磷酸酶活性,说明两菌株可以通过酶解实现溶磷解钾作用。扫描电镜结果表明巨大芽孢杆菌与胶质芽孢杆菌分别使磷矿石与钾长石的颗粒明显变小、边棱消失、形状近似球状、颗粒间排列紧密。两菌株接种168h,生长介质中有效磷、速效钾含量分别提升了288mg/kg、36.6 mg/kg,且与pH呈显著负相关,这说明两菌株均可通过释放有机酸、氢质子使培养基pH下降而活化生长介质中难溶态磷、钾。综上所述,含有巨大芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌的微生物菌剂可以通过酶解和酸解实现溶磷解钾作用,并且其溶磷解钾作用在低养分含量的土壤中较强。在冀北坝上冷凉地区施用菌剂90 L/hm~2可以显著提高蔬菜产量,并改善蔬菜品质。