發布時間：2022-03-14所屬分類：農業論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要 獼猴桃種植年限增加導致的連作障礙使土壤微生物結構失調、土壤酶活性及理化指標降低，進而嚴重降低了獼猴桃品質和產量.在大田試驗條件下，本研究以果農傳統施肥為對照，探究兩種對獼猴桃幼苗有促生作用的微生物肥料 JF 和 KF( 通過無菌苗試驗驗證促生效果) 對獼
摘 要 獼猴桃種植年限增加導致的連作障礙使土壤微生物結構失調、土壤酶活性及理化指標降低，進而嚴重降低了獼猴桃品質和產量.在大田試驗條件下，本研究以果農傳統施肥為對照，探究兩種對獼猴桃幼苗有促生作用的微生物肥料 JF 和 KF( 通過無菌苗試驗驗證促生效果) 對獼猴桃不同生育時期( 發芽期、開花期、果實膨大期、果實成熟期、次年發芽期) 土壤微生物結構、土壤酶活性、理化指標以及果實品質的影響.結果表明: 兩種微生物肥料均能顯著提高獼猴桃果園土壤細菌、放線菌與真菌的比值，改善和平衡土壤微生物群落結構; 同時顯著提高獼猴桃果園土壤酶活性，其中蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和多酚氧化酶較對照分別高 17.9% ～ 83.5%、7.9% ～ 83.0%、7.3% ～ 45.4%和 8.1% ～ 140.3%; 增強土壤肥力( 速效氮、磷、鉀、全氮、全磷、全鉀、有機質含量顯著提高) ，降低土壤 pH( 較對照下降 0.29 ～ 0.34 個單位) .施用微生物肥料后獼猴桃果實維生素 C、可溶性糖、可溶性蛋白等含量升高，可滴定酸含量下降.因此施用兩種微生物肥料均能平衡土壤微生物群落結構，增強土壤肥力，提高獼猴桃果實品質.該研究結果可為微生物肥料在高齡獼猴桃果園的應用提供有力的理論依據.
關鍵詞 獼猴桃; 微生物肥料; 土壤酶; 土壤理化性質; 品質
近幾年我國獼猴桃種植面積不斷增長，世界近半的獼猴桃種植區在我國，僅陜西省栽培獼猴桃的面積高達 8667 hm2[1]，超過了除中國以外的世界上最大獼猴桃商品生產國新西蘭.獼猴桃作為陜西省的一項支柱產業，已成為農戶的重要經濟來源，但隨著栽植時間的不斷延伸及連作障礙的影響，獼猴桃園區土壤各項營養指標日趨惡化.人們習慣大量使用化學肥料來保證作物高產，因此陜西獼猴桃果園存在嚴重的過量施肥現象，化肥施用量遠遠高于專家推薦量[2].隨著化學肥料和農藥的普及，其對環境安全和人類健康日益構成威脅，微生物肥料作為生物技術發展和農業生產的一類重要肥源再次引起人們的重視，成為國內外研究的熱點[3].
微生物肥料是指由單一或多種特定功能菌株，通過發酵工藝生產的能為植物提供有效養分或防治植物病蟲害的微生物接種劑，又稱菌肥、菌劑、接種劑[4].微生物肥料能夠活化并促進植物對營養元素的吸收，產生多種生理活性物質并提高植物的抗逆性，因此微生物肥料的開發和應用對中國農業可持續發展具有重要作用[5].在土壤中，微生物能夠進行氧化、硝化、氨化、固氮、硫化等過程，促進土壤有機質分解和養分轉化，在農業生產中發揮著越來越明顯的生態效益[6].
目前，雖然已有一些學者研究證明了微生物肥料對作物的促生和土壤的改良作用，但這些研究主要集中在香蕉、西紅柿和辣椒等作物上[7-9]，而微生物肥料對獼猴桃( Actinidia chinensis) 土壤改良和產量提高等方面的研究較少，尤其對獼猴桃生育期內土壤養分系統的動態影響尚未見報道.本研究中的微生物肥料自配制完成后在多種作物上進行了驗證，包括辣椒、小麥、甜瓜等，均取得了明顯的增產和改善效果.而本試驗是將生物肥料先施用到獼猴桃幼苗土壤中，觀察到其對獼猴桃幼苗生長有明顯的促進作用; 然后再將其施加到高齡果樹土壤中以觀察其對高齡獼猴桃果園不同時期土壤酶活性及營養狀況的影響，為微生物肥料在獼猴桃上的應用提供一定的理論依據.
1 材料與方法
1. 1 微生物肥料
供試菌株為本實驗室前期分離鑒定的枯草芽孢桿菌 C3( Bacillus subtilis) 和解磷細菌 YL6( Bacillus cereus) [10].含菌株 YL6 的微生物肥料( JF) 是 YL6 的 LB 液體發酵液，有效菌數為 1.4×1010 CFU·mL-1 ，含氮量 2.5%.含菌株 C3 的微生物肥料( KF) 是本實驗室制成的菌劑，有效菌數為 2.4×108 CFU·g-1 ，含氮、磷、鉀量分別為 2.0%、1.1%、1.5%.以上微生物肥料符合國家菌肥生產標準( GB 20287—2006) [11]農用微生物菌劑之要求. LB 液體培養基配方: 蛋白胨 10 g，酵母提取物 5 g，NaCl 10 g，用 1 mol·L-1 的 NaOH 調節 pH 值到 7.0，定容至 1 L.
1. 2 研究區概況
試驗于 2016 年 3 月至 2017 年 3 月在陜西省眉縣金渠( 34.21° N，107.81° E) 進行.供試獼猴桃品種為‘秦美’，樹齡 20 年，株行距 3 m×4 m.供試土壤基本理 化 性 質 為: 0 ～ 20 cm 土 層 含 有 機 質 29. 5 g·kg-1 ，全氮 0. 2 g·kg-1 ，全磷 3. 1 g·kg-1 ，全鉀 2.6 g·kg-1 ，硝 態 氮 13. 6 mg · kg-1 ，銨 態 氮 7. 4 mg·kg-1 ，速 效 磷 149. 0 mg · kg-1 ，速 效 鉀 0. 2 g·kg-1 ，pH 7.97.
1. 3 試驗設計與樣品采集
于 2016 年 3 月 29 日( 發芽期) 布置試驗，隨機選取園內長勢一致的健康植株 15 株，每組隨機選取 5 株進行以下處理: 每株單施微生物肥料 JF 500 mL ( JF) ; 每株單施微生物肥料 KF 500 g( KF) ; 同時以農戶傳統施肥方式( 三帝摻混肥 25-10-5，含氮 25%、 P2O5 10%、K2O 5%，施肥量為每株 1. 5 kg) 為對照 ( CK) . 采用開溝環施法，溝距離根莖 50 cm、溝深 15 ～ 20 cm，將不同處理的肥料均勻撒入后再將土均勻回填.隨后的田間管理由農戶統一進行.
在獼猴桃各生長時期采用三點取樣法采集 15 ～ 20 cm 深的根系土，取部分鮮土測定土壤微生物群落結構，其余土風干后過 100 目篩測定土壤酶活性及理化性質.各生長時期取樣日期分別為: 發芽期2016 年 3 月 29 日，開花期 2016 年 5 月 10 日，膨大期 2016 年 7 月 5 日、果實成熟期 2016 年 10 月 15 日、次年發芽期 2017 年 4 月 1 日.在獼猴桃果實成熟期，在各處理果樹上，相同高度、東南西北各方向上取大小一致的熟果 3 個，每棵共計取 12 個，測定果實品質.
1. 4 測定指標及方法
用平板菌落計數法測定土壤中細菌、真菌、酵母菌和放線菌的數量，土壤細菌數量采用牛肉膏蛋白胨培養基測定; 土壤放線菌數量采用高氏 1 號培養基測定，土壤真菌、酵母菌數量采用孟加拉紅培養基測定[12].
土壤酶活性測定及表示方法: 蔗糖酶活性測定采用 3，5-二硝基水楊酸比色法，以單位時間內 1 g 風干土催化生成葡萄糖的 mg 數表示; 脲酶活性測定采用靛酚藍比色法，以單位時間內 1 g 風干土催化生成 NH3-N 的 mg 數表示; 蛋白酶活性測定采用茚三酮比色法，以單位時間內 1 g 風干土催化產生甘氨酸的 μmol 數表示; 多酚氧化酶活性測定采用焦性沒食子酸比色法，以單位時間內 0.3 g 風干土催化生成紫色沒食子素的 mg 數表示; 中性磷酸酶活性測定采用磷酸苯二鈉法，以單位時間內 1 g 風干土催化生成苯酚的 mg 數表示[13].
土壤理化性質測定及方法: 將采集的根際土壤風干后過 100 目篩，按照土壤農化常規分析法[14]，測定其全 P、速效 P、全 K、速效 K、全 N、硝態氮、銨態氮、有機質的含量及 pH.
果實品質測定及方法: 單果質量即為各處理采集的 12 個獼猴桃果實質量的平均值; 果實硬度采用 GY-1 型硬度計測定; 當果實硬度達到 1.0 ～ 1.2 時，果實可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定[15]; 可滴定酸測 定 按 照 GB l2293—90 方 法[16]，根 據消耗 的 NaOH 溶液的體積計算可滴定酸的百分含量( 以結晶檸檬酸計) .
1. 5 數據處理
應用 Excel 2003 軟件對數據進行處理，用 SPSS 16.0 軟件對數據進行單因素方差分析( α= 0.05) ，用 Origin 9.0 軟件進行圖片繪制.
2 結果與分析
2. 1 不同施肥處理對高齡獼猴桃果園土壤性質的影響
2. 1. 1 高齡獼猴桃果園土壤微生物數量 不同微生物肥料對高齡獼猴桃果園土壤中細菌、真菌和放線菌數量的影響情況見表 1.在獼猴桃不同生長時期微生物數量有較大差異，其中細菌數量在開花期時達到最高，之后下降并趨于平穩; 真菌數量在果實成熟期相對較高，其他幾個時期基本平穩; 土壤放線菌數量在發芽期時較其他幾個時期低.這些不同生長時期土壤微生物數量的動態變化可能與土壤溫度及獼猴桃的生長特點有關.在發芽期施肥后，其他各時期 KF 和 JF 處理組土壤中細菌數量均較 CK 組高，而真菌數量均較低.而 KF 處理組對細菌和真菌數量的影響高于 JF 處理組，在各時期細菌數量最高，真菌數量整體較低.微生物肥料能夠促進土壤中放線菌數量的增加.
2. 1. 2 高齡獼猴桃果園土壤酶活性 如圖 1 所示，不同處理組的 5 種土壤酶活性在獼猴桃整個生長時期內動態變化過程是一致的，均表現為先升高后降低的趨勢，該變化過程可能是由于溫度、濕度及獼猴桃生長特點等原因引起的.施肥后獼猴桃整個生長周期內 JF 和 KF 處理的蔗糖酶活性無明顯差異，但明顯 高 于 CK; JF 組 土 壤 蔗 糖 酶 活 性 較 CK 高 17.9% ～ 83.5%，KF 組土壤蔗糖酶活性較 CK 高 21.9% ～ 76.4%.施肥處理后，不同處理間土壤脲酶活性均在獼猴桃果實膨大期時達到最大值，此時 KF 組和 JF 組土壤脲酶活性均顯著高于 CK 組，分別較 CK 高 17.3%和 7.9%; 在其他 3 個時期，JF 和 KF 處理組土壤脲酶活性之間無明顯差異，均顯著高于 CK 組.在獼猴桃的整個生長周期內不同處理間的土壤磷酸酶活性均表現為: JF>KF>CK，且施肥處理組均顯著高于對照傳統施肥組; 其中在開花期，JF 和 KF 組的土壤磷酸酶活性分別較 CK 組 高 45. 4%、 37.5%.施肥后不同處理的土壤多酚氧化酶活性均表現為先升高后降低的趨勢，在果實成熟期時達到最大; KF 組土壤多酚氧化酶活性在施肥后的整個生長周期內均最高，其中在果實膨大期時顯著高于其他 3 個處理; 在果實膨大期和果實成熟期時，KF 組的土壤多酚氧化酶活性分別是 CK 組的 2.05 倍和 2.40 倍.不同處理間土壤蛋白酶活性在生長周期內總體變化趨勢基本一致，在獼猴桃開花期時，JF 和 KF 組的土壤蛋白酶活性顯著高于 CK 組，分別較 CK 高 16.5%和24.9%，在果實膨大期和成熟期較 CK 組無明顯差異.次年發芽期時，微生物肥料處理組 5 種土壤酶活性均顯著高于對照.
2. 1. 3 高齡獼猴桃果園土壤理化性質 由表 2 可以看出，在整個生長周期內，微生物肥料處理組土壤全氮均顯著高于傳統施肥組; 在開花期和果實膨大期， JF 組土壤全氮含量最高，分別較對照高 30. 1% 和 17.0%; 而在果實成熟期和次年發芽期時，KF 組土壤全氮最高，分別為 0.31 和 0.31 g·kg-1 ，顯著高于 CK 組.兩個微生物肥料組土壤銨態氮在獼猴桃整個生長周期內顯著高于對照組，其中 KF 組銨態氮含量較高.在果實膨大期，JF 組土壤全磷顯著高于 KF 組，JF 和 KF 分別較對照高 32.9%和 21.5%; 在果實成熟期和次年發芽期，JF 組和 KF 組土壤全磷無明顯差異，但顯著高于對照.在施肥處理后，各處理之間土壤速效磷含量均表現為: JF>KF>CK; 在果實膨大期時，JF 組土壤速效磷含量達到 213 mg·kg-1 ，較 CK 高 20.9%; 次年發芽期時，JF 組和 KF 組土壤速效磷含量之間無明顯差異，但均顯著高于對照.施肥后 JF 和 KF 組土壤全鉀含量顯著高于 CK 組，在開花期時 JF 組和 KF 組土壤全鉀含量無顯著差異，果實 膨大期時KF組最高，為4.51 g·kg-1 ，果實成熟期時 KF 組最高，為 3.33 g·kg-1 ，次年發芽期時 JF 組最高，為 3.05 g·kg-1 .施肥后的整個生長周期內，各組間土壤速效鉀含量變化均表現為: KF>JF>CK，其中 KF 組 土 壤 速 效 鉀 含 量 較 CK 組 高 6. 3% ～ 33.3%.
2. 1. 4 土壤酶活性與土壤理化性質之間的關系 對測定的 11 項土壤酶與土壤養分指標之間的相關性進行分析( 表 3) ，結果表明，土壤蔗糖酶、蛋白酶、脲酶、多酚氧化酶活性與除全氮外的其他各項指標間均存在極顯著或顯著相關性; 土壤磷酸酶活性和速效磷含量與除全氮外的其他各項指標間均存在極顯著相關性; 速效鉀含量與除全氮和全磷之外的其他各項指標間存在極顯著相關性; 銨態氮與除全磷、全氮、全鉀外的各項指標均存在極顯著或顯著相關性; 全鉀含量與除全氮、有機質、銨態氮外的其他各項指標間均存在極顯著或顯著相關性; 全磷含量與除全氮、速效鉀、銨態氮之外的其他各項指標間存在極顯著或顯著相關性; 全氮含量與其他 10 項指標均不存在顯著相關性.
2. 1. 5 高齡獼猴桃果園土壤有機質和 pH 由圖 2 可以看出，在獼猴桃的整個生長周期內，CK 組土壤 pH 幾乎沒有變化，但 JF 和 KF 組土壤 pH 均明顯下降，且在果實成熟期時達到顯著水平.其中在果實成熟期時，JF 和 KF 組土壤 pH 分別較對照降低了 0.29 和 0.34 個單位; 而在次年發芽期時分別較對照降低了 0.30 和 0.34 個單位.在施肥處理后的整個獼猴桃生長周期內，微生物肥料處理組的土壤有機質含量均顯著高于對照組; 在果實膨大期時，JF和KF組土壤有機質含量分別較 CK 高 11.0%和 10.2%.次年發芽期時，微生物肥料處理組土壤有機質含量較前年發芽期時升高.
2. 2 不同施肥處理對高齡獼猴桃果實品質的影響
不同施肥處理對獼猴桃果實品質的影響如表 4 所示，JF 和 KF 組果實硬度顯著高于 CK，分別較 CK 高 26.8%和 24.1%.果實可溶性糖和維生素 C 含量變化均表現為: KF>JF>CK，且 JF 和 KF 組顯著高于對照; KF 和 JF 組的維生素 C 含量分別是 CK 的1.59 和 1.58 倍.微生物肥料組獼猴桃果實可滴定酸含量低于對照且均達到顯著水平，其中 JF 和 KF 組分別較 CK 降低了 5.2%和 6.1%.KF 組的獼猴桃單果質量最高，為 184 g，較 CK 高 18.7%，JF 組果實單果質量也顯著高于對照.
3 討 論
解磷細菌和枯草芽孢桿菌均屬于植物促生菌，能夠明顯促進植物生長，這已為大量研究所證實[17-20].其主要機制是枯草芽孢桿菌和解磷細菌能促使獼猴桃幼苗葉綠素含量升高，光合速率增強，表現為植物的可溶性糖、可溶性蛋白含量顯著增加，體內碳代謝旺盛進而促進植株快速生長[10，21-22].
根際微生態系統是植物-土壤-微生物及其環境相互作用的特殊系統[23]，該生態系統中根際微生物群落結構的變化能夠直接影響土壤物質循環、能量流動、信息傳遞，進而影響植物生長發育過程[24].試驗證明，生物菌肥能夠增加玉米、青梗花椰菜根際土壤細菌和放線菌數量，減少真菌數量[25-26]; 本文試驗結果( 表 1) 也再次證實，施加微生物肥料 JF 和 KF 能顯著提高土壤細菌和放線菌數量，降低土壤真菌數量，這很可能是因為這兩種微生物肥料能在土壤生態系統中與原土著有益菌形成優勢菌群，降解有機物，改變土壤結構，抑制有害病菌生長[27].
土壤酶是由微生物、動植物活體分泌物或動植物殘體、遺骸分解釋放于土壤中的一類具有催化能力的生物活性物質，其活性是土壤重要的肥力指標[28].微生物菌劑的施用能顯著提高土壤關鍵酶活性，主要因為微生物菌劑能加速有機化合物分解，為土壤酶提供了足量的底物[29].土壤蔗糖酶反映土壤或基質中的碳元素轉化; 磷酸酶能促進有機磷化合物或無機磷酸鹽的轉化[29]; 土壤脲酶是能夠催化酰胺化合物水解為氨的一種水解酶[30]; 土壤多酚氧化酶能促進土壤中的多酚化合物氧化成相應的醌類化合物[31]; 土壤蛋白酶主要介導土壤中蛋白質的分解[32]，它們均與土壤養分代謝密切相關. 張 美 存等[33]研究了微生物菌劑對草坪植物高羊茅土壤酶活性的影響，結果顯示，土壤中蔗糖酶、脲酶、多酚氧化酶活性顯著提高; 孫家駿等[34]研究表明，有機肥配施微生物菌劑后，提高了獼猴桃土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶活性; 閆瑞瑞等[35]研究表明，微生物肥料能夠提高呼倫貝爾打孔羊草草甸草原土壤脲酶和蔗糖酶活性; 本試驗施加微生物肥料 JF 和 KF 后，在獼猴桃整個生長周期內土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、多酚氧化酶活性也均高于對照，這與上述研究者的研究結果基本一致.本文研究結果還顯示，施用微生物肥料組土壤蛋白酶活性在開花期時顯著高于對照，之后則與對照無明顯差異.這可能是獼猴桃在開花期需要大量的氮素所致，也可能與土壤種類或獼猴桃植株代謝的特性有關，尚需進一步研究.
施用生物菌肥可將土壤中難溶性養分轉化為可溶性養分，進而達到培肥地力的效果[36-38].本研究相關性分析結果表明，施用兩種微生物肥料的土壤全磷、全鉀、速效磷、速效鉀、銨態氮含量均與 5 種土壤酶活性間存在極顯著或顯著相關性，說明土壤養分含量的提高主要依賴于土壤酶活性的增強，這與 Zantua 等[39]的研究結果一致.土壤全氮與土壤酶之間之所以沒有顯著相關性，這很可能是由于施用微生物肥料后土壤中有機質含量大幅度提高，而土壤有機質是影響土壤全氮的重要因素[40]，因此土壤有機質對土壤全氮含量的影響大于土壤酶對其造成的影響.另外，由于微生物肥料中含有大量有益菌和豐富的有機質，施入后能夠提高土壤有機質和土壤微生物數量.土壤微生物是活著的有機體和物質轉化作用者[41]，參與土壤中碳、氮、磷等元素循環過程，土壤微生物數量提高加快了土壤元素循環，進而促進土壤全氮、全磷含量提高.獼猴桃生長的最適宜土壤 pH 是 5.5 ～ 6.5，而陜西眉縣獼猴桃果園土壤 pH 偏高( 7. 7 ～ 7. 9) ，不利于獼猴桃樹體生長; 本研究中，施用兩種微生物肥料后的一年內土壤 pH 下降 0.29 ～ 0. 34 個單位，這與羅玉蘭等[42] 的研究結果一致.
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微生物肥料通過改善植物根系土壤微生物結構，提高土壤酶活性，增加土壤有效養分含量，進而促進植物生長，提高產量并改善品質.不同微生物菌劑能夠顯著提高番茄植株生長量、果實產量和維生素 C 含量[43]; 促進黃瓜營養生長，顯著提高產量和果實中可溶性糖、維生素 C 含量等[44].本研究結果也表明，微生物肥料 JF 和 KF 能夠顯著提高獼猴桃單果質量、硬度、維生素 C 和可溶性糖含量，降低其可滴定酸含量，明顯提高獼猴桃果實品質.
4 結 論
施用微生物肥料 JF 和 KF 能夠改善和平衡土壤微生物結構，調節土壤酶活性，提高土壤肥力和養分利用率，進而提高并較好保持獼猴桃果實品質.相對于化學肥料而言，微生物肥料能夠促進農業生態環境保護以及高產、優質、高效農業的持續發展，廣泛使用微生物肥料將引領生態農業新潮流，而該研究結果可為合理利用微生物肥料改良獼猴桃土壤和提高獼猴桃果實品質提供理論依據.——論文作者：庫永麗1 徐國益1 趙 驊2 董天旺1 曹翠玲1*
參考文獻
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