JD37復合微生物肥料對小白菜、蕹菜生長及品質的影響

周晨昊，趙磊，金清，肖明

(上海師范大學生命與環(huán)境科學學院植物種質資源開發(fā)協(xié)同創(chuàng)新中心，上海200234)

JD37復合微生物肥料對小白菜、蕹菜生長及品質的影響

周晨昊，趙磊，金清，肖明

(上海師范大學生命與環(huán)境科學學院植物種質資源開發(fā)協(xié)同創(chuàng)新中心，上海200234)

JD37復合微生物肥料主要由本實驗室篩選出的一株植物根際促生細菌JD37與蚯蚓糞組成，該肥料對小白菜與蕹菜具有顯著的促生作用.盆栽試驗中，小白菜全株鮮重增加了45.6%，蕹菜全株鮮重增加了45%；大棚種植試驗中，小白菜產(chǎn)量增加18.2%；蕹菜產(chǎn)量增加107.4%.在對兩種蔬菜進行品質檢測后發(fā)現(xiàn)，JD37復合微生物肥料組和化肥組的抗壞血酸含量無顯著差異，可溶性蛋白含量中，JD37復合微生物肥料組要優(yōu)于化肥組；亞硝酸鹽含量中，JD37復合微生物肥料組為化肥組的一半，說明該肥料能有效降低兩種蔬菜的亞硝酸鹽含量.本實驗為JD37復合微生物肥料的進一步實踐應用奠定了基礎.

JD37復合微生物肥料；促生；蚯蚓糞；亞硝酸鹽

0 引言

為了追求高產(chǎn)量，傳統(tǒng)農業(yè)采用化肥作為農作物的主要肥力來源，而在長期使用化肥的過程中所呈現(xiàn)的問題也變得越來越突出.制造化肥的礦物原料及化工原料中所含有多種重金屬和其他有害成分會造成土壤的重金屬污染［1］.農業(yè)生產(chǎn)中大量施用化肥，使氮、磷等營養(yǎng)元素大量進入水體，引起水體富營養(yǎng)化，造成化肥對地表水的非點源污染［2］.長期使用化肥會起土壤酸化和板結，導致土壤肥力下降［3］.為了實現(xiàn)農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，達到高產(chǎn)、優(yōu)質、高效、生態(tài)、安全的目的，世界各國都在積極尋求更好的解決方案.微生物肥料以其改良土壤、增加產(chǎn)量、提高品質且保護環(huán)境等優(yōu)點而成為研究熱點.

復合微生物肥料是將微生物與有機物質及營養(yǎng)元素融為一體的新型環(huán)境友好型肥料.其主要有兩個特點.一是富含有益微生物菌群，環(huán)境適應性強，易發(fā)揮出種群優(yōu)勢［4］.二是富含各種養(yǎng)分和植物生理活性物質［5］.該肥料在生產(chǎn)過程中需將有機物發(fā)酵，進行無害化、高效化處理，產(chǎn)生吲哚乙酸、赤霉素、多種維生素以及氨基酸、核酸、生長素、尿囊素等生理活動物質［6-7］.相比于化肥，將有機物與微生物聯(lián)合應用能有效減輕重金屬污染問題，并且生產(chǎn)制備過程耗能低，生產(chǎn)每噸有機肥其油和電的能耗只為單位化肥能耗的3%和18%［8］；同時能提升農作物品質；所以將有機物質與微生物聯(lián)合應用將兼具微生物肥料與有機肥料的雙重優(yōu)點，具有明顯改土培肥和增產(chǎn)、提高產(chǎn)品品質效果［9］.本實驗室自行篩選出的植物根際促生細菌JD37經(jīng)多年研究，發(fā)現(xiàn)該菌對多種植物具有促生功效并能抑制多種植物病原菌；其促生機理與生防機制已初步探明［10-11］.如果該菌能與有機物質結合應用，將能進一步提升該菌的促生效果.

植物根際促生菌的生長需要大量的營養(yǎng)物質；蚯蚓糞富含有機質，并且具有很好的孔性、通氣性、排水性和高的持水量，蚯蚓糞有很大的表面積，使得許多微生物能得以生存并具有良好的吸收和保持營養(yǎng)物質的能力［12］.本實驗計劃將JD37菌株與蚯蚓糞聯(lián)合應用，通過盆栽試驗，檢驗JD37復合微生物肥料的促生效果；在大棚種植試驗中，與化肥處理組進行比較，探索該肥料在大田中的施用量和施用方法；同時，對大棚種植試驗中種植的蔬菜進行品質檢測，分析各項指標，為該肥料的市場推廣提供理論依據(jù).

1 方法與材料

1.1 材料

供試菌株：JD37菌株(Pseudomonas aurantiaca JD37)由上海師范大學微生物分子生物學實驗室分離、純化.

供試種子：小白菜種子選用抗熱605號，蕹菜種子選用柳葉空心菜，購買自上海白玉蘭種子有限公司.

栽培土：取自上海師范大學徐匯校區(qū)植物園地表10 cm以下土壤，121℃高壓滅菌20 min，間歇式滅菌2次，滅菌后烘干備用.

盆栽用花盆：口徑16 cm，高度18 cm.

原料：草炭與蚯蚓糞均由上海廊下果蔬園藝有限公司提供，草炭使用碳酸鈣將pH值調整至6.5～7.5，經(jīng)兩次高壓滅菌，每次121℃，30 min，烘干備用.

化肥：由上海廊下果蔬園藝有限公司提供，總養(yǎng)分：N+P2O5+K2O≥45%.

1.2 培養(yǎng)基與試劑

KB培養(yǎng)基：蛋白胨20 g、甘油10 mL、K2HPO4·3H2O 1.5 g、MgSO4·7H2O 1.5 g、水1000 mL.固體培養(yǎng)基則需加20 g的瓊脂.用于培養(yǎng)JD37菌株.

可溶性蛋白含量測定試劑：標準蛋白溶液(100μg/mL牛血清蛋白)、考馬斯亮藍G-250溶液(由上海市農業(yè)科學院作物育種栽培研究所提供).

抗壞血酸含量測定試劑：20 g/L草酸溶液、0.1 mg/mL標準抗壞血酸溶液、2，6-二氯酚靛酚溶液(由上海市農業(yè)科學院作物育種栽培研究所提供).

亞硝酸鹽含量測定試劑：對氨基苯磺酸溶液、萘乙二胺溶液(由復旦大學生命科學學院生物多樣性與生態(tài)工程教育部重點實驗室提供).

1.3 JD37發(fā)酵液的制備

將-80℃保藏的JD37菌株接種在KB液體培養(yǎng)基中，置于28℃搖床振蕩培養(yǎng)，200 r/min，活化3次，取培養(yǎng)20 h處于對數(shù)生長期的菌液(約為1×109cfu/mL)，按照1%接種量，28℃，200 r/min的條件在搖床上培養(yǎng)20 h制備發(fā)酵液.

1.4 JD37復合微生物肥料的制備及產(chǎn)品質量檢測

每100 g草炭加入90 mL的JD37發(fā)酵液人工混勻；室內常溫干燥后，再以1∶1的比例加入滅菌過的蚯蚓糞，裝入塑封袋中室溫下保藏，干燥和保藏期間采用稀釋涂布法檢測肥料中的活菌數(shù)，委托上海市農業(yè)環(huán)境保護監(jiān)測站進行檢驗.

1.5 JD37復合微生物肥料的盆栽試驗

挑選顆粒飽滿、健康的小白菜種子和蕹菜種子，采用濃度為0.1%KMnO4浸泡消毒15 min，然后用無菌水洗凈并去除雜質；均勻鋪撒在有滅菌濾紙的平皿中.將制備好的肥料(1×108cfu/g)與栽培土混勻，一共3個處理組：1000 g栽培土，750 g栽培土和250 g蚯蚓糞，750 g栽培土和250 g JD37復合肥料；其中后兩組中，花盆底層先加入500 g栽培土，然后將250 g栽培土與250 g蚯蚓糞或肥料混勻；種子萌發(fā)后每盆保留3～4株幼苗，每種處理組種植10盆.小白菜播種后24 d取樣，蕹菜播種后30 d取樣.取樣后洗凈測量全株鮮重，每個處理組共有30棵植株.85℃脫水干燥至恒重后測量根干重和莖干重.

1.6 JD37復合微生物肥料的大棚種植試驗

試驗地點位于上海廊下果蔬園藝有限公司內的蔬菜大棚(30°48＇45″N，121°11＇21″E)，試驗期間棚內溫度15～30℃，大棚總面積240 m2(30 m×8 m).大棚內設置一共18塊土床，每塊土床長1.1 m寬1.1 m高0.4 m，每塊土床間隔0.3 m.一共3種處理：空白對照組；化肥50 g；JD37復合微生物肥料2 kg，化肥與JD37復合微生物肥料在播種前作基肥施用，每種處理重復3塊土床；小白菜2013年10月25日播種，12月2日取樣，蕹菜2013年9月30日定植，10月17日取樣.日常管理采用人工除草、間苗、澆水.取樣時每塊土床只取植株的地上部分，現(xiàn)場洗凈后稱重，計算每塊土床產(chǎn)量.

1.7 小白菜與蕹菜的品質檢測

對大棚種植試驗中各處理組的樣品進行檢測.蔬菜含水量使用sartorius公司MA100型水份測定儀檢測，可溶性固形物使用ATAGO公司N-12型手持式折光儀檢測，可溶性蛋白質采用考馬斯亮藍染色法測定，抗壞血酸采用2，6-二氯酚靛酚滴定法測定，亞硝酸鹽含量使用Westco Scientific Instruments公司SmartChem200型化學分析儀，采用重氮偶合分光光度法測定.其中，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍染色法，抗壞血酸含量采用2，6-二氯酚靛酚滴定法，兩種方法均參考［13］.

1.8 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS17.0軟件采用最小顯著差異法(LSD)進行單因素方差分析(P＜0.05).

2 結果與分析

2.1 JD37復合微生物肥料的盆栽試驗

從圖1可以看出雖然平均值方面，蚯蚓糞組的數(shù)據(jù)要高于空白對照組，說明蚯蚓糞對兩種蔬菜的生長具有一定的促進作用，但單因素方差分析結果表明，蚯蚓糞組與空白對照組中，兩種蔬菜的全株鮮重、干重數(shù)據(jù)不存在顯著差異，但均與施用JD37復合微生物肥料組達到顯著差異水平(P＜0.05)，結合表1中的干重數(shù)據(jù)，結果說明，JD37復合微生物肥料對兩種植物具有顯著的促生作用.

圖1 小白菜與蕹菜全株鮮重數(shù)據(jù)

表1 小白菜與蕹菜干重數(shù)據(jù) (g)

2.2 JD37復合微生物肥料的大棚種植試驗

圖2的數(shù)據(jù)表明，化肥組的產(chǎn)量最高，其次是JD37復合微生物肥組，產(chǎn)量最低的是空白對照組.單因素方差分析發(fā)現(xiàn)，3個處理組間均存在顯著差異，說明JD37復合微生物肥料能顯著提升兩種蔬菜的產(chǎn)量，但相比于化肥處理組，JD37復合微生物肥料的促生效果仍有很大的提升空間.

圖2 各處理組兩種蔬菜的產(chǎn)量

2.3 小白菜與蕹菜的品質檢測

通過對大棚種植試驗中種植的兩種蔬菜進行品質檢測(表2，3)，發(fā)現(xiàn)化肥組與JD37復合微生物肥料組各項數(shù)據(jù)相似，與空白對照組相比則存在明顯差異，在可溶性固形物、抗壞血酸與可溶性蛋白質指標中JD37復合微生物肥料處理組明顯高于空白對照組.我國食品中污染物限量國家標準(GB 2762-2012)中規(guī)定，蔬菜中的亞硝酸鹽含量不得高于20 mg/kg；試驗結果顯示，使用JD37復合微生物肥料能有效降低蔬菜亞硝酸鹽含量.

表2 小白菜品質的各項指標

表3 蕹菜品質的各項指標

2.4 JD37復合微生物肥料的產(chǎn)品質量檢測

干燥前草炭中活菌數(shù)為3×108cfu/g，干燥后草炭中的活菌數(shù)為2.7×108cfu/g，結果表明干燥過程對活菌數(shù)無明顯影響.保藏期間，自行對肥料中的活菌進行檢測，根據(jù)復合微生物肥料標準(NY/T 798-2004)規(guī)定的界限(0.2×108cfu/g)本肥料保存期為1個月.由上海市農業(yè)環(huán)境保護監(jiān)測站提供的檢驗報告顯示(表4)，JD37復合微生物肥料的總養(yǎng)分、水分、細度和pH值4個檢測結果均符合復合微生物肥料標準.

表4 JD37復合微生物肥料產(chǎn)品質量指標

3 討論

近年來，我國生物肥料產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，復合微生物肥料的應用也得到了大規(guī)模的推廣；隨著研究的深入，復合微生物肥料的作用和在我國農業(yè)可持續(xù)發(fā)展中的地位將會更加重要.

JD37復合微生物肥料盆栽試驗結果證明，自行制備的JD37復合微生物肥料對兩種蔬菜具有顯著的促生作用.相比于空白對照，小白菜全株鮮重增加了45.6%，蕹菜全株鮮重增加了45%.大棚種植試驗為JD37復合微生物肥料的大規(guī)模應用進行了初步的探索；根據(jù)試驗結果推算，秋冬季節(jié)在不施用追肥的情況下每畝地施用1100 kg JD37復合微生物肥料作基肥，小白菜每畝地產(chǎn)量可以達到1660 kg，產(chǎn)量與常規(guī)種植方式持平［14］；而相比于常規(guī)生產(chǎn)方式，每畝地有機肥施用量在1500 kg左右［15］，節(jié)省了27%的施肥量，蕹菜由于試驗需要，幼苗間的株距比實際生產(chǎn)種植寬，此外試驗開展時已是夏末，所以產(chǎn)量較低.有文獻報道［16］，施用有生物肥的蔬菜中各營養(yǎng)成分較高；而且可以降低蔬菜中的硝酸鹽與亞硝酸鹽含量.本試驗中通過對比抗壞血酸與可溶性蛋白指標發(fā)現(xiàn)，化肥組與JD37復合微生物肥料組沒有明顯差別；有可能是長期施用有機肥，導致土壤中有機肥殘留過高所致.但通過對比亞硝酸鹽含量發(fā)現(xiàn)，化肥組數(shù)值為JD37復合微生物肥料組2倍多，說明施用JD37復合微生物肥料能有效降低蔬菜中亞硝酸鹽含量，保護人體健康.JD37復合微生物肥料產(chǎn)品質量檢測結果顯示，所檢測的四項指標均符合行業(yè)標準，但由于條件限制，其余指標該單位無法檢測，所以自行對肥料中活菌數(shù)進行了檢測，結果表明保藏期間肥料中的活菌數(shù)逐步減少，保存期較短；杜瑛［17］的報道認為，微生物肥料保存期間由于活菌數(shù)的下降，會嚴重影響肥料的功效；因此本產(chǎn)品在生產(chǎn)制備工藝方面仍需提高.

本實驗對JD37復合微生物肥料的實踐應用進行了初步探索，這為該產(chǎn)品今后的市場推廣及其在農業(yè)生產(chǎn)中進一步的實踐應用提供了重要的理論參考依據(jù).

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Effects of JD37 compund microbial fertilizer on the growth and quality of pakchoi，water spinach

ZHOU Chenhao，ZHAO Lei，JIN Qing，XIAO Ming
(Development Center of Plant Germplasm Resources，College of Life and Environmental Sciences，Shanghai Normal University，Shanghai 200234，China)

JD37 Compound microbial fertilizer was mainly made up of wormcast and one plant growth-promoting rhizobacteria strain JD37 screened by microbiology laboratory，which showed significant increase in growth of pakchoi and water spinach.In pot experiment test，pakchoi fresh weight increased 45.6%and water spinach fresh weight increased 45%compared with control group.In greenhouse cultivation test，pakchoi yield increased 18.2%and water spinach yield increased 107.4%compared with control group.The vegetable quality detection results showed that there was on significant difference between the content of ascorbic acid in both chemical fertilizer and compound microbial fertilizer group，soluble protein content increased significantly in compound microbial fertilizer group.The value of nitrite content in compound microbial fertilizer group was only half of chemical fertilizer group.The experiment results suggested that JD37 compound microbial fertilizer could reduce the nitrite content of vegetables simultaneously.The study lay a soild foundation for the further application of JD37 compound microbial fertilizer.

JD37 compound microbial fertilizer；growth promotion；wormcast；nitrite

Q 939.96

A

1000-5137(2015)06-0593-06

10.3969/J.ISSN.1000-5137.2015.06.003

(責任編輯：顧浩然，郁慧)

2014-12-25

上海市科委部分地方院校能力建設項目(11440502300)

周晨昊，中國上海市徐匯區(qū)桂林路100號，上海師范大學生命與環(huán)境科學學院，郵編：200234，E-mail：zhouch@shnu.edu.cn