秸稈生物反應(yīng)堆對大棚葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

王 穎，孫啟原，李金英，王連君

（1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，吉林 長春130118；2.合肥學(xué)院，安徽 合肥 230601）

秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)是一項以微生物菌種、植物疫苗等為原料，將農(nóng)作物秸稈進行定向分解，從而為作物的生長提供所需的二氧化碳、熱量、有機質(zhì)、礦質(zhì)元素等必要元素的技術(shù)[1]。秸稈生物反應(yīng)堆能夠極好的取代傳統(tǒng)化肥，不但能在不對土壤造成負(fù)面影響的情況下滿足植物對生長要素的需求，長期使用還能反饋周圍的土壤環(huán)境，使土壤疏松透氣、肥力充足，是一項可持續(xù)產(chǎn)生效益的先進技術(shù)。而值得肯定的是，這項技術(shù)產(chǎn)生的各種生物效應(yīng)都是良性循環(huán)的，是一項真正的無公害生產(chǎn)技術(shù)。將該技術(shù)應(yīng)用于大棚葡萄生產(chǎn)，必將提高葡萄品質(zhì)，提高經(jīng)濟效益，以促進我國葡萄產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。本試驗在大棚葡萄生產(chǎn)中應(yīng)用內(nèi)置式秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)，對比不同菌種濃度對“寒香蜜”、“藤稔”兩種葡萄的生長發(fā)育及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，嘗試找到最佳菌種施用濃度，為廣大果農(nóng)采用該技術(shù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

3a生大棚“藤稔”葡萄，“寒香蜜”葡萄。試驗用菌種為遼寧宏陽生物有限公司的秸稈生物降解專用菌種，主要成分含量：酵母菌、乳酸菌、光合菌、硝化細(xì)菌和放線菌等微生物大于150億個/g。秸稈反應(yīng)堆材料為干燥玉米秸稈、麥麩、發(fā)酵好的干鹿糞等。

1.2 試驗方法

1.2.1試驗地點

試驗在吉林省長春市綠園區(qū)綠豐集團校外教學(xué)實踐基地進行，大棚為塑料薄膜大棚，入口設(shè)在大棚一側(cè)，通風(fēng)條件良好。大棚占地面積468m2，耕層土壤為壤土。

1.2.2 試驗設(shè)計

試驗以種植寒香蜜葡萄的大棚為大棚1，以種植藤稔葡萄的大棚為大棚2，按行進行小組設(shè)置。由于存在邊界效應(yīng)，選取位于中間位置的種植行為試驗行，并從大棚入口起第5個植株開始，每5個植株設(shè)為1個試驗小組，每2個小組之間設(shè)置3個植株作為隔離組，依次進行。試驗施用菌種濃度從100～180kg/hm2，每10kg/hm2為1個梯度，共設(shè)9種菌種施用濃度。每種濃度為1個處理，每個處理設(shè)3次重復(fù)，在試驗行內(nèi)進行隨機排列，每個大棚內(nèi)共27個試驗小組，同時每個大棚內(nèi)選取1個空白對照組，采取相同的工藝進行挖土及回填，但是不添加秸稈和反應(yīng)物。

1.2.3 秸稈反應(yīng)堆的鋪設(shè)

試驗在2013年1～10月之間進行，于1月15日搭建秸稈生物反應(yīng)堆，采用行間內(nèi)置式秸稈生物反應(yīng)堆，于試驗種植行一側(cè)堆有機肥，另一側(cè)搭建反應(yīng)堆。首先于試驗所在種植行一側(cè)平行于種植行進行開溝，開溝位置距離植株根部約20cm，溝寬30cm，深40cm，長度與每小區(qū)實際長度相等；開溝之后在溝內(nèi)鋪設(shè)第一層秸稈，鋪勻踏實，將處理好的菌種與麥麩的混合物均勻撒在秸稈上，用鐵鍬略微拍震，使之填補進秸稈之間的空隙中；之后鋪設(shè)第二層秸稈，鋪勻踏實后將處理好的菌種與麥麩的混合物均勻撒在秸稈上，同樣用鐵鍬拍震后踏實，此時溝內(nèi)秸稈厚度約30cm；最后在秸稈之上將起土回填一部分，溝兩頭露出10cm左右秸稈茬，以便及時補充反應(yīng)堆所需氧氣。反應(yīng)堆建好后，立即進行灌水，灌水過程中要保證秸稈完全被浸濕，灌水之后將剩余的起土進行回填，使秸稈上土層厚度約15cm，填土后反應(yīng)堆略高于原來地面。此時在反應(yīng)堆上以20cm為間距進行打孔，打孔時保證完全穿透秸稈層。生長期內(nèi)每月打孔1～2次，每次打孔位要錯開[2]。

1.3 項目測定

1.3.1 大棚葡萄生長發(fā)育情況的相關(guān)測定

定期觀察并記錄各處理與對照相應(yīng)的物候期；每組取10個結(jié)果母枝，于葡萄定枝前記錄萌發(fā)芽眼占結(jié)果母枝芽眼總數(shù)的百分率平均值以計算葡萄萌芽率；每組取5個果穗，計算葡萄結(jié)果數(shù)占總開花數(shù)的百分率平均值作為葡萄自然結(jié)果率；葉綠素為第4～5節(jié)功能葉片的葉綠素含量，用分光光度計法進行測定。

1.3.2 大棚葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)的測定1.3.2.1 大棚葡萄產(chǎn)量的測定

當(dāng)葡萄的漿果完全成熟時，以每個小組為單位分別進行計產(chǎn)，記錄每小組內(nèi)每株葡萄的平均果穗數(shù)、平均單果重以及平均每個果穗上的果粒數(shù)，進而估算每個處理的預(yù)期產(chǎn)量（kg/667m2）。

1.3.2.2 大棚葡萄品質(zhì)的測定

盛果期各處理每個重復(fù)隨機采摘5個葡萄果穗進行外觀品質(zhì)和內(nèi)在品質(zhì)的測定。采用蒽酮比色法測定可溶性總糖含量；采用折光儀測定可溶性固形物含量；采用NaOH滴定法測定有機酸含量[2-3]。

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)處理對大棚葡萄生長發(fā)育的影響

2.1.1 不同菌種濃度處理對大棚葡萄物候期的影響

表1列出了不同菌種濃度處理下，2個葡萄品種進入相應(yīng)物候期的日期。由表1可以看出：藤稔葡萄在各菌種濃度處理下均比對照提前進入萌芽期（提前 3～5d）和開花期（提前 3～7d），在100～160kg/hm2菌種濃度處理下，提前了果實成熟期，但在170kg/hm2和180kg/hm2菌種濃度處理下延遲了果實成熟期；對于寒香蜜葡萄來說，不同菌種濃度處理對寒香蜜葡萄的萌芽期、開花期影響較小，漿果開始成熟期明顯提前，在120～170kg/hm2菌種濃度處理下，縮短了果實成熟的時間，但是180kg/hm2菌種濃度處理對葡萄果實的成熟有著較顯著的抑制。說明秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)處理對葡萄物候期有一定的影響，不同菌種濃度均可提前花期，在120～150kg/hm2濃度范圍內(nèi)可使葡萄果實提前成熟1周左右，可提高經(jīng)濟效益20%左右，但高濃度（170～180kg/hm2）的菌種卻可使葡萄的成熟期延遲。

表1 不同菌種濃度處理對葡萄物候期的影響

2.1.2 不同菌種濃度處理對大棚葡萄萌芽率和自然坐果率的影響

表2表明：秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)應(yīng)用后對同一品種葡萄萌芽率的影響效果差異不顯著，但隨著處理濃度的提高，均呈現(xiàn)增加趨勢；技術(shù)的應(yīng)用對坐果率的影響較大，隨著處理濃度的升高，坐果率出現(xiàn)先是上升而后下降的趨勢?？梢钥闯鎏亠咸言?50kg/hm2菌種濃度處理下可顯著提高坐果率，坐果率增加12.24%；寒香蜜葡萄在150kg/hm2菌種濃度處理下坐果率增加了10.53%。觀察中發(fā)現(xiàn)兩個葡萄品種在170kg/hm2和180kg/hm2菌種濃度處理下產(chǎn)生了很多徒長枝，尤以180kg/hm2菌種濃度處理為多，如果不經(jīng)處理一定會在第2年之后對葡萄的萌芽率產(chǎn)生不利的影響。這些結(jié)果說明秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)處理會不同程度地促進葡萄植株的營養(yǎng)生長和生殖生長，但高濃度的菌種處理會過多的促進葡萄植株的營養(yǎng)生長，反而抑制了生殖生長。對兩個葡萄品種來說，藤稔葡萄對于菌種濃度帶來的變化較為敏感。

表2 不同菌種濃度處理下葡萄萌芽率和坐果率的變化

2.1.3 不同菌種濃度處理對大棚葡萄葉片葉綠素含量的影響

由圖1、圖2可見：藤稔葡萄和寒香蜜葡萄在各個處理條件下葉片葉綠素含量均呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，在180kg/hm2菌種濃度處理下藤稔葡萄葉片葉綠素含量顯著低于其他處理和對照，在120～160kg/hm2菌種濃度處理下葉片葉綠素含量顯著高于對照，其中以150kg/hm2菌種濃度處理值為最高；寒香蜜葡萄葉片葉綠素含量也以150kg/hm2菌種濃度處理值為最高。表明兩種葡萄對于不同菌種濃度的敏感程度不同，使其葉片葉綠素含量達到最高值的最適菌種施用濃度在120～160kg/hm2之間。

圖1 不同菌種濃度處理下藤稔葡萄葉片葉綠素含量

圖2 不同菌種濃度處理下寒香蜜葡萄葉片葉綠素含量

2.2 秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)處理對大棚葡萄產(chǎn)量的影響

根據(jù)實際調(diào)查測得的平均單果重（kg）、單穗平均果粒數(shù)（個），以及每株葡萄平均所結(jié)的果穗數(shù)（個），估算出平均果穗重（kg），平均株產(chǎn)量（kg）及667m2平均產(chǎn)量（kg）的均值列于表3。結(jié)果表明：不同菌種濃度處理下的藤稔葡萄產(chǎn)量是呈現(xiàn)明顯規(guī)律性的，以120～150kg/hm2濃度處理效果最佳，與對照相比均達到顯著或極顯著水平，160kg/hm2菌種濃度處理效果其次，170kg/hm2菌種濃度處理效果較差，180kg/hm2菌種濃度處理效果最差的變化規(guī)律。從寒香蜜葡萄的產(chǎn)量來看，150kg/hm2菌種濃度處理下，株產(chǎn)和667m2平均產(chǎn)量均達到顯著水平，其他處理與對照相比不顯著。說明不同菌種濃度的施用對不同品種葡萄的產(chǎn)量有著不同的影響。

表3 葡萄產(chǎn)量的相關(guān)估算值

藤稔葡萄在150kg/hm2濃度處理下產(chǎn)生的超高產(chǎn)量可視為秸稈生物反應(yīng)堆的作用所致，與空白組對照后發(fā)現(xiàn)，180kg/hm2濃度處理下兩種葡萄一致表現(xiàn)出的低產(chǎn)量與菌種施用濃度過高是有著直接關(guān)系的，原因是該處理下反應(yīng)堆在植株生殖生長旺盛的時期恰恰很好地發(fā)揮著促進營養(yǎng)生長的作用，從而抑制了生殖生長。

2.3 秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)處理對大棚葡萄品質(zhì)的影響

2.3.1 秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)處理對大棚葡萄外觀品質(zhì)的影響

在試驗中通過觀察發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用了秸稈生物反應(yīng)堆的葡萄，相對于未應(yīng)用的葡萄葉色更深，葉片多呈濃綠色，葉面積大幅提高而葉片加厚，產(chǎn)生了肉眼可見的差異，可見反應(yīng)堆對植株的營養(yǎng)生長促進作用顯著（圖3），若反應(yīng)堆持續(xù)保持最大效力將會在后期抑制葡萄的生殖生長。應(yīng)用了秸稈生物反應(yīng)堆之后的葡萄看起來更加健壯，通過手拉等物理方式發(fā)現(xiàn)它們的葉片和果穗不易脫落，且對物理損傷的抵抗及修復(fù)能力較未應(yīng)用秸稈生物反應(yīng)堆的葡萄有著顯著提高，兩種葡萄植株外觀均在150kg/hm2菌種濃度處理下表現(xiàn)最優(yōu)。值得注意的是，在180kg/hm2菌種濃度處理下雖然也出現(xiàn)了上述效應(yīng)，但是在同一株葡萄上往往體現(xiàn)出以下差異，如：一部分葉片濃綠肥厚，另一些則看起來發(fā)育不良、葉色極淺、葉片不足手掌大，看起來仿佛兩株處在不同生長期的葡萄密植在一起一樣；部分枝條徒長嚴(yán)重，一部分枝條則發(fā)育不良，每株葡萄所結(jié)的果穗數(shù)相對其他組減少了1～2穗（圖3.4），嚴(yán)重影響了葡萄產(chǎn)量；同一果穗上，部分葡萄果粒膨大很快，提前于對照組的葡萄染色完全，但是剩下接近一半的果粒直到采收都呈現(xiàn)青綠色或半綠半紫（圖3.2），且果粒較小，雖然口感幾乎相同，但嚴(yán)重影響了整個果穗的外觀品質(zhì)，且部分果穗排列不緊密，出現(xiàn)易落果等現(xiàn)象。

圖3 不同菌種濃度處理下葡萄植株和果實外觀

通過觀察發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用了秸稈生物反應(yīng)堆的藤稔葡萄在120～150kg/hm2菌種濃度處理下果穗顯著增大，果粒著生較緊密，縱橫徑大幅提高，且著色率較高，著色深度大，著色較勻；果皮較厚、較堅韌，果粒比空白組飽滿，質(zhì)感較硬；果汁酸度較低，口感更好，更加適合鮮食。應(yīng)用了秸稈生物反應(yīng)堆的寒香蜜葡萄果穗更大，果粒著生極其緊密，外觀勻稱，著色較好，口感甜度較高，酸度較低，有明顯的蜜糖香味；果皮較薄、較脆，易受物理損傷，試驗組比空白組果皮略厚，韌性有所提高；果粒內(nèi)果汁很多，比空白組的更濃稠。

180kg/hm2濃度處理下，試驗組的葡萄則體現(xiàn)出顯著的劣勢，首先果粒大小不一，藤稔葡萄部分果穗只有幾個大果粒完全著色，其他果粒一律沒有著色完全；果實酸度較高，口感發(fā)澀，明顯低于空白組，果粒彈性較差，果皮較其他處理顯著增厚，占單果重的很大比例。除此之外，120～140kg/hm2和160kg/hm2濃度處理和150kg/hm2菌種濃度處理之間的區(qū)別不大，但以150kg/hm2菌種濃度處理下果實外觀品質(zhì)最佳（圖版3.1，圖3.3）。

2.3.2 秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)處理對大棚葡萄糖酸含量的影響

表4顯示了不同菌種濃度處理下2種葡萄果實可溶性糖含量的對比，可以看到對葡萄來說3種濃度處理下變化幅度不超過2mg/g，但是仍體現(xiàn)出了很顯著的規(guī)律性。藤稔葡萄可溶性糖含量在150kg/hm2濃度處理下最高，與其他處理和對照達到顯著水平，為20.68%；在120～140kg/hm2和160kg/hm2菌種濃度處理下其次，可溶性糖含量為19.59%和19.99%；在170kg/hm2和180kg/hm2菌種濃度處理下最低，可溶性糖含量分別為17.62%和17.10%；有機酸含量隨著處理菌種濃度的提高呈現(xiàn)逐步上升趨勢，在180kg/hm2菌種濃度處理下達到顯著水平，而糖酸比則呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢。對于寒香蜜葡萄來說，可溶性糖含量在150kg/hm2和160kg/hm2菌種濃度處理下數(shù)值高于其他處理和對照，但各處理和對照均未達到顯著水平；有機酸含量隨著處理濃度的升高呈現(xiàn)逐步下降趨勢，故而糖酸比呈現(xiàn)逐漸上升趨勢。

綜合來看，隨著菌種處理濃度的提高，葡萄可溶性糖含量呈現(xiàn)先升高后下降趨勢，有機酸含量呈現(xiàn)逐步下降趨勢，由此可以認(rèn)為一定濃度的菌種處理可提高葡萄果實含糖量，降低含酸量，提高糖酸比值；但過于高濃度的菌種處理下會不利于葡萄果實糖分的累積，對葡萄果實口感和營養(yǎng)價值將會造成很大損失，故而認(rèn)為在120～160kg/hm2菌種濃度范圍內(nèi)的處理對葡萄果實品質(zhì)的提高有較好的作用，最適菌種濃度為150kg/hm2。

表4 不同菌種濃度處理下葡萄糖酸含量

3 討論

秸稈作為微生物的養(yǎng)料，在腐爛分解過程中提高了土壤有機質(zhì)和無機養(yǎng)分含量，改善了土壤理化性質(zhì)，增強了保肥、保水能力，培肥了地力[4]。秸稈生物反應(yīng)堆對果蔬的生長發(fā)育均有不同的促進作用，如提前花期、提高品質(zhì)和產(chǎn)量等[5-8]，進而節(jié)約成本，增加了經(jīng)濟效益。

以往的研究證實秸稈生物反應(yīng)堆的效力自搭建起是逐漸升高的，菌種施用濃度一般為130～150kg/hm2，搭建反應(yīng)堆時間從秋季至春季[9-10]。本試驗秸稈生物反應(yīng)堆搭建時間為早春，從試驗結(jié)果來看，菌種濃度對反應(yīng)堆的效力可產(chǎn)生不同程度的影響，是隨著菌種濃度的升高而升高的，這與前人研究的結(jié)果一致[5，11]，但對于葡萄生長發(fā)育及果實品質(zhì)來說則并不是隨著菌種濃度的升高而促進和改善，而是呈現(xiàn)先升高后抑制的現(xiàn)象。分析其原因認(rèn)為搭建反應(yīng)堆的時間應(yīng)在葡萄采收后一定時間進行，以確保反應(yīng)堆從葡萄開始生長時就發(fā)揮最大效力，而到了花期之后反應(yīng)堆的效力自然降低或進行一定人為控制使其效力適當(dāng)降低。試驗中雖然發(fā)現(xiàn)兩個葡萄品種對反應(yīng)堆菌種濃度的要求有著一定程度的差別，但綜合來看，在早春搭建反應(yīng)堆時適合的菌種濃度應(yīng)為150kg/hm2，考慮到節(jié)約成本，認(rèn)為秋季搭建反應(yīng)堆最適菌種濃度為180kg/hm2。讓廣大果農(nóng)能夠直接依照該標(biāo)準(zhǔn)進行生產(chǎn)，達到最大生產(chǎn)效益。

試驗基地葡萄生產(chǎn)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為綠色果品生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，不使用農(nóng)藥和化肥。試驗中發(fā)現(xiàn)前期一些試驗組的葡萄發(fā)生了輕微蟲害，但是隨著反應(yīng)堆效力的發(fā)揮，這些蟲害自然得到了抑制，這提示了我們在反應(yīng)堆建成前期不能忽略其效力不足帶來的損失。通過估算秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)的應(yīng)用對大棚葡萄栽培的增收效益顯著，可增加20%以上的經(jīng)濟效益，能夠有效提高果品品質(zhì)，且完全符合生產(chǎn)綠色果品的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，引用該技術(shù)將對北方各省經(jīng)濟和果樹產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來很大進步。

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