木霉菌微生物菌劑對枸杞生長及土壤性狀的影響

呂亮雨，段國珍，蘇彩風，郭寰，樊光輝

（1.青海大學a.農(nóng)牧學院，b.農(nóng)林科學院，西寧 810016；2.青海高原林木遺傳育種實驗室，西寧 810016）

枸杞（Lycium barbarumL.）為落葉灌木,在世界各地均有分布。枸杞在我國主要分布于西北、華北等地區(qū)[1]。枸杞果實中有許多對人體有益成分，如類胡蘿卜素、黃酮、甜菜堿、枸杞多糖[2-3],具有止咳、明目、抗腫瘤、延緩衰老等作用[4-5]。枸杞既可做保健品又是酸甜可口的水果，是我國重要的植物資源[6-7]。隨著人們生活水平的提高，對果品和保健產(chǎn)品的無公害要求以及營養(yǎng)元素含量需求也愈來愈高。有機枸杞進入了人們的視野，其中如何提高有機枸杞產(chǎn)量及品質(zhì)引起了許多學者的關注[8]。

種植有機枸杞需肥量大且需要肥料質(zhì)量高。通常以農(nóng)業(yè)廢棄物有機肥為主，該肥料是使用農(nóng)業(yè)廢棄物為主要原材料，再科學的搭配其他輔料，研制而成。該有機肥既可增加土壤有機質(zhì)含量，同時還可抑制病蟲害的發(fā)生，對促進我國有機農(nóng)業(yè)發(fā)展有著重要作用[9-11]。但是農(nóng)業(yè)廢棄物有機肥料存在生效慢以及肥料流失等問題。

包慧芳等[12]將有機肥和微生物菌劑分別與化肥混施，可以發(fā)現(xiàn)微生物菌劑能夠明顯提高枸杞產(chǎn)量和品質(zhì);羅青等[13]曾將Nutrismart微生物菌劑使用在枸杞種植中，發(fā)現(xiàn)施用微生物菌劑后枸杞的產(chǎn)量以及果實中的多糖含量明顯增多;趙棟[14]通過試驗研究發(fā)現(xiàn)混施微生物肥料會對枸杞生長發(fā)育和抗病害能力的產(chǎn)生影響，結(jié)果顯示，使用微生物菌劑后，枸杞葉片葉綠素含量、葉片酶活性都遠遠高于不施肥處理，且有效降低了枸杞發(fā)病率。

木霉菌廣泛存在于各種自然條件下的土壤中，可提高有機肥料的分解速度，可加速植物根系對養(yǎng)分的吸收，加速植物生長，提高果實產(chǎn)量[15-16]，是與有機肥混施的優(yōu)良菌種。對比普通有機肥，混施微生物菌劑的生產(chǎn)成本較高[17]，為提高經(jīng)濟效益，避免浪費，需要選出一個最適微生物菌劑濃度。

為此，本試驗配施了5種不同用量的木霉菌微生物菌劑進行田間試驗，以分析不同的混合施肥方式對枸杞生長以及土壤理化性質(zhì)的影響，并在此基礎上制定合理的施肥措施，希望為枸杞園土壤肥力提高和可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2021年6～11月在青海省海西蒙古藏族自治州諾木洪農(nóng)場進行。試驗區(qū)地處柴達木盆地東南部(東經(jīng)36°～37°，北緯96°～97°)，海拔高度約為2800m，屬于高原大陸性氣候，空氣干燥，光照時間長，晝夜溫差大，年平均溫度4.4℃，年平均降雨量約40mm，年平均蒸發(fā)量2800mm[18]。

1.2 材料

供試土壤為旱田內(nèi)陸鹽堿土，土壤電導率EC(水土比1∶5)為5.13ms·cm-1。土壤養(yǎng)分含量分別為：有機質(zhì)10.71g·kg-1、堿解氮128.00mg·kg-1、速效磷46.26mg·kg-1、速效鉀350.60mg·kg-1。

供試肥料為上海大井生物工程有限公司生產(chǎn)的泰旺寶粉劑，其主要成分為木霉菌，復配有黃腐酸，每克泰旺寶粉劑木霉菌數(shù)量＞2億。

供試枸杞品種為“寧杞7號”，該品種具備生長迅速、抗逆性強、產(chǎn)量高、品質(zhì)好等優(yōu)點[19]。樹齡為5a,每公頃栽植枸杞3300株，株高為0.8～0.9m。

1.3 試驗設計

本試驗設置5個不同用量的木霉菌微生物菌劑處理（A1、A2、A3、A4、A5），并以不施木霉菌微生物菌劑做對照（CK），共6個處理。施用的木霉菌微生物菌劑用量如表1，每個處理重復3次，共18個小區(qū)，每個小區(qū)均栽植有30株枸杞樹，株距1m，行距3m，小區(qū)面積90m2。于2021年7月1日在植株滴水線下方挖長80cm、寬20cm、深30cm的穴，將泰旺寶粉劑充分溶于水后施入穴中，對照組施加清水，覆土。在施肥后馬上灌水，使肥料均勻分布在枸杞根部，田間管理同大田生產(chǎn)。

1.4 指標測定

1.4.1 枸杞形態(tài)特征的測定每個處理選9棵長勢一致的樣樹，測量樹高、冠幅、地徑、結(jié)果枝長度。樹高每株樣樹測3次取平均值。冠幅測量相互垂直的2個方向樹冠直徑，測3次取平均值。地徑指距離地面20cm處的樹干直徑，測3次取平均值。選取枸杞樣樹上部枝條作為結(jié)果枝長度測量枝條，結(jié)果枝長度為9株樣樹測量的結(jié)果枝長度的平均值。采用卷尺測定樹高、冠幅、結(jié)果枝長度，用游標卡尺測定地徑。

1.4.2 枸杞光合指標的測定葉片SPAD值測定時在樣樹上部選取9個長勢一致的枝條，每個枝條隨機選取5片健康葉片，然后使用SPAD-502葉綠素儀對葉片SPAD值進行測定[20]。光合特性在盛果期（8月30日）使用Li-COR6400便攜式光合測定儀進行測定，需選擇天氣晴朗的時間測量，且測量葉片需選健康的成熟葉片，測定并記錄凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、葉片氣孔導度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)[21]。

1.4.3 果實品質(zhì)的測定鮮果:使用游標卡尺測定枸杞縱徑和橫徑，通過計算得到縱橫比，進而獲得鮮果的果形指數(shù);可溶性固形物含量可通過使用手持式折射儀測量。干果:選用盛果期果實，放入塑料大棚中曬干，采用四分法選取每個處理的干果測定：枸杞多糖是枸杞最為重要的活性成分，根據(jù)《GB/T 18672－2014》中的苯酚-硫酸法比色測定其含量[22];甜菜堿可以促進脂質(zhì)代謝，通過離子色譜法測量其含量[23];黃酮可以延緩人體衰老，按照《保健食品功效成分及衛(wèi)生指標檢驗規(guī)范》中總黃酮的測定方法進行測定[24];類胡蘿卜素有較明顯的抗氧化功效，參照《GB 5009.83－2016》中食品β胡蘿卜素的測定方法對其含量進行測定[25]。

1.4.4 枸杞產(chǎn)量測定在每個試驗小區(qū)隨機選取健康且長勢一致的9棵枸杞樹，采摘其盛果期果實，于塑料大棚中晾干至恒重后稱其干重，計算其單株的平均產(chǎn)量，根據(jù)單株產(chǎn)量計算得出每667m2產(chǎn)量。

1.4.5 土壤理化性質(zhì)測定于2021年10月1日采集土樣，按照5點混合取樣法采集各個小區(qū)0～30cm土層處土壤，混勻成1份樣品，陰干。參照《土壤農(nóng)化分析（第三版）》，測定有機質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀、電導率等指標[26-28]。

1.5 數(shù)據(jù)分析方法

試驗結(jié)果以所測數(shù)據(jù)的平均值表示。數(shù)據(jù)分析使用Microsoft Office Excel 2010軟件，同時采用SPSS 21.0軟件進行數(shù)據(jù)整理、分析各處理間的顯著性差異（p＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對枸杞形態(tài)特征的影響

由表2可知，施用木霉菌微生物菌劑后枸杞的生長發(fā)育速度得到了明顯的提高。枸杞的樹高、冠幅、地徑、結(jié)果枝長與不施肥相比都有明顯提高。其中A3處理的枸杞樹高比其他濃度木霉菌菌劑處理有明顯增加，其高度為111.51cm，比CK增加17.7%，差異顯著，各個處理樹高整體增量在2.1%～17.7%。施用木霉菌微生物菌劑也有利于冠幅增長，對其促進效果最明顯的是A3，和不施肥相比冠幅增加9.0%，差異顯著。A3的枸杞地徑較其他濃度木霉菌菌劑處理增加明顯，其地徑為23.72cm，和CK相比增加7.4%，差異顯著，各個處理地徑增量在1.3%～7.4%之間。A3的結(jié)果枝長和其他濃度木霉菌菌劑處理相比明顯較長，達到27.54cm，和CK相比增加16.7%，差異顯著，整體增加8.7%～16.7%。樹高、冠幅、地徑和結(jié)果枝長A4、A5較A3處理，對枸杞的生長發(fā)育影響不顯著，但較不施生物肥處理，促進效果較明顯。樹高、地徑和結(jié)果枝長A1和A2與CK處理差異都不顯著，冠幅施用木霉菌的5個處理與CK均差異顯著。由此可見，施用木霉菌微生物菌劑可以促進枸杞生長發(fā)育，效果以A3相對較好。

表2 不同施肥處理對枸杞生長發(fā)育的影響Table 2 Effects of different fertilization treatments on the growth and development of Lycium barbarum L.

2.2 不同處理對枸杞光合作用的影響

由表3可知，混施木霉菌微生物菌劑可促進枸杞的光合作用，有利于營養(yǎng)物質(zhì)的合成與積累。施入木霉菌微生物菌劑后，枸杞葉片SPAD值、凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度、胞間CO2的濃度和CK相比均得到明顯增強，差異顯著。A4處理枸杞葉片SPAD值最高，為60.37，和CK相比增加17.5%，差異顯著。混施木霉菌微生物菌劑也有利于枸杞葉片氣孔導度的增加，和CK相比增量達到17.2%～59.5%，A4處理的氣孔導度達到最大值，為164.33mmol·m-2·s-1。氣孔導度的增大會使葉片的蒸騰速率和胞間CO2濃度得到相應提高，進而增大葉片凈光合速率。枸杞葉片凈光合速率、蒸騰速率和胞間CO2濃度也均在A4時達到最大，和CK相比分別提高84.9%、28.1%、35.9%?；焓┥锓屎蟾鱾€指標均與CK存在顯著差異。試驗結(jié)果表明，混施木霉菌微生物菌劑后枸杞光合作用較CK明顯提高且差異顯著，A4提升最為明顯。

表3 不同施肥處理對枸杞光合作用的影響Table 3 Effects of different fertilization treatments on photosynthesis of Lycium barbarum L.

2.3 不同處理對枸杞果實品質(zhì)的影響

由表4可知，施用木霉菌微生物菌劑可顯著影響枸杞的果形指數(shù)，并可提高果實中的可溶性固形物、枸杞多糖、甜菜堿、總黃酮和類胡蘿卜素含量。木霉菌微生物菌劑的施用量對枸杞果形指數(shù)影響較低，各施肥處理間無顯著差異，但均與CK差異顯著，其中A1處理果形指數(shù)最大，達到1.80，CK的果形指數(shù)最小，只有1.64。施用木霉菌微生物菌劑有利于枸杞果實中可溶性固形物含量的增加，A2處理枸杞的可溶性固形物含量最高，為32.77%，和CK相比增量達到18.6%，差異顯著。枸杞多糖含量為3.59%～5.93%，A3處理含量最高，與CK相比增量達到59.0%，差異顯著。甜菜堿含量為0.57%～0.71%，甜菜堿含量依次為：A3＞A5＞A2＞A4＞A1＞CK，A3處理甜菜堿含量最多，為0.71%，與CK差異顯著?？傸S酮含量各處理和CK相比增量達到了20.0%～70.0%，A2處理的總黃酮含量達到最大值，為0.17%，和CK差異顯著。類胡蘿卜素含量A4處理最高，達到106mg·100g-1，其次為A3，與CK相比增量分別達到37.7%和36.0%，除A1外，各處理較CK均存在顯著差異，A3、A4之間差異不明顯。從果實品質(zhì)方面來看，施用木霉菌微生物菌劑后，果實品質(zhì)顯著升高。A3處理效果最好，該處理下枸杞果實的枸杞多糖和甜菜堿含量均最高；果形指數(shù)僅次于A1，可溶性固形物和總黃酮含量僅次于A2，并顯著高于CK。

2.4 不同處理對枸杞果實產(chǎn)量的影響

不同試驗處理對產(chǎn)量的影響如圖1?；焓┠久咕⑸锞鷦┡cCK相比，枸杞果實產(chǎn)量有一定程度的增加。研究表明，6個處理中，A4處理最高，達到13.29kg·667m-2，比CK增產(chǎn)59.4%。處理A1、A2、A3、A5較CK分別增產(chǎn)8.5%、13.1%、42.93%、28.7%。與處理CK相比，A3、A4、A5果實產(chǎn)量與其存在顯著差異。

表4 不同施肥處理對枸杞果實品質(zhì)的影響Table 4 Effects of different fertilization treatments on fruit quality of Lycium barbarum L.

2.5 不同處理對土壤理化性狀的影響

由表5可知，施用木霉菌微生物菌劑后土壤養(yǎng)分含量均顯著提高，土壤電導體明顯降低。在不同用量的木霉菌微生物菌劑處理下，土壤性狀改良情況各不相同。A3處理土壤的有機質(zhì)含量最高，達到16.21g·kg-1，比CK增加38.8%，除A4、A5外，與其他2個處理和CK差異顯著。A3處理土壤的堿解氮、速效磷和速效鉀含量均最高，分別為185.67，81.23，538.00mg·kg-1，比CK分別增加38.6%、25.8%、32.1%，A4、A5次之，均與CK差異顯著。整體來看，土壤養(yǎng)分含量隨木霉菌微生物菌劑使用量的增加呈先升后降的變化趨勢，而土壤電導率的變化趨勢則相反。土壤電導率為3.05～4.35ms·cm-1，電導率從高到低依次為CK、A5、A1、A2、A4、A3，各處理相比，A3處理能夠更好地降低土壤電導率，較CK降低29.9%，除A1、A5外，各處理均與CK差異顯著。由此可以看出，施用木霉菌微生物菌劑可以降低土壤電導率并提高土壤養(yǎng)分含量，進而改善土壤理化性狀，效果以A3相對較好。

圖1 不同施肥處理對枸杞果實產(chǎn)量的影響Figure 1 Effects of different fertilization treatments on fruit yield of Lycium barbarum L.

表5 不同施肥處理對土壤理化性質(zhì)的影響Table 5 Effects of different fertilization treatments on soil physical and chemical properties

3 討論與結(jié)論

施用微生物菌劑可以明顯改善枸杞的生長發(fā)育及土壤性狀，但不同微生物菌劑對其改良效果不同，可能原因是不同的有益菌其生態(tài)位不同[29]。柴達木地區(qū)枸杞根腐病嚴重[30]，且當?shù)貧夂蚋稍?，晝夜溫差大，枸杞園土壤為內(nèi)陸鹽堿土，其嚴苛的環(huán)境條件導致多數(shù)有益菌不能快速繁殖建群。木霉菌是自然界中廣泛存在的拮抗微生物，其適應性強，對根腐病病原微生物有拮抗作用，能加速土壤有機物分解，改良土壤環(huán)境，協(xié)助植物吸收營養(yǎng)，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，并對環(huán)境污染小，是生產(chǎn)“有機農(nóng)產(chǎn)品”的理想肥料[31]。

本研究發(fā)現(xiàn)，施用木霉菌微生物菌劑后可明顯改善枸杞生長發(fā)育，枸杞的株高、冠幅、地徑、結(jié)果枝長都會出現(xiàn)不同程度的增長，與何嘉等[8]研究結(jié)果一致，A3、A4對枸杞生長發(fā)育的促進效果最佳。張雪嬌等[32]探究了微生物菌劑與有機肥混施會提高葉片的SPAD值并使其光合速率提高，有機物的積累量增大，本試驗與其研究結(jié)果一致。本研究發(fā)現(xiàn)，木霉菌微生物菌劑的施用提高了枸杞葉片SPAD值，增強了枸杞的光合作用，其蒸騰速率、胞間CO2的濃度、凈光合速率、氣孔導度與CK相比顯著提高，A3、A4處理效果最好。施用木霉菌微生物菌劑后枸杞的產(chǎn)量和品質(zhì)顯著提升。張敏碩等[33]研究發(fā)現(xiàn)，施用微生物菌劑可以提高果實產(chǎn)量，與本試驗施用不同用量的木霉菌微生物菌劑均可顯著提高產(chǎn)量的結(jié)果一致。包慧芳等[12]研究發(fā)現(xiàn)，施用微生物菌劑后枸杞果實中多糖和可溶性固形物含量明顯提高。李小剛等[34]研究發(fā)現(xiàn)，施用微生物菌劑能夠明顯提高枸杞中類胡蘿卜素、黃酮、甜菜堿含量。本試驗表明，施用不同用量的木霉菌微生物菌劑均可提高枸杞果形指數(shù)，增加枸杞果實的可溶性固形物、枸杞多糖、甜菜堿、總黃酮和類胡蘿卜素含量，改善果實的品質(zhì)，其中A3處理效果最好。

施用微生物菌劑后可以提高土壤的自我調(diào)節(jié)能力，增加土壤微生物含量，使土壤團粒結(jié)構(gòu)得到改良，降低土地鹽堿度，使土壤理化性質(zhì)得到改善[35-37]。褚義紅等[38]的試驗中，施用微生物菌劑后降低了土壤電導率，但是混施的菌劑到達一定濃度時，隨著微生物菌劑濃度的增加，電導率不再降低反而上升了，與本試驗隨著木霉菌微生物菌劑濃度的增大，土壤電導率呈現(xiàn)出先減小后增加的趨勢一致。試驗結(jié)果表明，A3處理最有利于土壤電導率的降低，和CK相比降低42.6%。于會麗等[39]的試驗表明施用微生物菌劑后，會增加土壤中微生物的種類和數(shù)量，加速土壤中有機物質(zhì)的分解，促進植物根系對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。本試驗中，施用木霉菌微生物菌劑后，土壤中養(yǎng)分的含量明顯提高，A3處理土壤中有機質(zhì)及堿解氮、速效鉀、速效磷的含量最多，與其研究結(jié)果一致。也有學者的研究表明不同濃度以及不同種類的微生物菌劑能夠?qū)ν寥婪柿Φ母牧夹Ч煌琜40-41]，本試驗僅選用了一種微生物菌劑的不同濃度，未選擇不同種類微生物菌劑進行研究，需要后續(xù)繼續(xù)深入研究。

綜上所述，在柴達木地區(qū)的有機枸杞種植園施用木霉菌微生物菌劑對枸杞生長發(fā)育、產(chǎn)量品質(zhì)及土壤性狀均有積極影響。但在施用木霉菌微生物菌劑時，要控制其施入量，如果施入量過低，微生物菌劑中微生物數(shù)量過低，則不能更好地促進枸杞的生長發(fā)育及土壤品質(zhì)的提高。在適宜的微生物菌劑施入量范圍內(nèi)，枸杞的生長隨著施入微生物菌劑的增加而增加。但其對枸杞生長發(fā)育的促進作用會出現(xiàn)“閾值”現(xiàn)象，即施入的木霉菌微生物菌劑用量過高，會對枸杞的生長發(fā)育及果實品質(zhì)產(chǎn)生抑制作用，并且會導致成本增加，如果大規(guī)模推廣，就會造成木霉菌微生物菌劑的浪費[42-43]。為了有機枸杞產(chǎn)業(yè)更好地發(fā)展，在使用木霉菌微生物菌劑時，需要綜合考慮栽培地的氣候和土壤等因素，確保枸杞高產(chǎn)的同時節(jié)約成本。

施用木霉菌微生物菌劑可促進枸杞植株的生長發(fā)育，其樹高、冠幅、地徑、結(jié)果枝長均較CK顯著增加。同時施用木霉菌微生物菌劑有助于枸杞葉片SPAD值增加，并提高枸杞光合能力進而增加產(chǎn)量。施用木霉菌微生物菌劑還能夠改善枸杞果形指數(shù)，有效提升果實可溶性固形物、枸杞多糖、甜菜堿、總黃酮和類胡蘿卜素含量，改善果實品質(zhì)。施用木霉菌微生物菌劑也可以夠有效增加有機枸杞園土壤有機質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀含量，調(diào)節(jié)土壤電導率，培肥土壤。木霉菌微生物菌劑施用59.40kg·hm-2效果最好，該施肥處理提高土壤肥力和促進枸杞生長發(fā)育的效果最佳，有機枸杞園生產(chǎn)的經(jīng)濟效益也，最好且不會造成木霉菌微生物菌劑浪費。