魔芋專用生防放線菌有機肥對板栗林下魔芋的促生作用

張忠良, 何　斐, 薛泉宏

(1.西北農(nóng)林科技大學 林學院，陜西楊凌　712100；2.西北農(nóng)林科技大學 生命科學學院，陜西楊凌　712100；3.西北農(nóng)林科技大學 資源環(huán)境學院，陜西楊凌　712100)

魔芋專用生防放線菌有機肥對板栗林下魔芋的促生作用

張忠良1, 何斐2, 薛泉宏3

(1.西北農(nóng)林科技大學 林學院，陜西楊凌712100；2.西北農(nóng)林科技大學 生命科學學院，陜西楊凌712100；3.西北農(nóng)林科技大學 資源環(huán)境學院，陜西楊凌712100)

為探討魔芋專用生防放線菌有機肥對魔芋生長的影響，采用小區(qū)試驗研究魔芋專用生防放線菌婁徹氏鏈霉菌(Streptomycesrochei)D74生物有機肥對魔芋光合生理特性、生物量、產(chǎn)量及球莖品質(zhì)的影響。結果表明：①生物有機肥D74+100和D74+50處理，魔芋葉片氣孔導度、蒸騰速率分別較對照增加66.30%和66.85%、46.15%和49.65%(P<0.05)。②放線菌生物有機肥D74+100處理，魔芋葉片PPO活性和可溶性蛋白質(zhì)量分數(shù)分別較對照增加18.58%和32.54%，而MDA質(zhì)量摩爾濃度降低31.27%，處理與對照差異均達顯著水平(P<0.05)。③生物有機肥D74+50處理，魔芋株高和葉長分別較對照顯著增加24.32%和19.72%。生物有機肥D74+100處理根莖總數(shù)量、塊莖667 m2產(chǎn)量及生長系數(shù)分別較對照增加26.38%、74.25%及74.32%；球莖葡甘聚糖、淀粉及纖維素質(zhì)量分數(shù)分別較對照增加30.60%、17.10%及7.19%，處理與對照差異均達顯著水平(P<0.05)?？梢?，供試生防放線菌生物有機肥對魔芋有顯著的促生作用，其通過影響植株的光合生理、生化及誘導抗性提高魔芋產(chǎn)量，改善球莖品質(zhì)。

魔芋；婁徹氏鏈霉菌；生防放線菌；生物有機肥

魔芋(AmorphophalluskonjacK.Koch ex N.E.Br.)系天南星科魔芋屬多年生宿根性草本植物，其主要成分葡甘聚糖是目前世界上公認的最好的膳食纖維之一[1]。隨著市場對魔芋產(chǎn)品需求增加，魔芋種植規(guī)模擴大，連作面積增加，魔芋病蟲害日趨嚴重，造成魔芋產(chǎn)量及品質(zhì)嚴重下降。因此，研發(fā)具有抗病促生功能的生物有機肥對提高魔芋抗病性、產(chǎn)量及改善品質(zhì)有重要意義。婁徹氏鏈霉菌D74是1株具有顯著抑菌防病促生效果的生防放線菌[2-6]，該生防菌可分泌胞外蛋白酶促進棉花黃萎病病原真菌大麗輪枝菌菌絲體細胞壁溶解[2]，產(chǎn)生活性物質(zhì)抑制微菌核形成與萌發(fā)[3]；婁徹氏鏈霉菌可在大麗輪枝菌菌體誘導下合成幾丁質(zhì)酶、β-1,3-葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶及濾紙纖維素酶，通過溶解病原真菌的細胞壁[4]，達到控制病原菌生長繁殖的生防效果[5]。生防菌D74對魔芋軟腐病病原菌也有較強的拮抗作用，其活菌制劑對魔芋有良好的防病促生效果，亦能改善魔芋品質(zhì)[6]。該菌單獨施用及與有機肥配合施用對魔芋生防效果已得到盆栽及大田試驗證明[7-8]，但不清楚以該菌為有效菌研制的魔芋專用生防放線菌有機肥對板栗林下魔芋生長有何影響。陜西省商洛市板栗林面積已達到17.3萬hm2以上，板栗林下種植魔芋已成為該市的支柱產(chǎn)業(yè)。減輕板栗林下魔芋病害、提高產(chǎn)量已成為該地區(qū)魔芋種植加工業(yè)亟待解決的問題。本試驗旨在研究供試魔芋專用生防放線菌有機肥對板栗林下魔芋生長、產(chǎn)量及球莖品質(zhì)等的影響及其機制，為該專用肥在板栗林下魔芋種植上的應用提供科學依據(jù)。

1材料與方法

1.1材 料

魔芋品種為‘嵐皋花魔芋’。

魔芋專用生防放線菌有機肥為西北農(nóng)林科技大學資源環(huán)境學院微生物資源研究室及項目組共同研制。內(nèi)含發(fā)酵有機肥64%、腐植酸鉀34%及放線菌D74(婁徹氏鏈霉菌Streptomycesrochei)，其中，D74數(shù)量為5.5×108CFU·g-1。生物肥中的生防放線菌劑為固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物。制劑生產(chǎn)所用菌株D74由西北農(nóng)林科技大學資源環(huán)境學院微生物資源研究室分離、篩選及鑒定。

試驗區(qū)板栗林土壤類型為黃棕壤，0～20 cm土壤基本理化性質(zhì)為有機質(zhì)19.6 g·kg-1，速效氮20.1 mg·kg-1，速效磷6.75 mg·kg-1，速效鉀153.9 mg·kg-1，pH 7.12。

1.2方 法

1.2.1小區(qū)試驗試驗于2014年4-11月在陜西省鎮(zhèn)安縣結子鄉(xiāng)栗園村陳康林板栗林-魔芋套種地進行。

設3個處理： 不施肥對照(CK)，每穴施D74放線菌生物有機肥100 g(D74+100)，每穴施D74放線菌生物有機肥50 g(D74+50)。

播種時挑選質(zhì)量250 g左右，形狀規(guī)則，頂芽健康露白的種芋球莖作為供試材料。種植前將種芋用農(nóng)用鏈霉素(2 000萬單位)300倍液浸種10 min，撈出晾干后播種。2014-04-06種植，2014-11-20收獲測產(chǎn)。試驗地總面積約38 m2。每處理24株，重復3行，每行8株，株距×行距為50 cm×60 cm，南北向排列。各處理之間留過道(80 cm)，四周設置保護行(80 cm)。

1.2.2生物學性狀及生長狀況調(diào)查于2014-09-21日用游標卡尺測量植株地徑；用卷尺測株高和葉幅；用葉綠素儀檢測植株頂數(shù)第1片小葉的葉片綠色度(SPAD)值；采用LI-6400P便攜式光合測定儀于9:00-12:00測定小區(qū)魔芋頂數(shù)第1片小葉的凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導度(Gs)及胞間CO2摩爾分數(shù)(Ci)，并計算葉片瞬時水分利用效率(WUE=Pn/Tr)。采集魔芋頂數(shù)第1片小葉，參照高俊鳳[9]方法測定多酚氧化酶(PPO)活性、丙二醛(MDA)質(zhì)量摩爾濃度及可溶性蛋白質(zhì)量分數(shù)。

1.2.3產(chǎn)量及球莖品質(zhì)測定2014-11-20收獲魔芋，統(tǒng)計健康球莖數(shù)量、根莖個數(shù)及塊莖667 m2產(chǎn)量，按照費甫華等[10]公式計算生長系數(shù)。按照下列公式計算處理各項指標較對照的增幅。

△CK=(處理-CK)/CK×100%

1.2.4數(shù)據(jù)處理采用Microsoft Excel 2003對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，計算平均數(shù)和標準差。對表中數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0軟件進行單因子方差分析，并用Duncan’s新復極差法進行差異顯著性檢驗。

2結果與分析

2.1放線菌生物有機肥處理下魔芋光合特性及誘導抗性的變化

2.1.1光合特性由表1可知，施用放線菌生物有機肥對魔芋葉片光合生理有顯著影響。其中，生物有機肥D74+100和D74+50處理，魔芋葉片Gs、Tr分別較CK顯著增加66.30%和66.85%、46.15%和49.65%(P<0.05)。放線菌生物有機肥D74+100處理，魔芋葉片Ci較CK顯著降低23.27%(P<0.05)。但放線菌生物有機肥對魔芋葉片Pn、SPAD值和WUE的影響未達到顯著水平(P>0.05)。

表1　生防放線菌生物有機肥對魔芋光合特性及誘導抗性的影響±s)

注：同行數(shù)據(jù)后不同字母表示差異顯著(P<0.05)，表2同。

Note:Different letters in the same row indicate significant difference at the 0.05 level, the same as table 2.

2.1.2誘導抗性由表1可知，生物有機肥D74+100和D74+50處理，魔芋葉片PPO活性、可溶性蛋白質(zhì)量分數(shù)分別較CK增加18.58%(P<0.05)和5.96%、32.54%(P<0.05)和22.44%，葉片MDA質(zhì)量摩爾濃度分別較CK顯著降低31.27%和26.42%，與CK差異均達到顯著水平(P<0.05)。

2.2放線菌生物有機肥處理下魔芋生物量、產(chǎn)量及球莖品質(zhì)的變化

2.2.1生物量從表2可看出，穴施生物有機肥處理對魔芋地徑無顯著影響，但顯著增加株高和葉長。生物有機肥D74+100和 D74+50處理，魔芋株高、葉長分別較CK增加10.02%和24.32%(P<0.05)、6.81%和19.72%(P<0.05)。

表2　生防放線菌生物有機肥對魔芋生物量、產(chǎn)量及球莖品質(zhì)的影響±s)

2.2.2產(chǎn) 量由表2可知，生物有機肥D74+100和D74+50穴施處理，魔芋健康球莖數(shù)量、塊莖667 m2產(chǎn)量、生長系數(shù)分別較CK顯著增加37.52%和37.52%、74.25%和32.63%、74.32%和32.68%，處理與CK的差異均達到顯著水平(P<0.05)。放線菌生物有機肥D74+100處理，魔芋根莖總數(shù)量也較CK增加26.38%(P<0.05)。

2.2.3球莖品質(zhì)由表2還可看出，生物有機肥D74+100處理，魔芋球莖葡甘聚糖、淀粉和纖維素質(zhì)量分數(shù)分別較CK顯著增加30.60%、17.10%和7.19%，處理與CK的差異均達到顯著水平(P<0.05)；水分質(zhì)量分數(shù)較CK降低21.05%(P<0.05)。表明球莖中干物質(zhì)累積增加，其中葡甘聚糖質(zhì)量分數(shù)大幅度增加對魔芋精粉品質(zhì)有提高作用。

3討 論

隨著集約規(guī)模化及連作種植，魔芋軟腐病日趨嚴重，造成魔芋產(chǎn)量和品質(zhì)急劇下降。研制與應用具有防病促生及微生態(tài)調(diào)整功能的專用生物有機肥改善魔芋根區(qū)土壤微生物區(qū)系、刺激根系發(fā)育，提高魔芋抗病性，有望從源頭上預防軟腐病及其他病害發(fā)生。供試放線菌婁徹氏鏈霉菌D74對魔芋的防病促生作用已被研究證實[2, 7]；腐植酸鉀與放線菌配施對魔芋的防病促生作用已得到證明[8]；腐植酸鉀與放線菌配施對丹參有顯著的防病促生作用[11]；有機肥及腐殖酸鉀含有豐富的有機營養(yǎng)成分，能促進作物生長、改善經(jīng)濟性狀，提高產(chǎn)量品質(zhì)及抗病性[12]。但不清楚以婁徹氏鏈霉菌D74為主要有效活菌研制的魔芋專用生防放線菌有機肥對板栗林下魔芋生長、產(chǎn)量及品質(zhì)方面的影響及其機制。

本試驗表明，每穴施供試放線菌生物有機肥100 g和50 g處理對魔芋的增產(chǎn)效果明顯，其塊莖667 m2產(chǎn)量分別較對照顯著增加74.25%和32.63%，不同施肥量間無明顯差異，表明對大小為250 g左右的種薯，每穴50 g用量即可，施肥量過大會增加投入。

光合作用是植物賴以生存的關鍵，也是植物發(fā)育和產(chǎn)量形成的基礎，植物中90%～95%干物質(zhì)來源于光合作用產(chǎn)物[13]。氣孔是植物光合作用中CO2進入和水分散失的通道，氣孔導度的變化對蒸騰作用產(chǎn)生直接影響[14]。本研究中供試生物有機肥D74+100和D74+50處理能顯著提高魔芋植株葉片氣孔導度和蒸騰速率，其中D74+100處理的胞間CO2摩爾分數(shù)顯著降低，但對應的凈光合速率增加不明顯，也與最后的實際產(chǎn)量不吻合，其原因有待進一步研究。

魔芋專用生防放線菌有機肥除提高魔芋光合作用外，也能提高魔芋植株的誘導抗性。這也是放線菌有機肥發(fā)揮抗逆作用的重要機制之一。PPO酶是衡量植物體內(nèi)防御反應的重要指標，PPO等保護酶參與植物體內(nèi)多種生理代謝，促進木質(zhì)素和酚類物質(zhì)合成，提高植物抗病性，保護植物細胞免受病原菌的侵染[15-18]；MDA是膜脂過氧化的主要產(chǎn)物，其含量可以反映植物遭受逆境傷害的程度[19]。植物體內(nèi)可溶性蛋白大多是參與代謝的酶類，其含量可作為酶活性的重要指標[20]。段春梅等[21]研究表明，施用生防放線菌菌劑Act12可使黃瓜葉片誘導酶PPO活性較不接種對照增加54.4%。本試驗結果表明，穴施魔芋專用生防放線菌有機肥，大田魔芋葉片PPO活性及可溶性蛋白質(zhì)量分數(shù)顯著高于對照，葉片MDA質(zhì)量摩爾濃度顯著降低，表明該肥能提高魔芋誘導抗性，該結果為供試魔芋專用生防放線菌有機肥提高魔芋植株抗逆性及健康程度提供了生化依據(jù)。

除促生增產(chǎn)作用外，供試專用生防放線菌有機肥對魔芋球莖品質(zhì)有顯著的改善作用，特別是穴施放線菌有機肥后魔芋球莖中功能性成分葡甘聚糖質(zhì)量分數(shù)提高幅度高達30.6%，顯示魔芋球莖干物質(zhì)積累增加。其機制可能與供試放線菌的代謝產(chǎn)物有關，即其促進葉片葉綠素合成，增強植物光合能力，進而提高球莖產(chǎn)量和干物質(zhì)積累。但該推論有待進一步研究證實。

本試驗使用的魔芋專用生防放線菌有機肥含有多功能放線菌及一定量的營養(yǎng)成分，其中的有機營養(yǎng)不僅能促進作物生長，也是接入生防放線菌的營養(yǎng)物質(zhì)，對其生長繁殖有促進作用，是放線菌的增效劑。施入該專用肥后，肥料中的放線菌能抑制魔芋根區(qū)土壤中有害菌生長繁殖，促進有益菌增殖，改善魔芋根區(qū)土壤中微生物菌群結構，減輕魔芋根系病害發(fā)生，同時提高了作物抗病性；能刺激作物根系生長發(fā)育，促進作物對水分和養(yǎng)分的吸收利用，進而提高肥料及土壤中養(yǎng)分的利用率。

本試驗所得結果證明，以專性生防放線菌活菌為主要有效成分，通過添加能提高魔芋抗病性及促進魔芋生長的有機營養(yǎng)為增效劑生產(chǎn)的魔芋專用生防放線菌有機肥對板栗林下魔芋產(chǎn)量提高及品質(zhì)改善效果明顯，應對其進行深入研究，并在魔芋栽培中推廣應用。

4結 論

施用魔芋專用生防放線菌有機肥能促進魔芋生長，大幅度提高魔芋產(chǎn)量及抗逆性，顯著增加魔芋功能成分葡甘聚糖質(zhì)量分數(shù)，改善魔芋球莖品質(zhì)。

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Study of Special Actinomycete-derived Organic Fertilizer on Growth-promoting ofAmorphophalluskonjacunderCastaneamollissimaStands

ZHANG Zhongliang1, HE Fei2and XUE Quanhong3

(1.College of Forestry, Northwest A&F University, Yangling Shaanxi712100, China; 2.College of Life Science,Northwest A&F University, Yangling Shaanxi712100, China; 3.College of Natural Resources and Environment, Northwest A&F University, Yangling Shaanxi712100, China)

The effects of actinomycete-derived organic fertilizer on the growth condition ofAmorphophalluskonjacwere evaluated in the paper.The plot experiment was conducted to investigate the biomass, photosynthetic characteristics, yield and corm quality ofA.konjacby applyingStreptomycesrocheiD74 with organic fertilizer.The results showed that: Under the treatment of actinomycetes mixed with organic fertilizer (D74+100 and D74+50), stomatal conductance and transpiration rate of leaf significantly increased by 66.30%, 66.85% and 46.15%, 49.65% (P<0.05) compared with control.Under treatment of actinomycetes mixed with organic fertilizer (D74+100), the polyphenol oxidase activity and soluble protein mass fraction ofA.konjacplant were 18.58% and 32.54% higher than those in the control, whereas the corresponding molality of malondialdehyde was 31.27% lower markedly than that in the control (P<0.05).Under D74+50 treatment, the plant height and leaf length increased by 24.32% and 19.72% (P<0.05), respectively.The total number of tubers, yield of tubers, and growth index were 26.38%, 74.25%, 74.32% higher than the control; the contents of glucomannan, starch and cellulose increased by 30.60%, 17.10%, 7.19%, respectively, compared with control (P<0.05).In conclusion, the tested actinomycetes-derived organic fertilizer can promote growth ofA.konjacby interacting with photosynthetic physiological, biochemical, inducing resistance and can improve the corm quality.

Amorphophalluskonjac;Streptomycesrochei; Biocontrol actinomycetes; Bio-organic fertilizer

2015-08-20

2015-10-26

Key Sci-tech Promotion Project of State Forestry Administration (No.2010-38); the Agricultural Sci-tech System Construction Project of Ministry of Finance (No.XTG2013-36);the Sci-tech Research Development Program of Shaanxi Province (No.2013K02-24).

ZHANG Zhongliang, male, associate research fellow.Research area: cultivation of economic forest and processing technology.E-mail: zzl579@126.com

XUE Quanhong, male, professor,Ph.D tutor.Research area: microbial resources.E-mail: xuequanhong@163.com

(責任編輯：潘學燕Responsible editor:PAN Xueyan)

2015-08-20修回日期：2015-10-26

國家林業(yè)局重點科技推廣項目(2010-38)；財政部農(nóng)業(yè)科技體系建設項目( XTG2013-36)；陜西省科學技術研究發(fā)展計劃項目(2013K02-24)。

張忠良，男， 副研究員，從事經(jīng)濟林栽培與加工利用技術研究。E-mail: zzl579@126.com

薛泉宏，男，教授，博士生導師，主要從事微生物資源研究。E-mail: xuequanhong@163.com

Q939.96

A

1004-1389(2016)07-1056-06

網(wǎng)絡出版日期：2016-06-30

網(wǎng)絡出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20160630.1634.030.html