生物菌肥對‘新梨7號’樹體營養(yǎng)及土壤養(yǎng)分的影響

王程成，張琦,2*，段黃金，張馳，閆敏，吉爽秋，穆凱代斯罕·伊薩克

（1塔里木大學園藝與林學學院/南疆特色果樹高效優(yōu)質(zhì)栽培與深加工技術國家地方聯(lián)合工程實驗室，新疆 阿拉爾 843300）

（2塔里木盆地生物資源保護利用重點實驗室，新疆 阿拉爾 843300）

（3塔里木大學生命科學與技術學院，新疆 阿拉爾 843300）

生物菌肥是一種內(nèi)含活性微生物可通過其生命活動分泌激素，增強植株對土壤養(yǎng)分的吸收，進而促進植物生長、改善果實品質(zhì)和提高果樹產(chǎn)量的肥料。生物菌肥對土壤具有改良作用，能夠提高土壤養(yǎng)分，改善土壤理化性質(zhì)［1］，增加土壤微生物活性和種群多樣性，刺激植株根系生長，進而促進植株根系吸收土壤中的養(yǎng)分［2］，增加土壤微生物對土壤碳源的利用率［3］，近年來，生物菌肥受到越來越多生產(chǎn)者重視和應用，有著廣闊的應用及發(fā)展前景［4-5］。NKEBIWE P M等［6］研究發(fā)現(xiàn)，菌種接種到田間玉米，可以促進玉米生長；YANG M S等［7］在蘋果上施菌肥可以顯著提高成花率、坐果率，增加單果重，提高產(chǎn)量。生物菌肥應用在蘋果［8］、香梨［9］、獼猴桃［10］、葡萄［11］等果樹生產(chǎn)上，取得顯著效果。

‘新梨7號’是‘庫爾勒香梨’和‘早酥’的雜交后代，具有成熟早、果肉酥脆、石細胞少和產(chǎn)量高等特點，深受農(nóng)戶和消費者的青睞［12］，在新疆、河北和山東等地大面積栽培。因此，本試驗以‘新梨7號’作為研究對象，探究生物菌肥對‘新梨7號’樹體營養(yǎng)及土壤養(yǎng)分的影響，以期為‘新梨7號’合理施用生物菌肥提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2020年5月—2020年9月在新疆生產(chǎn)建設兵團第一師十一團四連‘新梨7號’梨園內(nèi)進行?！吕?號’樹形為小冠疏層形，樹齡為8年生，南北行向，株行距為3m×5m，果園常規(guī)管理。生物菌肥選用木美土里（河北木美土里生物科技有限公司生產(chǎn)），菌種為解淀粉芽孢桿菌，有效活菌數(shù)≥（2×109）g。

1.2 試驗設計

設置4個處理，CK：不施菌肥；T1：每株施加1 kg生物菌肥；T2：每株施加2 kg生物菌肥；T3：每株施加3 kg生物菌肥。每個處理單株小區(qū)，重復3次，采用隨機區(qū)組設計，共計12株樹。5月24日在樹冠外圍土壤挖寬40 cm，深40 cm的環(huán)狀溝，生物菌肥與土壤充分拌勻一次性施入。

1.3 葉片質(zhì)量的測定

2020年9月6日采集‘新梨7號’葉片，從每株樹冠外圍隨機采取葉片100余片，立即帶回實驗室，做好標記，用游標卡尺測定葉長、葉寬、葉厚度；用葉面積儀測定葉面積；用電子天平測定葉鮮重干重；其余葉片于105℃殺青30 min，80℃烘至恒重，測定葉片干重；用不銹鋼粉碎機粉碎，過0.450 mm篩子，測定葉片營養(yǎng)物質(zhì)含量。參考鮑士旦［13］的方法測定葉片氮磷鉀含量，各處理重復3次。

1.4 果實品質(zhì)的測定

2020年9月6日采集果實，每株樹隨機采30個果實，裝入放有冰袋的泡沫箱內(nèi)，帶回實驗室，測定單果重、果實縱橫徑、果實硬度，各處理取下果肉，放于0℃下保存，測定內(nèi)在品質(zhì)。用天平稱單果重；用游標卡尺測量果實縱橫徑；用GY-1型硬度計測定果實硬度；可溶性固形物用手持折射儀測定；參考高俊鳳［14］及李合生［15］的方法測定可溶性糖、可滴定酸、維生素C含量。

1.5 土壤養(yǎng)分的測定

2020年9月5日采集土樣，每株樹隨機選取施肥處3個點，按0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm三個土層取樣，同一處理同一層土壤混勻，取部分裝入鋁盒測定土壤含水量，重復3次；經(jīng)風干后碾碎過0.149 mm土篩，保存測定土壤養(yǎng)分物質(zhì)含量。參考鮑士旦［13］的方法，有機質(zhì)用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測定；全氮用凱氏定氮法測定；全磷用硫酸-高氯酸消煮法測定；全鉀用火焰光度法測定；堿解氮用堿解擴散法測定；速效磷用0.5 mol·L-1NaHCO3比色法測定；速效鉀用CH3COONH4浸提，火焰光度法測定。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Microsoft Office Excel 2019對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、整理；采用DPS 7.05進行方差分析；采用GraphPad 8.0作圖；利用模糊分析法進行綜合分析。

2 結果與分析

2.1 生物菌肥對‘新梨7號’葉片質(zhì)量的影響

2.1.1 生物菌肥對‘新梨7號’葉片性狀的影響

從表1分析可知，T2和T3處理葉干重顯著高于CK，比CK高22.64%和15.09%；T2處理葉鮮重和葉厚度比CK分別高16.14%和7.70%；而各處理葉長、葉寬和葉面積均稍高于對照，無顯著差異。說明增施生物菌肥可以提高‘新梨7號’葉片質(zhì)量。

表1 不同處理對‘新梨7號’葉片性狀的影響

2.1.2 生物菌肥對‘新梨7號’葉片營養(yǎng)物質(zhì)含量的影響

由圖1分析可知，增施生物菌肥較CK能夠顯著提高葉片氮含量，分別提高了5.81%、9.39%和9.40%；T2和T3處理葉片磷和鉀含量顯著高于CK，分別比 CK高 15.83%、16.67%和 13.90%、10.70%。說明在5月下旬增施生物菌肥能夠顯著增加葉片營養(yǎng)含量，每株施3 kg生物菌肥顯著增加葉片氮和磷含量，每株施2 kg生物菌肥增加葉片鉀含量最高。

圖1 不同處理對‘新梨7號’葉片營養(yǎng)物質(zhì)含量的影響

2.2 生物菌肥對‘新梨7號’果實品質(zhì)的影響

2.2.1 生物菌肥對‘新梨7號’果實外觀品質(zhì)的影響由表2分析可知，各處理單果重均稍高于CK，但差異不顯著；T2和T3處理果實縱徑顯著高于CK，比CK高5.19%和5.80%；T3處理果實橫徑比CK增加4.48%。可見，5月下旬增施生物菌肥對‘新梨7號’外觀品質(zhì)影響不顯著。

表2 不同處理對‘新梨7號’果實外在品質(zhì)的影響

2.2.2 生物菌肥對‘新梨7號’果實內(nèi)在品質(zhì)的影響

由表3分析可知，增施生物菌肥能夠顯著提高‘新梨7號’果實內(nèi)在品質(zhì)，各處理果實的可溶性固形物顯著高于CK；T2和T3處理可溶性糖和糖酸比顯著高于CK，分別比CK高6.68%、15.90%和18.24%、34.50%，且處理間差異顯著，而T2與T3的可滴定酸較CK分別降低了12.50%和16.67%；T1和T3處理維生素C含量顯著高于CK?？梢?，生物菌肥能夠顯著增加‘新梨7號’果實內(nèi)在品質(zhì)，隨著施肥量的增加而增加。

表3 不同處理對‘新梨7號’果實內(nèi)在品質(zhì)的影響

2.3 生物菌肥對‘新梨7號’土壤養(yǎng)分的影響

由表4分析可知，增施生物菌肥能夠改善果園土壤養(yǎng)分。在0～20 cm土層中，各處理有機質(zhì)顯著高于CK，以T2處理最高；增施生物菌肥的全氮顯著高于CK，且各處理間具有顯著性差異；T2和T3處理全鉀含量顯著高于CK，分別比CK高19.74%和12.98%；T2和T3處理堿解氮含量較CK顯著提升27.70%和19.28%；各處理速效磷顯著高于CK，其中以T3處理最高，較CK增長了248.42%；各處理速效鉀含量較CK分別增長了13.94%、34.79%和23.80%；各處理全磷含量由大到小依次為：CK>T1>T2>T3。由此可見，單株施2 kg生物菌肥增加了土壤有機質(zhì)、全氮、全鉀、堿解氮和速效鉀含量，單株施3 kg生物菌肥增加了土壤速效磷。

表4 不同處理對‘新梨7號’土壤養(yǎng)分的影響

在20～40 cm土層中，各處理全氮顯著高于CK，以T2處理為最高。各處理全磷較CK分別顯著增加了38.63%、45.45%和50.00%；全鉀含量的順序為CK>T3>T2>T1；T2和T3處理堿解氮著高于CK，分別比CK高33.36%和160.90%；同時T2和T3處理速效鉀較CK顯著提高17.37%和28.16%；各處理速效磷分別是CK的1.43倍、2.20倍和1.47倍。由此可見，單株施2 kg生物菌肥能夠提高土壤全氮和速效磷含量，單株施3 kg生物菌肥能夠增加土壤全磷、堿解氮和速效鉀含量。

在40～60 cm的土層中，各處理有機質(zhì)顯著高于CK，以T2為最高；T2和T3處理全氮較CK分別顯著增加了25.00%和31.25%；各處理全磷的順序為CK>T1>T2>T3；T1與T2全鉀和速效鉀含量顯著高于CK，且各處理間差異顯著；T2處理速效磷含量顯著高于CK，是CK的1.41倍。試驗表明單株施3 kg生物菌肥可以增加土壤全氮、全鉀、堿解氮和速效磷含量，單株施2 kg生物菌肥能夠提高土壤有機質(zhì)和速效磷含量。綜上可知，在5月底增施菌肥可以顯著提高土壤肥力。

2.4 生物菌肥對‘新梨7號’樹體營養(yǎng)及土壤養(yǎng)分影響的綜合評價

利用模糊數(shù)學計算法得出‘新梨7號’果實品質(zhì)和土壤養(yǎng)分的綜合得分，綜合得分越大代表果實品質(zhì)和土壤養(yǎng)分含量越高。由表5可知，T3處理的綜合得分最高，為 0.849 9；T2次之，為0.722 0；CK最少，為0.069 0。

表5 不同處理的果實品質(zhì)和土壤養(yǎng)分的綜合得分

3 討論

3.1 生物菌肥對‘新梨7號’葉片質(zhì)量的影響

葉片為植株提供養(yǎng)分，是植物重要的“源”器官，植株葉片礦質(zhì)養(yǎng)分含量越高，說明植株的生長勢越好。劉春陽［16］研究結果發(fā)現(xiàn)，植株葉片越厚，葉肉細胞越多，可以增強光合用，使體內(nèi)碳同化量增加，增加養(yǎng)分的積累。賀志斌［17］研究結果顯示，增施生物菌肥能夠促進植株葉片內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的累積。本試驗結果發(fā)現(xiàn)，對‘新梨7號’施加2 kg以上的生物菌肥能夠顯著提高葉片內(nèi)氮、磷、鉀含量，與王愛斌等［1］研究結果一致，分析認為生物菌肥提高了土壤的養(yǎng)分含量和養(yǎng)分轉換效率，促進植株根系生長，植株能夠快速吸收土壤中的速效養(yǎng)分，植株將從土壤中吸收的養(yǎng)分儲存在葉片中，進而促進植株葉片的生長。

3.2 生物菌肥對‘新梨7號’果實品質(zhì)的影響

土壤養(yǎng)分對果實品質(zhì)有著非常重要的影響，生物菌肥通過抑制病菌提高根系呼吸作用［18］，有利于將植株從外界吸收的養(yǎng)分運輸?shù)焦麑嵁斨校纳乒麑嵠焚|(zhì)［16］。本研究中，高量生物菌肥能夠增加果實單果重和果實縱橫徑，可能是因為施加生物菌肥后，土壤中有益菌種活性增加，加速土壤中速效養(yǎng)分的釋放，滿足了果實發(fā)育的養(yǎng)分需求，加速了糖類向果實中運輸，促進果實組織的發(fā)育，使單果重和縱橫經(jīng)的增加，果形指數(shù)與對照無顯著差異，這與楊素苗等［19］在微生物肥與專用摻混肥料處理下的蘋果品質(zhì)均有顯著性提高研究結果一致。

本試驗中，高施用量的生物菌肥可顯著提高果實內(nèi)在品質(zhì)，在施加2～3 kg生物菌肥的處理下，可溶性固形物、可溶性糖和維生素C含量較對照具有顯著性提高，可溶性糖和可滴定酸既是水果的重要營養(yǎng)成分，也是水果的重要風味物質(zhì)，其構成和含量水平是決定水果甜酸風味的關鍵因素［10］，且隨著可滴定酸顯著下降，糖酸比顯著提高，這與張杰等［8］研究結果一致?？赡苁且驗榫试黾恿送寥牢⑸锏臄?shù)量，豐富了土壤微生物的種類，使土壤中有機質(zhì)充分分解，保證‘新梨7號’樹體和果實營養(yǎng)的供給，提高果實品質(zhì)。

3.3 生物菌肥對‘新梨7號’土壤養(yǎng)分的影響

土壤質(zhì)量對植株的生長有著重要的影響。劉春陽［16］研究發(fā)現(xiàn)，對獼猴桃施加生物肥料土壤全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀含量均比試驗前有所提高，尤其在0～20 cm和20～40 cm土壤最為顯著，與本試驗研究結果一致。0～20 cm和40～60 cm土壤全磷在施加生物菌肥后減小，速效磷增加，分析推測土壤中全磷在生物菌肥的作用下轉化為速效磷，這與王愛斌等［1］研究結果一致，但20～40 cm土層全磷含量增加，具體原因有待進一步研究。

土壤有機質(zhì)是幾乎含有植株需要的所有營養(yǎng)元素的物質(zhì)，通過增施肥料，可以快速提高土壤中有機質(zhì)含量［20］。本試驗研究結果發(fā)現(xiàn)，對‘新梨7號’施加生物菌肥可以明顯改善土壤結構，進一步提高土壤有機質(zhì)和堿解氮含量，增強土壤持久供肥能力，改善土壤環(huán)境，這與徐超［21］研究結果一致，但本試驗發(fā)現(xiàn)，單株增施生物菌肥2 kg比3 kg具有更好的效果，可能因為高量生物菌肥能夠使有機質(zhì)快速轉化為大量速效養(yǎng)分。

4 結論

增施生物菌肥提高了‘新梨7號’葉片質(zhì)量，提升了葉片氮磷鉀含量；不同處理對果實外在品質(zhì)無明顯改變，但高施肥量能夠顯著提升果實內(nèi)在品質(zhì)；高施肥量增加了各土層養(yǎng)分積累和釋放，隨著菌肥施入量的增加，改善土層的深度也會增加。綜上，單株增施2～3 kg生物菌肥對提高葉片質(zhì)量、改善果實品質(zhì)和提高土壤肥力具有較好效果。