一種復(fù)合菌肥的研制及其在草莓種植中的應(yīng)用

劉 柳,朱 麗,張曉霞,楊紹斌

(沈陽大學(xué) 生命科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧 沈陽 110044)

一種復(fù)合菌肥的研制及其在草莓種植中的應(yīng)用

劉 柳,朱 麗,張曉霞,楊紹斌

(沈陽大學(xué) 生命科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧 沈陽 110044)

利用菌糠與雞糞混合發(fā)酵,添加益生菌后制成復(fù)合菌肥.通過單因素實驗進行室內(nèi)盆栽效果檢驗,分析了菌糠與雞糞配比對草莓種植過程中生長發(fā)育與果實品質(zhì)的影響.盆栽試驗分為六組,定期施肥并測量草莓植株的生長指標(biāo)與果實的品質(zhì)指標(biāo).結(jié)果表明,菌糠與雞糞按照2∶3的比例進行混合發(fā)酵后,添加4×109cfu·mL-1的混合菌劑制備的復(fù)合菌肥對促進草莓生長和提高果實品質(zhì)作用效果最為明顯.

菌糠;雞糞;復(fù)合菌肥;益生菌;草莓

我國食用菌總產(chǎn)量躍居世界第一,每年栽培食用菌所產(chǎn)生的廢料菌糠可達 400萬噸以上[1-2].當(dāng)前,種植戶及廠家對菌糠的處理大都是作為固體垃圾,直接丟棄或焚燒,這不但造成資源浪費,同時還導(dǎo)致霉菌和害蟲滋生,污染環(huán)境[3-4].菌糠作為農(nóng)業(yè)廢棄物,其有機質(zhì)含量仍很高、各種速效養(yǎng)分齊全,并且含有植物生長所需多種物質(zhì),是一種非常有價值的有機肥料,其取材廣泛,價格低廉,在新型有機肥開發(fā)、應(yīng)用方面前景廣闊[5-7].

目前,在草莓種植中主要使用的肥料是化肥和洋豐復(fù)合肥等,使用這些肥料,不但會導(dǎo)致土壤板結(jié)、酸化、沙化、養(yǎng)分失衡等問題,而且還會影響草莓的長勢、產(chǎn)量以及果實品質(zhì),降低其商品價值[8-10].本研究以菌糠為載體配合家禽糞便,經(jīng)過發(fā)酵制成有機肥,再添加能夠產(chǎn)生抗菌物質(zhì)、分解有機物、預(yù)防植物病害的益生菌劑,制成低污染、低成本、高肥效并具有生物活性的復(fù)合菌肥.旨在解決草莓種植中因肥力不足而導(dǎo)致的生長發(fā)育緩慢與果實品質(zhì)不佳等問題.

1 材料與方法

1.1材料

平菇菌糠:取自沈陽市遼中縣彰驛蘑菇房,對廢棄菌糠進行預(yù)處理,于60 ℃烘干4 h,經(jīng)粉碎過5目篩,備用.

雞糞:取自沈陽市遼中縣彰驛養(yǎng)雞場,風(fēng)干至含水分30%～40%,備用.

發(fā)酵袋、除臭菌劑與EM露:由市場購買.

菌種:蠟狀芽孢桿菌BacilluscereusFrankland and Frankland、枯草芽孢桿菌Bacillussubtilis、巨大芽孢桿菌Bacillusmegaterium由實驗室分離培養(yǎng).

培養(yǎng)基:氯化鈉5 g,牛肉膏3 g,蛋白胨10 g,瓊脂15 g(液體培養(yǎng)基不加),蒸餾水1 000 mL,在pH值為7.0、 溫度為121 ℃的條件下滅菌20 min.

實驗藥品和儀器:體積分數(shù)1%鹽酸溶液、體積分數(shù)2%草酸溶液、體積分數(shù)2%硫酸溶液、2,6-二氯靛酚溶液、0.001 mol·L-1碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液、質(zhì)量分數(shù)1%可溶性淀粉指示劑、體積分數(shù)3%過氧化氫溶液、質(zhì)量分數(shù)6%碘化鉀溶液、0.1 mol·L-1氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液、體積分數(shù)0.5%酚酞指示溶液、722型分光光度計、水浴鍋、電子天平、手持測糖儀等.

草莓種子:由市場購買.

1.2方法

1.2.1 菌肥制作

(1) 菌劑制作.將生活垃圾降解菌劑樣品稀釋,使用無菌接種環(huán)取稀釋液少許在平板上進行劃線培養(yǎng).置于37 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h,經(jīng)培養(yǎng),每一個細胞長成一個菌落,將這些菌落分離,并在新的培養(yǎng)基上繼續(xù)劃線培養(yǎng),直到培養(yǎng)基上的菌落只有一種為止,并計數(shù),最終獲得三種菌株,蠟狀芽孢桿菌BacilluscereusFrankland and Frankland、枯草芽孢桿菌Bacillussubtilis和巨大芽孢桿菌Bacillusmegaterium分別標(biāo)記為1、2、3號菌株;將平板中培養(yǎng)好的1、2、3號菌株按照無菌操作分別接種到斜面培養(yǎng)基中,37 ℃無光培養(yǎng),當(dāng)斜面上菌絲旺盛并無雜菌時待用.先將制備好的斜面培養(yǎng)基上的1、2、3號菌種分別用接種鏟取一塊約20 mm2大小的菌苔接入液體培養(yǎng)基(裝樣量為50 mL/100 mL三角瓶)中,培養(yǎng)溫度37 ℃,搖床轉(zhuǎn)速200 r·min-1,培養(yǎng)時間為24 h.最終將三種菌株混合制成4×109cfu·mL-1的混合菌液.

(2) 雞糞除臭.用電子秤稱取1 kg新鮮的雞糞,并對其進行除臭處理.首先,將1 kg新鮮的雞糞置于40 cm×60 cm×3.5 cm托盤中,向雞糞中按照體積比50∶1的比例均勻的噴灑EM露,并用小鐵鏟進行充分攪拌,至EM露完全均勻的混在雞糞中即可,在室溫:(25±2)℃,相對濕度:50%±10%條件下,靜置4～5 h.這一過程可以使NH3、H2S、甲基吲哚等具有強烈臭味的氣體得到有效轉(zhuǎn)化與吸收.然后,將轉(zhuǎn)化完成的雞糞混合物置于45 cm×16 cm×0.04 cm的食用菌平菇栽培袋中,按照500∶1的體積比加入除臭菌劑,用小鏟進行充分攪拌,至雞糞與除臭劑均勻混合即可,在攪拌過程中雞糞混合物的含水量必須控制在60%±5%.最后,用尼龍繩進行封口處理,并將扎口密封完成的食用菌平菇栽培袋置于溫度(30±1)℃、濕度60%±3%,光周期12L∶12D恒溫箱條件下除臭72 h.每24 h將食用菌平菇栽培袋打開,翻混一次,使其充分除臭.

(3) 高溫堆腐.將菌糠和除臭后的雞糞分別按照1∶2;2∶3;1∶1;3∶2;2∶1的比例進行混合并攪拌均勻,按照每100 g混合肥中加入10 g催熟粉的比例分別加入適量催熟粉,充分攪拌均勻,然后在堆肥舍中堆積成肥堆,進行發(fā)酵腐熟.在發(fā)酵的整個過程中,根據(jù)堆肥的溫度變化,可以判定堆肥的發(fā)酵腐熟程度.當(dāng)溫度為15 ℃條件下,堆積3 d后,堆肥表面以下30 cm處的溫度可達70 ℃,堆積10 d后可進行第一次翻混.翻混時,堆肥表面以下30 cm處的溫度可達80 ℃.第一次翻混后10 d,進行第二次翻混.翻混時,堆肥表面以下30 cm處的溫度為60 ℃.再過10 d后,第三次翻混時,堆肥表面以下30 cm處的溫度為40 ℃,翻混后的溫度為30 ℃,含水質(zhì)量分數(shù)達30%左右.之后不再翻混,等待后熟.后熟一般需3～5 d,最多10 d即可.后熟完成,堆肥即制成.這種高溫堆腐進行發(fā)酵的方式,不但可以把糞便中的一些有害的蟲卵和雜草種子等殺死,而且能夠使大腸桿菌等有害微生物的數(shù)量大大減少,進而達到有機肥無害化處理的目的.向發(fā)酵后的混合肥中加入制備的混合菌劑,稱取5份4×109cfu·mL-1的混合菌液5 mL分別與五組發(fā)酵配方(每組100 g)進行混合,從而獲得不同配方的復(fù)合菌肥.

1.2.2 復(fù)合菌肥配方優(yōu)化

一共設(shè)置六組實驗,其他條件同1.2.1,按照菌糠和雞糞添加量的配比不同,將其分組,即A0(CK)、 A1(1∶2)、A2(2∶3)、A3(1∶1)、A4(3∶2)、A5(2∶1),每組均設(shè)9次重復(fù).其中,A0(CK)設(shè)為對照組,在對照組施用的是“妙鉀多”有機肥料,該肥為丹東草莓種植基地的常規(guī)施用肥,其成分主要含有腐殖酸、促生根劑以及N、P、K、S等大量元素,以及Bo、Cu、Zn等微量元素,其pH值為7.8.按照草莓幼苗期、生長期、盛果期調(diào)整施用劑量,將濃度稀釋后噴灑使用.從定植開始對草莓進行施肥,每盆對應(yīng)施肥2～3 g,第一次施肥一個月后,進行第二次施肥.從定植施肥開始平均每20 d測量一次草莓的生長指標(biāo),包括植株的生長高度,葉片面積,植株分支數(shù),鮮重,干重等,最后求取平均數(shù),列出表格進行結(jié)果分析.以后每隔半月施肥一次,直到草莓開花結(jié)果,測定草莓果實的產(chǎn)量、可滴定酸含量、可溶性糖含量、維生素C含量,求平均數(shù)并列表分析,最終確定菌糠與雞糞的最佳配比,即復(fù)合菌肥的最佳配方.

1.2.3 草莓生長與果實品質(zhì)的指標(biāo)與檢測方法

關(guān)于草莓在施肥過程中的生長狀況的檢測.從定植起,每隔20 d對盆栽草莓植株的株高、葉片面積、植株分支數(shù)、鮮重和干重取樣測定.株高直接用直尺測量子葉到生長點的高度獲得;使用面積測量儀測量每枝葉片的面積;直接觀察分支數(shù),進行計數(shù)并記錄;使用電子天平測定草莓植株的鮮重,之后采用干燥法處理并測定每株草莓植株的干重.

草莓品質(zhì)主要通過測量果實的平均產(chǎn)量、可滴定酸含量、可溶性糖含量以及維生素C含量等獲得.其中,果實平均產(chǎn)量可以由電子天平直接稱量;可滴定酸的含量可以利用標(biāo)準(zhǔn)酸堿滴定法進行測定,具體測定方法為:取0.5 g實驗樣品研磨均勻成漿,置于80 ℃的水浴鍋中浸提30 min,然后進行冷卻處理,并將其定容至50 mL.取10 mL的樣液用濃度0.1 mol·L-1NaOH滴定,最后計算可滴定酸的含量.每個處理取3份樣品進行提取操作,每份提取液測定3次重復(fù).可溶性糖的含量利用手持測糖儀直接檢測得到相應(yīng)數(shù)值.維生素C的含量可以通過2,6-二氯靛酚滴定法測定[11].具體測定方法為:取5 g樣品用體積分數(shù)1%HCl提取,定容到50 mL,取10 mL樣液用2,6-D滴定,最終計算維生素C含量,每個處理取3份樣品進行提取,每份提取液的測定進行3次重復(fù).

1.3數(shù)據(jù)分析

試驗所得數(shù)據(jù)均以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差形式表示,數(shù)據(jù)分析應(yīng)用EXCEL 2007與DPS 3.0進行計算和統(tǒng)計分析.

2 結(jié)果與分析

2.1復(fù)合菌肥對草莓生長狀態(tài)的影響

株高能夠直觀的反應(yīng)出植物長勢強弱.由表1可以看出,不同處理對草莓株高的影響效果不同,株高較CK增加5.8%～78.4%.草莓植株生長期間,各不同施肥水平間差異顯著情況也不相同,其中,A1、A5組對株高的作用效果較CK差異不顯著,兩個處理之間差異也不顯著,A2、A3組對株高的作用效果較CK差異顯著,兩個處理之間差異不顯著,A4組對株高的作用效果較CK差異顯著.

表1 不同配比菌肥對草莓生長狀況的影響Table 1 Effects of differentratio of bacterial manure on strawberry growth

注:表中上標(biāo)小寫字母表示處理在LSD5%水平下的差異顯著性.字母相同表示差異不顯著,字母不同表示差異顯著.

植物進行光合作用的過程中,葉片起到了重要的作用,葉片的面積大小和葉片分支數(shù)的多少能夠反應(yīng)出植物進行呼吸作用與光合能力的強弱.從表1的結(jié)果可以看出,在草莓植株生長發(fā)育的過程中,不同處理對草莓葉片面積與分支數(shù)的影響效果不同,葉面積較CK增加14.6%～129.8%,分枝數(shù)較CK增加18.5%～73.7%,各不同施肥水平間差異顯著情況也不相同,其中,A1、A5組對葉面積的作用效果較CK差異不顯著,兩個處理之間差異也不顯著,A2、A3組對葉面積的作用效果較CK差異顯著,兩個處理之間差異不顯著,A4組對葉面積的作用效果較CK差異顯著.A1、A4、A5組對分支數(shù)的作用效果較CK差異顯著,三個處理之間差異不顯著,A2、A3組對分支數(shù)的作用效果較CK差異顯著,兩個處理之間差異不顯著.

植株的鮮重與干重可以直接反應(yīng)植株的生長狀況、有機物積累以及其光合作用速率,是判斷植株長勢的重要指標(biāo).由表1可以看出,植株生長過程中,各個施肥處理的植株鮮重和干重均大于CK組,鮮重較CK增加9.1%～63.4%,干重較CK增加6.3%～65.6%.各不同施肥水平間差異顯著情況也不相同,其中,A1、A3、A4、A5組對植株鮮重的作用效果較CK差異不顯著,四個處理之間差異也不顯著,A1、A2、A3、A4組處理之間差異不顯著,A2組對植株鮮重的作用效果較CK差異顯著.

通過以上分析可以看出,經(jīng)過單因素分組實驗,施用復(fù)合菌肥的組別中,A1、A4、A5處理對草莓作用效果不太明顯,A2、A3處理對草莓作用效果相對明顯.其中A2組處理條件下,草莓的生長狀態(tài)最好,即菌糠和雞糞的配比為2∶3的比例進行混合發(fā)酵后制作的菌肥使用效果最佳.結(jié)果表明,復(fù)合菌肥具有促進草莓植株生長的能力.

2.2復(fù)合菌肥對草莓品質(zhì)的影響

由表2可以看出,所有復(fù)合菌肥處理過的草莓產(chǎn)量均高于CK.各不同施肥水平間差異顯著情況不同,A1、A2、A3、A4組對草莓產(chǎn)量的影響效果較CK組差異顯著,四個處理之間差異也顯著.A5組對草莓產(chǎn)量的影響效果較CK組差異不顯著.其中A2處理提高草莓產(chǎn)量最多,每株平均產(chǎn)量較CK組提高13%.

表2 不同配比菌肥對草莓品質(zhì)的影響Table 2 Effects of different ratio of bacterial manure on strawberry quality

注:表中上標(biāo)小寫字母表示處理在LSD 5%水平下的差異顯著性.字母相同表示差異不顯著,字母不同表示差異顯著.

與CK相比,經(jīng)過復(fù)合菌肥處理的草莓成熟的果實中可溶性糖的含量在一定范圍內(nèi)呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢,而可滴定酸的含量逐漸降低的趨勢,果實中的可溶性糖與可滴定酸的比也逐漸增大,且差異均達到顯著水平,詳情見表2.其中,A2處理下的草莓果實中可溶性糖值為(69.1±0.66)g·kg-1,可滴定酸值為(5.2±0.51)g·kg-1,其糖酸比值達到最大,因此,當(dāng)菌糠與雞糞的配比為A2(2∶3)時,對草莓果實糖酸含量的影響最為明顯,草莓品質(zhì)最佳.

分析表2中的數(shù)據(jù)可知,經(jīng)過復(fù)合菌肥處理的草莓果實中的維生素C含量明顯比CK組的維生素C含量高,且各個處理對草莓果實中維生素C含量的影響效果較CK組差異均達到顯著水平.其中A2處理下的草莓果實中維生素C含量為83.6±0.47(mg·(100 g)-1),較CK組提高36%,作用效果最為明顯.

從以上的結(jié)果分析中能夠看出,復(fù)合菌肥處理提高了草莓果實的產(chǎn)量、糖酸比與維生素C含量,進而提高了果實的整體品質(zhì),施用復(fù)合菌肥的各個組別差異均達到顯著水平.其中A2組處理下,草莓果實品質(zhì)達到最佳狀態(tài).

3 結(jié) 論

(1) 復(fù)合菌肥是利用菌糠作為載體,與雞糞按照2∶3的比例混勻發(fā)酵之后,添加由蠟狀芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌和巨大芽孢桿菌混合而成4×109cfu·mL-1的益生菌劑,從而制備獲得的一種新型菌肥.

(2) 復(fù)合菌肥對草莓植株的生長具有明顯的促進作用.經(jīng)過復(fù)合菌肥處理的植株株高較等量常規(guī)有機肥料增加78.4%,葉面積增加129.8%,分枝數(shù)增加73.7%,植株鮮重增加63.4%,干重增加65.6%.

(3) 復(fù)合菌肥能夠有效提高草莓果實的產(chǎn)量和品質(zhì).其中,復(fù)合菌肥A2處理條件下,草莓果實產(chǎn)量提高了13%,可溶性糖含量為69.1 g·kg-1,可滴定酸含量為5.2 g·kg-1,維生素C含量提高36%.由于復(fù)合菌肥中的微生物菌劑能夠提高土壤中的營養(yǎng)元素并加快分解有機質(zhì),進而使草莓品質(zhì)得到有效提高.與常規(guī)有機肥料相比,復(fù)合菌肥具有明顯的促進作用.

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DevelopmentofaCompoundBacterialManureandApplicationinStrawberryPlanting

LiuLiu,ZhuLi,ZhangXiaoxia,YangShaobin

(Life Science and Bioengineering College,Shenyang University,Shenyang 110044,China)

The bacteria were mixed with the manure of poultry,and the probiotics were added to make the compound fertilizer.The effects of bacteria bran and chicken manure on growth and fruit quality in strawberry cultivation were analyzed by single factor experiment.The pots experiment was divided into six groups,which regularly fertilized and measured the growth indexes of strawberry plants and the quality indexes of the fruit.The results show that after mixed fermentation of fungus chaff with chicken manure in a ratio of 2:3,the effect of compound bacteria fertilizer prepared by adding mixed fungus with concentration of 4×108cfu/g is the most obvious effect on promoting strawberry growth and improving fruit quality.

fungus chaff;chicken manure;compound bacterial manure;probiotics;strawberry

2017-07-05

沈陽市科技計劃項目(F13-216-9-00)

劉 柳(1992-)女,遼寧丹東人,沈陽大學(xué)碩士研究生;楊紹斌(1959-)男,遼寧沈陽人,沈陽大學(xué)教授.

2095-5456(2017)05-0384-05

S 634

A

【責(zé)任編輯:肖景魁】