木霉T11-W及蘋果枝條木屑對黃瓜幼苗生長的影響

王貽蓮，趙忠娟，楊凱，呂常厚，于毅，徐維生，李紀(jì)順*

(1.齊魯工業(yè)大學(xué)(山東省科學(xué)院) 山東省科學(xué)院生態(tài)研究所 山東省應(yīng)用微生物重點實驗室，山東 濟南 250103；2.煙臺市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，山東 煙臺 264001；3.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 植物保護研究所，山東 濟南 250100；4.山東省沂水縣諸葛鎮(zhèn)林業(yè)站，山東 沂水 276422)

我國是蘋果的主產(chǎn)地，2017年栽種面積為250.96萬公頃[1](1公頃=10 000平方米) ，2018年栽種面積有所下降，目前穩(wěn)定在200萬公頃左右，而山東省栽種面積在26.7萬公頃以上，每年產(chǎn)生約179萬噸蘋果樹殘枝資源[2]。

蘋果枝條是一種含有豐富營養(yǎng)物質(zhì)的有機物料[3]，但因其木質(zhì)化程度高，降解速度慢，在資源再利用中受到限制[4]，大部分被焚燒或當(dāng)作廢棄物處理，導(dǎo)致大量的生物資源被浪費。若將蘋果枝條開發(fā)為土壤改良劑還田，可提高土壤有機質(zhì)含量，改善土壤貧瘠，降低化肥施用量，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[2]，還可減少其對環(huán)境的危害，對實現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[5-6]。

近年來，隨著循環(huán)農(nóng)業(yè)理念的加強，人們在果樹枝條資源化利用方面做了多種嘗試，如生態(tài)覆蓋、有機堆肥和食用菌生產(chǎn)[3-4，7-9]等。但這些資源化利用方式存在周期長、利用效率低等缺點。如何提高廢棄蘋果枝條的利用效率，促進生物資源的再利用，是蘋果產(chǎn)業(yè)中亟待解決的問題之一[4]。

木霉(Trichodermaspp.)是一種廣泛存在于土壤、植物根際及根表的真菌，對多種植物病原真菌有拮抗作用，在生物防治領(lǐng)域應(yīng)用較廣[10-12]，對外源有機物料的分解轉(zhuǎn)化具有一定作用。通常，研究人員利用麩皮、秸稈等有機物料培養(yǎng)木霉[7]，而利用蘋果枝條培養(yǎng)木霉并將其作為土壤改良劑還田的研究較少。蘋果枝條含有豐富的纖維素、木質(zhì)素、糖類、脂肪及各種無機養(yǎng)分[7]，理論上可作為木霉的培養(yǎng)基質(zhì)，提高木霉在土壤中的活力，兩者結(jié)合有利于植物的生長發(fā)育。

本文為探尋蘋果樹修剪枝條資源化快速利用的方法，利用木霉T11-W對有機物料分解轉(zhuǎn)化和促生的生物學(xué)特性，研究了蘋果枝條培養(yǎng)木霉后和同時添加木霉對盆栽黃瓜幼苗生長發(fā)育的影響，以期為果樹枝條資源化快速利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

木霉T11-W：山東省科學(xué)院生態(tài)研究所環(huán)境微生物團隊保存所有；蘋果枝條：海陽錦源利盛茶果種植專業(yè)合作社和龍口市煙禾家庭農(nóng)場提供；黃瓜：品種為津研四號。

1.2 材料處理

處理木屑：蘋果枝條碎片經(jīng)121 ℃滅菌30 min，接種3×106cfu/g木霉培養(yǎng)7 d后，于70 ℃恒溫培養(yǎng)箱烘干1 h，然后將其粉碎成木屑，備用；

原木屑：未滅菌蘋果枝條碎片于70 ℃恒溫培養(yǎng)箱烘干1 h，然后將其粉碎成木屑，備用；

木霉母液：木霉在馬鈴薯葡萄糖瓊脂(PDA)培養(yǎng)基上培養(yǎng)至產(chǎn)孢后，用滅菌水洗下并調(diào)至孢子濃度為3.5×108cfu/mL，備用；

黃瓜催芽：黃瓜種子(津研四號)于帶濾紙培養(yǎng)皿中催芽，備用。

1.3 試驗設(shè)計

本研究共有兩次試驗，分別于 2020年 6月和7月在山東省科學(xué)院生態(tài)研究所溫室內(nèi)進行。第一次試驗設(shè)4個處理組，分別是1×105cfu/g木霉T11-W+0.7%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))原木屑處理、1×105cfu/g木霉T11-W處理、0.7%原木屑處理和空白對照；第二次試驗設(shè)5個處理組，分別是5×104cfu/g木霉T11-W+0.35%處理木屑處理、5×104cfu/g木霉T11-W處理、0.35%處理木屑、0.35%原木屑處理及空白對照，每組處理5次重復(fù)。試驗方案詳見表1～2。

表1 木霉及原木屑試驗方案

表2 木霉及處理木屑試驗方案

取試驗田間土壤，過20目篩，分裝于花盆(d=11.5 cm)中，每盆裝土600 g, 覆土100 g(0.7%木屑處理組每盆添加木屑4.9 g，0.35%木屑處理組添加木屑2.45 g)，澆200 mL底水(第一次試驗?zāi)久咕幚斫M澆木霉T11-W 1000倍母液稀釋液，第二次試驗?zāi)久咕幚斫M澆2000倍母液稀釋液)。每盆播種5粒已催芽露白的黃瓜種子，出苗后按時定量澆水，待生長滿15 d時，完整取出所有植株，用自來水沖洗干凈，測量株高、根長，然后再用去離子水清洗一遍，并分別烘干稱重，計算根冠比。

1.4 試驗指標(biāo)測定方法

株高與根長的測定：用0 ～ 30 cm 的直尺測量黃瓜苗的株高和最長根的長度。

根干重與地上部干重質(zhì)量測定：采用烘干法測定，根冠比為根干重與地上部干重的比值。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2007和 SPSS 22.0軟件進行統(tǒng)計與分析，并用Duncan's新復(fù)極差法進行差異顯著性檢驗。

綜合評價方法采用隸屬值的計算方法：

R(Xij)=(Xij-Xijmin)/(Xjmax-Xjmin)，

(1)

式中，R(Xij) 為i處理j性狀的模糊隸屬值，Xij為i處理的j性狀值，Xijmin為i處理j性狀最小值，Xjmax為j性狀最大值，Xjmin為j性狀最小值。

2 結(jié)果與分析

2.1 木霉及原木屑對黃瓜幼苗生長的影響

由表3可知，木霉及原木屑同時添加處理，即T11-W+0.7%原木屑處理與空白對照相比，黃瓜苗的根長、根干重、地上部干重及根冠比均有所增加，但僅根冠比這一指標(biāo)差異性顯著；單獨木霉T11-W處理對黃瓜苗的根長、株高、根干重、地上部干重及根冠比均高于空白對照，僅根長這一指標(biāo)差異性顯著。0.7%原木屑處理與空白對照相比，黃瓜苗的根長和株高受抑制，根干重、地上部干重及根冠比增加，但差異不顯著。T11-W+0.7%原木屑處理與單獨木霉T11-W處理相比，黃瓜苗的根長和株高受抑制，但根干重和根冠比增加，T11-W+0.7%原木屑處理與0.7%原木屑處理相比，黃瓜苗的根長、根干重、地上部干重及根冠比增加，表明添加木霉T11-W可改善原木屑對根長的抑制，提高根的干物質(zhì)量。

表3 木霉及原木屑對黃瓜幼苗生長的影響

將黃瓜苗的根長、株高、根干重、地上部分干重以及根冠比作為隸屬函數(shù)綜合評價指標(biāo)，評價結(jié)果(表4)表明，用量為1×105cfu/g木霉T11-W處理對黃瓜幼苗生長促進效應(yīng)最為顯著，其次是木霉及原木屑同時添加處理，即T11-W+0.7%原木屑處理，0.7%原木屑處理對黃瓜生長促進效應(yīng)總體優(yōu)于空白對照。

表4 木霉及原木屑對黃瓜幼苗生長影響的綜合評價

2.2 木霉及處理木屑對黃瓜幼苗生長的影響

木霉及處理木屑對黃瓜幼苗生長的影響結(jié)果詳見表5和表6。由表5可知，用量為5×104cfu/g木霉T11-W處理對黃瓜苗的根長、株高、根干重及地上部干重均高于空白對照，株高和地上部干重這兩項指標(biāo)差異顯著，其他指標(biāo)差異不顯著。0.35%處理木屑與空白對照相比，對黃瓜苗的株高有促生長作用，但差異不顯著，而根冠比較高差異顯著。0.35%原木屑處理與空白對照相比，對黃瓜幼苗的地上部干重有抑制，但根冠比高且差異顯著；T11-W+處理木屑與空白對照相比，對黃瓜苗的根長、株高、根干重及地上部干重均有抑制，僅地上部干重差異顯著，根冠比高且差異顯著。帶木屑處理組(T11-W+0.35%處理木屑、0.35%處理木屑和0.35%原木屑)根冠比均高于空白對照和單獨木霉T11-W處理，且差異顯著。

表5 木霉及處理木屑對黃瓜幼苗生長的影響

由表6可知，用量為5×104cfu/g木霉T11-W處理對黃瓜幼苗生長促進效應(yīng)最為顯著，其次是0.35%處理木屑組，接著依次是空白對照、0.35%原木屑和T11-W+0.35%處理木屑組。表明在木屑使用量為0.35%時，處理木屑對黃瓜幼苗的促生長作用優(yōu)于原木屑。處理木屑是先用蘋果枝條碎片培養(yǎng)木霉后又烘干粉碎，該處理會降低木霉菌的存活數(shù)量，但代謝產(chǎn)物存在，所以T11-W+處理木屑組相當(dāng)于木霉菌使用了兩次，該處理組木屑促生長作用綜合排序低，可能與木霉菌的用量大或代謝產(chǎn)物量大有關(guān)，需要進一步試驗驗證。

表6 木霉及處理木屑對黃瓜幼苗生長影響的綜合評價

3 結(jié)論與討論

為探尋蘋果樹修剪枝條資源化快速利用方法，本文研究了木霉生防功能菌T11-W與蘋果枝條碎片木屑結(jié)合對黃瓜幼苗生長發(fā)育的影響，結(jié)果顯示：單獨木霉T11-W處理對黃瓜幼苗生長促進效應(yīng)最為顯著；0.35%原木屑處理與空白對照相比，對黃瓜幼苗根長的抑制率為4.44%，莖高抑制率為0.26%，根干重與地上部干重均低于對照；而0.7%原木屑處理對根長抑制率為2.19%，莖高抑制率為6.38%，根干重提高23.16%，地上部干重提高9.34%，表明原木屑添加量大，有利于黃瓜幼苗的生長；原木屑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7%時，添加木霉可改善其對根長的抑制，并能進一步提高根的干物質(zhì)量；木屑在相同使用量(0.35%)時，處理木屑對黃瓜幼苗的促生長作用優(yōu)于原木屑處理；T11-W+處理木屑促生長作用綜合排序低，可能與木霉菌的用量大或代謝產(chǎn)物量大有關(guān)，需要進一步試驗驗證。

木霉T11-W+木屑處理綜合評價排序雖不如單用木霉T11-W處理，但根冠比卻高于其他所有處理。根冠比能反映植物的生長狀況，也能反映土壤環(huán)境對根系和地上部分的不同影響[13]。本研究中，所有帶木屑處理組(1×105cfu/g T11-W +0.7%原木屑、0.7%原木屑、5×104cfu/g T11-W+0.35%處理木屑、0.35%處理木屑和0.35%原木屑)根冠比均高于空白對照和木霉T11-W處理，這可能是因為添加蘋果枝條木屑增加了土壤孔隙度，為黃瓜苗的根系生長提供了空間，黃麗云等[14]也認(rèn)為土壤疏松孔隙多有利于根的生長。也可能是因為蘋果枝條木屑營養(yǎng)物質(zhì)釋放緩慢，養(yǎng)分供應(yīng)速率低，根系的吸收表面積增大，光合產(chǎn)物消耗多，向地上部輸送物質(zhì)減少，影響地上部生物量的積累，進而導(dǎo)致根冠比增加[15]。若延長黃瓜的生長期，木屑營養(yǎng)物質(zhì)充分釋放，木霉T11-W+木屑處理促生長優(yōu)勢是否會超過木霉T11-W處理，需要進一步驗證。