不同微生物菌劑對溫州蜜柑果實產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

彭柱青，金勝昔，梁曉敏，武松偉，胡承孝

園藝植物生物學教育部重點實驗室/新型肥料湖北省工程實驗室/華中農(nóng)業(yè)大學微量元素研究中心，武漢430070

柑橘作為世界三大水果之一，其種植面積逐年擴增。然而，我國柑橘施肥狀況調(diào)查表明，氮、磷、鉀肥過量施用的面積分別占57.3%、76.6% 和69.1%［1］，施肥量已遠遠超過柑橘樹體需求量，由此導致肥料利用率低、土壤酸化板結(jié)、樹體生長和抗性衰退、果實品質(zhì)產(chǎn)量下降等問題越來越嚴重［2］，亟需在減少肥料用量的同時修復和改善土壤、滿足樹體營養(yǎng)需求、提高果實品質(zhì)和產(chǎn)量。

微生物菌劑既能夠改善土壤理化性質(zhì)、提高微生物活性及酶活性，又能夠促進養(yǎng)分利用、提升作物產(chǎn)量、品質(zhì)及其抗病能力。目前微生物菌劑已應(yīng)用于蘋果、獼猴桃、香蕉、碭山酥梨、甜瓜、西瓜、葡萄等，但有關(guān)微生物菌劑對柑橘果實品質(zhì)、產(chǎn)量的作用鮮有報道。因此，本研究采用田間試驗，探究3 種微生物菌劑及其復合菌劑對柑橘養(yǎng)分吸收、果實品質(zhì)、產(chǎn)量的影響，以期為微生物菌劑在柑橘上的應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及材料

2016 年9 月至2017 年12 月，分別在華中農(nóng)業(yè)大學試驗柑橘園和武漢市蔡甸區(qū)索河柑橘園開展田間試驗，供試土壤均為黃棕壤，華中農(nóng)業(yè)大學試驗柑橘園土壤理化性狀：pH 6.42、堿解氮52.32 mg/kg、速效磷20.11 mg/kg、速效鉀204.65 mg/kg、有機質(zhì)18.64 g/kg；蔡甸區(qū)索河柑橘園土壤理化性狀：pH 6.51、堿解氮82.60 mg/kg、速效磷17.68 mg/kg、速效鉀129.12 mg/kg、有機質(zhì)20.18 g/kg。供試柑橘分別為8年生溫州蜜柑和5年生溫州蜜柑。

供試微生物菌劑為枯草芽孢桿菌（K）、多粘芽孢桿菌（D）、放線菌（F）、復合菌劑（H），由華中農(nóng)業(yè)大學農(nóng)業(yè)微生物學國家重點實驗室梁運祥教授團隊提供（枯草芽孢桿菌3 000 億CFU/g、多粘芽孢桿菌10億CFU/g、放線菌10 億CFU/g、復合菌劑30億CFU/g）；柑橘專用肥（N-P2O5-K2O：13-6-16，有機質(zhì)20%，含中微量元素），由湖北省武漢欣悅作物營養(yǎng)有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗方法

試驗均設(shè)置5 個處理：4 種微生物菌劑和不施用菌劑的對照處理。華中農(nóng)業(yè)大學試驗柑橘園：每處理3 個重復、每小區(qū)3 棵樹，2016 年12 月施用柑橘專用肥1 kg/株，于花期、坐果期、果實膨大期、果實收獲期分4 次追施尿素0.98 kg/株、磷酸二氫銨0.61 kg/株、硝酸鉀1.61 kg/株；4 種微生物肥料施用量為枯草芽孢桿菌0.1 g/株、多粘芽孢桿菌10 g/株、放線菌150 g/株、混合菌150 g/株，2017 年3 月以灌根方式施入土壤。武漢市蔡甸區(qū)索河柑橘園：每處理4個重復、每小區(qū)3 棵樹，2017 年3 月施柑橘專用肥2 kg/株，果實膨大期施柑橘專用肥壯果；微生物菌劑施用同華中農(nóng)業(yè)大學試驗柑橘園。

1.3 測定指標及方法

采用苯酚鈉次氯酸鈉比色法［3］測定土壤脲酶活性。土壤蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定［3］，土壤磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉法測定［4］。土壤堿解氮含量測定采用堿解-擴散法，土壤有效磷采用碳酸氫鈉浸提鉬銻抗顯色分光光度法，土壤速效鉀采用醋酸銨提取-火焰光度法測定，土壤有機質(zhì)測定采用重鉻酸鉀容量法［5］。植物全氮含量測定采用硫酸雙氧水消化-半微量蒸餾法。植物全磷含量測定采用硫酸雙氧水消化-鉬銻抗比色法。植物全鉀含量測定采用硫酸雙氧水消化-火焰光度計法［5］。維生素C 含量采用2，6-二氯靛酚滴定法測定［5］；可溶性固形物含量使用PA?-1 手持折光測糖儀（Atago，Japan）測定［6］?？傻味ㄋ岷浚何「涕俟麑嵓児? m?于錐形瓶中，加入約10 m?水，滴加2 滴酚酞指示劑，用標準堿（NaOH）滴定法測定［6］。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)使用Excel 2013 和SPSS 19.0 進行處理與統(tǒng)計分析，運用?SD 與Duncan 法進行多重比較，并采用Prism 5.0 R語言進行繪圖。

為比較不同菌劑對土壤理化性質(zhì)、酶活性與葉片氮磷鉀含量對溫州蜜柑果實品質(zhì)的影響，本研究采用單因子方差分析分別對2 處取樣地點的溫州蜜柑果實品質(zhì)進行分析，其中果品品質(zhì)指標作為響應(yīng)因子，采用不同的菌劑類型作為固定因子。在構(gòu)建模型前，分別檢驗了響應(yīng)因子的正態(tài)性與模型的方差齊性。當F 檢驗發(fā)現(xiàn)存在顯著差異時，采用Duncan法進行多重比較，以明確差異來源。

采用線性混合模型比較不同試驗地果品質(zhì)量的潛在環(huán)境響應(yīng)機制。其中，果品品質(zhì)（VC含量、可溶性固性物含量、可滴定酸、固酸比）作為響應(yīng)因子；土壤理化性質(zhì)、葉片理化性質(zhì)與土壤酶含量作為固定因子，取樣地點作為隨機因子。以膨脹方差因子值（variance inflation factor，VIF）值作為衡量模型共線性的標準，以避免固定因子共線性對模型穩(wěn)健性產(chǎn)生影響；當所有因子VIF＜5 時，認為模型不存在明顯共線性；如不滿足條件，則依次刪除VIF 值最高的因子直至滿足要求。為篩選最優(yōu)模型，分別計算所有潛在子模型AICc 值并進行排序；當存在模型的AICc值與最小AICc值之差（△AICc）＜2 時，則將所有滿足條件的模型進行平均并作為最優(yōu)模型，并計算不同因子相對重要性；如不存在△AICc＜2 的模型，則以AICc值最小的模型作為最優(yōu)模型。

線性混合模型構(gòu)建采用R 3.6.3 中l(wèi)me4 與lmerTest包進行；VIF 值計算采用car包進行；模型篩選與平均采用R 3.6.3 MumIn包進行。

2 結(jié)果與分析

2.1 微生物菌劑對溫州蜜柑果實品質(zhì)的影響

1）武漢市蔡甸區(qū)索河柑橘園。不同微生物菌劑均提高了溫州蜜柑果實可溶性固形物含量（圖1A），其中，枯草芽孢桿菌（K）、復合菌劑（H）分別提高9.13%、12.34%；而不同微生物菌劑降低了溫州蜜柑果實可滴定酸含量，其中多粘芽孢桿菌（D）使果實可滴定酸含量降低至0.35%，降低了28.57%；不同微生物菌劑處理溫州蜜柑果實固酸比均高于對照，其中多粘芽孢桿菌（D）、復合菌劑（H）處理溫州蜜柑果實固酸比分別提高了50.40%、52.06%。盡管不同微生物菌劑處理溫州蜜柑果實Vc 含量無顯著變化，多粘芽孢桿菌（D）、放線菌（F）、復合微生物菌劑（H）處理仍然使溫州蜜柑果實Vc 含量依次提高5.78%、8.36%、10.06%。

2）華中農(nóng)業(yè)大學試驗柑橘園。所有微生物菌劑處理使溫州蜜柑果實可溶性固形物含量均有所提高（圖1B），其中放線菌（F）、復合菌劑（H）處理溫州蜜柑果實可溶性固形物含量分別顯著提高11.89%、20.48%；使溫州蜜柑果實可滴定酸含量均有所降低，其中多粘芽孢桿菌（D）處理溫州蜜柑果實可滴定酸含量最低（0.43%），顯著降低了30.64%；溫州蜜柑果實固酸比均高于對照，其中多粘芽孢桿菌（D）、復合菌劑（H）處理溫州蜜柑果實固酸比分別顯著提高了57.06%、59.21%；溫州蜜柑果實Vc 含量均高于對照，其中放線菌（F）、復合微生物菌劑（H）處理溫州蜜柑果實Vc 含量分別顯著提高28.85%、27.97%。

綜合兩地試驗結(jié)果，微生物菌劑都不同程度地改善了溫州蜜柑果實品質(zhì)，其中復合微生物菌劑菌劑（H）平均提高了溫州蜜柑果實可溶性固形物16.41%、固酸比55.63%、Vc 含量19.02%，多粘芽孢桿菌（D）使溫州蜜柑果實可滴定酸平均降低29.60%、固酸比平均提高53.73%，放線菌（F）平均提高了溫州蜜柑果實Vc含量18.60%，表明復合微生物菌劑和多粘芽孢桿菌的效果更好。

2.2 微生物菌劑對溫州蜜柑產(chǎn)量的影響

對于武漢市蔡甸區(qū)索河柑橘園，不同微生物菌劑處理溫州蜜柑果實產(chǎn)量無顯著差異。對于華中農(nóng)業(yè)大學試驗柑橘園，多粘芽孢桿菌（D）處理使溫州蜜柑產(chǎn)量顯著提高193.55%，其他處理與對照相比并無顯著差異。由此說明，施用微生物菌劑短期內(nèi)對溫州蜜柑產(chǎn)量影響不大（圖1）。

圖1 不同菌劑對武漢市蔡甸區(qū)索河柑橘園（A）和華中農(nóng)業(yè)大學試驗柑橘園（B）溫州蜜柑果實品質(zhì)和產(chǎn)量的影響Fig.1 Effects of different microbial inoculants on citrus orchard in Suohe Town，Caidian District（A）and citrus orchard in Huazhong Agricultural University（B）yield and quality of satsuma mandarin fruit

2.3 微生物菌劑對溫州蜜柑葉片氮、磷、鉀含量的影響

1）武漢市蔡甸區(qū)索河柑橘園?？莶菅挎邨U菌（K）顯著提高溫州蜜柑葉片鉀含量26.69%；放線菌（F）顯著提高溫州蜜柑葉片含氮量34.48%；復合微生物菌劑（H）分別顯著提高了溫州蜜柑葉片氮、磷含量28.28%和11.76%；但多粘芽孢桿菌（D）對溫州蜜柑葉片大量養(yǎng)分無顯著影響（圖2A）。

2）華中農(nóng)業(yè)大學試驗柑橘園。枯草芽孢桿菌（K）顯著提高溫州蜜柑葉片鉀含量32.26%；放線菌（F）顯著提高溫州蜜柑葉片含氮量23.31%，且葉片含磷、鉀含量也有一定程度提高；復合微生物菌劑（H）顯著提高溫州蜜柑葉片磷含量；但多粘芽孢桿菌（D）對溫州蜜柑葉片氮、磷、鉀含量無顯著影響（圖2B）。

圖2 不同菌劑對武漢市蔡甸區(qū)索河柑橘園（A）和華中農(nóng)業(yè)大學試驗柑橘園（B）溫州蜜柑葉片養(yǎng)分含量的影響Fig.2 Effects of different microbial inoculants oncitrus orchard in Suohe Town，Caidian District（A）and citrus orchard in Huazhong Agricultural University（B）nutrient contents in leaves of satsuma mandarin

綜合兩地試驗結(jié)果，枯草芽孢桿菌（K）顯著提高溫州蜜柑葉片含鉀量，放線菌（F）顯著提高溫州蜜柑葉片含氮量，復合微生物菌劑（H）顯著提高溫州蜜柑葉片磷含量以及明顯提高了葉片氮含量。因此，不同微生物菌劑促進柑橘養(yǎng)分吸收的效果不同，復合微生物菌劑對促進柑橘養(yǎng)分吸收的作用更大。

2.4 微生物菌劑對溫州蜜柑土壤肥力的影響

1）土壤有機質(zhì)和速效氮、磷、鉀含量。對于武漢市蔡甸區(qū)索河柑橘園，枯草芽孢桿菌（K）、多粘芽孢桿菌（D）、放線菌（F）依次顯著提高土壤速效磷含量125.23%、68.67%、69.69%；復合微生物菌劑（H）則顯著提高土壤速效氮、磷及有機質(zhì)含量18.33%、83.82%、17.15%（表1）。對于華中農(nóng)業(yè)大學試驗柑橘園，枯草芽孢桿菌（K）顯著提高土壤速效鉀含量57.89%、有機質(zhì)含量89.74%；多粘芽孢桿菌（D）依次顯著提高土壤速效氮、磷及有機質(zhì)含量43.45%、119.52%、107.50%；放線菌（F）顯著提高土壤速效氮、磷、鉀以及有機質(zhì)含量分別為26.90%、180.72%、94.07%、81.85%；復合微生物菌劑（H）顯著提高土壤速效氮、磷、鉀及有機質(zhì)含量分別為24.50%、121.02%、92.09%、91.12%（表1）。

表1 不同菌劑對溫州蜜柑土壤速效氮（堿解氮）、磷、鉀及有機質(zhì)含量的影響Table 1 Effect of different microbial inoculants on the available（alkali hydrolyed）nitrogen，available phosphorus，available potassium and organic matter of the soil

綜合兩地試驗結(jié)果，各單一微生物菌劑都能夠提高土壤速效氮（堿解氮）、磷、鉀及有機質(zhì)含量，但以復合微生物菌劑（H）更能整體提高土壤有機質(zhì)和速效氮、磷、鉀含量。

2）土壤酶活性。對于武漢市蔡甸區(qū)索河柑橘園，多粘芽孢桿菌（D）顯著提高土壤磷酸酶活性94.54%，放線菌（F）顯著提高土壤脲酶活性79.69%，復合微生物菌劑（H）顯著提高土壤脲酶、磷酸酶活性78.12%、89.09%（表2）。對于華中農(nóng)業(yè)大學試驗柑橘園，枯草芽孢桿菌（K）顯著提高土壤磷酸酶、蔗糖酶活性100%、575.49%；多粘芽孢桿菌（D）顯著提高土壤脲酶、磷酸酶活性31.82%、111.11%；放線菌（F）顯著提高土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性18.18%、119.44%、449.02%；復合微生物菌劑（H）依次顯著提高土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性達48.48%、133.33%、599.51%（表2）。

表2 不同菌劑對溫州蜜柑土壤酶活性的影響Table 2 Effect of different microbial inoculants on the soil enzyme activity U/g

綜合兩地試驗結(jié)果，多粘芽孢桿菌（D）通過提高磷酸酶活性而提高土壤磷有效性，放線菌（F）通過提高脲酶活性而促進土壤有機態(tài)氮轉(zhuǎn)化、釋放，枯草芽孢桿菌（K）的作用因土壤而異，復合微生物菌劑（H）能顯著提高脲酶、磷酸酶和蔗糖酶的活性，整體提升土壤肥力。

2.5 果實品質(zhì)環(huán)境因子響應(yīng)分析

表3 結(jié)果顯示，土壤磷酸酶含量對果實維生素C含量呈顯著正響應(yīng)，葉片全鉀含量（TK）對果實維生素C 含量呈顯著負響應(yīng)，說明土壤磷酸酶對提升溫州蜜柑果實維生素C 具有一定積極意義。葉片全磷含量（TP）與果實可溶性固形物呈顯著正相關(guān)，但與可滴定酸呈顯著負相關(guān)，意味著葉片全磷（TP）對果實品質(zhì)具有廣泛影響，其作用主要體現(xiàn)在增加果實可溶性固形物而降低可滴定酸含量；果實固酸比與土壤磷酸酶含量及葉片全磷（TP）均無顯著關(guān)聯(lián)，而土壤速效磷對果實固酸比呈顯著正響應(yīng)，說明土壤速效磷可能對調(diào)節(jié)果實固酸比具有潛在積極意義。

表3 果實品質(zhì)性狀指標的環(huán)境響應(yīng)分析Table 3 Environmental response analysis of fruit quality

3 討論

本研究結(jié)果表明，復合菌劑處理不僅使溫州蜜柑果實可溶性固形物含量增加、可滴定酸含量降低、固酸比提高，還使果實維生素C 含量提高，在提高溫州蜜柑果實品質(zhì)、穩(wěn)定產(chǎn)量方面，相較于單菌處理，復合菌劑處理效果更佳、更全面。這與于會麗等［7］在西瓜上以及庫永麗等［8］在獼猴桃上的復合菌劑試驗結(jié)果一致。

通過線性混合模型分析，發(fā)現(xiàn)葉片全磷、土壤磷酸酶、土壤速效磷是影響溫州蜜柑果實品質(zhì)的重要指標。而只有混菌處理相對于對照組能顯著提高2個試驗地中柑橘葉片全磷含量；在土壤磷酸酶和速效磷方面，不同微生物菌劑處理相對于對照均有大幅度提高，說明微生物菌劑施用是通過促進土壤磷活性進而提高果實品質(zhì)，混菌處理更有效?？总S［9］在番茄上施用微生物菌劑后，微生物肥料能提高原有土壤速效磷含量、促進土壤磷的活化、提高土壤的供磷能力，從而改善番茄品質(zhì)，減輕番茄病害。Wu等［10］在紅肉臍橙上施用磷肥后，增加了其果實中的可溶性固形物，使其固酸比提高，并使其果實中可溶性糖的積累增加。黃春輝等［11］發(fā)現(xiàn)獼猴桃果實品質(zhì)與葉片磷含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，證明了葉片磷含量的提高對果實品質(zhì)具有提升作用。Cao 等［12］也發(fā)現(xiàn)成熟草莓果實中可溶性固形物含量與磷含量呈正相關(guān)。這些結(jié)果說明微生物菌劑提高果實品質(zhì)與促進土壤磷活化而改善植株磷營養(yǎng)緊密相關(guān)。

在兩地均發(fā)現(xiàn)土壤N、P、K有效性和酶活因微生物菌劑的施用而得到明顯提高。施用微生物菌劑抵御了有害微生物，使有益微生物分泌胞外酶進而加速分解土壤有機質(zhì)或肥料，產(chǎn)生植物可利用的養(yǎng)分［13］；或者施用的微生物本身具有溶磷、解鉀等功能而使土壤養(yǎng)分增加，劉紅波等［14］報道了類似結(jié)果。其中，復合微生物菌劑菌劑對土壤養(yǎng)分和酶活的整體效果最顯著，這可能是因為其含有多種微生物，能更全面地提高土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶的活性，加速土壤養(yǎng)分運轉(zhuǎn)，使土壤氮磷鉀養(yǎng)分加速釋放，從而提高溫州蜜柑樹體養(yǎng)分，穩(wěn)定溫州蜜柑產(chǎn)量并提高其果實品質(zhì)。這與馬鳳捷等［15］的研究結(jié)果一致。

綜上，盡管施用幾種微生物菌劑并沒有顯著提高溫州蜜柑果實產(chǎn)量，但因顯著促進土壤磷的活化和吸收而改善了果實品質(zhì)，尤其是復合菌劑效果更佳。