2種植物促生菌株在上海葡萄上的應(yīng)用

王小月，石慧敏，王 焱

(1.上海市林業(yè)總站，上海 200072；2.南京林業(yè)大學(xué)，江蘇南京 210037；3.上海市林學(xué)會，上海 200072)

上海地處北亞熱帶季風(fēng)性氣候，是我國南方葡萄產(chǎn)區(qū)之一，農(nóng)業(yè)相對發(fā)達(dá)。葡萄是上海發(fā)展最好、效益最高的果樹產(chǎn)業(yè)，已成為各區(qū)農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收的重要來源。2019年上海葡萄栽培面積達(dá)3 010 hm2，葡萄產(chǎn)量受種植面積影響較大，但單產(chǎn)穩(wěn)定，近5年保持在19 500 kg/hm2左右。上海奉賢、嘉定、金山是葡萄主要生產(chǎn)地區(qū)[1]。經(jīng)過對3區(qū)實(shí)地調(diào)查，各果園使用有機(jī)肥的標(biāo)準(zhǔn)參差不齊，使用量和種類不盡相同。主要存在以下問題：有機(jī)肥肥效不足，果樹營養(yǎng)要求不能充分滿足；有機(jī)肥未完全腐熟，造成燒根；施用過多的有機(jī)肥，堆積的肥料尚未完全利用又添新肥，導(dǎo)致植物根際無法壯碩同時伴隨燒根。

微生物菌肥是一類含有特定功能活性微生物并兼具有機(jī)肥效應(yīng)的新型生物有機(jī)肥料，與傳統(tǒng)化學(xué)肥料相比，本身不直接向農(nóng)作物提供養(yǎng)分，而是通過活性微生物的固定、分解、分泌等生命活動改變土壤中養(yǎng)分變化，進(jìn)而影響作物的生長[2-3]。2016 年中央財(cái)政啟動了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“化學(xué)肥料和農(nóng)藥減施增效綜合技術(shù)研發(fā)”試點(diǎn)專項(xiàng)，力求解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系中因化肥農(nóng)藥過量施用帶來的生態(tài)環(huán)境污染、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、生物多樣性破壞等問題[4]。因此替代傳統(tǒng)化學(xué)肥料的新型肥料加速發(fā)展，各類微生物菌肥產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。在果園常用的有機(jī)肥中添加有益微生物制成菌肥，可以有助于土壤中殘留已久的有機(jī)質(zhì)釋放，果樹能充分吸收營養(yǎng)。同時微生物添加后能調(diào)節(jié)土壤及有機(jī)肥中的微生物菌群，進(jìn)一步改善土壤環(huán)境。

水拉恩氏菌(Rahnellaaquatilis) JZ-GX1是一株從馬尾松根際分離具有植酸酶活性的菌株，具有較好地分解有機(jī)磷作用，能提高葉綠素含量、凈光合速率等參數(shù)，顯著促進(jìn)馬尾松幼苗的生長[5]。JZ-GX1 還能顯著提高玉米種子的活力和發(fā)芽率，能有效促進(jìn)玉米植株的生長，同時具有較高地合成植物生長素IAA 的能力[6]。阿氏芽孢桿菌(Bacillusaryabhattai)SK1-7是一株從楊樹根際分離出的菌株，具有極強(qiáng)地釋放土壤氮肥、溶解土壤中難溶性磷、分泌蛋白酶、外泌有機(jī)酸、外泌植物生長素的特點(diǎn)，能有效降解土壤中的硅酸鹽、鋁酸鹽，提高可溶性鉀含量，有效地緩解植物缺鉀[7]。

為進(jìn)一步擴(kuò)大各優(yōu)良抗病促生菌的應(yīng)用范圍，研制出更適合果樹生長的微生物肥料，筆者將SK1-7、JZ-GX1這2種菌株應(yīng)用于上海市奉賢區(qū)的葡萄，與原地塊有機(jī)肥結(jié)合，探究菌株結(jié)合有機(jī)肥處理對葡萄生長及果實(shí)品質(zhì)的影響，旨在發(fā)揮菌株的功效，提高果品質(zhì)量，改良土壤環(huán)境，同時為微生物肥料的研制及應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況試驗(yàn)地位于上海市農(nóng)工商現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)開發(fā)有限公司。該地位于奉賢區(qū)五四農(nóng)場，屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，四季分明，土壤為濱海微砂質(zhì)黃壤土，pH 為7.5～7.8，土壤養(yǎng)分豐富，供肥、保肥能力較強(qiáng)。試驗(yàn)地面積0.4 hm2。

1.2 試驗(yàn)材料試驗(yàn)葡萄品種為陽光玫瑰(VitislabruscanaBailey×V.viniferaL.Shine Muscat)，5年生?！瓣柟饷倒濉笔侨毡巨r(nóng)研機(jī)構(gòu)以“安蕓津21號×白南”雜交育成的歐美雜交種，自2009年開始引入我國多地種植[8]。

供試菌株為阿氏芽孢桿菌SK1-7、水拉恩氏菌JZ-GX1，保存于南京林業(yè)大學(xué)林木病理學(xué)實(shí)驗(yàn)室。

培養(yǎng)基Nutrient Broth(NB)：牛肉膏3 g/L，蛋白胨10 g/L，氯化鈉5 g/L，pH 7.0，滅菌備用。

菌株原液制作方法: 將菌種接種于NB培養(yǎng)基中置于搖床活化培養(yǎng)24 h(28 ℃，200 r/min)后取出，吸取1 mL活化好的菌液再次接種于內(nèi)有50 mL NB培養(yǎng)基的100 mL容量瓶中搖床培養(yǎng)24 h(28 ℃，200 r/min)即得種子液，將種子液接種于50 L液體發(fā)酵罐中發(fā)酵培養(yǎng)24 h，獲得大量細(xì)菌發(fā)酵液，取出儲存?zhèn)溆谩?/p>

園內(nèi)施用的有機(jī)肥為牛糞肥，有機(jī)質(zhì)含量≥30%。

1.3 試驗(yàn)方法2019年春季調(diào)查葡萄果園種植情況，試驗(yàn)方案見表1。共設(shè)3個處理，分別為SK1-7+有機(jī)肥、JZ-GX1+有機(jī)肥、對照處理，各約0.13 hm2，每個處理44棵葡萄重復(fù)。2019年10月12日按試驗(yàn)設(shè)計(jì)處理。將135 t/hm2的牛糞肥均勻覆蓋在即將試驗(yàn)的土壤上。按照菌液∶水=1∶2的比例攪拌配制形成稀釋菌液，噴灑450 L/hm2稀釋液。將稀釋液倒入打藥機(jī)內(nèi)，通過噴灑方式將稀釋的菌液直接噴灑在已覆土的牛糞肥上，菌液噴灑完畢后進(jìn)行人工翻土攪拌。2020年11月和2021年3月，在原試驗(yàn)地進(jìn)行菌劑復(fù)施，處理方法和施菌用量與第一次相同。

表1 2種菌株在奉賢葡萄的試驗(yàn)處理(2019—2021年)

1.4 測定項(xiàng)目與方法

1.4.1生長指標(biāo)

1.4.1.1葉綠素含量。選擇天氣晴朗，每棵樹選擇3個結(jié)果枝上無病蟲害、無機(jī)械損傷的第4基節(jié)葉片，用便攜式葉綠素儀測定葡萄葉片葉綠素含量(用SPAD 值表示)[9]。

1.4.1.2葉片橫徑、縱徑。每棵樹選擇2個結(jié)果枝上無病蟲害、無機(jī)械損傷的第4基節(jié)葉片，使用直尺測量葉片橫徑、縱徑。

1.4.1.3葉片厚度。每棵樹隨機(jī)選擇2個結(jié)果枝的第4基節(jié)葉片，用游標(biāo)卡尺從葉脈基部連同葉脈測定葡萄葉片厚度，每個處理測定50片葉片厚度。

1.4.1.4葉片面積。將一張白紙板上畫一個1 cm×1 cm的小正方形，將葉片與小正方形放入同一平面內(nèi)進(jìn)行拍照。使用Photoshop軟件將小正方形的像素和葉片的像素讀取出來。

葉面積=葉片像素/正方形像素×1 cm2

1.4.2果實(shí)品質(zhì)

1.4.2.1葡萄穗重。每個處理隨機(jī)摘取15串葡萄，用電子秤測定每串葡萄的穗重，整理數(shù)據(jù)得到各處理的平均穗重。

1.4.2.2葡萄果粒重。每個處理隨機(jī)摘取15串葡萄，每串的上中下各摘出一粒葡萄，用電子秤測定其果粒重，整理數(shù)據(jù)得到各處理的平均果粒重。

1.4.2.3葡萄果穗橫徑和縱徑。每個處理隨機(jī)摘取15串葡萄，用直角尺測定果穗橫徑、縱徑，整理數(shù)據(jù)得到各處理的平均果穗橫徑、縱徑。

1.4.2.4葡萄可溶性固形物。每個處理隨機(jī)摘取15串葡萄，每串的上中下位置各摘出一粒葡萄，用糖度儀ATAGO測定其可溶性固形物含量，整理數(shù)據(jù)得到各處理的平均果粒重。

2 結(jié)果與分析

2.1 2種菌株處理下的葉綠素含量2021年4月14日測定葉片葉綠素含量， SK1-7+有機(jī)肥及JZ-GX1+有機(jī)肥處理組的葉片葉綠素含量顯著低于對照組(表2)。

2.2 2種菌株處理下的葉片厚度2021年4月14日測定葉片厚度， SK1-7+有機(jī)肥處理組的平均葉片厚度為2.62 mm，比對照組平均葉片厚度1.76 mm提高48.86%。JZ-GX1+有機(jī)肥處理組的平均葉片厚度為1.88 mm，與對照組相比無顯著差異(表2)。

2.3 2種菌株處理下的葉片橫徑和縱徑2021年4月14日測定葉片橫徑、縱徑，發(fā)現(xiàn)2個菌株處理組的葉片橫徑、縱徑均比對照組提高。SK1-7+有機(jī)肥處理組的葉片橫徑為25.09 cm，JZ-GX1+有機(jī)肥處理組的葉片橫徑為23.97 cm，比對照組22.44 cm分別提高11.81%、6.82%。SK1-7+有機(jī)肥處理組的葉片縱徑為17.68 cm，JZ-GX1+有機(jī)肥處理組的葉片縱徑為18.60 cm，比對照組16.84 cm分別提高4.99%、10.45%(表2)。

2.4 2種菌株處理下的葉面積2021年4月14日測定葉面積， SK1-7+有機(jī)肥處理組的葉面積為671.29 cm2，JZ-GX1+有機(jī)肥處理組的葉面積為644.43 cm2，比對照組591.06 cm2分別提高13.57%、9.03%，且差異顯著(表2)。

表2 2種菌株對葡萄葉片葉綠素含量、葉片厚度和葉片大小的影響(2021年)

2.5 2種菌株處理下的葡萄穗重2019年10月施菌，2020年8月測定各處理的葡萄穗重。SK1-7+有機(jī)肥、JZ-GX1+有機(jī)肥處理組葡萄平均穗重為917.14、855.29 g，明顯高于同期對照組741.79 g。SK1-7+有機(jī)肥和JZ-GX1+有機(jī)肥處理較單施有機(jī)肥的穗重分別提高了23.64%和15.30%(表3)。

后期再連續(xù)2次施菌，2021年8月3日分別測定各處理的葡萄穗重。SK1-7+有機(jī)肥、 JZ-GX1+有機(jī)肥處理葡萄平均穗重為732.99、753.00 g，高于同期對照組穗重(668.33 g)。施用SK1-7+有機(jī)肥和JZ-GX1+有機(jī)肥處理顯著提高了穗重，較單施有機(jī)肥的穗重分別提高了9.67%和12.67%(表4)。

2.6 2種菌株處理下的葡萄果粒重2019年10月施菌， 2020年8月分別測定各處理的葡萄果粒重。SK1-7+有機(jī)肥、 JZ-GX1+有機(jī)肥處理葡萄平均果粒重為11.92、11.66 g，顯著高于同期對照組果粒重(10.22 g)。施用SK1-7+有機(jī)肥和JZ-GX1+有機(jī)肥處理較單施有機(jī)肥的葡萄果粒重提高了16.63%和14.09%(表3)。

后期再連續(xù)2次施菌，2021年8月3日分別測定各處理的葡萄果粒重。結(jié)果表明，2株菌株處理后的葡萄果粒重與對照相比無顯著差異(表4)。

2.7 2種菌株處理下的葡萄果穗橫徑、縱徑果實(shí)成熟后測定各處理葡萄果穗橫徑、縱徑。SK1-7+有機(jī)肥、 JZ-GX1+有機(jī)肥處理葡萄果穗橫徑為12.63、12.68 cm，略高于對照組(12.36 cm)。SK1-7+有機(jī)肥、 JZ-GX1+有機(jī)肥處理葡萄果穗縱徑為22.69、 23.06 cm，略高于對照組葡萄的果穗縱徑(22.37 cm)。處理組的橫徑、縱徑與對照之間差異未達(dá)顯著水平(表3)。

后期再連續(xù)2次施菌，2021年8月3日分別測定各處理的葡萄果穗橫徑、縱徑。結(jié)果顯示，2株菌株處理后的葡萄橫徑、縱徑與對照相比無顯著差異(表4)。

2.8 2種菌株處理下的葡萄可溶性固形物含量2019年10月施菌，果實(shí)成熟后測定各處理的葡萄可溶性固形物含量。處理組的葡萄可溶性固形物含量與對照相比達(dá)顯著差異(P<0.05)(表3)。

表3 2種生物菌肥對葡萄果實(shí)品質(zhì)的影響(2020年8月)

后期再連續(xù)2次施菌，果實(shí)成熟后測定各處理的葡萄可溶性固形物含量。SK1-7+有機(jī)肥、JZ-GX1+有機(jī)肥處理的可溶性固形物含量為17.12%、17.90%，與對照相比分別提高了7.94%和12.86%。結(jié)果表明，連續(xù)2年施菌比僅1年施菌在提高可溶性固形物含量上效果更佳(表4)。

表4 2種生物菌肥對葡萄果實(shí)品質(zhì)的影響(2021年8月)

3 結(jié)論與討論

Chen等[7]發(fā)現(xiàn)阿氏芽孢桿菌SK1-7在解鉀發(fā)酵培養(yǎng)基中培養(yǎng) 168 h 后，解鉀量達(dá) 10.8 μg/mL，解鉀率為32.62%。水拉恩氏菌JZ-GX1是前期從馬尾松根際土壤中篩選獲得的高效植酸鹽降解菌株，經(jīng)測定具有較高的植酸酶活性，并且能夠顯著促進(jìn)楊樹和馬尾松的生長[5]?？拙S亮等[10]研究表明水拉恩氏菌JZ-GX1 可分泌羧酸鹽型和異羥肟酸型2種嗜鐵素，屬于復(fù)合型鐵載體。優(yōu)良菌株的解鉀、固氮、解磷、解植酸鹽、分泌嗜鐵素、分泌IAA等能力將有機(jī)肥中難以釋放的營養(yǎng)物質(zhì)順利分解，促進(jìn)土壤肥力的提升。研究表明，微生物菌劑和有機(jī)肥復(fù)配后，可以提高土壤酶活性，增強(qiáng)土壤中速效氮磷鉀和有機(jī)質(zhì)含量，將難溶性的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為植物可吸收的營養(yǎng)成分。當(dāng)有機(jī)肥腐熟程度較低時，微生物菌劑會附著在其上生長繁殖，降解難溶性養(yǎng)分，最終提高肥效。而對于一些腐熟程度較高的肥料，添加微生物菌劑更有利于調(diào)節(jié)和優(yōu)化土壤環(huán)境。

該研究在園內(nèi)牛糞肥的基礎(chǔ)上，施用菌劑SK1-7、JZ-GX1處理后，提高了陽光玫瑰的生長指標(biāo)，如葉片厚度、葉片橫縱徑、葉面積，同時也顯著改善了陽光玫瑰的果實(shí)品質(zhì)，在穗重、果粒重、果穗橫縱徑、可溶性固形物含量等指標(biāo)上均有所提高。在連續(xù)施菌的情況下，穗重和果穗橫縱徑2年測定結(jié)果均保持提高狀態(tài)。在果粒重和穗重方面，1年施菌即可，提高效果顯著。SK1-7、JZ-GX1連續(xù)2年處理后，葡萄的可溶性固形物含量顯著提高7.94%和12.86%。推測可溶性固形物含量的積累需要在養(yǎng)分積累充足時才顯現(xiàn)。第1年施菌，菌劑與牛糞肥結(jié)合后充分腐熟牛糞肥，將肥料中難溶的氮、磷、鉀逐步釋放，供植物吸收；第2年繼續(xù)施菌劑與牛糞肥，菌體數(shù)量增加，進(jìn)一步充分釋放了牛糞肥與土壤中的養(yǎng)分，供葡萄生殖生長與繁殖生長。養(yǎng)分積累到一定程度促進(jìn)了可溶性固形物含量的充分積累，由此不同菌劑的作用與對照的差異逐漸拉開，菌劑的使用提高了陽光玫瑰的可溶性固形物含量。

目前在果園生產(chǎn)實(shí)際中，管理者對微生物肥料的原理、作用了解不足，儲藏保管及施用方法不明確，片面依賴化肥的現(xiàn)象依然很明顯[4]。為了減肥增效，讓管理者充分認(rèn)識并使用微生物肥料十分必要。部分果園有機(jī)肥使用量很大，且未充分腐熟就覆蓋果園土壤，肥效無法充分釋放，且易造成燒苗現(xiàn)象，造成大量有機(jī)肥的浪費(fèi)。菌劑與有機(jī)肥混合后形成菌肥，將促進(jìn)N、P、K等營養(yǎng)釋放。后期研究將圍繞施用微生物菌劑后土壤熟化進(jìn)度、氨氣釋放、電解度等土壤因素，在肥料利用效率上闡述微生物制劑的作用。同時在上海進(jìn)一步開展應(yīng)用試驗(yàn)，有針對性地選擇如葡萄霜霉病嚴(yán)重地塊、粗放式管理地塊等，探究微生物菌劑能否緩解生產(chǎn)條件引起的限制。