微生物菌對(duì)檸檬苗生長(zhǎng)和土壤理化性質(zhì)的影響*

閆素云，周先艷，王自然，杜玉霞，李 晶，鐘文彬，付小猛，岳建強(qiáng)

（1 云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶亞熱帶經(jīng)濟(jì)作物研究所，瑞麗 678600）（2 云南大學(xué)資源植物研究院）

瑞麗市位于云南省西南邊陲，屬南亞熱帶季風(fēng)性氣候，全年分旱雨兩季，基本無(wú)霜，氣候溫和濕潤(rùn)，屬于檸檬栽培適宜區(qū)。云檸1 號(hào)在云南省檸檬產(chǎn)區(qū)品種應(yīng)用覆蓋率在95%以上，國(guó)外以泰國(guó)、老撾、越南及緬甸等南亞?wèn)|南亞國(guó)家推廣種植[1]。該品種品質(zhì)好，果實(shí)中的油、果膠、檸檬苦素等次生代謝產(chǎn)物含量高[2]，汁多肉脆，可溶性固形物含量8.46%，總酸含量7.06%，維生素C 含量490 mg/kg，產(chǎn)量達(dá)60 t/hm2，優(yōu)質(zhì)果率達(dá)70%，一年有3 批次較集中的花和果，其中的秋花春熟果價(jià)值高，是近年來(lái)云南省的主栽品種之一[3]，也是云南省特色優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)之一，被列為高原特色現(xiàn)代農(nóng)業(yè)“十百千”行動(dòng)計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目[4]。

檸檬屬于多年生果樹(shù)，對(duì)肥料的需求量很大[5]。生產(chǎn)上果農(nóng)為了增加經(jīng)濟(jì)效益，大量地施用化肥，一味增加產(chǎn)量的同時(shí)會(huì)使檸檬園的生態(tài)環(huán)境遭受破壞[6]。檸檬園中過(guò)量化肥的投入，會(huì)造成土壤中酶活性的降低[7]，使土壤結(jié)構(gòu)愈加惡化[8]，出現(xiàn)土壤板結(jié)、酸化、有機(jī)質(zhì)含量降低等問(wèn)題[9-10]，進(jìn)而使檸檬根系受損嚴(yán)重，不利于根系的伸長(zhǎng)和發(fā)育，導(dǎo)致植株過(guò)早衰退，經(jīng)濟(jì)結(jié)果壽命縮短[11]。大量的研究結(jié)果證實(shí)，微生物菌在土壤中通過(guò)自身代謝和土壤活動(dòng)能分泌出對(duì)土壤有益的物質(zhì)，對(duì)培肥地力作用明顯[12]。因此增加土壤肥力最有效的辦法之一是在作物根系上接種含有益土壤的微生物菌，促使作物根部微生物新區(qū)系的形成并改善環(huán)境，從而更好地促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育[13-16]。可見(jiàn)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，微生物菌在土壤中發(fā)揮著極其重要的作用。本研究通過(guò)在檸檬苗根部施用叢枝菌根真菌、拜賴(lài)青霉、枯草芽孢桿菌、酵母菌4 種微生物菌，研究其在促進(jìn)植株生長(zhǎng)、改善土壤理化性質(zhì)等方面的作用，以期為瑞麗市檸檬種植提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用雙因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)（表1），以1 年生云檸1 號(hào)檸檬嫁接苗為試驗(yàn)材料，在檸檬苗根部環(huán)樹(shù)淺溝接種不同濃度的叢枝菌根真菌、拜賴(lài)青霉、枯草芽孢桿菌、酵母菌4 種微生物菌（分別記為A、B、C、D），以不施菌的盆栽作為對(duì)照（CK），并用基質(zhì)（有機(jī)肥∶椰糠∶土＝1∶2∶3）覆根，之后每隔30 d 環(huán)樹(shù)淺溝施1 次菌；每種菌株接種設(shè)4 個(gè)水平，即按接種劑量由少至多分別記為T(mén)1＝2/3T0、T2＝T0、T3＝4/3T0、T4＝2T0，T0 為生產(chǎn)商推薦接種量。各處理均設(shè)3 次重復(fù)，每處理9 株檸檬苗，于2020 年1 月29 日開(kāi)始施用微生物菌，于2021年12 月13 日開(kāi)始采樣測(cè)定相關(guān)指標(biāo)。

表1 各處理菌種類(lèi)及投入量

試驗(yàn)前檢測(cè)基質(zhì)土樣各理化指標(biāo)，結(jié)果為：pH值6.1，有機(jī)質(zhì)含量8.62 g/kg，堿解氮含量172.22 mg/kg，有效磷含量20.48 mg/kg，速效鉀含量0.36 mg/kg，鈣含量8.25 g/kg，鎂含量22.55 g/kg，有效銅含量0.59 mg/kg，有效鋅含量0.77 mg/kg，有效鐵含量3.25 mg/kg，有效錳含量91.53 mg/kg，脲酶活性2.5 U/g，中性磷酸酶活性488.34 U/g，蔗糖酶活性5.74 mg/g。

1.2 試驗(yàn)方法

葉片葉綠素含量用分光光度計(jì)測(cè)定；植株莖粗（嫁接口以上5 cm 處的直徑）用游標(biāo)卡尺測(cè)量；株高、冠幅用刻度尺測(cè)量；采用Photoshop 中的標(biāo)尺工具對(duì)葉片面積進(jìn)行測(cè)算。

土壤pH 值用電位法測(cè)定[17]。其他土壤理化指標(biāo)測(cè)定參照楊劍虹等[18]的方法，土壤有機(jī)質(zhì)含量用K2Cr2O7-H2SO4外加熱法測(cè)定；堿解氮含量用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；有效磷含量用NaHCO3法測(cè)定；速效鉀含量用NH4AC-火焰光度法測(cè)定；有效鐵、有效錳、有效銅含量和有效鋅含量用PinAAcle-900T 型原子吸收光譜儀測(cè)定；交換性鈣、交換性鎂含量用NH4AC 浸提之后，用PinAAcle-900T 型原子吸收光譜儀測(cè)定。

土壤酶活性參照姚槐應(yīng)等[19]的方法測(cè)定，土壤脲酶活性用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測(cè)定，土壤中性磷酸酶活性用磷酸苯二鈉比色法測(cè)定，土壤蔗糖酶活性用3,5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用SPSS 26.0 軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同微生物菌對(duì)檸檬苗莖粗、株高、冠幅、葉面積的影響

由表2 可知，4 個(gè)微生物菌處理的植株莖粗、株高、冠幅、葉面積與CK 相比均存在一定差異。其中，AT4、BT1、CT1、DT2 處理的植株莖粗分別比CK 高出8.67%、37.29%、3.84%、1.23%。對(duì)于植株株高，B 處理組4 個(gè)濃度處理均高于CK，尤其BT3 處理差異達(dá)顯著水平，較CK 高40.64%。從植株的冠幅來(lái)看，BT2 處理的東西方向和南北方向生長(zhǎng)較均勻，較CK 長(zhǎng)勢(shì)好，能較好地利用光能，利于植株后續(xù)的光合作用和坐果；其他微生物菌處理的冠幅與CK 相比表現(xiàn)較弱。AT2、AT4 處理的營(yíng)養(yǎng)枝葉面積分別比CK 高70.51%、61.25%，差異均達(dá)顯著水平，AT3 處理的結(jié)果枝葉面積比CK 高18.31%；B 處理組4 個(gè)濃度處理的營(yíng)養(yǎng)枝葉面積均顯著高于CK，以BT3 處理最高；C、D 處理組4 個(gè)濃度處理的葉面積與CK 相比均差異不顯著，其中CT2 處理的葉片長(zhǎng)勢(shì)較好。表明不同微生物菌濃度對(duì)檸檬植株不同部分的生長(zhǎng)促進(jìn)作用各不相同。綜合來(lái)看，B 處理組的植株長(zhǎng)勢(shì)優(yōu)于其他微生物菌處理，其苗木粗壯，冠幅和葉面積較大。

表2 不同微生物菌對(duì)檸檬苗莖粗、株高、冠幅、葉面積的影響

2.2 不同微生物菌對(duì)檸檬苗葉片葉綠素含量的影響

葉綠素是反映植株生長(zhǎng)狀況的重要指標(biāo)之一。從圖1 可以看出，AT1、AT2 處理的葉片葉綠素含量均顯著高于CK，AT3、AT4 處理均低于CK；B處理組4 個(gè)濃度處理的葉綠素含量均顯著高于CK，以BT3 處理最高，較CK 高158.75%；C、D 處理組4 個(gè)濃度處理的葉片葉綠素含量均顯著低于CK。綜合來(lái)看，B 處理組的葉片葉綠素含量明顯高于其他微生物菌處理，整體表現(xiàn)為B＞A＞C＝D。

圖1 不同微生物菌處理的檸檬苗葉片葉綠素含量

2.3 不同微生物菌對(duì)檸檬園土壤理化性質(zhì)的影響

2.3.1土壤pH 值、有機(jī)質(zhì)及大量元素含量

由表3 可知，各處理的土壤pH 值在5.11～7.30之間，A、C、D 處理組的土壤pH 值與CK 差異較小，B處理組的土壤pH值與CK相比下降了8.70%～25.94%。

表3 不同微生物菌對(duì)檸檬園土壤pH 值、有機(jī)質(zhì)及大量元素含量的影響

不同處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量存在一定差異，A處理組中，AT2 和AT4 處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量分別較CK 高9.47%、9.26%，差異均達(dá)顯著水平；B 處理組4 個(gè)濃度處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量均顯著高于CK，較CK 提高7.23%～23.13%；CT2、CT4 處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著提高，分別較CK 增加了21.95%、50.99%；DT1、DT2 處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量均顯著高于CK，分別較CK 提高20.31%、13.62%（表3）。

B 處理組4 個(gè)濃度處理的土壤堿解氮含量均顯著高于CK，較CK 提高了28.96%～59.37%；CT1、CT2、CT4、DT2 處理的土壤堿解氮含量均高于CK，但差異均不顯著；其他處理的土壤堿解氮含量均低于CK。4 種微生物菌處理組不同濃度處理中土壤堿解氮含量最高的分別是AT3、BT4、CT2、DT2，分別為15.73、27.46、19.22、19.97 mg/kg。綜合來(lái)看，各微生物菌處理土壤堿解氮含量表現(xiàn)為：B＞C＞A＞D（表3）。

A 處理組的土壤有效磷含量波動(dòng)較大，以AT1處理含量最高，較CK 高123.05%；B、C 處理組的土壤有效磷含量隨菌濃度增加呈“V”字形變化趨勢(shì)，其中BT4、CT4 處理均高于CK；D 處理組的土壤有效磷含量基本隨菌濃度增加而增加，DT3、DT4處理均顯著高于CK。綜合來(lái)看，各微生物菌處理土壤有效磷含量表現(xiàn)為：A＞D＞B＞C（表3）。

A 處理組的土壤速效鉀含量隨著菌濃度的增加呈現(xiàn)緩慢升高再降低的趨勢(shì)，除AT1 處理外，其他3 個(gè)濃度處理的土壤速效鉀含量均顯著高于CK，其中AT3 處理最高，為1.93 g/kg；B 處理組的土壤速效鉀含量均顯著高于CK，以BT4 處理含量最高，為5.80 g/kg；C、D 處理組的土壤速效鉀含量與CK相比均差異不顯著，CT1、CT4、DT4 均高于CK。綜合來(lái)看，各微生物菌處理土壤速效鉀含量表現(xiàn)為：B＞A＞C＞D（表3）。

2.3.2中微量元素含量

由表4 可知，A 處理組的土壤有效銅、交換性鈣含量與CK 相比差異均不顯著；AT4 處理的土壤有效鐵、有效錳、有效鋅含量均最高，且均顯著高于CK；AT2 處理的土壤交換性鎂含量最高，但與CK 差異不顯著。B 處理組的土壤有效銅含量與CK相比差異均不顯著；BT4 處理的土壤有效鐵、有效錳、有效鋅含量均最高，且均顯著高于CK；BT1處理的土壤交換性鈣、交換性鎂含量均最高，但與CK 差異均不顯著。C 處理組的土壤有效鐵、有效銅含量與CK 相比差異均不顯著；CT3 處理的有效錳、有效鋅含量均最高，分別較CK高170.82%和5.16%，差異均達(dá)顯著水平；CT4 處理的土壤交換性鈣、交換性鎂含量均最高，且均顯著高于CK。D 處理組的土壤有效銅、交換性鈣含量與CK 相比差異均不顯著；DT4 處理的土壤有效鐵、有效錳含量均最高，分別達(dá)0.29、115.90 mg/kg，且均顯著高于CK；DT3處理的有效鋅含量最高，達(dá)17.50 mg/kg，顯著高于CK；D 處理組的交換性鎂含量均顯著低于CK，以DT2 處理最高。

表4 不同微生物菌對(duì)檸檬園土壤中微量元素含量的影響

2.4 不同微生物菌對(duì)檸檬園土壤酶活性的影響

由圖2 可以看出，4 種微生物菌處理的土壤脲酶、中性磷酸酶、蔗糖酶活性存在明顯差異。其中，A、B 處理組的土壤脲酶活性均隨菌濃度的增加呈先增加后下降的趨勢(shì)，均以T2 處理的酶活性最高，分別為5 241.19、10 313.04 U/g，均顯著高于CK；C 處理組中，T2 和T4 處理的土壤脲酶活性最高，均顯著高于CK；D 處理組中，T2 處理的土壤脲酶活性最高，顯著高于CK。綜合來(lái)看，4 種微生物菌處理的土壤脲酶活性表現(xiàn)為：B＞C＞A＞D。土壤中性磷酸酶活性受拜賴(lài)青霉影響顯著，尤其是BT2處理的土壤中性磷酸酶活性比CK 高3.48 倍；AT3、AT4、DT3、DT4 處理的土壤中性磷酸酶活性均顯著高于CK。綜合來(lái)看，4 種微生物菌處理的土壤中性磷酸酶活性整體表現(xiàn)為B＞A＞D＞C。土壤蔗糖酶活性在4 種微生物菌處理組中呈現(xiàn)相同的變化規(guī)律，不同濃度處理的活性均顯著高于CK，均以T3處理的活性最高，以T2 處理的活性最低。綜合來(lái)看，4 種微生物菌處理的土壤蔗糖酶活性整體表現(xiàn)為B＞C＞A＞D。

圖2 不同微生物菌處理的檸檬園土壤酶活性

3 討論與結(jié)論

3.1 微生物菌與檸檬苗生長(zhǎng)狀況的關(guān)系

微生物菌中的有益活菌在改土、促生長(zhǎng)方面發(fā)揮著重要作用[20]。本研究結(jié)果表明，不同微生物菌處理對(duì)檸檬苗莖粗、株高、冠幅、葉面積有一定的影響，以拜賴(lài)青霉處理組的植株長(zhǎng)勢(shì)最優(yōu)，且隨著栽培時(shí)間的延長(zhǎng)，這種效果表現(xiàn)得更明顯，這一結(jié)果與雷先德等[21]的研究結(jié)果基本一致。葉面積的增加有利于植株更好地吸收自然光能和增加植株的光合同化作用，葉綠素含量是反映光合能力的重要指標(biāo)之一。本研究中，土壤中施用拜賴(lài)青霉，植株通過(guò)根部吸收利用可以顯著增加葉片葉綠素含量，這與陳羽等[22]的研究結(jié)果一致。

3.2 微生物菌與檸檬園土壤理化性質(zhì)的關(guān)系

微生物菌對(duì)土壤pH 值有一定影響，在本研究中施用叢枝菌根真菌、枯草芽孢桿菌、酵母菌的土壤pH 值與CK 差異較小，施用拜賴(lài)青霉的土壤pH值與CK 相比下降了8.70%～25.94%。有機(jī)質(zhì)是土壤養(yǎng)分的重要因子之一，有機(jī)質(zhì)含量高低對(duì)土壤肥力有著極其重要的決定性，一定程度上影響著植株的生長(zhǎng)，并在改善土壤理化性質(zhì)中具有重要作用[23]。施用不同微生物菌對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量均有顯著影響，在本研究中，枯草芽孢桿菌17.80 g/株（CT4）處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量遠(yuǎn)高于其他處理，這與王鳳嬌等[24]的研究結(jié)果一致。

植株在生長(zhǎng)期間的礦質(zhì)養(yǎng)分主要通過(guò)根系在土壤中吸收獲得，土壤中養(yǎng)分的豐缺程度會(huì)影響到植株的生長(zhǎng)。微生物菌的施用，可以豐富土壤的微生物菌群，有利于土壤中原有養(yǎng)分的釋放，進(jìn)而被植株根系吸收和利用[14]。本研究結(jié)果顯示，施用不用濃度的4 種微生物菌之后，叢枝菌根真菌54.00 mg/株（AT1）處理顯著提高了土壤有效磷含量，拜賴(lài)青霉處理顯著提高了土壤堿解氮含量和速效鉀含量，前文提到的拜賴(lài)青霉處理的株高和冠幅高于其他處理，也印證了這一點(diǎn)。對(duì)于檸檬植株而言，植株本身對(duì)微量元素的需求量較少但是又必不可缺，當(dāng)缺乏某一種微量元素時(shí)，植株在生長(zhǎng)過(guò)程中就會(huì)通過(guò)表型反映出來(lái)，其生長(zhǎng)就會(huì)受到限制。本研究中，施用不同微生物菌的土壤有效鐵、有效錳、有效鋅含量基本高于CK，這是由于土壤中大量的有益微生物在生命代謝過(guò)程中，產(chǎn)生的多種有機(jī)酸類(lèi)物質(zhì)促進(jìn)了土壤中微量元素的釋放[25]。

3.3 微生物菌與檸檬園土壤酶活性的關(guān)系

土壤質(zhì)量的好壞與健康程度與土壤酶活性緊密相連，它主要來(lái)源于土壤中的微生物代謝活動(dòng)和植株根系及其殘?bào)w[26]。土壤脲酶參與尿素水解，土壤氮代謝、氮轉(zhuǎn)化和無(wú)機(jī)氮供應(yīng)能力直接反映其活性高低[27-28]。磷酸酶活性與土壤有機(jī)磷礦化的潛力相關(guān)，微生物菌的施用，可增加土壤釋放磷酸酶的能力，輔助其產(chǎn)生可溶性的磷酸鹽供作物吸收[29]。土壤蔗糖酶與土壤有機(jī)質(zhì)代謝及氮磷含量密切相關(guān)，其反映了土壤肥力水平及土壤生物活性酶促反應(yīng)產(chǎn)物，能夠直接影響作物的生長(zhǎng)[30]。本研究中，施用低、中等濃度的拜賴(lài)青霉處理，均會(huì)提升土壤的脲酶、中性磷酸酶活性和蔗糖酶活性，且能夠優(yōu)化土壤中的微生物菌群。

綜上所述，從檸檬植株生長(zhǎng)、土壤養(yǎng)分含量的角度綜合來(lái)看，以施用拜賴(lài)青霉效果最佳，其中拜賴(lài)青霉62.50 mL/株（BT2）處理促進(jìn)植株冠幅增長(zhǎng)，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量和脲酶、中性磷酸酶活性的效果最佳；拜賴(lài)青霉83.30 mL/株（BT3）處理提高葉片葉綠素含量和土壤蔗糖酶活性的效果最佳；拜賴(lài)青霉125.00 mL/株（BT4）處理提高土壤大中微量元素含量的效果最佳。根據(jù)生產(chǎn)需求，拜賴(lài)青霉的這3 個(gè)濃度在瑞麗檸檬生產(chǎn)中值得推廣運(yùn)用。