微生物菌肥對蘋果幼苗氮 磷和鈣吸收利用的影響研究

高麗華

（山東種業(yè)集團(tuán)魯南有限公司，山東 日照 276800）

蘋果是世界四大水果之一，在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。土壤微生物是土壤的重要組成部分，參與土壤養(yǎng)分的循環(huán)，促進(jìn)土壤有機(jī)物的分解和轉(zhuǎn)化[1]。微生物肥料含有大量固氮菌和高活性有益微生物，可以促進(jìn)植物生長發(fā)育[2]。基于此，本研究選擇了矮化蘋果砧木MgT337幼苗作為試驗(yàn)材料，為通過微生物菌肥與常規(guī)施肥相結(jié)合，對微生物菌肥對蘋果的生長和養(yǎng)分吸收的作用進(jìn)行了研究，為提升蘋果對養(yǎng)分的吸收利用效率提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為蘋果M9T337矮化砧木幼苗，株高90～100 cm，莖桿直徑1 cm左右。

試驗(yàn)用微生物肥料由木美土里集團(tuán)（陜西楓丹百麗生物科技有限公司）提供。微生物肥料含有地衣芽孢桿菌、角質(zhì)芽孢桿菌、巨型芽孢桿菌、淀粉芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、耐高溫細(xì)菌、鏈霉菌、稀有放線菌和菌根真菌。其物化性質(zhì)為：N含量0.18%，P2O5含量0.78%，K2O 含量0.97%，有機(jī)物35.1%，有效活菌數(shù)≥2×108/g。

1.2 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)于2021年3月—9月在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝試驗(yàn)站進(jìn)行，氣候條件屬于溫帶濕潤性季風(fēng)氣候。試驗(yàn)地土壤為壤土，有機(jī)質(zhì)含量為186.30 mg/kg，全氮為0.88 g/kg，速效磷為39.73 mg/kg，速效鈣為189.14 mg/kg，pH值7.8。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)4 個(gè)處理，分別為對照組（CK）、120 g 菌肥+常規(guī)施肥（T1）、240 g 菌肥+常規(guī)施肥（T2）、360 g 茵肥+常規(guī)施肥（T3）。在3月中旬，將所配制的各處理與土壤混合均勻后，裝入長×寬×高為28 cm×28 cm×30 cm的塑料盆里，每個(gè)盆中填土10 kg，每盆1株，每個(gè)處理5個(gè)重復(fù)。除了CK之外，分別同時(shí)施入普通尿素0.67 g，硫酸鈣0.68 g，過磷酸鈣1.72 g。移栽后，緩苗7 d，從中挑選出一株與CK 生長情況基本相同且沒有病蟲害的幼苗，然后將其移到盆中，在生長情況穩(wěn)定之后，展開常規(guī)的管理工作，在9 月中旬展開采樣工作，使用抖土法獲得根際土，用自封袋收集并保存在冰盒之中，快速帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行處理。

1.4 項(xiàng)目測定

1.4.1 試樣分析和確定

在9 月中旬展開了破壞性采樣，將整株分解成了3 個(gè)部分，分別是根莖葉，樣品按照清水-洗滌劑-清水-1%鹽酸-3次去離子水的順序?qū)ζ溥M(jìn)行清洗，對各部分的鮮質(zhì)量進(jìn)行了稱質(zhì)量，之后立刻在105℃下殺青30 min，之后在80℃下烘干至恒質(zhì)量，將其電磨粉碎后，再過60 目篩，將其混合后裝袋，以備不時(shí)之需。將不同種類的植物標(biāo)本放入保育器中，在65℃下干燥，稱質(zhì)量，以干質(zhì)量計(jì)算其生物量。

1.4.2 根的形態(tài)學(xué)和活性的測定

將植物的根部用清水沖洗干凈，然后使用專業(yè)版Win-RHIZO（2007年版）根系分析軟件獲得根部掃描圖像，并用圖像分析軟件Deta— TSCAN（Del—ta-TDevices）測定了總的根長、根尖數(shù)和根表面積；用三苯基基四氮唑（TTC）的三氯甲烷（TTC）還原試驗(yàn)檢測了根的活性。

1.4.3 土壤理化特性的測量

用重鉻酸鈣容容法測得了土壤中的有機(jī)物質(zhì)含量；堿解氮的含量通過堿解氮的擴(kuò)散來確定；用鉬藍(lán)比色法檢測速效磷的含量；用火焰分光光度法測定了速效鈣的含量。

1.4.4 根際土壤可培養(yǎng)微生物數(shù)量測定

用稀薄平皿計(jì)數(shù)方法測定了根際土中的細(xì)菌、放線菌、馬丁氏培養(yǎng)基，用改良的高氏I型培養(yǎng)基培養(yǎng)、分離并計(jì)數(shù)了不同種類的細(xì)菌、放線菌、真菌。

1.4.5 測定土壤酶活的方法

用一次氯酸酚比色法和3次二硝基水楊酸比色法分別檢測了土壤中的尿素酶和蔗糖酶，并用磷酸苯二鈉比色法檢測了土壤中的酸性磷酸酶。

1.4.6 植物營養(yǎng)物質(zhì)的測定

用凱氏定氮法測得全氮，用火焰分光光度法測得全鈣，用鉬、銻抗比色法測得全磷。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用Excel2008；利用SPSS 統(tǒng)計(jì)軟件20.0 資料處理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的顯著性及關(guān)聯(lián)性進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 蘋果產(chǎn)量與肥料用量的關(guān)系

由表1可知，與CK相比，T3處理的根莖、葉生物量分別增加了27.71%、47.05%、34.03%。與CK 相比，T1處理的總生物量分別增加了15.82%、24.81%、36.07%。不同菌肥施用量對蘋果苗木的生物學(xué)產(chǎn)量都有一定的促進(jìn)作用，其中以T3處理的影響最大。

表1 不同施肥處理對蘋果生物量的影響Tab.1 Effects of different fertilization treatments on biomass of apple

2.2 蘋果根的形態(tài)和活性在不同肥料下的變化

根系作為植物養(yǎng)分的主要吸收器官，其活力是反映其生長發(fā)育與代謝能力的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。從表2 可以看出，在蘋果植株中，總根長、根尖數(shù)、根表面積及根系活力都有了一定的增加，并且T3處理明顯地比其他處理更高，并且與CK 相比，T3處理總根長、根尖數(shù)、根表面積及根系活力分別增加了12.03%、60.14%、11.82%及66.27%，在各個(gè)處理之間都達(dá)到了極顯著水平。

表2 不同施肥處理對蘋果根系指標(biāo)的影響Tab.2 Effects of different fertilization treatments on apple root indexes

2.3 土壤理化性質(zhì)在不同肥料施用下的變化

從表3 中可以發(fā)現(xiàn)，不同的施肥處理都對土壤的理化性質(zhì)有明顯的改善作用，使土壤的堿解氮、速效磷、速效鈣及有機(jī)質(zhì)含量有所提高。在T3處理中，堿解氮、速效磷、速效鈣、速效鈣、有機(jī)質(zhì)的含量均明顯高于對照，其變化幅度分別為64.26%、48.33%、36.64%、73.45%，并且在不同處理之間存在著極顯著的差異。

表3 不施肥處理對土壤理化性質(zhì)的影響Tab.3 Effect of no fertilization treatment on soil physicochemical properties

2.4 不同肥料施用條件下蘋果根際菌落結(jié)構(gòu)與功能的變化

由表4可知，不同的施肥處理對蘋果根際土壤中細(xì)菌、真菌和放線菌的數(shù)量都有明顯的增加。結(jié)果表明，蘋果根際土體中主要的微生物是細(xì)菌，其次是放線菌，最小是真菌。細(xì)菌、真菌和放線菌在土壤中的分布規(guī)律一致，從高到低依次為：T3＞T2＞T1＞對照。不同的菌種肥料施用水平對真菌、細(xì)菌和放線菌有明顯的促進(jìn)作用，并且在各個(gè)處理水平上有明顯的差別。

表4 不同施肥處理對蘋果根際土壤微生物數(shù)量的影響Tab.4 Effects of different fertilization treatments on microbial quantity in apple rhizosphere soil ×105 cfu/g

2.5 不同肥料施用條件下蘋果根際酶學(xué)特性研究

脲酶在氮素轉(zhuǎn)化中起著關(guān)鍵的作用，其活力不僅與土壤的供氮能力有關(guān)，而且還直接影響到尿素的利用。蔗糖酶是表征土壤肥力和成熟度的主要指標(biāo)，在提高土壤養(yǎng)分方面起著關(guān)鍵作用。從表5 可以看出，各肥料處理對尿素酶、磷酸酶和蔗糖酶活力都有明顯的促進(jìn)作用，其中，T3處理較CK分別增加了78.62%、51.94%和76.39%。隨著微生物菌劑施用量的增大，土壤中的酶活也隨之升高，其中以T3處理的影響最大。

表5 不同施肥處理對蘋果根際土壤酶活性的影響Tab.5 Effects of different fertilization treatments on enzymatic activity in apple rhizosphere soil %

2.6 蘋果在不同肥料條件下的營養(yǎng)吸收效應(yīng)

從表6 可以看出，使用微生物菌肥后，植物體內(nèi)的總氮、總磷、總鈣都有一定的增加，其中，T3處理較CK 分別增加了65.67%、77.31%、77.92%。由此可以看出，不同的微生物菌肥施用量都可以促進(jìn)植物對養(yǎng)分的吸收，從而使蘋果植株幼苗的全氮、全磷和全鈣含量得到提高。

表6 不同施肥處理對蘋果植株養(yǎng)分吸收的影響Tab.6 Effects of different fertilization treatments on nutrient uptake of apple plants g

2.7 植物根際土壤中適合的植物根際土壤養(yǎng)分的測定

植物的生物量與營養(yǎng)元素的吸收是衡量植物生長發(fā)育與營養(yǎng)元素利用率的一個(gè)主要指標(biāo)。通過對2項(xiàng)指數(shù)和菌肥添加量的擬合，找出在本實(shí)驗(yàn)條件下最適合的菌肥添加量。從圖1 可以看出，植物生物量和氮素營養(yǎng)利用效率與微生物肥料用量的關(guān)系是增加的，2個(gè)指數(shù)都是增加的。所以，在本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在蘋果幼苗的生長發(fā)育中，最適合的微生物菌肥的用量為290～360 g。

圖1 植株生物量、總養(yǎng)分含量與微生物菌肥施用量的關(guān)系Fig.1 Relationship between plant biomass,total nutrient content and application amount of microbial fertilizer

3 討論

微生物菌肥具有增加土壤有機(jī)質(zhì)、改良土壤環(huán)境、改良土壤微生物、改善土壤生態(tài)等作用。土壤微生物作為最活躍的組分，在土壤有機(jī)質(zhì)分解、腐殖質(zhì)生成、營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化等方面發(fā)揮著重要作用。在此基礎(chǔ)上，本項(xiàng)目研究了微生物菌劑對果樹根際土壤中的微生物群落結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和利用、根際微生態(tài)等方面的影響。結(jié)果顯示，在土壤中添加微生物肥，可明顯增加蘋果植株的生物量，并對其生長發(fā)育和營養(yǎng)元素的吸收起到正向的促進(jìn)作用。

微生物作為最具活力的微生物群落，通過不同的方式將有機(jī)物以不同的方式釋放到土壤中，從而對土壤的理化性質(zhì)和生物學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生重要影響。隨著土壤微生物的活躍，其對作物的影響也越來越大。本研究發(fā)現(xiàn)，生物菌肥可以促進(jìn)M9T337 苗木的生長，且不同種類的微生物在根際中存在著明顯的不同，其中細(xì)菌占據(jù)了絕對的優(yōu)勢，其次是放線菌，最后是真菌。土壤酶是影響土壤物質(zhì)代謝的關(guān)鍵因子，其活力被認(rèn)為是反映土壤肥力與環(huán)境變遷的一項(xiàng)主要指標(biāo)。尿素酶作為一種酰胺，通過水解有機(jī)質(zhì)中的肽鍵而產(chǎn)生氨氣和碳酸，被廣泛用于指示有機(jī)氮在土壤中的形態(tài)轉(zhuǎn)化。尿素酶與氮的轉(zhuǎn)化關(guān)系較大，而磷酸酶則與磷的轉(zhuǎn)化關(guān)系較大。土壤中的磷酸鹽是由植物根系、微生物、動(dòng)物等釋放出來的[3]。本研究結(jié)果顯示，微生物菌肥可以改善土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶的活力，與CK 相比，分別增加了52.27%、34.75%和42.26%，其中土壤脲酶的增強(qiáng)作用最為明顯。

根際是植物和土壤交互作用的重要場所，與植物對營養(yǎng)元素的吸收有著重要的關(guān)系。本研究發(fā)現(xiàn)，在蘋果根際土壤中，微生物菌肥的施用量越多，其主要影響因素就越多，且隨著微生物菌肥的使用程度越高，其有效營養(yǎng)物質(zhì)也越多。微生物菌肥施用到土壤中，可以改善土壤的物理結(jié)構(gòu)，為土壤中的微生物提供營養(yǎng)物質(zhì)，增加土壤中的有機(jī)質(zhì)，增加土壤的肥力，進(jìn)而促進(jìn)植物根系的生長，增加植物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。

從微生物菌肥對蘋果植株生長及養(yǎng)分吸收的情況來看，微生物菌肥的施用量對植物的生長及養(yǎng)分吸收有明顯的影響[4]。微生物菌肥施用量對植物生物量和總營養(yǎng)素含量與微生物菌肥施用量進(jìn)行擬合分析，兩者出現(xiàn)最大值時(shí)的微生物菌肥用量為290 g 和360 g。綜合分析，本實(shí)驗(yàn)所需的微生物菌肥在290～360 g。在此區(qū)域，植物生物量和總營養(yǎng)成分保持在較高的水平，變動(dòng)不大，說明此區(qū)域的微生物菌肥用量能促進(jìn)植物的生長，并能吸收更高的氮磷鈣。本試驗(yàn)所使用的是壤土，因?yàn)椴煌耐寥李愋?，其本身的土壤滲透性及保水保肥能力存在著差異，都會(huì)對其產(chǎn)生一定的影響。此外，本試驗(yàn)使用的是盆栽，空間的限制會(huì)對地下部的生長產(chǎn)生影響，在大田試驗(yàn)條件下，蘋果植株對微生物菌肥施用量的響應(yīng)還需要進(jìn)一步的研究。