微生物肥料在桑樹上的應(yīng)用效果及對家蠶的安全性探討

劉偉富 廉宇強 劉 芬 郭勇軍 魏建影 周堅兵 李擇桂 劉吉平

(1華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院,亞太地區(qū)蠶桑培訓(xùn)中心,廣東廣州 510642; 2佛山市植寶生態(tài)科技有限公司,廣東佛山 528000)

a.微生物菌劑處理;b.生物有機肥處理;c.復(fù)合微生物肥料處理;d.清水對照。

a.微生物菌劑處理;b.生物有機肥處理;c.復(fù)合微生物肥料處理;d.空白對照。

a.微生物菌劑處理;b.生物有機肥處理;c.復(fù)合微生物肥料處理;d.空白對照。

a.復(fù)合微生物肥料稀釋10倍;b.復(fù)合微生物肥料稀釋100倍;c.復(fù)合微生物肥料稀釋300倍;d.復(fù)合微生物肥料稀釋500倍;e.清水對照。

中國種桑養(yǎng)蠶歷史悠久,蠶桑產(chǎn)業(yè)作為我國的傳統(tǒng)功勛產(chǎn)業(yè),在我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展中占有重要地位。隨著國家“一帶一路”倡議的實施以及鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的大力推進,蠶桑產(chǎn)業(yè)正逐漸成為我國多個扶貧地區(qū)農(nóng)民脫貧、農(nóng)村經(jīng)濟繁榮的新型主導(dǎo)產(chǎn)業(yè),引導(dǎo)貧困地區(qū)發(fā)揮蠶桑優(yōu)勢特色產(chǎn)業(yè)“造血”功能,可帶動區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和蠶農(nóng)脫貧致富[1-2]。桑樹作為家蠶的唯一天然飼料,廣泛種植于寒帶、溫帶、亞熱帶與熱帶地域,是蠶桑產(chǎn)業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ),也是一種重要的經(jīng)濟林作物[3-4]。隨著“立桑為業(yè)”[5]的提出,現(xiàn)代的蠶桑產(chǎn)業(yè)不再拘泥于傳統(tǒng)的“種桑養(yǎng)蠶”,桑產(chǎn)業(yè)作為現(xiàn)代蠶桑產(chǎn)業(yè)體系的重要組成部分,逐漸發(fā)展形成了一個涉及種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、醫(yī)藥保健業(yè)、食品業(yè)、畜牧業(yè)、飼料工業(yè)、生態(tài)治理等跨行業(yè)的新型桑產(chǎn)業(yè),在畜牧養(yǎng)殖、食品、醫(yī)藥等方面都有廣泛的應(yīng)用[5-6]。

隨著農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、桑樹新種養(yǎng)模式的推廣以及生態(tài)環(huán)境的逐漸惡化使得桑園病蟲草害的發(fā)生日趨嚴重,桑園每年都要進行大量的施肥來提高桑葉產(chǎn)量。但長期大量、不科學(xué)地使用化肥和植保產(chǎn)品,也導(dǎo)致了土壤酸化、板結(jié)、有機質(zhì)降低和作物易發(fā)生病蟲害以及環(huán)境污染等問題。微生物肥料作為一種新型肥料生物制品,通過微生物的生命活動來發(fā)揮作用,具有改善土壤結(jié)構(gòu)、提升土壤肥力、提高作物抗病蟲害能力、促進作物增產(chǎn)增質(zhì)等特點,在減少化肥用量和提高肥料利用率方面發(fā)揮著重要作用,符合綠色可持續(xù)農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要,在蔬菜、果樹、中草藥等經(jīng)濟作物的種植中廣泛應(yīng)用[7-9]。

面對桑園化肥大量使用對環(huán)境造成的威脅,同時針對市面上農(nóng)用微生物產(chǎn)品種類繁多、質(zhì)量參差不齊的問題,篩選安全有效的微生物肥料應(yīng)用于蠶桑產(chǎn)業(yè),對促進我國蠶桑種養(yǎng)及多元化產(chǎn)業(yè)體系的安全持續(xù)健康可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部登記的微生物肥料產(chǎn)品中,微生物菌劑、生物有機肥和復(fù)合微生物肥料是最主要的3種微生物肥料,本研究將微生物菌劑、生物有機肥和復(fù)合微生物肥料施用于桑樹,探討微生物菌劑等3種微生物肥料對桑樹的應(yīng)用效果,并采用浸葉法對微生物菌劑等3種微生物肥料進行家蠶安全性評價研究,以期為微生物肥料在蠶桑生產(chǎn)上的合理應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 供試微生物肥料 試驗中所用的3種微生物肥料均由佛山市植寶生態(tài)科技有限公司提供,分別為微生物菌劑、生物有機肥和復(fù)合微生物肥料,具體肥料登記情況詳見表1。

表1 供試微生物肥料在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部登記情況

1.1.2 供試桑樹種子 試驗中所用桑樹種子品種為桂桑6號,共360粒,由廣西壯族自治區(qū)蠶業(yè)技術(shù)推廣站林強研究員提供。

1.1.3 供試桑苗 試驗中所用桑苗品種為桂桑6號,32棵,由課題組所保存的桂桑6號桑樹種子播種所得。

1.1.4 供試桑樹 微生物肥料對剪伐桑樹生長的影響試驗所用的桑樹品種為桂桑6號,栽植年限為2年,行距30 cm,株距20 cm;微生物肥料對桑樹的安全性試驗所用的桑樹品種為強桑1號,栽植年限為3年,行距60 cm,株距40 cm;桂桑6號和強桑1號均為由課題組在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)亞太地區(qū)蠶桑培訓(xùn)中心試驗基地所種。田間施用微生物肥料對桑樹的影響試驗所用的桑樹品種為抗青10號,于英德市浛洸鎮(zhèn)鎮(zhèn)南村蠶桑示范基地(東經(jīng)113.11度,北緯24.23度)成行壓條栽植,土壤為黃紅壤土,行間距1.1 m,栽植年限為30年,栽植密度為75 000株/hm2。

1.1.5 供試家蠶品種 試驗中所用家蠶品種為雄蠶品種秋華×平30,共360頭,由課題組養(yǎng)蠶室飼養(yǎng)。

1.1.6 主要儀器設(shè)備 RXZ型智能人工氣候箱,寧波江南儀器廠制造;HM-YD型葉綠素測定儀,山東恒美科技有限公司產(chǎn)品;JJ600型電子天平,常熟市雙杰測試儀器廠制造;MY-1903型電動修枝剪,邁越工具有限公司產(chǎn)品;直徑90 mm玻璃培養(yǎng)皿、移液器、卷尺等,均為常規(guī)市售產(chǎn)品。

1.1.7 大漢泥炭土 試驗中所用大漢泥炭土為德國K牌大漢泥炭土,主要成分為白泥炭土,商家檢測無蟲卵,無雜菌,無草種,無重金屬,無肥料,pH值為5.5～6.0。

1.2 試驗方法

1.2.1 微生物肥料對桑樹種子萌發(fā)的影響試驗 取桂桑6號種子分別于10.0 g/L的微生物菌劑溶液、10.0 g/L的生物有機肥溶液和兌水稀釋400倍的復(fù)合微生物肥料溶液中浸種,設(shè)置清水浸種作為對照,24 h后取出桑樹種子均勻置于墊有一層吸水紙的玻璃培養(yǎng)皿中,于人工氣候箱內(nèi)培養(yǎng),設(shè)置溫度為28 ℃、光照為16 h、黑暗為8 h處理,每組3個重復(fù),每個重復(fù)30粒種子,觀察桑樹種子萌發(fā)情況。

1.2.2 微生物肥料對桑苗生長發(fā)育的影響試驗 選取同一批栽培的桂桑6號桑苗并隨機分為4個組,每組重復(fù)8盆,每盆1株,第1組桑苗以拌入質(zhì)量分數(shù)為10.0%微生物菌劑的大漢泥炭土移栽,第2組桑苗以拌入質(zhì)量分數(shù)為10.0%生物有機肥的大漢泥炭土移栽,第3組以大漢泥炭土移栽后澆灌兌水稀釋400倍的復(fù)合微生物肥料并每隔7 d進行重復(fù)施肥;第4組桑苗以大漢泥炭土移栽不做處理作為對照;移栽至組培室內(nèi)培養(yǎng),設(shè)置溫度為26 ℃、光照為16 h、黑暗為8 h處理。在1個月后觀察并比較施肥組與對照組桑樹幼苗之間的生長情況。

1.2.3 微生物肥料對剪伐桑樹生長的影響試驗 選取同一批生長的桂桑6號桑樹并隨機分為4組,每組重復(fù)8盆,每盆1株,經(jīng)剪伐后留6 cm長的莖枝,在第1組中加入質(zhì)量分數(shù)為10.0%的微生物菌劑,第2組中加入質(zhì)量分數(shù)為10.0%的生物有機肥,第3組灌根兌水稀釋400倍的復(fù)合微生物肥料溶液并每隔7 d進行1次重復(fù)灌根,第4組以不施肥處理作為對照,在1個月后觀察桑樹的生長情況。

1.2.4 微生物肥料對桑樹的安全性試驗 將微生物菌劑和生物有機肥以土壤質(zhì)量分數(shù)為0.1%、1.0%和10.0%分別施肥于強桑1號桑樹,以未作施肥處理的桑樹作為對照;將復(fù)合微生物肥料兌水稀釋500倍、300倍、100倍和10倍分別進行桑樹灌根施肥并每隔7 d進行1次重復(fù)灌根,設(shè)置清水灌根作為對照,觀察不同稀釋倍數(shù)復(fù)合微生物肥料施肥下的桑樹生長狀況,每組重復(fù)8盆,每盆1株。

1.2.5 田間施用微生物肥料對桑樹的影響試驗 于廣東省英德市浛洸鎮(zhèn)鎮(zhèn)南村蠶桑示范基地桑園進行田間施用微生物肥料對桑樹的影響試驗,隨機選取5塊桑園,每塊桑園面積均為666.7 m2。微生物菌劑和生物有機肥均以3 000 kg/hm2溝間施肥后覆土,以未進行溝間施肥作為對照(CK1);復(fù)合微生物肥料兌水稀釋400倍灌根,以清水灌根作為對照(CK2)。試驗前,每塊桑園選擇株高在35～40 cm之間、葉片數(shù)大于6的桑樹植株(從芽往下葉長大于6 cm的開始計數(shù)為第一片葉)5株,依次往下計數(shù)葉片數(shù)6片,剔除下方多余桑葉。試驗前后調(diào)查桑樹的株高、葉片數(shù)及葉長、葉寬、葉綠素含量作為3種微生物肥料肥效的評價指標(biāo),并進行比較分析。

1.2.6 微生物肥料對家蠶的安全性評價 參考GB/T 31270.11—2014《化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評價試驗準則第11部分:家蠶急性毒性試驗》[10]的方法并進行了改進。選取雄蠶品種秋華×平30良卵置于家蠶飼養(yǎng)盒(30 cm×20 cm×10 cm)內(nèi)孵化,以10.0 g/L的微生物菌劑溶液、10.0 g/L的生物有機肥溶液和兌水稀釋200倍的復(fù)合微生物肥料溶液浸漬桑葉分別飼育家蠶,并以清水浸漬桑葉飼育家蠶作為對照,每組3個重復(fù),每個重復(fù)30頭家蠶。從孵化的蟻蠶開始飼育浸漬桑葉,觀察各飼育組家蠶的生命力和眠起率,2齡起蠶后,每個養(yǎng)蠶盒留30頭家蠶繼續(xù)飼養(yǎng)至上蔟,除供試桑葉不同外,其他方面的技術(shù)操作完全一致,調(diào)查家蠶的上蔟率、結(jié)繭率、健蛹率以及全繭量、繭層量、繭層率。

1.3 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2016進行統(tǒng)計整理,并用SPSS數(shù)據(jù)分析軟件對桑樹株高、葉片數(shù)、葉長、葉寬、葉綠素含量和家蠶的上蔟率、結(jié)繭率、健蛹率、全繭量、繭層量、繭層率進行方差分析及多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 微生物肥料對桑樹種子萌發(fā)的影響情況

從微生物肥料處理桑樹種子在第10天的萌發(fā)情況(圖1)可以看出,微生物肥料促進了桑樹種子的萌發(fā),微生物菌劑處理桑樹種子的萌發(fā)率為97.78%,生物有機肥處理桑樹種子的萌發(fā)率為94.44%,復(fù)合微生物肥料處理桑樹種子的萌發(fā)率為95.56%,清水對照桑樹種子的萌發(fā)率為93.33%。與對照組比較,微生物肥料處理均增加了桑樹種子的萌發(fā)率。

2.2 微生物肥料對桑苗生長的影響情況

從微生物肥料處理桑苗1個月后的生長情況(圖2)可以看出,未施用微生物肥料的空白對照組的桑苗矮小瘦弱,且出現(xiàn)1株幼苗死亡的情況;微生物菌劑等微生物肥料處理均促進了苗期桑樹的生長,與未作施肥處理的桑苗比較,施用了微生物菌劑等微生物肥料的桑苗長勢更好,表現(xiàn)出一定的抗病促生長能力。

2.3 微生物肥料對剪伐桑樹生長的影響情況

從微生物肥料處理剪伐桑樹1個月后的生長情況(圖3)可以看出,未施肥組桑樹的新生枝條矮小、葉片較少、長勢較差,與未作處理的清水對照組的桑樹比較,施用微生物肥料的桑樹長勢更好,施肥組桑樹的新生枝條高大、桑葉茂盛。

2.4 復(fù)合微生物肥料對桑樹的安全性

微生物菌劑和生物有機肥以土壤質(zhì)量分數(shù)為0.1%、1.0%和10.0%分別施肥于桑樹時,與未作施肥處理的清水對照組的桑樹進行比較,0.1%、1.0%和10.0%的微生物菌劑和生物有機肥均對桑樹生長無害,且對桑樹有促進生長的作用。從不同濃度復(fù)合微生物肥料處理桑樹1個月后的生長情況(圖4)可以看出,與未施肥處理的清水對照組的桑樹比較,兌水稀釋500倍和300倍的復(fù)合微生物肥料灌根的桑樹生長良好,但隨著復(fù)合微生物肥濃度的增加,桑樹的生長反受其害,將兌水稀釋10倍的復(fù)合微生物肥料溶液灌根桑樹,在一個月后觀察桑樹的生長情況時,桑樹新生幼芽出現(xiàn)了卷曲變形的情況。

2.5 微生物肥料在田間桑樹上的應(yīng)用效果

從微生物肥料處理桑樹的株高、葉片數(shù)、葉長、葉寬和葉綠素含量方差分析結(jié)果(表2)可以看出:微生物菌劑處理組桑樹的株高與未進行溝間施肥對照組比較增加了9.39%,差異顯著(P<0.05,下同),但其葉片數(shù)、葉長、葉寬和葉綠素含量與未進行溝間施肥對照組比較差異不顯著(P>0.05,下同);生物有機肥處理組桑樹的株高與未進行溝間施肥對照組比較增加了5.71%,差異顯著,但其葉片數(shù)、葉長、葉寬和葉綠素含量與未進行溝間施肥對照組比較差異不顯著;復(fù)合微生物肥料處理組桑樹的株高和葉片數(shù)與清水灌根對照組比較分別增加12.80%和12.86%,差異顯著,但其葉長、葉寬和葉綠素含量與清水灌根對照組比較差異不顯著。

表2 微生物肥料處理桑樹的株高、葉片數(shù)、葉長、葉寬和葉綠素含量方差分析結(jié)果

2.6 微生物肥料對家蠶的安全性的影響情況

2.6.1 微生物肥料處理桑葉對家蠶發(fā)育經(jīng)過的影響情況 微生物肥料處理桑葉飼育家蠶,結(jié)果發(fā)現(xiàn)飼喂微生物肥料處理桑葉的家蠶發(fā)育經(jīng)過與飼喂清水對照桑葉的家蠶差異不顯著,家蠶眠起率基本一致,且均無急性中毒或致病死亡現(xiàn)象,但對進入5齡的家蠶,復(fù)合微生物肥料處理桑葉組家蠶的體質(zhì)狀況要顯著高于其他各組,且家蠶長勢均勻,狀態(tài)良好。

2.6.2 微生物肥料處理桑葉對家蠶生命力的影響情況 從微生物肥料處理桑葉飼育家蠶的上蔟率、結(jié)繭率和健蛹率(表3)可以看出:微生物菌劑處理桑葉飼育家蠶的上蔟率、結(jié)繭率和健蛹率與清水對照組比較差異不顯著。生物有機肥處理桑葉飼育家蠶的上蔟率與清水對照組比較增加了4.36個百分點,差異顯著;結(jié)繭率與清水對照組比較增加了6.90個百分點,差異顯著;健蛹率與清水對照組比較差異不顯著。復(fù)合微生物肥料處理桑葉飼育家蠶的上蔟率與清水對照組比較增加了5.55個百分點,差異顯著;結(jié)繭率與清水對照組比較增加了10.77個百分點,差異顯著;健蛹率與清水對照比較差異不顯著。

表3 微生物肥料處理桑葉飼育家蠶的上蔟率、結(jié)繭率和健蛹率

2.6.3 微生物肥料處理桑葉對家蠶繭質(zhì)成績的影響情況 從微生物肥料處理桑葉飼育家蠶的全繭量、繭層量和繭層率(表4)可以看出:微生物菌劑處理桑葉飼育家蠶的全繭量與清水對照組比較增加了0.08 g,差異顯著;繭層量和繭層率與清水對照組比較差異不顯著。生物有機肥處理桑葉飼育家蠶的全繭量與清水對照組比較增加了0.05 g,差異顯著;繭層量與清水對照組比較增加了0.03 g,差異顯著;繭層率與清水對照組比較增加了1.65個百分點,差異顯著。復(fù)合微生物肥料處理桑葉飼育家蠶的全繭量與清水對照組比較增加了0.12 g,差異顯著;繭層量與清水對照組比較增加了0.04 g,差異顯著;繭層率與清水對照組比較差異不顯著。

3 小結(jié)與討論

本次試驗結(jié)果顯示,微生物菌劑、生物有機肥和復(fù)合微生物肥料均能促進桑樹生長,使桑園增產(chǎn),3種微生物肥料對田間桑樹的作用效果依次為復(fù)合微生物肥料>微生物菌劑>生物有機肥。試驗中的3種微生物肥料均對家蠶安全或有益,綜合家蠶的發(fā)育經(jīng)過、生命力和繭質(zhì)成績,3種微生物肥料對家蠶的有益性效果大小依次為復(fù)合微生物肥料>生物有機肥>微生物菌劑。

化肥被稱為是“糧食的糧食”,其作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)作物增產(chǎn)的一個重要因素,對我國的糧食增產(chǎn)、保證糧食供應(yīng)發(fā)揮著巨大貢獻,然而化肥過量施用以及化肥利用率低等也導(dǎo)致了資源浪費、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量不高和環(huán)境污染等問題[11]。微生物肥料作為現(xiàn)代的一種新型綠色肥料,其使用可提高化肥利用率,減少化肥用量,促進化肥的減量增效[12-13]。桑園合理使用微生物肥料以代替或減少化肥用量,對于促進蠶桑產(chǎn)業(yè)的綠色健康可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。吳靈芝等[14]將富硒光合菌肥施用于桑樹,顯著影響了桑樹的株高和葉片數(shù),桑樹的株高和葉片數(shù)均增加。莫小敏等[15]研究表明,桑樹施用南國春系列生物肥,既能改良桑園土壤,增加土壤肥力,又能增加桑葉產(chǎn)量,提高桑葉質(zhì)量,從而增加養(yǎng)蠶效益。本次試驗研究結(jié)果表明,田間桑樹施用3種微生物肥料,桑樹的株高均顯著增加,施用復(fù)合微生物肥料桑樹葉片數(shù)顯著增加,與吳靈芝等[14]、莫小敏等[15]的研究結(jié)果相符。家蠶對環(huán)境非常敏感,桑園生產(chǎn)中桑葉受到污染,進而容易影響家蠶的健康狀況,甚至對家蠶的安全構(gòu)成嚴重威脅。微生物肥料能否應(yīng)用于蠶區(qū)桑園生產(chǎn)中,不僅要考慮微生物肥料對桑樹的促生長作用和促進桑園增產(chǎn)效果,同時也要考慮微生物肥料對家蠶的安全性。姚祥等[16]研究表明,桑樹噴施EM菌劑并用EM噴施葉飼蠶,對結(jié)繭率、上繭率和健蛹率均無不良影響,而產(chǎn)繭量提高,EM菌劑提高了全繭量和繭層量,而對繭層率影響不大。汪增超等[17]研究表明,通過施用生物有機肥,能增加桑葉產(chǎn)量和質(zhì)量,增加熟蠶體質(zhì)量、全繭量、繭層量、繭層率,從而提高蠶繭產(chǎn)量和質(zhì)量。本研究參考GB/T 31270.11—2014《化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評價試驗準則第11部分:家蠶急性毒性試驗》的方法并進行了改進,通過使用肥料溶液浸葉飼喂的方法評估3種微生物肥料對家蠶的安全性,研究結(jié)果表明,3種微生物肥料對家蠶的發(fā)育經(jīng)過、生命力和繭質(zhì)成績均無不良影響,微生物菌劑顯著提高了家蠶的全繭量,生物有機肥顯著提高了家蠶的上蔟率、結(jié)繭率、全繭量、繭層量和繭層率,復(fù)合微生物肥料顯著提高了家蠶的上蔟率、結(jié)繭率、全繭量和繭層量,與姚祥等[16]、汪增超等[17]的研究結(jié)果相符。桑園作為蠶桑生產(chǎn)的組成部分,在實際生產(chǎn)中許多蠶農(nóng)施肥不科學(xué)、不合理,尤其在養(yǎng)蠶期間盲目地大量使用化肥,不僅容易造成家蠶中毒,而且導(dǎo)致桑園土壤板結(jié)、鹽漬化,桑園系統(tǒng)生產(chǎn)力遭到破壞,嚴重影響桑園的后續(xù)生產(chǎn)力和桑葉產(chǎn)量。桑園施入適用、適量的微生物肥料,可減少桑園化肥用量,改善桑園土壤,減少桑園環(huán)境污染,保持桑園土壤后續(xù)生產(chǎn)力穩(wěn)定,并促進桑葉增產(chǎn)增質(zhì)。

致謝

本試驗工作得到國家蠶桑產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系桑樹細菌病毒病防控崗位科學(xué)家團隊的師生、佛山市植寶生態(tài)科技有限公司的同事以及廣東絲源集團英德分公司及英德市浛洸鎮(zhèn)鎮(zhèn)南村蠶桑示范基地的同志等的大力協(xié)助,在此表示感謝。