基于竹纖維高分子材料的根際微生態(tài)促生體系對(duì)“白葉一號(hào)”生長(zhǎng)的影響*

龍文聰 于嘉欣 肖析蒙 劉君藝 王永康周 劍 徐曉東 楊瑤君

（1.樂(lè)山師范學(xué)院，竹類(lèi)病蟲(chóng)防控與資源開(kāi)發(fā)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 樂(lè)山 614000；2.中國(guó)移動(dòng)通訊集團(tuán)四川有限公司廣元分公司，四川 廣元 628000；3.中國(guó)移動(dòng)（成都）產(chǎn)業(yè)研究院，四川 成都 610000）

2018 年，浙江安吉黃杜村向廣元市青川縣沙洲鎮(zhèn)青坪村捐贈(zèng)540 萬(wàn)株“白葉一號(hào)”茶苗，在廣元青川形成了1517 畝“白葉一號(hào)”茶葉園區(qū)，也是四川最大的扶貧茶基地[1-2]?！鞍兹~一號(hào)”首次引入四川廣元青川縣栽培，青川地區(qū)海拔高，晝夜溫差大，“高山地薄”[3]，再加該品種本身抗旱性弱[4]，導(dǎo)致茶苗根系發(fā)育不良，生長(zhǎng)受到了影響。國(guó)內(nèi)外關(guān)于促進(jìn)茶樹(shù)根系生長(zhǎng)、改善其生長(zhǎng)發(fā)育已有大量研究，如施肥[5-6]、修剪[7]、添加外源物[8-9]等，但這些措施人工成本高、勞動(dòng)強(qiáng)度大還容易污染環(huán)境。根系是植物生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)，不同層次根系對(duì)作物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)及產(chǎn)量形成具有顯著影響[10-11]。根際環(huán)境是根系生長(zhǎng)發(fā)育、吸收水分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和進(jìn)行新陳代謝的場(chǎng)所[12-14]，但根際生態(tài)平衡卻屢屢因?yàn)檗r(nóng)藥化肥土壤鹽化堿化[15]而遭到破壞，這直接影響了植物的生長(zhǎng)發(fā)育[16]。

基于竹纖維高分子材料的根際微生態(tài)促生體系（簡(jiǎn)稱(chēng)竹纖維根際促生體系）主要由竹纖維高分子材料、與竹纖維共生的微生物功能菌群和植物根際三者組成，筆者項(xiàng)目組前期大量試驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)作物根際微生態(tài)，促進(jìn)植株的生長(zhǎng)發(fā)育。龍文聰[17]等研究發(fā)現(xiàn)其能顯著提升石榴果樹(shù)土壤微生物含量，改善土壤生物活性；成思軒[18]等研究發(fā)現(xiàn)其能明顯改善土壤微環(huán)境，促進(jìn)雷竹筍生長(zhǎng)；付春、趙銘陽(yáng)[19-20]等實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明其能使柑橘土壤層含水量增加39.10%、大蒜根重增加158.90%、番茄根系活力提升120.30%；肖開(kāi)興[21]等前期研究發(fā)現(xiàn)其能使茶葉茶多酚增加11.00%。尚未見(jiàn)有關(guān)竹纖維根際促生體系對(duì)茶樹(shù)根系及營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)作用的研究報(bào)道。

本文采用大區(qū)對(duì)比和定點(diǎn)觀察試驗(yàn)方法，主要探討以下三個(gè)問(wèn)題：（1）竹纖維根際促生體系對(duì)“白葉一號(hào)”葉片生長(zhǎng)的影響；（2）對(duì)茶園土壤養(yǎng)分的影響；（3）對(duì)“白葉一號(hào)”根系發(fā)育的影響，以期為竹纖維根際促生體系在茶樹(shù)上的促根促生作用提供理論支撐和適用技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于四川省廣元青川縣沙洲鎮(zhèn)浙川共建茶葉基地，平均海拔1 104 m，屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年平均氣溫16.1℃，年降水量800~1 000 mm。土質(zhì)黃壤，pH5.0，有機(jī)質(zhì)11.22g/kg，堿解氮45.92mg/kg，有效磷17.10 mg/kg，速效鉀174.86 mg/kg，肥力偏低。

1.2 試驗(yàn)材料

供試“白葉一號(hào)”幼苗為1 年生茶苗，于2022年3 月23 日移栽，株行距0.25 m×1.2 m，每穴種2 株，每畝茶苗3 000 株左右；供試竹纖維高分子菌肥，由竹類(lèi)病蟲(chóng)防控與資源開(kāi)發(fā)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供，由竹纖維高分子材料、貝萊斯芽孢桿菌、棕色固氮菌等多種功能菌組成，有效活菌數(shù)≥5×108/g，吸水倍數(shù)＞50 倍，有機(jī)質(zhì)≥60%。

1.3 試驗(yàn)處理

試驗(yàn)地選擇肥力、光照均勻的茶園基地進(jìn)行，分為2 個(gè)組，以當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)大田施肥為對(duì)照組CK，處理組T 為常規(guī)施肥＋竹纖維高分子菌肥，每處理重復(fù)3 次，每處理面積0.56 hm2，大區(qū)面積共3.33 hm2。常規(guī)施肥管理：有機(jī)肥3 750 kg/hm2作基肥于3 月中下旬條播施入，復(fù)合肥75 kg/hm2分別在春、夏、秋各打穴追肥一次；竹纖維高分子菌肥165 kg/hm2，每株7 g，兌水稀釋50 倍穴施，所有處理在同一天完成。2022 年4 月22 日和7 月8 日（處理后30 天和100 天），于試驗(yàn)大區(qū)每個(gè)處理組選取健壯、長(zhǎng)勢(shì)一致的茶樹(shù)8 株在根系附近采集5~20 cm 耕層土壤，去除土壤中的可見(jiàn)動(dòng)植物殘?bào)w及石塊等自然風(fēng)干，過(guò)40 目篩后混合備用；葉片于植株?yáng)|南西北4 個(gè)方向采摘8 片，取回后冰箱低溫保存?zhèn)溆谩?/p>

1.4 檢測(cè)方法

植株葉片葉綠素采用HED-YD 便攜式葉綠素?zé)晒鈨x測(cè)定，葉片全氮采用凱氏定氮法測(cè)定，全磷采用釩鉬黃比色法測(cè)定，全鉀采用原子吸收分光光度法測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法，堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定，有效磷采用碳酸氫鈉浸提、鉬銻抗比色法測(cè)定，速效鉀采用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定；植株根系活力采用TTC 法測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2016、SPSS23.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與方差分析，表中數(shù)據(jù)均以“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉片生長(zhǎng)及營(yíng)養(yǎng)元素變化

由圖1 可以看出，與處理組相比，對(duì)照組茶樹(shù)新生葉葉緣枯死現(xiàn)象嚴(yán)重（圖1A），而處理組（圖1B）新生葉緣枯死數(shù)量大幅減少，葉片表現(xiàn)為舒展挺立，其新生葉和新發(fā)芽數(shù)量較對(duì)照組有顯著增加；處理100 d 后，兩種處理下葉緣枯死量均大幅減少，但對(duì)照組茶苗葉片依舊呈白化狀（圖1C），處理組植株生長(zhǎng)更加旺盛，葉色轉(zhuǎn)綠，發(fā)育狀態(tài)有了極大改善（圖1D）。觀察兩種處理下的植株葉片生長(zhǎng)情況可以看出，竹纖維根際促生體系處理下可緩解“白葉一號(hào)”茶樹(shù)葉緣枯死、新葉數(shù)量少、新發(fā)芽數(shù)少等不良性狀，顯著改善其生長(zhǎng)情況。

圖1 植株長(zhǎng)勢(shì)差異

在葉片生長(zhǎng)指標(biāo)方面（表1），處理組30 d 后葉緣枯死數(shù)較對(duì)照組降低了92.99%，新生葉片數(shù)和新發(fā)芽數(shù)則分別提升了32.05%和18.46%，其中葉緣枯死數(shù)和新生葉片數(shù)組間差異極顯著（P<0.01），在茶苗生長(zhǎng)100 d 后葉緣枯死現(xiàn)象有所緩解，處理組較對(duì)照組下降了83.72%，新生葉片數(shù)和發(fā)芽數(shù)則增加了52.51%和31.25%，組間均為顯著差異（P<0.05）；而在葉片營(yíng)養(yǎng)元素變化方面，處理組30 d后“白葉一號(hào)”葉片營(yíng)養(yǎng)元素除全氮外均高于對(duì)照組，其中葉片全磷、全鉀、葉綠素分別提高了16.10%、38.33%和1.53%，葉片全氮?jiǎng)t較對(duì)照組降低了3.94%，但組間差異不顯著（P>0.05），而處理組100 d 后“白葉一號(hào)”葉片全氮全磷全鉀葉綠素較對(duì)照組均有一定的上升，增幅分別為15.93%、64.82%、8.27%和31.40%，組間差異顯著（P<0.05）。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著生長(zhǎng)周期的推移，處理組葉緣枯死數(shù)減少，而新生葉片數(shù)、新發(fā)芽數(shù)增加，生長(zhǎng)狀況較對(duì)照組有了顯著改善，其中葉片全氮、全磷、全鉀和葉綠素含量均較對(duì)照組有所增加，這也顯示竹纖維根際促生體系處理下“白葉一號(hào)”植株?duì)I養(yǎng)供應(yīng)充足，植株光合作用增強(qiáng)，有助于加強(qiáng)茶樹(shù)葉片及植株的生長(zhǎng)。

表1 竹纖維根際促生體系下“白葉一號(hào)”葉片生長(zhǎng)及營(yíng)養(yǎng)元素的變化

2.2 土壤養(yǎng)分的變化

由表2 可以看出，處理組30 d 后土壤養(yǎng)分含量均高于對(duì)照組，其中土壤中堿解氮、有效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量較對(duì)照組分別提高了49.75%、175.20%、16.47%和14.61%，組間差異顯著（P<0.05），而處理組100 d 后土壤中堿解氮和有機(jī)質(zhì)含量較對(duì)照組增加了6.18%和25.95%，土壤有效磷和速效鉀含量卻下降了20.33%和37.19%，這可能與處理組葉片全磷和全鉀含量升高有關(guān)，茶樹(shù)在生長(zhǎng)過(guò)程中從土壤中汲取了更多的養(yǎng)分，因此處理組土壤養(yǎng)分明顯降低，而植株葉片養(yǎng)分則有所升高。試驗(yàn)結(jié)果表明，竹纖維根際促生體系對(duì)于提升土壤養(yǎng)分有促進(jìn)作用。

表2 竹纖維根際促生體系下茶園土壤養(yǎng)分的變化

2.3 “白葉一號(hào)”根系生長(zhǎng)勢(shì)和根系活力的變化

由圖2 可以看出，處理100 d 后，與對(duì)照組比較，處理組“白葉一號(hào)”茶苗根系數(shù)量（圖3B）顯著高于對(duì)照組（圖3A），新生根數(shù)量增加，根系數(shù)量與根系面積也顯著高于對(duì)照組。觀察兩種處理下植株根系生長(zhǎng)情況可以看出，竹纖維根際促生體系可顯著促進(jìn)“白葉一號(hào)”植株根系生長(zhǎng)，主根和一級(jí)側(cè)根數(shù)量顯著提升，根系生長(zhǎng)更快，“白葉一號(hào)”生長(zhǎng)發(fā)育越茁壯。

圖2 植株根系差異（左為對(duì)照組，右為處理組）

由表3 可知，“白葉一號(hào)”茶樹(shù)主根長(zhǎng)度、一級(jí)側(cè)根數(shù)、根尖數(shù)、根系總吸收面積、活躍吸收面積和根系活力均隨生長(zhǎng)周期呈逐漸增加的趨勢(shì)，其中處理組根系生長(zhǎng)勢(shì)和根系活力均顯著高于對(duì)照組（P<0.05），30 d 后其“白葉一號(hào)”主根長(zhǎng)度、一級(jí)側(cè)根數(shù)、根尖數(shù)、根系總吸收面積、活躍吸收面積和根系活力分別較對(duì)照組提高33.33%、66.30%、262.74%、26.74%、27.78%和57.48%，而處理組100 d后根系各項(xiàng)指標(biāo)較T1 增幅分別為61.54%、66.88%、161.76%、12.50%、42.86%和58.20%，其中根尖數(shù)和根系活力呈極顯著水平（P<0.01)。試驗(yàn)結(jié)果表明，竹纖維根際促生體系處理下“白葉一號(hào)”植株主根長(zhǎng)度、一級(jí)側(cè)根、根尖數(shù)快速增加，根系總吸收面積、活躍吸收面積和根系活力也隨之提升，有利于“白葉一號(hào)”茶苗的根系生長(zhǎng)勢(shì)。

表3 竹纖維根際促生體系下“白葉一號(hào)”根系生長(zhǎng)勢(shì)和根系活力的變化

3 結(jié)論與討論

本文研究了由竹纖維高分子材料與竹纖維共生的微生物功能菌群和植物根際構(gòu)建的根際微生態(tài)促生體系對(duì)廣元青川“白葉一號(hào)”茶苗的促生作用，竹纖維根際促生體系中含有的竹纖維高分子材料能迅速固定水分，水分持續(xù)供給微生物與根系，這能為茶樹(shù)根系生長(zhǎng)提供高濕度環(huán)境和碳源，而茶葉根系具有向肥性、向濕性[22]，從而促進(jìn)茶苗根系大量生長(zhǎng)。根系是否旺盛直接影響茶樹(shù)的生長(zhǎng)情況，而植株根系形態(tài)與其對(duì)養(yǎng)分和水分的吸收能力則有著密切的關(guān)系[23]，竹纖維根際促生體系處理下，“白葉一號(hào)”茶樹(shù)植株吸收根與運(yùn)輸根的快速生長(zhǎng)有利于增大根表面積與土壤養(yǎng)分及水分的接觸[24]，吸收水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能力也就越強(qiáng)，則更有利于“白葉一號(hào)”茶苗的生長(zhǎng)。

茶苗在生長(zhǎng)前期需要大量的養(yǎng)分[25]，與對(duì)照組相比，竹纖維根際促生體系中含有的大量功能菌以竹纖維為培養(yǎng)基大量繁殖參與了土壤活性調(diào)控，不僅可加速土壤有機(jī)質(zhì)礦化分解還分泌多肽、多糖從而提升土壤速效養(yǎng)分與肥力，土壤性質(zhì)得到了明顯改善，在提高茶樹(shù)根系活力的同時(shí)還增強(qiáng)了茶樹(shù)與根際微環(huán)境間的聯(lián)系，增加茶樹(shù)對(duì)營(yíng)養(yǎng)的汲取，這與王玉娟、Upadhyaya[26-27]等研究結(jié)果相似，而隨著茶苗生長(zhǎng)，其生長(zhǎng)發(fā)育需要的肥效持續(xù)增大，所以較對(duì)照組更能促進(jìn)“白葉一號(hào)”茶樹(shù)生長(zhǎng)。

土壤養(yǎng)分的平穩(wěn)供應(yīng)也有利于提高茶樹(shù)葉片的葉綠素含量，進(jìn)而促進(jìn)茶樹(shù)的光合作用和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累，這與鄧敏、Ruan[28-29]等的研究結(jié)果一致，葉片葉綠素含量又與植物光合能力密切相關(guān)，葉綠素起到了吸收和傳遞光能的作用[30]，還能反應(yīng)植株葉片氮素的供給狀況，竹纖維根際促生體系作用下，處理組30 d 后“白葉一號(hào)”葉片全氮含量較對(duì)照組有所降低，這可能與處理組新葉數(shù)量大量增加有關(guān)，符合“報(bào)酬遞減率”[31]，而隨著植株生長(zhǎng)，100 d 后處理組葉片全氮、全磷、全鉀和葉綠素含量均較對(duì)照組有所增加，光合作用增強(qiáng)，其葉綠素含量也更高[32]，這也證實(shí)了處理組植株?duì)I養(yǎng)供應(yīng)充足，在提高茶樹(shù)葉片氮磷鉀的含量的同時(shí)能更好的促進(jìn)芽葉萌發(fā)和新葉伸長(zhǎng)，發(fā)芽多，新葉數(shù)越多，植株生長(zhǎng)更茂盛，這與羅凡[33]等的研究結(jié)果相似。

本研究結(jié)果與現(xiàn)有的采用滴灌、遮蔭、氣霧栽培等研究結(jié)果相比有所不同。楊清霖[34]等采用滴灌技術(shù)顯著改善了幼齡茶樹(shù)“白葉一號(hào)”生長(zhǎng)狀態(tài)，但設(shè)備損耗增加了成本；婁艷華[35]等采用氣霧栽培能使茶樹(shù)根系平均活力達(dá)到116.87 μg/g·h，提升了根系吸收能力和生長(zhǎng)勢(shì)，但氣霧栽培不適用大面積茶園；焦海珍[36]等采用物理遮光的方法發(fā)現(xiàn)茶樹(shù)新發(fā)吸收根和一級(jí)側(cè)根增加32.83%和22.98%，孫立濤[37]等則發(fā)現(xiàn)地表覆蓋下茶樹(shù)水分利用率提高43%、茶葉產(chǎn)量增加12%，但都增加了人工成本；在本研究中，竹纖維高分子材料起到微型水庫(kù)和養(yǎng)分貯存的作用，不僅提供水分還可以為植物根系和微生物菌群提供碳源等，最終被微生物利用和降解，茶樹(shù)葉片營(yíng)養(yǎng)元素、土壤養(yǎng)分含量、根系生長(zhǎng)勢(shì)都能提升至極顯著水平，達(dá)到促生增效又可省工省時(shí)省肥，對(duì)新建茶園種苗促生具有顯著效果。

本研究探索了竹纖維根際促生體系對(duì)“白葉一號(hào)”茶苗的促生效果，定點(diǎn)觀察發(fā)現(xiàn)該促生體系能夠緩解茶苗葉片皺縮等生長(zhǎng)不良情況。竹纖維根際促生體系能顯著提升“白葉一號(hào)”土壤中堿解氮、有效磷、速效鉀等速效養(yǎng)分與有機(jī)質(zhì)的含量，從而提高植株葉片營(yíng)養(yǎng)元素和葉綠素含量，同時(shí)對(duì)茶苗根系數(shù)量、根系長(zhǎng)度、根系活躍面積以及根系活力都有顯著的促進(jìn)作用，從而改善“白葉一號(hào)”茶苗生長(zhǎng)發(fā)育，促進(jìn)植株生長(zhǎng)，其在“白葉一號(hào)”上的應(yīng)用表明其擁有能改善土壤淺薄、保水性差地區(qū)土壤供水供肥的能力，并能提高茶樹(shù)植株的抗逆性，顯著促進(jìn)其生長(zhǎng)發(fā)育，在實(shí)際生產(chǎn)中具有重要的指導(dǎo)與應(yīng)用價(jià)值。