微生物菌剂对枸杞生长发育、产量品质及土壤养分的影响

时间：2024-05-21

何嘉马婷慧白小军李清清郝万亮

摘要：为研究微生物菌剂根部调控对枸杞生长发育、产量品质及土壤化学性质的影响，以枸杞宁杞7号为研究对象，施用5种微生物菌剂处理（T1处理、T2处理、T3处理、T4处理、T5处理），通过田间对照试验的方法筛选有效土壤微生物菌剂，以改善土壤地力、提高枸杞产量品质为目的展开探究。结果表明，微生物菌剂的施用可有效改善土壤养分，提高土壤有机质、全氮、全磷和有效磷含量，对土壤pH值有降低作用，可促进枸杞植株的生长发育，使春梢生长量提高6.25%～22.5%，秋梢提高15.01%～98.54%，坐果率提高12.49～23.08百分点;在产量品质方面，有效增产3.66%～41.14%，提高果实品质，使甜菜碱和胡萝卜素含量显著提高4.03%～13.95%、36.60%～79.94%。通过土壤化学性质与枸杞植株生长发育指标进行相关性分析得出，枝条生长量、坐果率、产量、果实品质指标与土壤全氮、有机质、全磷含量之间存在一定的相关性（P<0.05）;说明微生物菌剂通过改善土壤微环境提高土壤养分，从而达到促生、增产优质的效果。综合分析表明，T1处理培元和新特锐菌配施对土壤养分含量、植株的生長发育及产量方面促进作用最明显，T3处理根无忧对产量品质及SPAD值等方面的提升作用显著。

关键词：微生物菌剂;枸杞;生长发育;产量品质;土壤性状

中图分类号： S567.1+90.6 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2021）14-0149-06

枸杞具有耐寒、耐旱、适应性强、材质优、效益高等特点[1]，同时又具有较好的生态及经济效益。枸杞是宁夏当地特色主导产业[2]，宁夏枸杞在国内枸杞行业具有标志性及地理代表性，随着枸杞种植带来经济效益的逐年递增，种植区往往通过不断扩大种植面积、大量施用化肥农药的方式来达到增产增收的目的，忽略了土壤肥力、耕作措施、优化施肥、绿色防治等的重要性[3]，从而导致土壤肥力及农田可持续生产力下降，造成枸杞产量下降、品质变劣等问题，影响枸杞产业的健康持续发展[4]。相关研究调查显示，我国农业生产中农药、化肥的利用率仅为35%左右，其余未被利用的大部分都变成了污染源，造成空气、土壤污染等环境问题[5-8]。近年来，诸多科研工作者在农业生产中尝试用微生物菌剂代替化学肥料及农药。微生物菌剂是对植物生长发育有益的一类生物菌剂，既能提高肥效，达到增产和提质的目的，又能节约成本，减少环境污染，提高土壤中有益菌群的生物多样性，减轻病害，是发展新型农业的理想肥料[9]。

近年来，针对微生物菌剂，诸多学者在小麦[10-11]、棉花[12-13]、番茄[14]等作物上有广泛的研究与应用，但在枸杞上的研究甚少。有研究表明微生物菌剂不但可以固氮和把土壤中的矿物质分解成可被植物吸收的养分，还可直接或通过产生次级代谢产物间接作用于宿主植物，促进宿主植物的生长发育，提高宿主植物的抗性，产生新的次生代谢物质[15]。宋以玲等的研究表明，复合微生物菌剂可提高棉花叶片光合色素含量，增加株高、茎粗和生物量的累积，提高植物抗逆性及根际土壤的菌群数量，改善根际微生物生态平衡，优化根际微环境，进而提高土壤有效氮、磷、钾、有机质含量，促进棉花生长和生物量的累积，达到增产增收的效果[12]。李国等的研究表明，施用微生物菌剂可使棉花连作土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量分别显著提高15.4%、36.8%、19.8%，提高土壤中相关酶活性，降低土壤pH值及根系丙二醛含量，提高根系活力18.8%～68.8%[13]。李凤霞等研究表明，微生物菌剂可使花椰菜产量增加5%～12.35%，地下干生物量增加57%左右，使土壤细菌、放线菌和微生物总数数量分别增加57.6%～321.54%、66.81%～83.62%和135.40%～232.07%，显著增加土壤微生物群落碳源的代谢水平[16]。

然而，针对微生物菌剂在枸杞田间应用和研究方面的报道较少，所以本研究通过研究微生物菌剂调控土壤对枸杞生长发育、产量品质及土壤性状的影响，以确定微生物菌剂对土壤的改良效果，且筛选对枸杞产量和品质有提质增效作用的微生物菌剂，以期形成以土壤生态环境调控为主的综合管理措施，旨在为枸杞产业绿色健康高质量发展提供科学理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地设置

试验地位于宁夏回族自治区吴忠市红寺堡区大河乡枸杞种植基地（105°43′45″E、37°29′50″N，海拔 1 287 m）。该区属半荒漠缓坡丘陵带，典型的温带大陆性气候，多年平均降水量251 mm，年平均蒸发量2 387 mm，年平均气温8.7 ℃，日温差 13.7 ℃，全年>10 ℃积温达3 200 ℃以上，全年日照时数2 900～3 550 h，昼夜温差大[17]，无霜期154 d，有利于枸杞养分积累;年平均风速2.9～3.7 m/s，大风时间 25 d，土壤质地为壤质沙土，灌溉方式为滴灌。

1.2 供试材料及试验设计

枸杞品种为当地主栽品种宁杞7号，试验区树龄为五龄，枸杞南北行向定植，株距1.0 m，行距 3.0 m。试验采用随机区组排列，设5个微生物菌剂处理，其中T1处理为培元和新特锐菌配施，均由北京科伯特农业有限公司生产，培元有效活菌为解淀粉芽孢杆菌 ≥ 0.20亿CFU/g，N+P2O5+K2O=12.0%，有机质含量≥20.0%，因其具有生长速度快、产孢量大、抗逆性强等特点，可用来预防植物病害，活化土壤养分，降解农药、化肥残留，防治植株根腐病效果好。新特锐菌有效菌株为哈茨木霉菌株T22孢子，有效活性菌数≥6亿CFU/g，其孢子可有效阻断病原菌繁殖生长所需能量传递，增加渗透性使真菌孢子干枯，通过损毁细胞膜来破坏孢子萌发管的生长，主要用来防治灰霉病、白粉病、炭疽病、霜霉病、叶霉病等叶部病害;T2处理为哈茨木霉和枯草芽孢杆菌配施，均由美国拜沃股份有限公司生产，哈茨木霉有效活性菌数≥3亿CFU/g，枯草芽孢杆菌有效活性菌数100亿CFU/g;T3处理为根无忧，有效活菌主要是丛枝菌根真菌和解淀粉芽孢杆菌，丛枝菌根真菌主要通过改良土壤理化性状，对土壤及植株病害进行防治，复合菌株有效活性菌数≥2亿CFU/mL，木美土里产品有限公司生产;T4处理为菌益多，有效菌解淀粉芽孢杆菌EZ99≥5亿CFU/g，中科院寒区旱区环境与工程所提供;T5处理为金必来，菌化田复合微生物菌数≥2亿CFU/g，北京裕丰力多金肥业有限公司生产;以等量清水不添加微生物菌剂作为对照（CK），共6个处理，3次重复，18个小区，小区面积为3×100=300 m2，每小区种植100株枸杞树。

2019年4月5日和8月15日，全年共处理2次，用清水稀释原药充分溶解（各微生物菌剂参考各自说明书施用），灌根于树冠边缘与地面垂直相交的位置，对照组加等量清水，枸杞树每株浇灌菌液2 000 mL，全园统一管理。

1.3 指标测定方法

春季枝条生长期，每个处理行重复行里随机选取3株长势一致的枸杞树，分别在每株树东、南、西、北、中5个方位上随机选取长度一致、粗细均匀的1个枝条，挂牌标记，作为调查枝条。

1.3.1 生育期指标的测定枝条生长量：春季新枝生长期（4月20日至5月20日）和秋季新枝生长期（8月20日至9月30日），每7 d用卷尺对标记枝条进行生长量调查并记录1次。SPAD值：盛果期，试验区每行随机选取3棵长势一致的枸杞树，每棵树随机选取5个枝条，每个枝条在上、中、下3个部分分别随机选取1张健康的功能叶，采用SPAD-502叶绿素仪进行叶片SPAD值测定，即每个处理测定135张叶片。坐果率：枸杞开花后，每隔10 d调查1次开花量，连续调查3次;从第1次调查开花量后10 d开始调查青果数，每隔10 d调查1次青果量，连续调查3次，用青果量除以对应的开花量得到坐果率。产量：分别采集夏果每一批次枸杞鲜果，制干后测产，共计6个批次。

1.3.2 枸杞果实品质测定盛果期，采摘成熟的枸杞鲜果，在相同条件下采用烘箱对鲜果进行烘干并获得干果，分别根据GB/T 18672—2014《枸杞》用苯酚-硫酸法比色测定枸杞多糖含量;根据GB/T 23710—2009《饲料中甜菜碱的测定离子色谱法》用离子色谱法测定甜菜碱含量;参照《保健食品功效成分及卫生指标检验规范》（2003年版）第二部分检验方法（二十四）保健食品中总黄酮的测定方法进行枸杞总黄酮含量测定;根据GB 5009.83—2016《食品安全国家标准食品中胡萝卜素的测定》进行胡萝卜素含量测定。

1.3.3 土壤理化指标测定于2019年7月13日枸杞夏果采摘结束后，对整个试验区采用5点取样法，随机选取试验区内枸杞树根周围的土层，土样自然风干，过2 mm筛，送检至宁夏智聯检测科学技术研究所（有限公司）测定土壤pH值以及有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾、全盐含量。土壤pH值（土水比1 ∶ 2.5）采用酸度计测定[18]，全氮含量的测定采用凯氏定氮法，有机质含量的测定采用重铬酸钾滴定法，碱解氮含量的测定采用扩散吸收法，全磷和有效磷含量的测定采用分光光度计法，全钾含量的测定采用原子吸收分光光度法，速效钾含量的测定采用火焰光度法，全盐含量的测定采用电导率法。

1.4 数据处理

试验结果均以测定数据的平均值表示。数据统计分析采用Excel 2010软件和DPS数据处理系统V17.10高级版，利用Duncans新复极差检验法进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 微生物菌剂对枸杞生长的影响

各处理下枝条生长情况调查结果见表1，各处理枝条生长量均高于对照，春梢的增长各处理与CK间差异不显著，秋梢的生长量T5处理、T1处理、T4处理显著高于对照（P<0.05），分别较CK提高98.54%、93.44%、89.80%，T2处理、T3处理与CK间差异不显著。由表1可见，T3处理的SPAD值显著高于CK，其他处理促进效果不明显，与对照差异不显著。

2.2 微生物菌剂对枸杞坐果率的影响

由图1可见，微生物菌剂的施用对坐果率有明显的促进作用，各处理坐果率显著高于CK（P<0.05），表现为T2处理>T5处理>T3处理>T1处理>T4处理>CK，较对照分别提高23.08、19.73、14.42、13.86、12.49百分点。

2.3 微生物菌剂对枸杞产量及果实品质的影响

由表2可见，微生物菌剂对枸杞产量除T4处理外均有不同程度的提高，其中T1处理对产量的提升作用最显著，较CK增产41.14%，T2处理、T5处理、T3处理增产作用明显，产量分别较CK增加23.76%、11.76%、3.66%;微生物菌剂对多糖含量有轻微提高作用，除T3外各处理与CK间差异不显著;甜菜碱含量除T5处理外，其余各处理均显著高于CK（P<0.05），T3处理含量最高，其次是T1处理、T2处理、T4处理，各处理较CK显著提高了4.03%～13.95%;总黄酮含量T3处理最高，显著高于其他处理及对照（P<0.05），较CK增加了74.2%，其余各处理均有不同程度的提升，但与CK间差异不显著;对胡萝卜素含量的促进作用最明显，施用微生物菌剂的各处理胡萝卜素含量均高于CK，且均与CK间差异显著（P<0.05），呈T1处理>T5处理>T3处理>T2处理>T4处理，较CK分别提高79.94%、66.63%、58.75%、41.35%、36.60%。

2.4 微生物菌剂对土壤化学性质的影响

由表3可见，微生物菌剂处理可使土壤pH值降低，T3处理使土壤pH值显著降低0.43，除T4处理外其余处理pH值较CK均有下降趋势，除T3外均与CK间差异不显著;不同微生物菌剂处理可使土壤有机质含量提高，T1处理使土壤有机质含量显著提高50.55%，其余各处理也有提高趋势，但与CK间差异不显著;全磷含量呈T1处理>T5处理>T3处理>T2处理>T4处理>CK，其中T1处理、T5处理、T3处理对全磷含量提高作用明显，与CK间差异显著（P<0.05），分别较CK提高了51.1%、46.7%、42.2%，T2处理、T4处理与CK间差异不显著;各微生物菌剂除T4处理外可有效提高土壤有效磷含量，表现为T1处理>T2处理>T3处理>T5处理>CK，各处理较CK分别提高了46.2%、32.3%、30.1%、16.2%，其中T1处理与CK间差异显著（P<0.05），其余各处理与CK间差异不显著;速效钾含量除T5处理略高于CK外，其余各处理均低于CK;全盐含量T3处理、T4处理较CK提高了11.9%、1.7%，与CK间差异不显著，其他处理T1处理、T2处理、T5处理较CK均有所降低;微生物菌剂处理对全氮、全钾、碱解氮含量提高作用不明显，各处理与CK间差异不显著。

2.5 微生物菌剂处理下土壤化学性质对枸杞植株生长发育的影响

由表4可见，枝条的生长和坐果率受土壤中全氮含量影响较大，春梢生长量和坐果率与全氮含量之间呈显著正相关（相关系数分别为0.76、0.83，P<0.05）;果实的品质指标受土壤中有机质、全氮、全磷含量影响较大，甜菜碱含量与全氮和有机质含量间呈显著正相关（相关系数分别为0.77、0.76，P<0.05），胡萝卜素含量与土壤全氮、全磷含量之间呈极显著正相关（相关系数分别为0.89、0.90，P<0.01）;枸杞产量受土壤中有机质含量和有效磷含量影响较大，产量与有机质含量呈极显著正相关关系，与有效磷含量呈显著正相关关系（相关系数分别为0.89、0.82），还得出枝条SPAD值与碱解氮含量呈显著正相关（相关系数为0.86，P<0.05）。

3 讨论与结论

微生物菌剂作为一种新型生物肥料，由单个或多种有益微生物发酵而成，同时也含有多种腐植质和微量元素，可有效改良土壤环境，协助植物吸收营养，提高作物产量和品质，且对环境污染小，是生产“绿色食品”的理想肥料[19]。微生物菌剂中的有益活菌在改土、促生方面具有积极效应，可显著提高植株SPAD值、产量及土壤微生物多样性[20]，可增强植物抗逆性和光合能力，实现养地增产的效果[12]。本研究发现，微生菌剂可促进枸杞植株枝条生长，T5处理、T1处理、T4处理可使秋梢生长量显著高于CK，分别较CK提高98.54%、93.44%、89.80%，T3处理可显著提高SPAD值，对坐果率有明显的促进作用，各处理坐果率显著高于CK，呈T2处理>T5处理>T3处理>T1处理>T4处理>CK，可使坐果率提高12.49～23.08百分点，这与雷先德等的研究结果[20]相一致。

施用微生物菌剂对枸杞产量及果实品质有明显的提高作用，T1处理对产量的提升作用最显著，较CK增产41.14%，T2处理、T5处理、T3处理增产作用明显，产量分别较CK增加23.76%、11.76%、3.66%，这与耿丽平等的研究结果[10]相似。在品质方面，对胡萝卜素含量的促进作用最明显，各处理胡萝卜素含量均显著高于CK，呈T1处理>T5处理>T3处理>T2处理>T4处理，较CK分别提高79.94%、66.63%、58.75%、41.35%、36.60%;甜菜碱含量除T5处理外，其余各处理均显著高于CK，T3处理含量最高，其次是T1处理、T2处理、T4处理，较CK显著提高了4.03%～13.95%;总黄酮含量T3处理最高，显著高于其他处理及CK，较CK增加了74.2%;对枸杞多糖含量有轻微提高作用，除T3外各处理与CK间差异不显著。这与程乾斗的研究结果[21]相一致。

微生物菌剂可改变土壤pH值，通过改善根际土壤微生物群落的数量和结构来改变土壤酶活性和有效养分含量，优化根际生长环境[20]。本研究通过对土壤化学性质测定发现，微生物菌剂可显著提高土壤全磷和有效磷含量，T1处理、T5处理、T3处理对全磷含量较CK显著提高了51.1%、46.7%、42.2%，土壤有效磷含量表现为T1处理>T2处理>T3处理>T5处理>CK，分别较CK提高了46.2%、32.3%、30.1%、16.2%，其中T1处理与CK间差异显著;对全氮、全钾、碱解氮含量提高作用不明显;可降低土壤pH值，T3处理可使pH值显著降低0.43;提高土壤有机质含量，T1处理使土壤有机质含量显著提高50.55%;速效钾含量除T5处理略高于CK外，其余各处理均低于CK;全盐含量T3处理、T4处理较CK提高了11.9%、1.7%，与CK间差异不显著。这与吴克侠等的研究结果[11]、李国等的研究结果[13]、柳晓磊等的研究结果[22]基本一致。通过对植株生长发育指标与土壤的理化性质进行相关性分析发现，春梢生长量和坐果率与全氮含量之间呈显著正相关，果实甜菜碱含量与全氮和有机质含量间呈显著正相关，胡萝卜素含量与土壤全氮、全磷含量之间呈极显著正相关，产量与有机质含量和有效磷含量之间分别呈极显著、显著正相关，还得出植株SPAD值与碱解氮含量呈显著正相关，树体的生长发育及坐果率与土壤营养成分和理化性状密切相关[23-24]，以上结果说明微生物菌剂调控可提高土壤有机质、全氮、全磷等养分含量，可改善土壤环境及促进土壤生态系统平衡健康发展，从而为植株提供了充足的营养元素，促进植物对养分的吸收[25-26]，提高坐果率，促进植株生长发育及生物量的积累[15]，从而达到提高果实品质产量的效果。

微生物菌剂的施用有效地改善了土壤的营养成分，提高土壤有机质、盐分、全磷、全氮和有效磷含量，对土壤pH值有降低作用，改善了土壤环境、提升土壤地力，从而有效促进了枸杞植株的生长发育，使枝条春梢生长量提高6.25%～22.5%，秋梢生长量提高15.01%～98.54%，坐果率提高12.49～23.08百分点;在产量品质方面，可使产量提高3.66%～41.14%，有效改善果实品质，使果实甜菜碱和胡萝卜素含量显著提高。通过土壤化学性质与枸杞植株生长发育进行相关性分析得出，春梢生长量和坐果率与全氮含量之间呈显著正相关，果实甜菜碱、胡萝卜素含量与全氮、有机质、全磷含量间呈显著正相关，产量与有机质含量和有效磷含量之间呈极显著、显著正相关，还得出枝条SPAD值与碱解氮含量呈显著正相关。综合来看，T1处理培元和新特锐菌（解淀粉芽孢杆菌和哈茨木霉菌配施）对土壤养分含量、植株的生长发育及产量促进作用最明显，可使产量高达4 733.7 kg/hm2，T3处理根无忧（主要成分丛枝菌根真菌和解淀粉芽孢杆菌）对产量品质及SPAD值等方面的提升作用显著，建议在生产实践中参考应用。

参考文献：

[1]成臣，汪建军，程慧煌，等. 秸稈还田与耕作方式对双季稻产量及土壤肥力质量的影响[J]. 土壤学报，2018，55（1）：247-257.

[2]张本强. 极具推广价值的枸杞新品种及其特征特性[J]. 现代农业科技，2018（23）：110，113.

[3]杨一凡，吴发启，段红腾，等. 青海主要枸杞产区不同耕作措施对灰棕漠土理化性质影响及肥力综合评价[J]. 水土保持研究，2020，27（2）：1-8.

[4]闫鹏科，常少刚，孙权，等. 施用生物有机肥对枸杞产量、品质及土壤肥力的影响[J]. 中国土壤与肥料，2019（5）：112-118.

[5]任红燕，宋志勇，李霏霁，等. 胜利油藏不同时间细菌群落结构的比较[J]. 微生物学通报，2011，38（4）：561-568.

[6]王奇赞，徐秋芳，姜培坤，等. 天目山毛竹入侵阔叶林后土壤细菌群落16S rDNA V3区片段PCR的DGGE分析[J]. 土壤学报，2009，46（4）：662-669.

[7]辜运富，张小平，涂仕华. 变性梯度凝胶电泳（DGGE）技术在土壤微生物多样性研究中的应用[J]. 土壤，2008，40（3）：344-350.

[8]Xue D，Yao H Y，Ge D Y. Soil microbial community structure in diverse land use systems：a comparative study using biolog，DGGE，and PLFA analyses[J]. Pedosphere，2008，18（5）：653-663.

[9]戴文君. 微生物菌剂对望天树苗木生长及肥力效应的影响[D]. 南宁：广西大学，2018.

[10]耿丽平，李小磊，赵全利，等. 添加微生物菌剂对小麦产量及土壤生物学性状的影响[J]. 江苏农业科学，2017，45（5）：50-54.

[11]吴克侠，耿丽平，赵全利，等. 微生物菌剂与耕作方式对冬小麦土壤化学性状的影响[J]. 中国农学通报，2015，31（15）：193-201.

[12]宋以玲，于建，陈士更，等. 复合微生物菌剂对棉花生理特性及根际土壤微生物和化学性质的影响[J]. 土壤，2019，51（3）：477-487.

[13]李国，易强，许世武，等. 微生物菌剂对新疆棉花连作障碍的消减研究[J]. 中国土壤与肥料，2020（1）：202-207.

[14]杨业凤，陆利民，王雨沁，等. 复合微生物菌剂对土壤理化性状和番茄生长的影响[J]. 上海农业科技，2018（1）：80-81.

[15]黄秋良，袁宗胜，蒋天雨，等. 4种微生物菌剂对土壤理化性质影响[J]. 绿色科技，2019（24）：1-4.

[16]李凤霞，赵营. 氮肥减量配施微生物菌剂对灌淤土花椰菜产量及土壤微生物的影响[J]. 水土保持研究，2017，24（2）：94-100.

[17]桂林國，俞玉姬，苏雁宁. 对红寺堡灌区发展草地生态农业的思考[J]. 宁夏农林科技，2003（2）：38-40.

[18]鲁如坤. 土壤农业化学分析方法[M]. 北京：中国农业科技出版社，2000.

[19]罗希榕，罗银，唐相群，等. 七种微生物菌剂对连作辣椒生长发育、产量和品质及土壤微生物特性的影响[J]. 耕作与栽培，2019，39（5）：6-12.

[20]雷先德，李金文，徐秀玲，等. 微生物菌剂对菠菜生长特性及土壤微生物多样性的影响[J]. 中国生态农业学报，2012，20（4）：488-494.