微生物肥料在桑树上的应用效果及对家蚕的安全性探讨

刘伟富 廉宇强 刘 芬 郭勇军 魏建影 周坚兵 李择桂 刘吉平

(1华南农业大学动物科学学院,亚太地区蚕桑培训中心,广东广州 510642; 2佛山市植宝生态科技有限公司,广东佛山 528000)

a.微生物菌剂处理;b.生物有机肥处理;c.复合微生物肥料处理;d.清水对照。

a.微生物菌剂处理;b.生物有机肥处理;c.复合微生物肥料处理;d.空白对照。

a.微生物菌剂处理;b.生物有机肥处理;c.复合微生物肥料处理;d.空白对照。

a.复合微生物肥料稀释10倍;b.复合微生物肥料稀释100倍;c.复合微生物肥料稀释300倍;d.复合微生物肥料稀释500倍;e.清水对照。

中国种桑养蚕历史悠久,蚕桑产业作为我国的传统功勋产业,在我国农业经济发展中占有重要地位。随着国家“一带一路”倡议的实施以及乡村振兴战略的大力推进,蚕桑产业正逐渐成为我国多个扶贫地区农民脱贫、农村经济繁荣的新型主导产业,引导贫困地区发挥蚕桑优势特色产业“造血”功能,可带动区域经济发展和蚕农脱贫致富[1-2]。桑树作为家蚕的唯一天然饲料,广泛种植于寒带、温带、亚热带与热带地域,是蚕桑产业发展的物质基础,也是一种重要的经济林作物[3-4]。随着“立桑为业”[5]的提出,现代的蚕桑产业不再拘泥于传统的“种桑养蚕”,桑产业作为现代蚕桑产业体系的重要组成部分,逐渐发展形成了一个涉及种植业、养殖业、医药保健业、食品业、畜牧业、饲料工业、生态治理等跨行业的新型桑产业,在畜牧养殖、食品、医药等方面都有广泛的应用[5-6]。

随着农村产业结构的调整、桑树新种养模式的推广以及生态环境的逐渐恶化使得桑园病虫草害的发生日趋严重,桑园每年都要进行大量的施肥来提高桑叶产量。但长期大量、不科学地使用化肥和植保产品,也导致了土壤酸化、板结、有机质降低和作物易发生病虫害以及环境污染等问题。微生物肥料作为一种新型肥料生物制品,通过微生物的生命活动来发挥作用,具有改善土壤结构、提升土壤肥力、提高作物抗病虫害能力、促进作物增产增质等特点,在减少化肥用量和提高肥料利用率方面发挥着重要作用,符合绿色可持续农业的发展需要,在蔬菜、果树、中草药等经济作物的种植中广泛应用[7-9]。

面对桑园化肥大量使用对环境造成的威胁,同时针对市面上农用微生物产品种类繁多、质量参差不齐的问题,筛选安全有效的微生物肥料应用于蚕桑产业,对促进我国蚕桑种养及多元化产业体系的安全持续健康可持续发展具有重要意义。在农业农村部登记的微生物肥料产品中,微生物菌剂、生物有机肥和复合微生物肥料是最主要的3种微生物肥料,本研究将微生物菌剂、生物有机肥和复合微生物肥料施用于桑树,探讨微生物菌剂等3种微生物肥料对桑树的应用效果,并采用浸叶法对微生物菌剂等3种微生物肥料进行家蚕安全性评价研究,以期为微生物肥料在蚕桑生产上的合理应用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试微生物肥料 试验中所用的3种微生物肥料均由佛山市植宝生态科技有限公司提供,分别为微生物菌剂、生物有机肥和复合微生物肥料,具体肥料登记情况详见表1。

表1 供试微生物肥料在农业农村部登记情况

1.1.2 供试桑树种子 试验中所用桑树种子品种为桂桑6号,共360粒,由广西壮族自治区蚕业技术推广站林强研究员提供。

1.1.3 供试桑苗 试验中所用桑苗品种为桂桑6号,32棵,由课题组所保存的桂桑6号桑树种子播种所得。

1.1.4 供试桑树 微生物肥料对剪伐桑树生长的影响试验所用的桑树品种为桂桑6号,栽植年限为2年,行距30 cm,株距20 cm;微生物肥料对桑树的安全性试验所用的桑树品种为强桑1号,栽植年限为3年,行距60 cm,株距40 cm;桂桑6号和强桑1号均为由课题组在华南农业大学亚太地区蚕桑培训中心试验基地所种。田间施用微生物肥料对桑树的影响试验所用的桑树品种为抗青10号,于英德市浛洸镇镇南村蚕桑示范基地(东经113.11度,北纬24.23度)成行压条栽植,土壤为黄红壤土,行间距1.1 m,栽植年限为30年,栽植密度为75 000株/hm2。

1.1.5 供试家蚕品种 试验中所用家蚕品种为雄蚕品种秋华×平30,共360头,由课题组养蚕室饲养。

1.1.6 主要仪器设备 RXZ型智能人工气候箱,宁波江南仪器厂制造;HM-YD型叶绿素测定仪,山东恒美科技有限公司产品;JJ600型电子天平,常熟市双杰测试仪器厂制造;MY-1903型电动修枝剪,迈越工具有限公司产品;直径90 mm玻璃培养皿、移液器、卷尺等,均为常规市售产品。

1.1.7 大汉泥炭土 试验中所用大汉泥炭土为德国K牌大汉泥炭土,主要成分为白泥炭土,商家检测无虫卵,无杂菌,无草种,无重金属,无肥料,pH值为5.5～6.0。

1.2 试验方法

1.2.1 微生物肥料对桑树种子萌发的影响试验 取桂桑6号种子分别于10.0 g/L的微生物菌剂溶液、10.0 g/L的生物有机肥溶液和兑水稀释400倍的复合微生物肥料溶液中浸种,设置清水浸种作为对照,24 h后取出桑树种子均匀置于垫有一层吸水纸的玻璃培养皿中,于人工气候箱内培养,设置温度为28 ℃、光照为16 h、黑暗为8 h处理,每组3个重复,每个重复30粒种子,观察桑树种子萌发情况。

1.2.2 微生物肥料对桑苗生长发育的影响试验 选取同一批栽培的桂桑6号桑苗并随机分为4个组,每组重复8盆,每盆1株,第1组桑苗以拌入质量分数为10.0%微生物菌剂的大汉泥炭土移栽,第2组桑苗以拌入质量分数为10.0%生物有机肥的大汉泥炭土移栽,第3组以大汉泥炭土移栽后浇灌兑水稀释400倍的复合微生物肥料并每隔7 d进行重复施肥;第4组桑苗以大汉泥炭土移栽不做处理作为对照;移栽至组培室内培养,设置温度为26 ℃、光照为16 h、黑暗为8 h处理。在1个月后观察并比较施肥组与对照组桑树幼苗之间的生长情况。

1.2.3 微生物肥料对剪伐桑树生长的影响试验 选取同一批生长的桂桑6号桑树并随机分为4组,每组重复8盆,每盆1株,经剪伐后留6 cm长的茎枝,在第1组中加入质量分数为10.0%的微生物菌剂,第2组中加入质量分数为10.0%的生物有机肥,第3组灌根兑水稀释400倍的复合微生物肥料溶液并每隔7 d进行1次重复灌根,第4组以不施肥处理作为对照,在1个月后观察桑树的生长情况。

1.2.4 微生物肥料对桑树的安全性试验 将微生物菌剂和生物有机肥以土壤质量分数为0.1%、1.0%和10.0%分别施肥于强桑1号桑树,以未作施肥处理的桑树作为对照;将复合微生物肥料兑水稀释500倍、300倍、100倍和10倍分别进行桑树灌根施肥并每隔7 d进行1次重复灌根,设置清水灌根作为对照,观察不同稀释倍数复合微生物肥料施肥下的桑树生长状况,每组重复8盆,每盆1株。

1.2.5 田间施用微生物肥料对桑树的影响试验 于广东省英德市浛洸镇镇南村蚕桑示范基地桑园进行田间施用微生物肥料对桑树的影响试验,随机选取5块桑园,每块桑园面积均为666.7 m2。微生物菌剂和生物有机肥均以3 000 kg/hm2沟间施肥后覆土,以未进行沟间施肥作为对照(CK1);复合微生物肥料兑水稀释400倍灌根,以清水灌根作为对照(CK2)。试验前,每块桑园选择株高在35～40 cm之间、叶片数大于6的桑树植株(从芽往下叶长大于6 cm的开始计数为第一片叶)5株,依次往下计数叶片数6片,剔除下方多余桑叶。试验前后调查桑树的株高、叶片数及叶长、叶宽、叶绿素含量作为3种微生物肥料肥效的评价指标,并进行比较分析。

1.2.6 微生物肥料对家蚕的安全性评价 参考GB/T 31270.11—2014《化学农药环境安全评价试验准则第11部分:家蚕急性毒性试验》[10]的方法并进行了改进。选取雄蚕品种秋华×平30良卵置于家蚕饲养盒(30 cm×20 cm×10 cm)内孵化,以10.0 g/L的微生物菌剂溶液、10.0 g/L的生物有机肥溶液和兑水稀释200倍的复合微生物肥料溶液浸渍桑叶分别饲育家蚕,并以清水浸渍桑叶饲育家蚕作为对照,每组3个重复,每个重复30头家蚕。从孵化的蚁蚕开始饲育浸渍桑叶,观察各饲育组家蚕的生命力和眠起率,2龄起蚕后,每个养蚕盒留30头家蚕继续饲养至上蔟,除供试桑叶不同外,其他方面的技术操作完全一致,调查家蚕的上蔟率、结茧率、健蛹率以及全茧量、茧层量、茧层率。

1.3 统计分析

试验数据采用Excel 2016进行统计整理,并用SPSS数据分析软件对桑树株高、叶片数、叶长、叶宽、叶绿素含量和家蚕的上蔟率、结茧率、健蛹率、全茧量、茧层量、茧层率进行方差分析及多重比较。

2 结果与分析

2.1 微生物肥料对桑树种子萌发的影响情况

从微生物肥料处理桑树种子在第10天的萌发情况(图1)可以看出,微生物肥料促进了桑树种子的萌发,微生物菌剂处理桑树种子的萌发率为97.78%,生物有机肥处理桑树种子的萌发率为94.44%,复合微生物肥料处理桑树种子的萌发率为95.56%,清水对照桑树种子的萌发率为93.33%。与对照组比较,微生物肥料处理均增加了桑树种子的萌发率。

2.2 微生物肥料对桑苗生长的影响情况

从微生物肥料处理桑苗1个月后的生长情况(图2)可以看出,未施用微生物肥料的空白对照组的桑苗矮小瘦弱,且出现1株幼苗死亡的情况;微生物菌剂等微生物肥料处理均促进了苗期桑树的生长,与未作施肥处理的桑苗比较,施用了微生物菌剂等微生物肥料的桑苗长势更好,表现出一定的抗病促生长能力。

2.3 微生物肥料对剪伐桑树生长的影响情况

从微生物肥料处理剪伐桑树1个月后的生长情况(图3)可以看出,未施肥组桑树的新生枝条矮小、叶片较少、长势较差,与未作处理的清水对照组的桑树比较,施用微生物肥料的桑树长势更好,施肥组桑树的新生枝条高大、桑叶茂盛。

2.4 复合微生物肥料对桑树的安全性

微生物菌剂和生物有机肥以土壤质量分数为0.1%、1.0%和10.0%分别施肥于桑树时,与未作施肥处理的清水对照组的桑树进行比较,0.1%、1.0%和10.0%的微生物菌剂和生物有机肥均对桑树生长无害,且对桑树有促进生长的作用。从不同浓度复合微生物肥料处理桑树1个月后的生长情况(图4)可以看出,与未施肥处理的清水对照组的桑树比较,兑水稀释500倍和300倍的复合微生物肥料灌根的桑树生长良好,但随着复合微生物肥浓度的增加,桑树的生长反受其害,将兑水稀释10倍的复合微生物肥料溶液灌根桑树,在一个月后观察桑树的生长情况时,桑树新生幼芽出现了卷曲变形的情况。

2.5 微生物肥料在田间桑树上的应用效果

从微生物肥料处理桑树的株高、叶片数、叶长、叶宽和叶绿素含量方差分析结果(表2)可以看出:微生物菌剂处理组桑树的株高与未进行沟间施肥对照组比较增加了9.39%,差异显著(P<0.05,下同),但其叶片数、叶长、叶宽和叶绿素含量与未进行沟间施肥对照组比较差异不显著(P>0.05,下同);生物有机肥处理组桑树的株高与未进行沟间施肥对照组比较增加了5.71%,差异显著,但其叶片数、叶长、叶宽和叶绿素含量与未进行沟间施肥对照组比较差异不显著;复合微生物肥料处理组桑树的株高和叶片数与清水灌根对照组比较分别增加12.80%和12.86%,差异显著,但其叶长、叶宽和叶绿素含量与清水灌根对照组比较差异不显著。

表2 微生物肥料处理桑树的株高、叶片数、叶长、叶宽和叶绿素含量方差分析结果

2.6 微生物肥料对家蚕的安全性的影响情况

2.6.1 微生物肥料处理桑叶对家蚕发育经过的影响情况 微生物肥料处理桑叶饲育家蚕,结果发现饲喂微生物肥料处理桑叶的家蚕发育经过与饲喂清水对照桑叶的家蚕差异不显著,家蚕眠起率基本一致,且均无急性中毒或致病死亡现象,但对进入5龄的家蚕,复合微生物肥料处理桑叶组家蚕的体质状况要显著高于其他各组,且家蚕长势均匀,状态良好。

2.6.2 微生物肥料处理桑叶对家蚕生命力的影响情况 从微生物肥料处理桑叶饲育家蚕的上蔟率、结茧率和健蛹率(表3)可以看出:微生物菌剂处理桑叶饲育家蚕的上蔟率、结茧率和健蛹率与清水对照组比较差异不显著。生物有机肥处理桑叶饲育家蚕的上蔟率与清水对照组比较增加了4.36个百分点,差异显著;结茧率与清水对照组比较增加了6.90个百分点,差异显著;健蛹率与清水对照组比较差异不显著。复合微生物肥料处理桑叶饲育家蚕的上蔟率与清水对照组比较增加了5.55个百分点,差异显著;结茧率与清水对照组比较增加了10.77个百分点,差异显著;健蛹率与清水对照比较差异不显著。

表3 微生物肥料处理桑叶饲育家蚕的上蔟率、结茧率和健蛹率

2.6.3 微生物肥料处理桑叶对家蚕茧质成绩的影响情况 从微生物肥料处理桑叶饲育家蚕的全茧量、茧层量和茧层率(表4)可以看出:微生物菌剂处理桑叶饲育家蚕的全茧量与清水对照组比较增加了0.08 g,差异显著;茧层量和茧层率与清水对照组比较差异不显著。生物有机肥处理桑叶饲育家蚕的全茧量与清水对照组比较增加了0.05 g,差异显著;茧层量与清水对照组比较增加了0.03 g,差异显著;茧层率与清水对照组比较增加了1.65个百分点,差异显著。复合微生物肥料处理桑叶饲育家蚕的全茧量与清水对照组比较增加了0.12 g,差异显著;茧层量与清水对照组比较增加了0.04 g,差异显著;茧层率与清水对照组比较差异不显著。

3 小结与讨论

本次试验结果显示,微生物菌剂、生物有机肥和复合微生物肥料均能促进桑树生长,使桑园增产,3种微生物肥料对田间桑树的作用效果依次为复合微生物肥料>微生物菌剂>生物有机肥。试验中的3种微生物肥料均对家蚕安全或有益,综合家蚕的发育经过、生命力和茧质成绩,3种微生物肥料对家蚕的有益性效果大小依次为复合微生物肥料>生物有机肥>微生物菌剂。

化肥被称为是“粮食的粮食”,其作为农业生产中农作物增产的一个重要因素,对我国的粮食增产、保证粮食供应发挥着巨大贡献,然而化肥过量施用以及化肥利用率低等也导致了资源浪费、农产品质量不高和环境污染等问题[11]。微生物肥料作为现代的一种新型绿色肥料,其使用可提高化肥利用率,减少化肥用量,促进化肥的减量增效[12-13]。桑园合理使用微生物肥料以代替或减少化肥用量,对于促进蚕桑产业的绿色健康可持续发展至关重要。吴灵芝等[14]将富硒光合菌肥施用于桑树,显著影响了桑树的株高和叶片数,桑树的株高和叶片数均增加。莫小敏等[15]研究表明,桑树施用南国春系列生物肥,既能改良桑园土壤,增加土壤肥力,又能增加桑叶产量,提高桑叶质量,从而增加养蚕效益。本次试验研究结果表明,田间桑树施用3种微生物肥料,桑树的株高均显著增加,施用复合微生物肥料桑树叶片数显著增加,与吴灵芝等[14]、莫小敏等[15]的研究结果相符。家蚕对环境非常敏感,桑园生产中桑叶受到污染,进而容易影响家蚕的健康状况,甚至对家蚕的安全构成严重威胁。微生物肥料能否应用于蚕区桑园生产中,不仅要考虑微生物肥料对桑树的促生长作用和促进桑园增产效果,同时也要考虑微生物肥料对家蚕的安全性。姚祥等[16]研究表明,桑树喷施EM菌剂并用EM喷施叶饲蚕,对结茧率、上茧率和健蛹率均无不良影响,而产茧量提高,EM菌剂提高了全茧量和茧层量,而对茧层率影响不大。汪增超等[17]研究表明,通过施用生物有机肥,能增加桑叶产量和质量,增加熟蚕体质量、全茧量、茧层量、茧层率,从而提高蚕茧产量和质量。本研究参考GB/T 31270.11—2014《化学农药环境安全评价试验准则第11部分:家蚕急性毒性试验》的方法并进行了改进,通过使用肥料溶液浸叶饲喂的方法评估3种微生物肥料对家蚕的安全性,研究结果表明,3种微生物肥料对家蚕的发育经过、生命力和茧质成绩均无不良影响,微生物菌剂显著提高了家蚕的全茧量,生物有机肥显著提高了家蚕的上蔟率、结茧率、全茧量、茧层量和茧层率,复合微生物肥料显著提高了家蚕的上蔟率、结茧率、全茧量和茧层量,与姚祥等[16]、汪增超等[17]的研究结果相符。桑园作为蚕桑生产的组成部分,在实际生产中许多蚕农施肥不科学、不合理,尤其在养蚕期间盲目地大量使用化肥,不仅容易造成家蚕中毒,而且导致桑园土壤板结、盐渍化,桑园系统生产力遭到破坏,严重影响桑园的后续生产力和桑叶产量。桑园施入适用、适量的微生物肥料,可减少桑园化肥用量,改善桑园土壤,减少桑园环境污染,保持桑园土壤后续生产力稳定,并促进桑叶增产增质。

致谢

本试验工作得到国家蚕桑产业技术体系桑树细菌病毒病防控岗位科学家团队的师生、佛山市植宝生态科技有限公司的同事以及广东丝源集团英德分公司及英德市浛洸镇镇南村蚕桑示范基地的同志等的大力协助,在此表示感谢。