2021-微生物菌肥对苹果土壤理化特性及养分吸收的影响_冯敬涛.pdf

北 方 园 艺 资源环境生态 第一作者简介 冯敬涛 女 硕士研究生 研究方向 为果树营养生理 责任作者 姜远茂 男 博士 教授 博士生导师 现 主要从事果树营养生理等研究工作 基金项目 国家重点研发计划资助项目 山东省重大科技创新工程资助项目 国 家现代农业产业技术体系建设资金资助项目 山东省泰山学者工程专项经费资助项目 收稿日期 微生物菌肥对苹果土壤理化特性及 养分吸收的影响 冯 敬 涛 于 天 武 吴 晓 娴 李 秉 毓 葛 顺 峰 姜 远 茂 山东农业大学 园艺科学与工程学院 作物生物学国家重点实验室 山东 泰安 摘 要 以苹果 矮化砧木幼苗为试材 设置对照 菌肥 正常施肥 菌肥 正常施肥 菌肥 正常施肥 个处理 研究不同微生物 菌肥施用量对苹果营养生长 土壤特性及植株养分吸收的影响 以期为提高苹果品质及可持 续发展提供参考依据 结果表明 不同微生物菌肥施用量显著促进了苹果的营养生长和根 系活力的提高 总生物量 总根长 根尖数 根表面积和根系活力分别较 提高了 和 以 处理效果最好 不同微生物菌肥施用量能够显著 改善土壤的理化性状 增加土壤碱解氮 速效磷 速效钾和有机质含量 与对照相比分别提高 了 同时脲酶 磷酸酶及蔗糖酶的活性相对于 分别提 高了 植株全氮 全磷 全钾含量较 分别提高了 和 表明微生物菌肥能够提高苹果 幼苗的生长 在苹果的生长过程中起积 极作用 关键词 苹果 微生物菌肥 土壤特性 养分吸收 中图分类号 文献标识码 文章编号 苹果是世界四大水果之一 在我国有着悠久 的栽培历史 在农业的生产与发展中起着至关重 要的作用 近年来 由于氮肥的大量施用 导致苹 果园土壤氮素含量偏高 土壤有机质含量下降 土 壤微生物平衡遭到破坏 绿色可持续发展受到严 重影响 因此 改善微生物菌落结构 提高土壤微 生物数量尤为重要 土壤微生物是土壤的重要组 成部分 参与土壤养分循环 促进土壤有机质的分 解与转化 微生物肥料中含有大量的固氮菌和 高效活性的有益微生物菌 能够增加土壤中有机 质含量 使根系发达 调控农作物的生长发育 减 少或者降低作物病虫害的发生 增强果品品质 改 善土壤微生物的群落结构 促进植物生长发育 微生物菌肥因其独特的肥效在果树的应用中 占据了重要作用 中国农业增产主要依赖施用大 量的化肥和农药 其不合理的使用造成了农业生 态问题日趋严重 如土壤板结 肥力下降 土地生 产能力下降等问题突出 微生物肥料作为一种环 保 无污染的土壤修复剂 在多种作物上得到广泛 应用 前人研究发现施用微生物菌肥能提高 黄瓜叶片的光合能力和质量 张宇羽 发现微 生物菌肥可提高烟草种子的发芽率 增加干物质 积累量 増强幼苗的抗性等 毕静静等 发现微 生物肥料与化肥配施能够提高番茄产量和改善番 茄品质 因此 该研究以矮化苹果砧木 幼苗为试材 研究微生物菌肥对苹果生长和养分 吸收的影响 为提高苹果通过微生物菌肥与正常 施肥配施提高养分吸收利用效率提供参考依据 材料与方法 试验材料 供试材料为苹果 矮化砧木幼苗 供 试微生物菌肥由木美土里集团 陕西枫丹百丽生 物 科 技 有 限 公 司 提 供 供 试 土 壤 为 壤 土 有 机 质 含 量 全 氮 速效磷 速效钾 微生物菌肥含有地衣芽孢杆 菌 角质芽孢杆菌 巨大芽孢杆菌 解淀粉芽孢杆 菌 枯草芽孢杆菌 耐高温菌 链霉菌 稀有放线菌 和丛 枝 菌 根 真 菌 等 菌 种 其 理 化 性 质 为 有 机 质 有效活菌数 亿个 试验方法 试验于 年 月在山东农业大学园艺 试验站进行 试材为苹果矮化砧木 幼 苗 进行不同处 理 分 别 为 正 常 施 肥 微生物菌肥 正常施肥 微生物菌肥 正常施肥 微生物菌肥 正常 施肥共 个处理 月中旬将配施的不同处理与 土壤充 分 拌 匀 后 装 入 长 宽 高 为 的塑料盆中 每盆装土 每盆 株 每处理 个重复 除 外 分别同时施入 普通 尿 素 硫 酸 钾 过 磷 酸 钙 移栽后缓苗 选取长势基本一致 无病 虫害的幼苗移入盆中 待长势平稳后 进行正常管 理 于 月中旬进行取样 采用抖土法 获得根际 土 将根际土收集好 自封袋保存于冰盒 和植株 苗迅速带回实验室进行处理 项目测定 样品解析及测定 于 月中旬进行破坏性取样 整株解析为根 茎叶 个部分 样品按清水 洗涤剂 清水 盐酸 次去离子水顺序冲洗 称量各部分鲜质 量 随后立即在 下 杀 青 随 后 在 烘干至恒质量 电磨粉碎后过 目筛 混合 后装袋备用 将各种植株样品于 恒温箱内 烘干至恒质量 称量 生物量以干质量计 根系形态与根系活力测定 植株根系用清水冲洗干净之后 采用专业版 年版 根系分析软件获取根系 扫描图像 并用图像分析软件 分析根系 总长度 根尖数和根表面积 根系活力采用氯化三 苯基四氮唑 还原法测定 土壤理化性质测定 土壤有机质含量采用重铬酸钾容量法测定 碱解氮含量采用碱解扩散法测定 速效磷含量采 用钼蓝比色法测定 速效钾含量采用火焰光度法 测定 根际土壤可培养微生物数量测定 根际土壤中微生物数量采用稀释平板计数法 测定 细菌 放线菌和真菌分别采用牛肉膏蛋白胨 培养基 改良高氏 号培养基和马丁氏培养基进 行各微生物类群的培养 分离与计数 土壤酶活性测定 土壤脲酶活性采用苯酚 次氯酸钠比色法测 定 土壤蔗糖酶活性采用 二硝基水杨酸比色法 测定 土壤酸性磷酸酶采用磷酸苯二钠比色法 测定 植株养分含量测定 全氮含量采用凯氏定氮法测定 全钾含量采用 火焰光度法测定 全磷含量采用钼锑抗比色法测定 数据分析 使用 软 件 进 行 数 据 处 理 用 数据处理系统单因素试验统 计分析方法进行显著性和相关性分析 结果与分析 不同施肥处理对苹果生物量的影响 从表 可以看出 处理苹果植株的根 茎 叶生 物 量 分 别 较 提 高 了 处理的总生物量分别比 提高了 施用微生物肥 料后均能够在不同程度上提高苹果幼苗的生物 量 以 处理效果最好 北 方 园 艺 月 下 表 不同施肥处理对苹果生物量的影响 处理 根生物量 茎生物量 叶生物量 总生物量 注 同列不同字母表示处理间差异达 显著水平 下同 不同施肥处理对苹果植株根系形态及根系 活力的影响 根系是植株的主要营养吸收部位 根系活力 是衡量植物根系生长状况和代谢状况强弱的重要 指标 由表 可知 苹果植株的总根长 根尖 数 根表面积及根系活力均有不同程度的提高 处理显著高于其它处理 其总根长 根尖数 根表面 积及根系活力较 分别提高了 和 各处理间均达到显著水平 不同施肥处理对土壤理化性质的影响 从表 可以看出 不同施肥处理均能够显著 改善土壤理化性状 增加土壤的碱解氮 速效磷 速效钾及有机质含量 与 相比 处理的碱 解氮 速效磷 速效钾和有机质含量显著提高 分 别 较 提 高 了 且各处理间差异显著 表 不同施肥处理对苹果根系指标的影响 处理 总根长 根尖数 根表面积 根系活力 表 不同施肥处理对土壤理化性质的影响 处理 碱解氮 速效磷 速效钾 有机质 不同施肥处理对苹果根际土壤微生物数量 的影响 从表 可以看出 不同施肥处理均能够显著 提高苹果根际土壤中细菌 真菌 放线菌的数量 苹果根际土壤中的微生物以细菌占优势 放线菌 次之 真菌含量最少 细菌 真菌 放线菌的数量 呈相同的趋势 各处理由 高 到 低 为 不同微生物菌肥施用量均能够提高真 菌 细菌和放线菌的数量 各处理间差异显著 表 不同施肥处理对苹果根际土壤微生物数量的影响 处理 细菌 真菌 放线菌 第 期 北 方 园 艺 不同施肥处理对苹果根际土壤酶活性的 影响 脲酶对氮素的转化具有重要作用 其活性与 土壤供氮能力有着密切的关系 对尿素的利用率 也有很大影响 蔗糖酶能够反映土壤肥力状 况与熟化程度 对于土壤中营养物质的增加有重 要作用 由表 可知 不同施肥处理均显著提 高了脲酶 磷酸酶 蔗糖酶的活性 处理相对于 分别提高了 土壤酶 活性随着微生物菌肥施用量的增加呈上升趋势 以 处理效果最好 不同施肥处理对苹果植株养分吸收的影响 由表 可知 施用微生物菌肥后植株全氮 全 磷和全钾含量均有不同程度的提高 与 相比 处理分别提高了 和 由此可见 不同微生物菌肥施用量均能够促进植 株养分的吸收 提高苹果植株幼苗的全氮 全磷和 全钾含量 表 不同施肥处理对苹果根际土壤酶活性的影响 处理 脲酶 磷酸酶 蔗糖酶 表 不同施肥处理对苹果植株养分吸收的影响 处理 植株全氮量 植株全磷量 植株全钾量 植株总养分含量 图 植株生物量 总养分含量与微生物菌 肥施用量的关系 适宜微生物菌肥用量的确定 植株生物量和养分吸收效率是评价植株生长 和养分利用特性的重要指标 为确定该试验条件 下的适宜微生物肥料用量 将这 个指标与微生 物肥料用量进行了拟合分析 由图 可知 植株 生物量和氮素养分利用效率与微生物肥料用量的 关系呈上升趋势 随着微生物肥料用量的升高 个指标均呈上升趋势 因此 综合考虑试验条 件下苹果幼苗生长发育适宜的微生物菌肥用量为 讨论与结论 微生物菌肥可以提高土壤有机质的含量 改 善土壤的理化性状和土壤肥力 优化土壤环境 土壤微生物是生态系统中最具活力的组成部分 参与土壤中有机质的分解 腐殖质的形成 养分的 转化等过程 微生物菌肥可在一定程度上 改善根际原有微生物的种群结构 促进营养元素 的转化与利用 改善根际微生态环境 从而促进果 树根系的生长 前人在对草莓的研究中发现 土 壤微生物尤其是真菌能促进根系周围的有机物形 成腐殖酸 腐殖酸与土壤溶液中部分离子结合形 成腐殖酸盐 腐殖酸盐含有大量的功能团 既能够 改良土壤性状 又能刺激植物的生长发育 该 研究表明 施用微生物肥料后 能够显著提高苹果 北 方 园 艺 月 下 幼苗的生物量 对苹果的生长及养分吸收具有积 极的促进作用 微生物是土壤生态系统中最活跃的部分 植 物根系以多种形式向周围的土壤中释放有机物 质 并以其自身的活动影响土壤的理化性状及生 物学性状 尤其是微生物的发育 土壤微生 物活性 越 强 对植物生长的促进作用就越明 显 该研究表明 施用微生物菌肥能够提高苹 果幼苗 的生长 苹果砧木根际土壤微生 物各生理类群数量差异显著 均以细菌占绝对优 势 放线菌次之 真菌最少 土壤酶是土壤新陈代 谢的重要因素 目前已经把土壤酶活性作为检测 土壤肥力和土壤环境变化的重要指标 脲 酶是一种酰胺酶 以酶促有机物分子中肽键的水 解 分解的最终产物是氨和碳酸 用来表征土壤中 有机态氮的转化状态 脲酶与土壤中氮素转 化密切相关 磷酸酶与磷素转化密切相关 土壤 中磷酸酶的主要来源包括植物根系分泌释放 微 生物分泌释放 土壤动物区系释放及动植物残体 释放等 该研究表明 微生物菌肥提高了土壤 脲酶 磷酸酶和蔗糖酶的活性 相对于 分别提 高了 以土壤脲酶提高效 果最显著 根际是植物与土壤相互作用的活跃点 与植 物的养分吸收能力密切相关 大量研究表明 微 生物肥料施入土壤后能够改善土壤结构 提高土 壤肥力 可将空气中的氮转化为作物可利用的氮 将土壤中难以被利用的磷钾元素转化为容易被作 物吸收利用的磷钾 促进作物生长 该研究表 明 苹果根际土壤理化指标随着不同微生物菌肥 施用量的增加而增加 当微生物菌肥施用水平逐 渐增高时 土壤中的有效养分随菌肥施用量的增 加而增加 因此 在生产上 推荐合适的施肥用量 能够避免肥料的浪费 还能够提高肥料的利用效 率 对指导生产具有重要意义 微生物菌肥施入 土壤后 能够改善土壤的物理结构 提供微生物 提高有机质含量 增强土壤肥力 从而促进植株根 系的发育 提高植株对养分的吸收 综合微生物菌肥对苹果植株生长及养分吸收 的状况来看 微生物菌肥的施用量显著影响了植 株生长和养分吸收 微生物菌肥施用量对植株生 物量和总养分含量与微生物菌肥施用量进行拟合 分析 二者出现最大值时的微生物菌肥用量为 和 因此 综合考虑 该试验条件下 适宜的微生物菌肥用量为 在这个范 围内 植株生物量和总养分含量均维持在较高的 水平 变化较小 表明该范围内的微生物菌肥用量 可以促进植株的生长发育 同时可以吸收较高的 氮磷钾元素 该试验所采用的是壤土 由于不同 土壤类型其自身土壤通透性及保水保肥能力有所 差异均会有一定程度的影响 同时该试验采用的 是盆栽 空间的局限性会影响地下部的生长 在大 田试验条件下苹果植株对微生物菌肥施用量的反 应还需进行深入研究 参考文献 陈汝 王海宁 姜远茂 等 不同苹果砧木的根际土壤微生物 数量及酶活性 中国农业科学 陈伟 周波 束怀瑞 生物炭和有机肥处理对平邑甜茶根系 和土壤微生物群落功能多样性的影响 中国农业科学 许前欣 李玉华 何宗均 微生物肥料对新疆特色作物产量 和品质的影响 天津农业科学 李玉华 许前欣 李明悦 等 微生物菌肥对库尔勒香梨产 量 品质的影响 天津农业科学 李玉奇 辛世杰 奥岩松 微生物菌肥对温室黄瓜生长 产量 及品质的影响 中国农学通报 张宇羽 苗床添加微生物菌肥对烟草生长的影响 雅安 四川农业大学 毕静静 郭宪峰 郭建党 微生物菌肥对番茄光合效能 产量 及品质的影响 山东农业科学 毛达如 植物营养研究方法 北京 中国农业大学出版 社 尹文彦 姚银安 葡萄根系对锰胁迫的生理反应 山地农 业生物学报 贾继文 聂俊华 李絮花 等 蔬菜大棚土壤理化性状与土壤 酶活性关系的研究 山东农业大学学报 自然科学版 第 期 北 方 园 艺 杨爽 李海鹏 杨培鑑 等 微生物菌肥对草莓水分利用效率 和产量的影响 江苏农业科学 朱丽霞 章家恩 刘文高 根系分泌物与根际微生物相互作 用研究综述 生态环境 李勇 外生菌根真菌侵染马尾松土壤酶活性变化研究 重庆 西南农业大学 曾玲玲 张兴梅 洪音 等 长期施肥与耕作方式对土壤酶活 性的影响 中国土壤与肥料 丁伟著 除草剂对大豆生产的安全性评价 北京 中国 农业出版社 陈汝 王海宁 姜远茂 等 不同苹果砧木的根际土壤微生物 数量及酶活性 中国农业科学 陈建明 葛顺峰 沙建川 等 微生物菌肥不同组成对苹果生 长及 氮素吸收利用和损失的影响 中国农学通报 北 方 园 艺 月 下