微生物菌劑對五味子生長及土壤環(huán)境的影響

摘要：以大紅袍五味子實(shí)生苗為試驗材料，采用盆栽試驗，以清水為對照（CK），分別澆灌興農(nóng)精贊農(nóng)用微生物菌劑（S1）、綠色木霉菌（S2）、枯草芽孢桿菌（S3）、茬倍健農(nóng)用微生物菌劑（S4），探索微生物菌劑對五味子灌根后的形態(tài)、生理特性、土壤理化性質(zhì)及微生物環(huán)境的影響。結(jié)果表明，與CK相比，4種微生物菌劑均能促進(jìn)五味子莖粗的增長，其中以S4處理的植株生長效果最佳；S3和S4處理植株葉片SPAD值顯著高于其他處理；各處理均能不同程度地提高植株葉片的SOD和POD活性；S3處理CAT活性較對照顯著提高11.32％；S4的APX活性顯著高于對照88.73％，但同時該處理的MDA含量增加20.51％，對植株的細(xì)胞膜損傷程度增大；添加微生物菌劑可提高銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀以及有機(jī)質(zhì)含量；整體菌群數(shù)量表現(xiàn)為S2gt;S1gt;S3gt;S4gt;CK。綜上所述，外源微生物菌劑通過改變土壤中的菌群數(shù)量，改善土壤養(yǎng)分含量，促進(jìn)植物吸收利用，從而增強(qiáng)代謝水平與抗逆能力，促使植株生長發(fā)育。本試驗4種菌劑中以茬倍健農(nóng)用微生物菌劑的綜合調(diào)控最優(yōu)。

關(guān)鍵詞：五味子；微生物菌劑；生理特性；土壤性質(zhì)

中圖分類號：S567.906" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）19-0174-06

收稿日期：2024-03-22

基金項目：吉林省科技發(fā)展計劃（編號：20210401133YY、20230402030GH）。

作者簡介：王 娜（1987—），女，吉林白城人，碩士，助理研究員，從事作物病蟲害防治研究工作。 E-mail：147090008@qq.com。

通信作者：金榮德，博士，研究員，從事設(shè)施蔬菜栽培與植物營養(yǎng)調(diào)控研究。 E-mail：18744330503@qq.com。

五味子為木質(zhì)藤本植物，主要分布于中國的東北、朝鮮半島及俄羅斯的遠(yuǎn)東地區(qū)，其果實(shí)具有極高的經(jīng)濟(jì)價值和營養(yǎng)價值，是一種新型的“藥食同源”功能性保健食品，在國際上已成為一種新興食品工業(yè)的重要原料^［1-3］。近年來，由于化肥、農(nóng)藥等的不合理使用，導(dǎo)致土壤各種理化性狀日益惡化、病蟲害加劇以及抗逆性減弱等，進(jìn)而影響五味子的產(chǎn)量和品質(zhì)^［4-5］。如何解決不科學(xué)施肥是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)以及重點(diǎn)話題。基于綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展理念，微生物菌劑應(yīng)聲而出，具有改善土壤環(huán)境、增加土壤養(yǎng)分含量、提高土壤酶活性等作用，不僅可促進(jìn)植物生長，也在植物抵御高溫、干旱、高鹽及病蟲害等各種生物與非生物脅迫中發(fā)揮重要作用，且在提高作物產(chǎn)量與品質(zhì)方面也頗有成效，現(xiàn)已成為減少作物對化學(xué)肥料依賴的有效措施之一^［6-9］。研究微生物菌劑對五味子的影響有助于提高五味子產(chǎn)量和品質(zhì)、改善土壤質(zhì)量、促進(jìn)植物生長發(fā)育、減少農(nóng)藥使用量，并推動微生物多樣性的研究和應(yīng)用。對于微生物菌劑來說，前人在糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物等作物中的研究有很多，但在五味子中的研究應(yīng)用極少，且不夠深入。因此，本研究通過測定分析外源不同微生物菌劑對五味子生長、生理特性以及土壤養(yǎng)分含量的差異，以期為五味子的優(yōu)質(zhì)高效栽培提供理論依據(jù)^［10-14］。

1 材料與方法

1.1 供試材料

以大紅袍五味子實(shí)生苗為研究對象，供試土壤采集于吉林省白山市撫松縣北崗鎮(zhèn)（ 118°54′33″E，24°54′35″N） 種植6年的五味子林地。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2023年4—10月吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)植物研究所日光溫室中進(jìn)行。

本試驗為室內(nèi)盆栽試驗，采用隨機(jī)區(qū)組排列，共設(shè)置5個處理（表1），每個處理3次重復(fù)，共計15個小區(qū)，每個小區(qū)10盆，共計150盆。

其他管理按生產(chǎn)常規(guī)進(jìn)行。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 生長指標(biāo)

株高、莖粗，每個小區(qū)隨機(jī)選取3株進(jìn)行測定，取平均值。

1.3.2 生理特性指標(biāo)

葉綠素SPAD值，采用便攜式SPAD502葉綠素儀測定；葉片超氧化物歧化酶（SOD）活性，采用氮藍(lán)四唑光化還原法測定；過氧化物酶（POD）活性，采用愈創(chuàng)木酚法測定；過氧化氫酶（CAT）活性和抗壞血酸過氧化物酶（APX）活性，采用紫外分光光度計測定；丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法測定。每個指標(biāo)重復(fù)測定3次。

1.3.3 土壤性質(zhì)測定

土壤微生物菌落數(shù)量測定：采用稀釋平板法估算土壤微生物菌落數(shù)量^［15］。根據(jù)預(yù)試驗結(jié)果，按10倍法依次稀釋土懸液，細(xì)菌和放線菌菌落土壤溶液稀釋到10^-5，真菌菌落溶液稀釋到10^-2。細(xì)菌、真菌和放線菌培養(yǎng)分別用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、高氏1號培養(yǎng)基、馬丁氏斯孟加拉紅培養(yǎng)基。土懸液接種采用平板涂布法，將平板置于25～28" ℃黑暗條件下避光培養(yǎng)。培養(yǎng)時間分別為：真菌2～3 d；細(xì)菌3～4 d；放線菌5～7 d。各培養(yǎng)基重復(fù)2次，各處理重復(fù)3次。

土壤養(yǎng)分含量測定：銨態(tài)氮含量采用流動分析儀進(jìn)行測定；有效磷含量測定采用磷鉬藍(lán)比色法；速效鉀含量測定采用火焰分光光度計法；有機(jī)質(zhì)含量測定采用重鉻酸鉀容量法。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

數(shù)據(jù)統(tǒng)計用Excel 2007及Origin 2018完成，利用DPS 9.50軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行Duncan’s多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源微生物菌劑對五味子生長的影響

2.1.1 外源微生物菌劑對五味子株高的影響

由圖1可知，在不同測定周期各處理間株高指標(biāo)表現(xiàn)有所差異，綜合表現(xiàn)為S4＞CK＞S3＞S2＞S1，各處理皆表現(xiàn)為勻速生長。S4在各個測定周期皆表現(xiàn)最好，其最大值為23.47 cm；S1在各個測定周期皆表現(xiàn)為最差，其最小值為18.60 cm?？梢钥闯?，外源微生物菌劑對植株株高的影響不大。

2.1.2 外源微生物菌劑對五味子莖粗的影響

由圖2可知，在不同測定周期各處理間莖粗指標(biāo)表現(xiàn)有所差異。各處理生長速率均表現(xiàn)為慢—快—慢的趨勢，在測定第4周時生長速率明顯加快。S4在各個測定時期皆高于其他處理，其最大值為 2.87 mm，對照皆表現(xiàn)最差，其最小值為2.23 mm。綜合表現(xiàn)為S4＞S3＞S2＞S1＞CK。說明外源微生物菌劑可明顯提高植株莖粗的生長速率。

2.2 外源微生物菌劑對五味子生理特性的影響

2.2.1 外源微生物菌劑對五味子葉綠素SPAD值的影響

由圖3可知，各處理的五味子葉綠素SPAD值較對照均有所提高，總體表現(xiàn)為S3＞S4＞S2＞S1＞CK，分別提高30.12%、11.70%、6.11%和3.09%。處理S3與S4葉綠素SPAD值顯著高于其他處理，但二者處理之間無差異顯著性，說明添加不同種類的微生物菌肥可以提高五味子的葉綠素SPAD含量，促進(jìn)植物光合作用。

2.2.2" 外源微生物菌劑對五味子葉片抗氧化特性的影響

由圖4可知，各處理葉片中POD活性均顯著高于對照，處理S3顯著高于其他處理，總體表現(xiàn)為S3＞S4＞S2＞S1＞CK，分別較對照增加72.3％、48.7％、42.4％和25.1％。處理S4葉片中SOD活性顯著高于其他處理，S2顯著高于S1和CK，總體表現(xiàn)為S4＞S2＞S3＞S1gt;CK，各處理較對照分別增加了5.76％、1.92％、0.96％和0.48％。處理S3較對照處理顯著提高CAT活性，增加11.32％；S4與對照無差異顯著性，但較其增加7.55％；S2和S1處理的CAT活性顯著低于對照，分別降低18.87%和5.66%。與對照處理相比，S4、S1和S2處理的APX活性顯著高于對照，分別增加88.73％、54.93%和39.44％；S3與對照相比APX活性降低9.86%。與對照處理相比，S4處理的MDA含量顯著高于其他處理，較對照增加20.51％；S2、S1和S3處理與對照相比MDA含量減少，分別減少17.73%、16.55%和6.87%。說明不同外源微生物對五味子葉片MDA含量的影響不同。在本試驗中，處理S4（茬倍健農(nóng)用微生物菌劑）對五味子葉片MDA含量的影響最大 S2處理葉片MDA含量最低 說明S2處理對植物細(xì)胞膜損傷最小。

2.3 外源微生物菌劑對五味子土壤性質(zhì)的影響

2.3.1 外源微生物菌劑對五味子土壤養(yǎng)分含量的影響

從表2可以看出，添加外源微生物菌劑后土壤中的養(yǎng)分含量有明顯變化。銨態(tài)氮的含量顯著增加，分別較對照高31.95%、18.86%、21.40%、17.78%，并且S1處理顯著高于其他處理，其值為64.43 mg/kg；有效磷的含量明顯增加，表現(xiàn)為S4gt;S1gt;S2gt;S3gt;CK，分別較對照增加57.55%、51.17%、41.74%、20.76%，其中S1和S4處理顯著高于S3和對照處理；各處理速效鉀的含量皆顯著高于對照，表現(xiàn)為S2gt;S4gt;S1gt;S3gt;CK，分別較對照高140.04%、109.81%、99.42%、60.05%；有機(jī)質(zhì)含量有不同的變化，4個添加微生物菌劑處理的有機(jī)質(zhì)含量顯著高于對照，S2處理的有機(jī)質(zhì)含量最高，其值為141.56 g/kg，較對照增長51.55%。

2.3.2 外源微生物菌劑對五味子土壤微生物群落的影響

圖5-A為五味子土壤微生物群落數(shù)量情況。S2處理的細(xì)菌、真菌和放線菌的數(shù)量最高。添加微生物菌劑的4個處理細(xì)菌數(shù)量顯著高于對照，其中S2處理的細(xì)菌數(shù)量顯著高于其他處理；S2與S4處理的真菌數(shù)量顯著高于其他處理，S3處理的真菌數(shù)量顯著低于其他處理；添加微生物菌劑的4個處理放線菌數(shù)量顯著高于對照。

圖5-B為各個處理的細(xì)菌、真菌和放線菌的堆積圖。整體菌群數(shù)量表現(xiàn)為S2gt;S1gt;S3gt;S4gt;CK，外源微生物菌劑明顯增加菌群數(shù)量，土壤微生物結(jié)構(gòu)得到改變。

2.3.3 五味子土壤微生物菌落數(shù)量與土壤理化指標(biāo)的相關(guān)性

由表3可知，細(xì)菌菌落數(shù)量與銨態(tài)氮含量、速效鉀含量、有機(jī)質(zhì)含量顯著或極顯著正相關(guān)，與有效磷無顯著相關(guān)性；真菌群落數(shù)量與銨態(tài)氮含量負(fù)相關(guān)，與有效磷含量、速效鉀含量、有機(jī)質(zhì)含量正相關(guān)，相關(guān)性均不顯著；放線菌群落數(shù)量與銨態(tài)氮含量、有機(jī)質(zhì)含量顯著或極顯著正相關(guān)，與有效磷含量、速效鉀含量無顯著相關(guān)性；整體菌群數(shù)量與銨態(tài)氮含量、速效鉀含量、有機(jī)質(zhì)含量顯著或極顯著正相關(guān)，與有效磷含量無顯著相關(guān)性。

3 結(jié)論與討論

3.1 外源微生物菌劑對五味子生長發(fā)育及生理特性的影響

施用微生物菌劑會影響植物的多元素組成，能夠改善水果品質(zhì)，同時對多種作物植株生長有一定的促進(jìn)作用^［16-21］，本試驗研究結(jié)果與之類似。但本試驗中發(fā)現(xiàn)，外源微生物菌劑與對照相比并沒有都增加株高，而是都增加了莖粗，這與王立輝等的研究結(jié)果^［22］不一。這可能是由于作物不同以及本試驗中各處理添加微生物菌劑提高了土壤中的肥力，促進(jìn)五味子的營養(yǎng)生長，促使植株更健壯，最終導(dǎo)致結(jié)果不同，但與武杞蔓等的研究結(jié)果^［23］一致。因此，有關(guān)外源微生物菌劑是如何分泌、溶解和固定代謝產(chǎn)物，最終又如何將養(yǎng)分輸送和分配的還有待進(jìn)一步研究。綜合判斷，本研究中S4處理植株生長狀態(tài)較好，但S2處理的植株中很多指標(biāo)優(yōu)于S4處理植株，可能是由于本試驗是盆栽試驗，有一定的局限性，后續(xù)將在大田中試驗研究2種菌劑對五味子的影響。

3.2 外源微生物菌劑對五味子葉片生理特性的影響

植物進(jìn)行光合作用的主要器官是葉片，主要場所是葉綠素，而葉綠素SPAD值可以有效地反映光合作用有機(jī)物的合成與積累^［24］，其含量的多少及其組成決定了植物對不同光的吸收和利用率。本試驗發(fā)現(xiàn)，外源微生物菌劑增加了五味子葉片的SPAD值，提高植株光合色素含量，增強(qiáng)光合作用，促進(jìn)植物生長，這與Lugtenberg等的研究結(jié)果^［25］相一致。

植物葉片保護(hù)酶能將植株體內(nèi)過量的過氧化物轉(zhuǎn)換為毒害較低或無害的物質(zhì)，能在一定程度上提高作物的抗逆能力，MDA是細(xì)胞膜脂過氧化產(chǎn)物，其積累量可作為植物遭受逆境傷害程度的指標(biāo)。前人研究表明，外源微生物菌劑在提高植株體內(nèi)抗氧化酶（SOD、POD、CAT、APX）活性的同時，MDA含量降低，增強(qiáng)植株的抗逆能力^［26-27］。本試驗S2處理的表現(xiàn)植株與前人研究相同，S4處理植株抗氧化酶活性增強(qiáng)的同時，MDA含量增多，并且其他處理在各指標(biāo)中的表現(xiàn)不一，可能是菌劑中的活性微生物在繁殖代謝中產(chǎn)生多種代謝產(chǎn)物改變了根際微環(huán)境，最終導(dǎo)致結(jié)果不一。有關(guān)外源微生物改變根際土壤微生物群落豐富度以及代謝水平還有待進(jìn)一步探究。

3.3 外源微生物菌劑對五味子土壤性質(zhì)的影響

土壤有機(jī)質(zhì)、銨態(tài)氮和速效養(yǎng)分含量是衡量土壤性質(zhì)的重要指標(biāo)，這些養(yǎng)分可促進(jìn)土壤團(tuán)聚體的形成和提高其穩(wěn)定性，為土壤微生物提供能量，改善土壤供給養(yǎng)分能力，促進(jìn)其易被植物吸收利用，從而促進(jìn)植株的生長發(fā)育^［28］。本研究表明，添加微生物菌劑均能提高銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量，可提高養(yǎng)分的吸收和利用，促進(jìn)五味子植株生長，這與姜永雷等^［29］、趙丹丹^［30］研究煙草、番茄的結(jié)果相一致。

土壤微生物在土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和循環(huán)、有機(jī)質(zhì)的分解等方面起著重要作用，菌肥的施用不僅能提供比化肥更豐富的養(yǎng)分，還可以將自帶的有益微生物引入土壤，激活土壤中有益微生物的活性^［31-33］。本研究表明，添加微生物菌劑可提高土壤中的菌落數(shù)量，且各處理的細(xì)菌和放線菌的數(shù)量顯著增高，一定程度上豐富了土壤中的菌落，這與Poulsen等提高微生物群落多樣性的研究結(jié)果^［34］一致。但本試驗S2和S4處理植株的土壤中真菌數(shù)量較對照增高，而其他2個處理的真菌數(shù)量有些降低，這與Yang等的研究結(jié)果^［35］不一致，可能是由于這2種微生物菌劑的施用抑制土壤真菌繁殖，降低了適宜真菌的生存空間和營養(yǎng)競爭。總體來說，菌劑的施用增加了菌群數(shù)量，促進(jìn)土壤中速效養(yǎng)分的吸收和利用，從而促進(jìn)植株生長。本試驗還發(fā)現(xiàn)，外源微生物菌劑實(shí)際上主要改變了土壤中的細(xì)菌數(shù)量，其對土壤養(yǎng)分含量的影響最為顯著，有效磷含量與細(xì)菌數(shù)量雖然未達(dá)到顯著相關(guān)水平，但在一定程度上增加，說明其亦提高了土壤中微生物數(shù)量，增加了有機(jī)物的分泌^［36］。土壤肥力因子與土壤酶活性有一定的關(guān)系，微生物數(shù)量的改變亦改變土壤中微生物群落的豐富度和土壤酶活性，對于外源微生物菌改變?nèi)郝涞亩鄻有院腿郝浣Y(jié)構(gòu)以及對土壤酶活性是如何影響的是非常值得探究的。

本研究深入探討了外源生物菌劑對五味子生長以及土壤環(huán)境的影響。下一步研究中應(yīng)選擇更為系統(tǒng)和科學(xué)的方法，研究微生物群落、環(huán)境因子、土壤酶活性等與五味子產(chǎn)量形成的關(guān)系，探索影響五味子人工栽培的關(guān)鍵因子。

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