腐植酸復合微生物肥料對高齡獼猴桃果園土壤改良及果實品質的影響

庫永麗，徐國益，趙 驊，曹翠玲

(1.西北農林科技大學 生命科學學院，陜西 楊凌 712100；2.眉縣農業(yè)宣傳信息培訓中心，陜西 眉縣 722300)

獼猴桃(Actinidiadeliciosa(A.Chev.)C.F.Liang et A.R.Ferguson)富含多種人體必需的營養(yǎng)元素，因此，獼猴桃在世界范圍內都廣受歡迎[1]。我國是獼猴桃最大生產國，其中陜西省獼猴桃種植面積與產量已達到6.1萬hm2和103.4萬t，位居全國第一[2]。獼猴桃是多年生果樹，且比一般果樹吸收土壤營養(yǎng)更多，一般通過施肥向土壤補充樹體生長發(fā)育所需的營養(yǎng)。農民長期憑經驗盲目施肥，導致土壤品質嚴重下降，威脅獼猴桃產業(yè)的健康發(fā)展[3]。目前，應對獼猴桃園土壤病害主要采用化學藥劑灌根、翻土晾曬、加大化肥用量等方法[4]，不僅效果不理想，反而進一步加劇了獼猴桃果園土壤品質的下降。科學合理施肥和提高肥料利用率是從根本上改良土壤的關鍵所在，其中向土壤中投加生物菌肥則是目前的研究熱點之一。

生物菌肥由有益微生物發(fā)酵而成，能改善土壤根際環(huán)境、抑制土傳病害的生物性肥料[5]。生物菌肥兼具微生物肥料和有機肥的雙重效應，既有利于提高產品品質，增產增收，又可培肥土壤，提高土壤酶活性，改善土壤微生物群落結構[6]。在有益微生物中，枯草芽孢桿菌具有抑制病原菌生長、提高土壤酶活力等作用，是一種應用廣泛的生防菌[7]；解磷細菌由于可以定殖在植株根際，并分泌有機酸和磷酸酶使土壤速效磷含量升高，從而促進植株生長[8]。腐植酸是一種具有較強離子交換能力和吸附能力的新型肥料，不僅可以促進作物產量提升，還能改善土壤肥力[9]。將有益微生物添加到腐植酸中制成生物菌肥，近幾年來在蔬菜方面的研究碩果累累，能夠顯著提高番茄、辣椒等蔬菜產量[10-11]。

生物菌肥對高齡獼猴桃根際土壤的微生物、酶活性等研究相對較少，尤其是生物菌肥對獼猴桃整個生長周期內果園土壤酶活性及養(yǎng)分的動態(tài)影響過程更是罕見報道。本研究旨在驗證腐植酸微生物肥料在獼猴桃果園土壤改良及果實品質的影響，以期為生物菌肥在獼猴桃上的合理利用提供指導。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

本試驗于2016年3月-2017年3月在陜西省眉縣金渠村(E.107.79°，N.34.21°)進行。

1.2 試驗材料

供試獼猴桃品種為秦美，樹齡20年。

試驗所用菌株解磷菌與生防菌均為西北農林科技大學生命科學學院曹翠玲教授實驗室前期試驗中從獼猴桃根際土壤中分離得到。解磷菌為巨大芽孢桿菌(Bacillusmegaterium)，發(fā)酵液有效菌數為2.35×108cfu/mL；生防菌為枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)，菌劑有效菌數為2.40×108cfu/g；腐植酸為西蒙蘭恩牌高活性腐植酸(腐植酸≥38%、水溶性腐植酸≥25%、有機質≥56%、pH值8～10)。試驗所用微生物肥料均為本實驗室制備，且符合國家菌肥生產標準(GB 20287-2006)農用微生物菌劑之要求。

1.3 試驗設計與樣品采集

試驗設置3個處理：JY.500 g腐植酸+解磷菌500 mL；KY.500 g腐植酸+生防菌500 g；JKY.500 g腐植酸+解磷菌250 mL+生防菌250 g；CK.以農戶傳統(tǒng)施肥方式(在發(fā)芽期時施用，氮磷鉀含量分別為：25∶10∶5)為對照。隨機選取園內長勢一致的健康植株20株，每一處理重復5次。根據一般獼猴桃根系分布情況，采用環(huán)施法，將以樹干為中心，50 cm為半徑、20 cm深的表層土移開，把肥料均勻撒施后將土回填。隨后的田間管理由農戶統(tǒng)一進行。

在獼猴桃各生長期，于樹干50 cm半徑內，采集15～20 cm深的根系土，取部分鮮土測定土壤微生物群落結構，其余土風干后過孔徑為0.154 mm篩測定土壤酶活性及理化性質。采樣時間分別為：2016年3月29日(發(fā)芽期，測定空白土性質)、2016年5月10日(開花期)、2016年7月5日(膨大期)、2016年10月15日(果實成熟期)及2017年4月1日(次年發(fā)芽期)。在果實成熟期時，采集獼猴桃果實(在果樹距地面2.0～2.3 m的高度、東南西北各方向上取大小一致的熟果4個，16個/棵)，測定獼猴桃果實品質。

1.4 測定指標及方法

1.4.1 土壤微生物群落測定 稀釋涂布平板計數法對細菌、真菌、酵母菌及放線菌數量進行測定。土壤細菌數量采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基測定；土壤放線菌數量采用高氏1號培養(yǎng)基測定，土壤真菌、酵母菌數量采用孟加拉紅培養(yǎng)基測定[12]。

1.4.2 土壤酶活性測定 蔗糖酶活性用3，5-二硝基水楊酸比色法測定，以1 g土1 d后催化產生的葡萄糖的毫克數表示；脲酶活性用靛酚藍比色法測定，以1 g土1 d后催化產生的NH3-N的毫克數表示；蛋白酶活性用茚三酮比色法測定，以1 g土1 d后催化產生的甘氨酸的微摩爾數表示；多酚氧化酶活性用焦性沒食子酸比色法測定，以1 g土1 h后催化產生的紫色沒食子素的毫克數表示；磷酸酶活性用磷酸苯二鈉法測定，以1 g土1 h后催化產生的苯酚的微克數表示[13]。

1.4.3 土壤理化性質 土壤全氮用凱氏定氮法測定；土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量利用AA3型流動分析儀測定；土壤全磷含量用HClO4-H2SO4消解-鉬銻抗顯色法測定；土壤速效磷含量利用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定；土壤全鉀利用NaOH熔融-火焰分光光度法測定；土壤速效鉀利用NH4OAc浸提-火焰分光光度法測定。土壤有機質含量利用重鉻酸鉀容量法(外加熱法)測定；土壤pH值利用pH計測定[14]。

1.4.4 果實品質 對新采的果實利用天平測定單果重，用GY-1型硬度計測定果實硬度；當果實硬度達到1.0～1.2時，采用蒽酮比色法測定果實可溶性糖含量，采用NaOH 滴定法測定并以檸檬酸計果實可滴定酸含量，以鉬藍比色法測定果實抗壞血酸含量[15]。果實產量由果農收獲后記錄得到。

1.5 數據處理

所得數據利用Microsoft Excel 2007處理匯總并進行灰度關聯(lián)分析，采用SPSS 23.0軟件進行統(tǒng)計分析和差異顯著性分析，并用Origin Pro 9.0作圖(LSD法，P<0.05)。

2 結果與分析

2.1 不同腐植酸復合微生物肥料處理對土壤微生物數量的影響

表1 不同處理對土壤微生物結構的影響Tab.1 The influence of different treatment on soil microbiology structure

注：數值是平均值與3次重復的標準誤，不同小寫字母表示同一時期不同處理間差異顯著(P﹤0.05)。表2-3同。

Note：Values are given as mean±SD from triplicate determinations，different small letters meant significant difference among treatments at the same stage at 0.05 level. The same as Tab.2-3.

由表1可知，3種腐植酸復合微生物肥料處理均可以顯著提高獼猴桃土壤細菌數量，降低土壤真菌數量(以鮮質量計)，進而促使土壤細菌真菌比升高，其中，JKY的作用最為顯著，整體表現為：JKY>KY>JY>CK。處理組能夠顯著提高土壤酵母菌數量(以鮮質量計)，這種對酵母菌的生長促進作用一直持續(xù)到次年發(fā)芽期，且JKY的促進作用好于KY、JY。同時，各處理的土壤放線菌數量也顯著高于對照，整體表現為：JKY>JY>KY>CK。解磷菌和生防菌混施的JKY在促進細菌真菌比升高、酵母菌增多、放線菌數量提升上效果顯著。另外，微生物數量在獼猴桃整個生長周期內的變化趨勢可能與氣候、溫度及獼猴桃的生長特點有關。

2.2 不同腐植酸復合微生物肥料處理對土壤酶活性的影響

土壤酶是土壤生物化學作用的驅動力，是表征土壤肥力的指標，與微生物、理化性質密切相關[16]。根據獼猴桃不同生長時期酶活性變化結果(圖1)可以看出，5種土壤酶活性整體受氣候變化和獼猴桃生理階段影響比較大，因此，溫度較高且果樹生理活動劇烈的果實膨大期各酶活性最高。

由圖1可知，在開花期時，JKY蔗糖酶活性比KY、JY、CK分別高15.06%，18.25%，70.15%，磷酸酶活性分別高8.56%，5.10%，60.23%，蛋白酶活性分別高7.95%，15.23%，126.12%，脲酶活性分別高45.27%，19.23%，142.57%，多酚氧化酶活性分別高19.76%，28.76%，106.22%，各處理均顯著高于CK。

在果實膨大期，JKY蔗糖酶的活性比KY、JY、CK分別高28.65%，32.36%，48.65%，磷酸酶活性分別高16.17%，4.85%，41.31%，蛋白酶活性分別高2.69%，5.02%，13.74%，脲酶活性分別高12.28%，2.13%，21.17%，多酚氧化酶活性分別高11.49%，25.97%，110.87%。

在果實成熟期時，JKY蔗糖酶活性比KY、JY、CK分別高38.87%，27.90%，255.51%，磷酸酶活性分別高26.16%，10.94%，45.20%，蛋白酶活性分別高11.54%，20.00%，34.37%，脲酶活性分別高62.30%，8.32%，177.41%，多酚氧化酶活性分別高2.11%，24.15%，182.04%。

次年發(fā)芽期時，JKY蔗糖酶活性比KY、JY、CK分別高31.14%，30.63%，126.88%，磷酸酶活性分別高6.21%，5.47%，30.23%，蛋白酶活性分別高4.31%，26.95%，59.79%，脲酶活性分別高0.57%，3.02%，68.63%，多酚氧化酶活性分別高17.95%，54.36%，107.21%。這一時期，JKY、KY間磷酸酶、多酚氧化酶活性差異不顯著。由上述分析可知，在獼猴桃的整個生長周期內，3個施加腐植酸復合微生物肥料組的5種土壤酶活性均顯著高于采用傳統(tǒng)施肥方式的對照組，其中腐植酸復合微生物肥料JKY對土壤酶活性的提升效果最好。

2.3 不同腐植酸復合微生物肥料處理對土壤理化性質的影響

2.3.1 不同處理對土壤氮素含量的影響 土壤全氮含量相對穩(wěn)定，相同時期各處理的全氮含量變化不大；土壤中硝態(tài)氮和銨態(tài)氮是土壤有效氮的主要形式，也是植株與微生物主要的利用形式。由表2可知，JKY、KY、JY組土壤全氮含量在獼猴桃各生長時期均顯著高于CK組，而3組間差異不顯著。JKY、KY、JY對土壤硝態(tài)氮含量有顯著促進作用，處理間整體趨勢為：JKY>KY>JY>CK(P<0.05)；其中，在開花期時，JKY組土壤硝態(tài)氮含量比KY、JY、CK分別高12.14%，48.08%，111.11%，這一時期獼猴桃需要吸收氮素供給新生器官的生長；在果實膨大期時，植株吸收氮素營養(yǎng)供給果實，對果實產量與品質至關重要，是植株吸收氮素的第2個高峰。土壤銨態(tài)氮被果樹吸收后可以轉化為谷氨酰胺，在呼吸作用、光合作用及蛋白質合成上具有重要作用[17]。果實膨大期和成熟期可利用的有效氮含量高，有利于獼猴桃果實營養(yǎng)的累積[18]，銨態(tài)氮含量表現為：JKY>KY>JY>CK(P<0.05)。

2.3.2 不同處理對土壤磷素含量的影響 磷元素參與許多重要的生理過程，是果樹生長發(fā)育的物質基礎，其中在獼猴桃果實生長時期吸收的磷占全部磷吸收量的55.39%[19]。由表2可知，施加腐植酸復合微生物肥料各組的土壤速效磷含量高于CK組，其中，果實膨大期時各組速效磷含量最高，此時JKY組土壤速效磷含量比KY、JY、CK組分別高出25.58%，12.28%，53.69%；開花期與次年發(fā)芽期時，JKY、KY、JY無顯著差異；在果實膨大期、果實成熟期時，JKY和JY組土壤速效磷含量顯著高于KY，其中成熟期，分別高出25.21%，23.46%(P<0.05)。JY的土壤速效磷含量高于KY，可能是由于JY中添加了解磷菌。獼猴桃的整個生長周期內，各組間土壤全磷含量變化總體表現為：JKY>JY>KY>CK，其中，施加腐植酸復合微生物肥料的3組高于傳統(tǒng)施肥組，且均達到了顯著水平。

表2 各處理對土壤理化性質的影響Tab.2 The influence of different treatment on soil physical and chemical properties

2.3.3 不同處理對土壤鉀素含量的影響 鉀元素可以促進果樹果實產量和品質的提高，有“品質元素”的美譽[20]，獼猴桃在果實生長時期鉀素需求最為旺盛，占整個生理時期的74.28%，因此，果實膨大期時土壤鉀素含量最高。由表2可知，各施加腐植酸復合微生物肥料組的土壤速效鉀含量均顯著高于CK組(P<0.05)，其中，在果實膨大期，JKY組土壤速效鉀含量分別較KY、JY、CK組高2.38%，7.50%，22.86%(P<0.05)；果實成熟期時，JKY組分別較KY、JY、CK組高4.00%，13.04%，21.00%(P<0.05)。 3種腐植酸復合微生物肥料均能顯著提高土壤全鉀含量，其中JKY組和KY組對土壤全鉀含量的影響更為顯著。

2.3.4 不同處理對土壤pH值及有機質含量的影響 如表2所示，施加3種腐植酸復合微生物肥料后，土壤pH值均降低。在處理1年后的次年發(fā)芽期，JKY、KY、JY組土壤pH值分別較CK組降低了0.48，0.41，0.46個單位(P<0.05)。在獼猴桃的整個生長周期內，JKY、KY、JY組土壤pH值分別比CK組降低了0.25～0.48個單位，0.21～0.41個單位，0.16～0.46個單位。

獼猴桃各生長時期，JKY、KY、JY組土壤有機質含量均顯著高于CK(表2)。其中，在果實膨大期時，各處理的土壤有機質含量最高，此時JKY組比KY、JY、CK組分別高4.83%，7.72%，21.30%；果實成熟期時，JKY組比KY、JY、CK組分別高3.24%，4.76%，23.09%(P<0.05)。

2.4 不同腐植酸復合微生物肥料處理對獼猴桃產量和品質的影響

從表3可以看出，3種腐植酸復合微生物肥料處理均能明顯提高獼猴桃果實產量，JKY、KY、JY組別較CK組增產34.38%，25.00%，28.13%。同時3種復合微生物肥料處理組單果重也顯著提高，分別是CK組的1.21，1.19，1.25倍，3組之間無顯著差異。剛采摘時的果實硬度一定程度上反映獼猴桃的保鮮能力，本研究結果顯示，3種復合微生物肥料處理的獼猴桃果實硬度均顯著高于CK組，分別較其高出37.03%，46.86%，38.36%。從表3還可以看出，JKY組的可溶性糖含量顯著高于KY、JY及CK組，分別是該3個處理組的1.20，1.13，1.25倍。根據國家綠色食品標準NY/T 425-2000，獼猴桃可滴定酸含量(以檸檬酸含量計)應不高于1.5%，本研究中復合微生物肥料處理組的果實可滴定酸含量均符合這一標準且低于CK組(JKY、KY、JY組分別較CK低8.95，4.96，9.40個百分點)。

表3 不同菌劑處理對獼猴桃產量及品質的影響Tab.3 The influence of different treatment on output and quality of kiwifruit

2.5 土壤養(yǎng)分指標相關性分析與果實品質灰度關聯(lián)分析

通過對土壤主要養(yǎng)分指標之間的相關性分析可知(表4)，土壤全氮含量與蔗糖酶及銨態(tài)氮含量間存在顯著相關性，與有機質含量間存在極顯著相關性。蔗糖酶活性與全氮、全磷含量間存在顯著相關性，與其余指標相關性極顯著。磷酸酶活性與土壤硝態(tài)氮、全氮含量以及全磷、速效磷、速效鉀含量、全鉀含量存在極顯著相關關系。蛋白酶和脲酶活性與除有機質含量、全氮含量以及全磷含量外的其他各項指標存在極顯著相關關系。

土壤養(yǎng)分指標反映土壤狀態(tài)，良好的土壤狀態(tài)有利于樹體對營養(yǎng)的吸收利用，從而促進果實品質及產量的提升。土壤酶活性與理化性質各指標間相關性很強，JKY各指標均高于KY、JY、CK，但是果實品質各指標并沒有按照這一趨勢變化，為定量評價不同處理對果實品質的影響，選取單果重、果實硬度、Vc含量、可溶性糖含量、可滴定酸含量5個指標進行消除量綱處理后，進行灰度關聯(lián)分析(表5)，果實品質關聯(lián)度為：JY(0.99)>JKY(0.96)>KY(0.88)>CK(0.81)，JY對果實品質的影響略高于JKY。

3 討論

同一作物或近源作物在同一地塊連續(xù)種植后，即使正常管理也會出現土壤品質下降、作物生育狀況轉劣的現象，即連作障礙[21]。眉縣等地種植獼猴桃歷史很長，果樹無法倒茬導致根際土壤養(yǎng)分條件降低，進而引發(fā)獼猴桃產量下降或品質降低的現象，甚至出現黃化、根腐病等土傳病害，威脅獼猴桃產業(yè)健康發(fā)展。將微生物菌肥應用于連作土壤，已經在棉花、辣椒、黃瓜、煙草等作物的促生作用上取得一定效果[22-24]。生物有機肥應用于獼猴桃果園土壤報道還很少，孫家駿等[25-26]報道了生物有機肥對獼猴桃土壤微生物與酶活性的影響，但并未提及土壤理化性質與果實品質，本研究將解磷菌、生防菌與腐植酸制成的復合肥料應用于高齡獼猴桃根際，探究其對土壤微生物群落、酶活性、理化性質及果實品質的影響。

表4 土壤理化性質與土壤酶活性之間的相關性分析Tab.4 Correlation of soil physical，chemistry properties and soil enzymes activity

注：**.差異極顯著。

Note：**.Significant difference.

表5 各處理果實品質關聯(lián)系數與關聯(lián)度Tab.5 Relation coefficients and degrees of fruit properties indexes

微生物是土壤中最活躍的組成部分，較好的微生物群落結構及較高的微生物活力可以促進植株對土壤養(yǎng)分的利用，提高土壤酶的轉化效率，增強土壤抗病能力[27-28]。尹淑麗等[29]、馮莉等[30]發(fā)現，菌肥的施用可以降低作物根際真菌的數量，提高細菌放線菌數量。本研究中，施加JKY、KY、JY這3種復合微生物肥料后，細菌、放線菌數量較CK顯著增高，真菌數量降低且細菌真菌比顯著提高，與前人研究結果一致。細菌是土壤中最豐富的類群，其數量的增加表示土壤營養(yǎng)改善，腐植酸復合微生物肥料JKY可以向土壤直接提供生防菌、解磷菌以及其他營養(yǎng)物質進而促進土壤中細菌數量的增高。細菌數量的增多通過對生長底物的競爭也會抑制真菌的數量。同時，枯草芽孢桿菌和巨大芽孢桿菌對真菌存在抑制作用也是導致真菌數量降低的一個原因[31]。雖然真菌整體數量降低，但酵母菌數量顯著升高，酵母菌具有增加土壤養(yǎng)分、提高通氣性、促進植物根系生長的作用[32]。具體哪些真菌數量被抑制以及酵母的種類還有待進一步研究。

土壤酶可以將有機質轉化為被植物利用的無機物，其活性在一定程度上反映土壤肥力，其活性與微生物活性成正相關[33]。蔗糖酶反映土壤有機質轉化，影響作物生長[34]，中性磷酸酶促進土壤有機磷向植株可以利用的無機磷轉化，脲酶與蛋白酶加快蛋白、尿素等含氮化合物分解利用[35-36]，土壤多酚氧化酶可以促進土壤中酚酸類物質降解，對消除連作障礙具有積極作用[37]。孫薇等[38]、張靜等[39]研究發(fā)現，施用菌肥后，蔗糖酶活性、磷酸酶活性、脲酶活性顯著提升。劉思宇[40]研究發(fā)現，施用菌肥有利于提高蛋白酶、多酚氧化酶活性。本試驗結果顯示，3種腐植酸復合微生物肥料均能顯著提高土壤蔗糖酶、脲酶、蛋白酶、多酚氧化酶、磷酸酶活性，與上述結論相符；這可能主要因為微生物菌劑能加速有機化合物分解，為土壤酶活反應提供了足量的底物。張峰等[41]研究表明，生物菌肥能夠明顯提高庫爾勒香梨土壤礦質養(yǎng)分含量；朱丹等[5]研究結果表明，施用谷特菌肥可明顯改善青稞根際土壤理化性狀；韓光等[42]將復合型PGPR和苜蓿聯(lián)合使用能夠提高新墾地土壤礦質養(yǎng)分和有機質含量。本研究結果顯示，土壤酶活性與土壤理化性質的各項指標間存在有顯著或極顯著相關性，土壤酶活性增強，土壤理化性質顯著提高，與前人研究結果一致。獼猴桃生長的最適宜土壤pH值是5.5～6.5，而陜西眉縣高齡獼猴果園土壤的pH值偏高(7.7～7.9)不利于獼猴桃樹體的生長；本研究中，施用3種腐植酸復合微生物肥料后的1年內土壤pH值下降0.16～0.48個單位，這與羅玉蘭等[43]的研究結果是一致的。

大量研究表明，不同微生物菌劑能夠顯著提高水蜜桃、庫爾勒香梨單果質量、含糖量及降低可滴定酸含量[44-45]；促進黃瓜生長，提高產量和果實中可溶性糖、維生素C含量[46]。本研究結果也顯示，經過JKY、KY、JY復合微生物肥料處理后，獼猴桃果實產量、單果重、果實硬度、維生素C含量、可溶性糖含量提高，可滴定酸含量降低，果實品質顯著增加。通過灰度關聯(lián)分析可知，獼猴桃果實品質增高，與JY、JKY、KY關系顯著；3個處理可以改善根系土壤微生物群落結構，提高微生物活性。微生物活性增加促進土壤酶活性的提高，這有利于土壤養(yǎng)分活化被植株吸收利用，進而促進獼猴桃果樹生長發(fā)育，提高果實產量和品質。

腐植酸復合微生物肥料能夠在獼猴桃的整個生長周期內改善土壤微生物群落結構，提高土壤酶活性，提高土壤養(yǎng)分含量，最終促進果實品質的提升。但該腐植酸復合微生物肥料在2年或者3年甚至更長一段時間內對土壤的改良作用有待進一步研究。另外，施用該種肥料的時間、用量、方式對肥料效果的影響也需要進一步探究，以期使腐植酸復合微生物肥料能被大幅度推廣使用，為廣大果農朋友解憂。

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