棗專用微生物菌劑對灰棗果實(shí)品質(zhì)的影響

楊智鵬，魏喜喜，萬 勝，孫 佳，黃 瑤，王利娜，王姝婧，李建貴

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，新疆 烏魯木齊 830052；2.新疆大學(xué)，新疆 烏魯木齊 830046；3.新疆紅棗工程技術(shù)研究中心，新疆 烏魯木齊 830011）

紅棗Ziziphus jujubaMill.屬于鼠李科棗屬植物[1]。棗樹，原產(chǎn)于我國黃河流域。1200 萬年以前，我國山東一帶，就生長著酸棗樹。7000年前，我國河南新鄭一帶，已有酸棗、華棗種植[2]。我國的棗資源豐富[3]，新疆紅棗種植面積和產(chǎn)量居全國第一，由于南疆日照長，晝夜溫差大，有助于糖分積累，紅棗品質(zhì)大大優(yōu)于內(nèi)地，截至2020年，紅棗面積為31.88 hm2（不含兵團(tuán)）。因過于追求紅棗增產(chǎn)，還存在不合理地使用農(nóng)藥、化肥現(xiàn)象，這既不能保證紅棗綠色有機(jī)品質(zhì)，還會(huì)造成棗園土壤環(huán)境被嚴(yán)重破壞，同時(shí)也會(huì)嚴(yán)重威脅到食品質(zhì)量安全和人體健康。這意味著棗園原有的管理措施和施肥方法需要及時(shí)改變，不僅要減少化肥、農(nóng)藥的使用量，更要大力推進(jìn)新型肥料的研發(fā)，確保農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

微生物菌肥的研發(fā)一直是國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者研究的熱點(diǎn)之一[4]。微生物菌劑中包含很多活性物質(zhì)，不僅能提高土壤微生物豐富度、優(yōu)化土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)根系營養(yǎng)環(huán)境，而且在微生物生命活動(dòng)過程中，還能產(chǎn)生多種激素來促進(jìn)植物生長。此外，施用微生物菌劑還可以降低棗樹的種植和管理成本，降低化肥使用量，有益于農(nóng)業(yè)健康發(fā)展[5-6]。

土壤養(yǎng)分是土壤肥力的重要物質(zhì)基礎(chǔ)[7]，氮、磷、鉀是植物生長發(fā)育必需的三大營養(yǎng)元素。氮?dú)饧s占空氣成分的80%，高等植物自身不能直接利用，而共生固氮菌類、聯(lián)合固氮菌類和自生固氮菌類可通過自身固氮酶固定空氣中的氮?dú)?，將其轉(zhuǎn)化為植物可吸收利用的氮源。微生物肥料中常用的固氮菌株有圓褐固氮菌、陰溝腸桿菌、苜蓿根瘤菌和氮單胞菌屬等[8]。

植物生長發(fā)育過程中所需要的磷主要來自土壤和肥料。由于土壤固磷現(xiàn)象的存在，致使土壤中磷的含量很高，但可提供給植物生物發(fā)育的有效磷含量卻很低，對植物有效的磷不到全磷的1%[9-10]。解磷微生物是一類參與土壤磷循環(huán)的與植物營養(yǎng)關(guān)系密切的重要微生物類群，這些微生物依靠自身的代謝產(chǎn)物或與其他生物協(xié)同將土壤中的難溶無機(jī)磷轉(zhuǎn)化為有效態(tài)磷，在土壤難溶磷活化和提高磷肥有效性方面起著重要作用[11]。

硅酸鹽菌劑俗稱生物鉀肥，是利用硅酸鹽細(xì)菌研制而成的一種高含菌量的生物制劑。該肥料施入土壤后，菌體細(xì)胞便在種子或作物根系周圍迅速增殖，形成群體優(yōu)勢，分解土壤中含鉀的礦物質(zhì)，釋放有效鉀供作物吸收利用[12]。

有關(guān)棗果的研究以理化性質(zhì)分析為主，劉毅等[13]、鄭強(qiáng)卿等[14]、李艷麗等[15]先后研究了栽培設(shè)施、灌溉量、施肥對棗果品質(zhì)的影響，但微生物菌劑對棗果品質(zhì)影響的研究未曾多見。

本研究結(jié)合課題組前期研發(fā)的微生物菌劑，以灰棗為研究對象，研究微生物菌劑對灰棗果實(shí)品質(zhì)的提升作用，為微生物菌劑的推廣使用及當(dāng)?shù)貤棃@綠色發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于新疆維吾爾自治區(qū)喀什地區(qū)岳普湖縣喀什新鑫果業(yè)有限公司灰棗園（76°52′E，39°14′N），棗園園相整齊，樹株長勢均一，灰棗樹齡均為8 a，株行距為1.5 m×4.0 m。土壤理化性質(zhì)：pH 8.4、電導(dǎo)率850 μS/cm、速效磷22.5 mg/kg、速效鉀200.5 mg/kg、堿解氮11.8 mg/kg、有機(jī)質(zhì)8.7 g/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試微生物菌株為前期從新疆棗園棗樹根際土壤分離獲得的8 個(gè)高效菌株（固氮菌株N22；解有機(jī)磷菌株P(guān)7、P8；解無機(jī)磷菌株P(guān)3、P18；解鉀菌株K7、K11、K24），選取通過菌株間拮抗反應(yīng)測試篩選具有兼顧解有機(jī)磷能力、解無機(jī)磷能力和解鉀能力，并在大田試驗(yàn)效果較好的4 個(gè)微生物菌株組合（N22P8P18K7、N22P8P18K11、N22P7P18K24、N22P8P3K24），低溫冷凍保存在新疆紅棗工程技術(shù)研究中心微生物實(shí)驗(yàn)室。

試驗(yàn)共設(shè)計(jì)5 個(gè)處理：處理1（常規(guī)施肥）為對照處理，設(shè)有處理2（常規(guī)施肥+有機(jī)肥+N22P8P18K7）、處理3（常規(guī)施肥+有機(jī)肥+N22P8P18K11）、處理4（常規(guī)施肥+有機(jī)肥+N22P7P18K24）、處理5（常規(guī)施肥+有機(jī)肥+N22P8P3K24）。

在試驗(yàn)地，參照《微生物肥料田間試驗(yàn)技術(shù)規(guī)程及肥效評價(jià)指南（NY/T 1536—2017）》，以隨機(jī)取樣法布設(shè)樣點(diǎn)。每個(gè)樣點(diǎn)為1 個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)置3 個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)選擇長勢相近的4棵樹，于2021年4月初，在田間布置試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。

1.3 樣品采集與保存

于2021年10月12日采集灰棗果實(shí)樣品，在每個(gè)小區(qū)選擇生長狀況相似的3 株樣樹，分別在樣樹的東、西、南、北、中5 個(gè)方位采摘棗果樣品，每個(gè)方位3 個(gè)棗樣，每個(gè)小區(qū)共計(jì)45 顆棗。編號(hào)帶回實(shí)驗(yàn)室，4 ℃低溫保存于冰箱中，待測。

1.4 指標(biāo)選取

單果質(zhì)量、橫徑、縱徑、果形指數(shù)、含水率、可食率、葡萄糖、果糖、蔗糖、可溶性糖、可滴定酸、糖酸比、果膠、纖維素、蛋白質(zhì)、VC、黃酮、總酚。

1.5 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)均采用WPS OFFICE 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)整理，運(yùn)用SPSS 26.0 軟件對不同處理進(jìn)行主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 微生物菌劑對灰棗果實(shí)品質(zhì)的影響

從表1能夠看出，施入微生物菌劑處理2 對灰棗含水率、可滴定酸、纖維素、蛋白質(zhì)、黃酮、總酚含量提升最明顯，相比處理1 分別增加了30.72%、33.18%、133.33%、248.46%、100.57%、93.55%；處理3 對灰棗葡萄糖、可溶性糖含量以及糖酸比提升最明顯，相比處理1 分別增加了16.37%、73.91%、58.10%；處理4 對灰棗單果質(zhì)量、橫徑、縱徑、果形指數(shù)、可食率、果糖、蔗糖、果膠含量提升最明顯，相比處理1 分別增加了29.93%、6.43%、14.82%、7.88%、1.26%、2.99%、143.75%、7.97%；對于維生素來說，只有處理5對灰棗VC 含量的提升有積極作用，VC 含量增加了7.89%。

表1 微生物菌劑對灰棗品質(zhì)的影響?Table 1 Effects of microbial agents on the quality of gray jujube

2.2 灰棗果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)性分析

灰棗果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)性分析結(jié)果見表2。從表2可以看出，果實(shí)單果質(zhì)量與橫徑、縱徑、果形指數(shù)、可食率、蔗糖、可滴定酸、果膠均呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系，但與糖酸比呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系；果實(shí)橫徑與縱徑、果形指數(shù)、可食率、蔗糖、果膠均呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系，但與果糖、纖維素、蛋白質(zhì)、黃酮均呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系；果實(shí)縱徑與果形指數(shù)、可食率、蔗糖、可溶性糖、可滴定酸、果膠均呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系；果實(shí)果形指數(shù)與含水率、可食率、蔗糖、可滴定酸、果膠均呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系；果實(shí)含水率與蔗糖、可滴定酸、纖維素、蛋白質(zhì)、黃酮、總酚均呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系；果實(shí)可食率與蔗糖、可滴定酸、果膠均呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系，與纖維素呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系；葡萄糖與可溶性糖、糖酸比均呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系，與果糖、蛋白質(zhì)、黃酮均呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系；果糖與蛋白質(zhì)呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系；蔗糖與可溶性糖、可滴定酸、果膠均呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系；可溶性糖與糖酸比呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系，與蛋白質(zhì)、黃酮均呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系；可滴定酸與黃酮、總酚均呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系，與糖酸比呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系；糖酸比與黃酮呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；果膠與黃酮呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系；纖維素與蛋白質(zhì)呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系；蛋白質(zhì)與黃酮呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系；黃酮與總酚呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系；VC 僅與果膠呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，與含水率、果糖、蔗糖、可溶性糖、纖維素、蛋白質(zhì)均呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。

表2 灰棗果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)性分析?Table 2 Correlation analysis of fruit quality indexes of gary jujube

2.3 微生物菌劑處理下灰棗果實(shí)品質(zhì)主成分分析

采用SPSS 軟件對灰棗果實(shí)品質(zhì)作主成分分析，由表3所示，主成分1 的方差貢獻(xiàn)率為46.963%，主成分2 的方差貢獻(xiàn)率為21.196%，主成分3 的方差貢獻(xiàn)率為18.711%，主成分4 的方差貢獻(xiàn)率為8.757%，所選取的4 個(gè)公因子累積貢獻(xiàn)率達(dá)95.627%，即可解釋大部分?jǐn)?shù)據(jù)。主成分1、2、3、4 方差特征值均大于1，所以主成分1、2、3、4 指標(biāo)對果實(shí)品質(zhì)影響顯著，提取分析。

表3 灰棗果實(shí)品質(zhì)方差分解主成分提取分析結(jié)果Table 3 Principal component extraction analysis result of fruit quality of gray jujube variance decomposition

由表4可知，主成分1 中，因子載荷量較大變量分別為果實(shí)縱徑、果形指數(shù)和蔗糖，載荷分別為0.916、0.935、0.934；主成分2 主要由果實(shí)橫徑、糖酸比和果膠3 個(gè)因子組成，載荷分別為0.588、0.526、0.552；主成分3 主要由果實(shí)單果質(zhì)量、可食率、果膠和維生素C 4 個(gè)因子組成，載荷分別為0.464、0.575、0.462、0.556；主成分4 主要由果實(shí)可滴定酸、黃酮和總酚3 個(gè)因子組成，載荷分別為0.284、0.535、0.546。計(jì)算各處理主成分得分及綜合得分，由表5可知，果實(shí)品質(zhì)綜合得分總體上表現(xiàn)為處理4 ＞處理5 ＞處理3 ＞處理2 ＞處理1，通過上述分析可得出所有處理中處理4 效果最佳。

表4 果實(shí)品質(zhì)主成分載荷矩陣Table 4 Principal component load matrix of fruit quality

表5 主成分得分及綜合得分Table 5 Principal component scores and comprehensive scores

3 結(jié)論與討論

由于不同處理的微生物菌劑本身性質(zhì)的差異，而在灰棗果實(shí)外觀品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)等方面表現(xiàn)出明顯的差異性。與常規(guī)處理相比，處理2（常規(guī)施肥+有機(jī)肥+N22P8P18K7）對棗果可滴定酸、纖維素、蛋白質(zhì)、總酚含量提高效果最顯著；處理3（常規(guī)施肥+有機(jī)肥+N22P8P18K11）對棗果葡萄糖、可溶性糖、糖酸比提高效果最明顯，處理4（常規(guī)施肥+有機(jī)肥+N22P7P18K24）對棗果單果質(zhì)量、橫徑、縱徑、果形指數(shù)、含水率、可食率、果糖、蔗糖、果膠含量提高效果最顯著；處理5（常規(guī)施肥+有機(jī)肥+N22P8P3K24）對棗果VC 含量提高了23.53%。綜合而言，處理4（常規(guī)施肥+有機(jī)肥+N22P7P18K24）綜合效果最優(yōu)。

微生物肥料與化學(xué)肥料、有機(jī)肥料等的不同之處在于它是通過微生物的生命活動(dòng)，改良土質(zhì)、增進(jìn)土壤肥力，為農(nóng)作物生長發(fā)育提供充足的養(yǎng)分，促進(jìn)其生長，并達(dá)到顯著的提質(zhì)增產(chǎn)效果[16-20]。大量研究報(bào)道中，在農(nóng)作物栽培中配施微生物菌劑，對增加產(chǎn)量與提升品質(zhì)有顯著影響[21]。在農(nóng)作物栽培中配施微生物菌劑，對增加產(chǎn)量與提升品質(zhì)有顯著影響。龍明華等使用微生物菌劑處理番茄、苦瓜等蔬菜后，發(fā)現(xiàn)蔬菜中的硝酸鹽和有害元素含量均大幅下降，達(dá)到無公害質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求；陳光等[22]研究復(fù)合微生物肥料對西瓜的影響，西瓜中VC 和糖分含量均有不同程度的提高；祝英等[23]采用拌種方式，發(fā)現(xiàn)微生物菌劑能提高當(dāng)歸種苗發(fā)芽率及幼苗質(zhì)量；李保會(huì)等[24]的報(bào)道中，在連作草莓上施用適當(dāng)濃度的菌肥，可以提高草莓的產(chǎn)量和質(zhì)量。

果實(shí)品質(zhì)直接決定著果農(nóng)經(jīng)濟(jì)效益和果實(shí)的市場競爭力，它包括了果實(shí)的外觀品質(zhì)和內(nèi)在品質(zhì)，外觀品質(zhì)包括果實(shí)橫徑、縱徑、果形指數(shù)和單果質(zhì)量等，內(nèi)在品質(zhì)包括糖酸比、營養(yǎng)成分等，此外，可溶性糖含量、可滴定酸含量、糖酸比是影響水果風(fēng)味品質(zhì)和消費(fèi)者選購的重要指標(biāo)[25]。本研究表明，施入微生物菌劑，棗果單果質(zhì)量、橫徑、縱徑、果形指數(shù)、含水率、可食率、葡萄糖、蔗糖、可溶性糖、可滴定酸、糖酸比、纖維素、蛋白質(zhì)、總酚含量顯著增加；但與處理1 相比，其余處理果糖含量、果膠、VC 含量、黃酮含量增加幅度比較小。有研究表明，張寧等[26]認(rèn)為施用微生物肥料后，桃、蘋果等果樹果實(shí)的含糖量和著色系數(shù)顯著得到提高。配施微生物菌肥提高了庫爾勒香梨的可溶性固形物、總糖含量，而果實(shí)酸度和硬度明顯降低[27]，且改善了其外觀品質(zhì)[28]。陳永發(fā)等[29]認(rèn)為相對于單施化肥，施有機(jī)肥+微生物菌劑不僅能顯著增加臍橙產(chǎn)量和糖酸比，更能顯著增加果實(shí)可食率和平均果重，提示配施菌劑對提高果實(shí)品質(zhì)是有利的。

因時(shí)間和試驗(yàn)條件約束，本研究只對棗果部分品質(zhì)進(jìn)行了研究，并未對其他棗果品質(zhì)進(jìn)行更為全面的分析，在后續(xù)的研究影響棗果品質(zhì)的實(shí)驗(yàn)中，可以增加更多的變量因子進(jìn)行更加深入的研究。在菌株進(jìn)行大田試驗(yàn)時(shí)，其機(jī)理還需要在微生物的根際定殖、微生物與灰棗的互作機(jī)制等方面進(jìn)行深入研究。