衛(wèi) 紀(jì),羅梓瀾，張金妍，肖析蒙,2，楊瑤君,2，龍文聰,2*

(1.樂山師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，四川樂山 614000；2.竹類病蟲防控與資源開發(fā)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川樂山 614000)

草莓(Fragaria×ananassaDuch.)又名紅莓、洋莓、地莓等，屬薔薇科多年生常綠草本植物[1]；其植株矮小，呈叢狀生長，果實(shí)艷麗，柔嫩多汁且酸甜適中，具有豐富的維生素C及營養(yǎng)價值，且用作保健，在國內(nèi)外市場備受消費(fèi)者青睞[2]。

由于栽培周期短、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)，種植草莓已成為不少地區(qū)增收、致富新產(chǎn)業(yè)，目前，我國草莓種植面積和產(chǎn)量躍居世界第一[3]。但由于存在盲目擴(kuò)張、種植施肥不科學(xué)、不合理等行為，使得濫用濫施現(xiàn)象普遍存在，因而造成土壤酸化、板結(jié)等[4]，最終引發(fā)草莓生長不良、病蟲害多發(fā)及果實(shí)品質(zhì)、產(chǎn)量下降等，嚴(yán)重制約了其產(chǎn)業(yè)發(fā)展[5]。

推行綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展是鄉(xiāng)村振興的必然選擇，同時也是改善現(xiàn)有種植、施肥的重要途徑。近年來微生物肥料作為一類新型肥料，改善土壤根際微生態(tài)對促進(jìn)植株生長、保持土壤肥力及病害防治等方面具有良好作用[6]，因而被廣泛使用。但如何維持傳統(tǒng)菌肥有效活菌在土壤中的存活，是保障其發(fā)揮功效的關(guān)鍵[7]，而竹纖維微生物菌肥是一款新型生物菌肥，是一種集保水增肥促根為一體的新型微生物肥料，能夠快速吸水并保持土壤濕潤，與肥料自身及土壤有機(jī)物為促生菌提供良好的繁殖環(huán)境，使其能夠在不同土壤環(huán)境快速形成優(yōu)勢菌群[8]，在保水、增肥等功效上優(yōu)于傳統(tǒng)菌肥[9-10]。因此，筆者通過竹纖維微生物菌肥與有機(jī)肥按不同量配施，探究其對草莓苗生長及土壤養(yǎng)分的影響，為改良傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植現(xiàn)狀提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料供試草莓品種為“紅顏”，購自樂山市高新區(qū)車子鎮(zhèn)紅豆草莓采摘園。供試竹纖維微生物菌肥為竹類病蟲防控與資源開發(fā)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供，該產(chǎn)品富含枯草芽孢桿菌、棕色固氮菌等多種功能復(fù)合菌及高吸水性改性竹纖維高分子多糖，其有效活菌數(shù)≥5×108CFU/g，有機(jī)質(zhì)≥60%，吸水>50倍；供試有機(jī)肥為市售酒糟發(fā)酵有機(jī)肥，有機(jī)質(zhì)含量>78.6%。

1.2 試驗(yàn)試劑與儀器試劑(AR)：聚乙烯吡咯烷酮K30、EDTA-Na2、2-甲氧基苯酚、四唑氮藍(lán)等。儀器：鄭州錦農(nóng)科技有限公司生產(chǎn)研發(fā)的JN-GYF高精度土壤肥料養(yǎng)分檢測儀(含專用試劑)和JN-4N葉綠素測定儀等常規(guī)儀器。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計試驗(yàn)分為5個組(表 1)，各組栽培于2個種植箱(長×寬×深為80 cm×50 cm×20 cm)，共計180株草莓苗，于2020年11月種植在樂山市高新區(qū)國檢中心，各組苗株栽培和日常管理均保持一致。

表1 不同施肥處理配比Table 1 Ratio of different fertilization treatments

各指標(biāo)于2021年4月10日(D0)開始初始測定，之后每隔15 d測定一次以D1、D2、D3、D4表示，共計5次，每次重復(fù)3組。

1.4 檢測方法

1.4.1植株樣品處理方法。采取隨機(jī)取樣原則，各處理組于2個種植箱中隨機(jī)選擇6株樣品，分3份。處理葉片時應(yīng)避開較粗大的老葉片，將每組樣品用清水洗凈、擦干后放至0 ℃冰箱保存。

1.4.2葉綠素相對含量和葉片氮含量的測定。采用葉綠素儀測定葉片葉綠素相對含量和葉片氮含量[11-12]。在田間用擦鏡紙將葉片擦拭干凈直接用JN-4N多次測定同一葉片不同位置，最終讀取顯示器上SPAD值和葉片氮含量，將多次測量數(shù)據(jù)的平均值作為該植株SPAD值和葉片氮含量的參照[13]。

1.4.3過氧化物酶(POD)活性的測定。POD粗酶液提?。好拷M取上述制備葉片0.25 g，放入事先預(yù)冷的研缽中，剪成寬2 mm、長5 mm的細(xì)絲狀，剪碎后加入適量石英砂及少量pH為7.8(0.2 mol/L)內(nèi)含1%聚乙烯吡咯烷酮K30的磷酸緩沖溶液；之后迅速研磨成漿，并將勻漿轉(zhuǎn)移至離心管中定容至25 mL，再于5 ℃(4 000 r/min)離心15 min，離心管上層透明液即為POD粗酶提取液[14]。取上層清液1 mL于比色杯中，之后迅速加入3 mL愈創(chuàng)木酚反應(yīng)液置于波長470 nm分光光度計中，每隔1 min記錄1次吸光值，以1 min 470 nm吸光度變化0.01個單位表示當(dāng)前葉片過氧化物酶活性值。

1.4.4根系活力測定。采用TTC法[15]測定草莓根系活力大小。

TTC標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作：配制0.4%的TTC溶液，取0.2 mL轉(zhuǎn)移至燒杯中，加少許Na2S2O4搖勻，待生成紅色TTF后轉(zhuǎn)移至10 mL容量瓶，用乙酸乙酯定容。然后分別取0.25、0.50、1.00、1.50、2.00 mL TTF溶液至10 mL容量瓶中，隨即用乙酸乙酯定容至刻度，得到TTF標(biāo)準(zhǔn)溶液[15]。以乙酸乙酯作空白，依次在485 nm波長下測定各梯度標(biāo)準(zhǔn)液的吸光值，將所得數(shù)據(jù)導(dǎo)入Origin 2019b進(jìn)行線性擬合并得出回歸方程(圖 1)。

圖 1 TTC標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 TTC standard curve

1.4.5土壤中銨態(tài)氮、有效磷和速效鉀測定。

1.4.5.1土壤樣品處理方法。采用5點(diǎn)取樣法，分別在各試驗(yàn)組0～10 cm處取約500 g適量新鮮土壤進(jìn)行混合，置于通風(fēng)處自然晾干3～5 d。將土樣碾碎去除雜質(zhì)過100目篩后用于土壤速效養(yǎng)分含量測定。

1.4.5.2土壤樣品測定方法。各試驗(yàn)組稱取1 g風(fēng)干過篩土壤樣品倒入三角瓶中，并加入20 mL土壤浸提劑和0.3 g土壤脫色劑，置于搖床上保持20～25 ℃振蕩3 min，之后具體操作步驟參照錦農(nóng)科技研發(fā)的JN-GYF高精度土壤肥料養(yǎng)分檢測儀配套測定方法。

1.5 數(shù)據(jù)處理及分析采用Microsoft Excel 2016、SPSS 25統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行整理和組內(nèi)、組間方差分析，使用Origin 2019b作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 草莓葉片SPAD值及氮含量的變化對草莓葉片SPAD值進(jìn)行顯著性分析(表2)，菌肥和有機(jī)肥不同配比施肥對葉片SPAD值及葉片氮含量的影響隨時間呈先增加后降低趨勢，在D2時期SPAD值和葉片氮含量均出現(xiàn)最大值。其中，D0到D2時期T2組SPAD值增幅最大、增量達(dá)12.10，D2時期T2組平均值為43.00,是同期CK 的1.09倍，結(jié)果存在顯著差異(P<0.05)。當(dāng)菌肥定量增加有機(jī)肥比較D0至D4時期T2、T4組，結(jié)果表明，T2組SPAD值較T4增加12.16%；當(dāng)有機(jī)肥不變增加菌肥用量比較D0至D4時期T2、T3組，結(jié)果表明，T2組SPAD值較T3增加14.66%，達(dá)顯著差異(P<0.05)。對葉片氮含量進(jìn)行顯著性分析(表 3)，結(jié)果表明，整個時期T2組氮含量始終大于其他試驗(yàn)組，但其增幅不及T4(T4增幅達(dá)15.93%，是T2的2.15倍)，CK則呈負(fù)增長，較初始測量值增加-1.15%。比較D0至D4時期菌肥定量增加有機(jī)肥T2、T4或有機(jī)肥不變增加菌肥T2、T3，結(jié)果表明，T2組葉片氮變化率與T4相比增加-53.48%、較T3增加478.91%，結(jié)果均達(dá)顯著差異水平(P<0.05)。表明菌肥和有機(jī)肥對SPAD值和葉片氮含量均具有一定影響，但菌肥的改善效果更為顯著，其中增施有機(jī)肥反而對葉片氮含量具有一定的抑制作用。

表2 不同配比施肥草莓葉片SPAD值隨時間的變化Table 2 Changes of SPAD value of strawberry leaves with time at different fertilization ratios

表3 不同配比施肥草莓葉片氮含量隨時間的變化Table 3 Changes of nitrogen content in strawberry leaves with time at different fertilization ratios 單位：mg/g

對各測定期葉片氮含量與SPAD值變化情況的相關(guān)性進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，菌肥和有機(jī)肥均能對草莓SPAD值和葉片氮含量起到改善作用，對比T2和T4、T2和T3發(fā)現(xiàn)提高有機(jī)肥配比對SPAD值和葉片氮含量的促進(jìn)效果不如增施菌肥。為進(jìn)一步驗(yàn)證同一配比施肥對葉片氮含量和SPAD值的影響是否存在相關(guān)性，通過皮爾遜相關(guān)性分析(表 4)發(fā)現(xiàn)，同一試驗(yàn)組在各測定期葉片SPAD值和葉片氮含量之間呈極顯著相關(guān)性(P<0.01)。

表 4 不同時期不同配比施肥草莓葉片SPAD值和葉氮含量相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis between SPAD value and leaf nitrogen content of strawberry leaves with different fertilization ratios in different periods

2.2 草莓葉片POD活性變化POD作為植物體抗氧化酶系統(tǒng)中重要的酶類，在植物光合、呼吸及生長中能催化細(xì)胞內(nèi)H2O2分解起保護(hù)、維持細(xì)胞內(nèi)活性氧動態(tài)平衡的作用[13]，因此POD活性對植物生長具有重要意義。在D0到D4時期各試驗(yàn)組POD活性均呈增長趨勢(圖 2)，其中增幅最大的為T2達(dá)122.77%,最小的為CK僅61.80%，其中T2增幅是CK的1.99倍，達(dá)顯著差異水平(P<0.05)。通過對各組POD活性均值對比分析，發(fā)現(xiàn)活性均值最大為T4[736.875 U/(g·min)]、最低的是CK[436.093 U/(g·min)]，其中，T4最大值達(dá)1 013.619 U/(g·min)是CK最大值的1.84倍。對比T1和T3、T1和T4發(fā)現(xiàn)，當(dāng)菌肥確定增施有機(jī)肥，T3組POD活性僅D4測定期略高于T1；當(dāng)有機(jī)肥確定增施菌肥，T4組各時期POD活性均顯著大于T1。表明菌肥和有機(jī)肥均對POD活性具有改善效果，但菌肥配比的變化對POD活性的影響顯著大于有機(jī)肥。

2.3 草莓根系活力變化草莓根系是由著生于短縮莖上的不定根組成的須根系，具備固定植株、吸收水分、供給養(yǎng)分的功能，因此，根系活力及根系生長狀況直接關(guān)系到草莓植株的生長，并最終影響產(chǎn)量和品質(zhì)[16]。由表 5可知，處理組根長、初生根數(shù)量及鮮重、干重均高于CK，其中T2組初生根數(shù)量是CK的1.89倍，根長是CK的1.23倍。通過對比發(fā)現(xiàn)，T2組各測定指標(biāo)均高于其他試驗(yàn)組，表明T2配比對草莓根系物理指標(biāo)影響顯著。對比T1、T3(T4)發(fā)現(xiàn)當(dāng)增加菌肥含量時根長、初生根數(shù)量、鮮重、干重的改善效果明顯大于增施有機(jī)肥。故菌肥配比越高草莓須根系的長度及數(shù)量越多也越重，表明菌肥可以顯著改善草莓根系生長狀況(圖 3)。

表5 不同配比施肥對草莓根系生長的影響Table 5 Effects of different fertilization ratios on root growth of Strawberry

由圖 4可知，就不同配比施肥對根系活力改善的結(jié)果來看，T2組根系活力在測定期均顯著高于其他試驗(yàn)組。其中，D0至D4時期T2組增量為0.199 4 μg/(mg·h)，是CK的2.08倍，此間增幅達(dá)46.18%，是CK的1.75倍。當(dāng)菌肥定量增施有機(jī)肥或有機(jī)肥不變增施菌肥時，對比T1和T3、T1和T4發(fā)現(xiàn)，T3、T4組根系活力增量與T1相比分別提升了1.15、1.17倍。表明通過改變施肥配比無論增加有機(jī)肥還是菌肥的量對草莓生長指標(biāo)及根系活力均具有顯著促進(jìn)作用。

注：不同小寫字母表示組內(nèi)差異顯著(P<0.05);不同大寫字母表示組間差異顯著(P<0.05)。Note:Different lowercase letters indicated significant difference within the group(P<0.05) ;Different upper case letters indicated significant difference between groups(P<0.05).圖 2 不同配比施肥草莓葉片過氧化物酶(POD)活性隨時間的變化Fig.2 Changes of peroxidase (POD) activity in leaves with different fertilization ratios over time

2.4 土壤速效養(yǎng)分的變化

2.4.1土壤銨態(tài)氮含量。研究表明，草毒生長發(fā)育過程中對肥料具有較高需求，而氮肥作為需求之一主要通過根系吸收和其他形式轉(zhuǎn)化，常以土壤氮含量作為植物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的參考[17]。從圖 5A可以看出，各試驗(yàn)組銨態(tài)氮含量均隨時間推移呈增長趨勢，其中增幅最大的為T2達(dá)175.34%，是CK的1.44倍，其銨態(tài)氮含量最高達(dá)102.37 mg/kg，是CK最高含量62.50 mg/kg的1.64倍，結(jié)果達(dá)顯著差異水平(P<0.05)。當(dāng)菌肥定量增施有機(jī)肥或有機(jī)肥不變增施菌肥時，對比T2和T3、T2和T4發(fā)現(xiàn)，D0和D4時期T2、T3、T4平均增長量分別為13.04、8.41、9.73 mg/kg，增幅分別為175.34%、108.77%、117.20%，有機(jī)肥定量增施菌肥T2較T3組相對增長61.20%，菌肥定量增施有機(jī)肥T2較T4組相對增長49.61%，達(dá)顯著差異水平(P<0.05)，說明增施菌肥對銨態(tài)氮含量的影響更顯著。

圖 3 不同配比處理草莓根系形態(tài)Fig.3 Root morphology of strawberry treated with different ratios

2.4.2土壤有效磷含量。有效磷指的是在土壤中容易被植株吸收的磷成分，是評價土壤供磷水平的一個重要指標(biāo)[17]。由圖5B可知，所有試驗(yàn)組有效磷含量在測量周期內(nèi)均下降，其中T4試驗(yàn)組由最初13.61 mg/kg下降至2.19 mg/kg，相比CK 50.90%的降幅，T4組變化值是其1.65倍。當(dāng)菌肥定量增施有機(jī)肥或有機(jī)肥不變增施菌肥時，對比T2和T3、T2和T4發(fā)現(xiàn)，D0到D4時期T2、T3、T4增長量分別為-14.95、-13.60、-11.42 mg/kg，增幅分別為-79.80%、-62.43%、-83.91%，當(dāng)有機(jī)肥定量增施菌肥T2較T3組相對增長27.82%，菌肥定量增施有機(jī)肥T2較T4組相對增長-4.90%，結(jié)果達(dá)顯著差異水平(P<0.05)。在測定期內(nèi)T2組有效磷含量變化量最大，但增幅小于T4，說明基肥配比對有效磷含量具有一定影響，同時，當(dāng)菌肥含量一定時減少有機(jī)肥的施用可以顯著提高有效磷吸收。

2.4.3土壤速效鉀含量。由圖5C可知，測量期內(nèi)各組速效鉀含量均為下降狀態(tài)，變化最大的為T2組，下降量為114.42 mg/kg，而CK在此期間出現(xiàn)增長，增量為12.27 mg/kg，結(jié)果達(dá)顯著差異水平(P<0.05)。

T2與T3、T4相比，在測量期內(nèi)T2由初始161.80 mg/kg下降至47.38 mg/kg增幅為-70.72%，T3組速效鉀含量由初始139.10 mg/kg 降至59.47 mg/kg增幅為-57.25%，有機(jī)肥含量不變增加菌肥時T2較T3組相對增長23.53%；當(dāng)菌肥含量不變增加有機(jī)肥T4組速效鉀含量由初始107.71 mg/kg降至32.51 mg/kg 增幅為-69.82%，T2較T4組相對增長1.30%，結(jié)果達(dá)顯著差異水平(P<0.05)。說明增施菌肥對土壤速效鉀含量的影響效果較增施有機(jī)肥更顯著。

注：不同小寫字母表示組內(nèi)差異顯著(P<0.05);不同大寫字母表示組間差異顯著(P<0.05)。Note:Different lowercase letters indicated significant difference within the group(P<0.05);Different upper case letters indicated significant difference between groups(P<0.05).圖4 不同配比施肥根系活力隨時間的變化Fig.4 Changes of root activity with time under different fertilization ratios

3 討論

研究表明，菌肥與有機(jī)肥配施對草莓SPAD值及葉片氮含量具有顯著促進(jìn)作用，對比T2和T4、T2和T3發(fā)現(xiàn)，竹纖維菌肥對SPAD值及葉片氮含量所產(chǎn)生的促進(jìn)效果要優(yōu)于有機(jī)肥，此外，通過皮爾遜相關(guān)性分析探究SPAD值與葉片氮含量間是否具有相關(guān)關(guān)系，結(jié)果證實(shí)SPAD值與葉片氮含量存在極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，與楊虹霞等[18]雷澤湘等[19]研究結(jié)果相符。

該研究結(jié)果表明，菌肥和有機(jī)肥均對POD具有促進(jìn)作用，但菌肥對POD的實(shí)際影響顯著優(yōu)于有機(jī)肥，這與周游等[20]研究PGPR對提升芹菜中POD等防御性酶活性具有顯著效果以及Chen等[21]研究富含多種枯草芽孢桿菌的生物菌肥對提高草莓POD等酶活性的結(jié)果相符。研究發(fā)現(xiàn)，微生物菌肥作為一種天然綠色、無毒無害的微生物菌劑，具有改善土壤微生物數(shù)量及活性、提高土壤肥力、促進(jìn)作物生長等功能[22-24]，而該試驗(yàn)采用竹纖維微生物菌肥+有機(jī)肥的處理模式，選用的竹纖維微生物菌肥所含有的竹纖維多糖為土壤提供了充足的碳源及水分，使有機(jī)質(zhì)、土壤含水含量得到保證[8-9]。功能菌極大地豐富了土壤微生物，在提高土壤有益菌數(shù)量的同時還促進(jìn)了優(yōu)勢菌群的代謝活動從而加快了土壤有機(jī)質(zhì)及速效養(yǎng)分的分解與積累[25]。

注：不同小寫字母表示組內(nèi)差異顯著(P<0.05);不同大寫字母表示組間差異顯著(P<0.05)。Note:Different lowercase letters indicated significant difference within the group(P<0.05) ;Different upper case letters indicated significant difference between groups(P<0.05).圖5 不同配比施肥土壤銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀隨時間的變化Fig.5 Changes of soil ammonium nitrogen, available phosphorus and available potassium with time

該試驗(yàn)結(jié)果表明，菌肥和有機(jī)肥配比與CK相比其根系活力及土壤速效養(yǎng)分顯著提升，其中，增施菌肥對根系活力及土壤速效養(yǎng)分的改善效果顯著優(yōu)于增施有機(jī)肥，因所施菌肥富含大量的PGPR復(fù)合功能具有固氮、解磷、解鉀等功能[26]，在施入土壤后，有益菌快速繁殖，形成群體優(yōu)勢，將根系難以吸收利用的營養(yǎng)轉(zhuǎn)化為可用形態(tài)，從而減少化學(xué)肥料的施用[27]，這與周進(jìn)[28]的結(jié)果一致，根系作為植物生長的重要營養(yǎng)吸收器官，根系活力水平對植株的生長具有顯著影響。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，將竹纖維微生物菌肥與化肥、有機(jī)肥配施是可行的，既能減少化肥和有機(jī)肥的用量，同時又可提高土壤速效養(yǎng)分。但試驗(yàn)缺乏對土壤有機(jī)質(zhì)和微生物含量的測定，其詳細(xì)作用效果還需進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證。

4 結(jié)論

綜上所述，菌肥和有機(jī)肥任一配比對草莓生長的促進(jìn)效果均顯著大于CK，通過改變基肥配比對土壤氮、磷、鉀的分析發(fā)現(xiàn)，D0時期各組銨態(tài)氮含量相對差異在合理閾值間，速效磷、有效鉀含量則差異較大。對其進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，T2組各指標(biāo)均優(yōu)于其他試驗(yàn)組，通過對不同配比試驗(yàn)組的分析發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥和菌肥對土壤速效養(yǎng)分均具有一定影響，但竹纖維微生物菌肥較有機(jī)肥而言改善效果更為明顯，進(jìn)而顯著提升草莓根系活力、過氧化物酶活性及植株抗逆性，同時，對草莓葉片SPAD值及葉片氮含量也有顯著促進(jìn)效果且進(jìn)一步驗(yàn)證了SPAD值和葉片氮含量之間存在極顯著相關(guān)性。表明竹纖維菌肥和有機(jī)肥配施在改善草莓生長狀況及土壤速效養(yǎng)分上均具一定功效，但竹纖維菌肥對草莓的整體促進(jìn)效果更為顯著。該試驗(yàn)為實(shí)現(xiàn)化肥減量及改善施肥結(jié)構(gòu)提供了理論和技術(shù)支持，在實(shí)際生產(chǎn)中具有重要的指導(dǎo)與應(yīng)用價值。