魔芋专用生防放线菌有机肥对板栗林下魔芋的促生作用

张忠良, 何　斐, 薛泉宏

(1.西北农林科技大学 林学院，陕西杨凌　712100；2.西北农林科技大学 生命科学学院，陕西杨凌　712100；3.西北农林科技大学 资源环境学院，陕西杨凌　712100)

魔芋专用生防放线菌有机肥对板栗林下魔芋的促生作用

张忠良1, 何斐2, 薛泉宏3

(1.西北农林科技大学 林学院，陕西杨凌712100；2.西北农林科技大学 生命科学学院，陕西杨凌712100；3.西北农林科技大学 资源环境学院，陕西杨凌712100)

为探讨魔芋专用生防放线菌有机肥对魔芋生长的影响，采用小区试验研究魔芋专用生防放线菌娄彻氏链霉菌(Streptomycesrochei)D74生物有机肥对魔芋光合生理特性、生物量、产量及球茎品质的影响。结果表明：①生物有机肥D74+100和D74+50处理，魔芋叶片气孔导度、蒸腾速率分别较对照增加66.30%和66.85%、46.15%和49.65%(P<0.05)。②放线菌生物有机肥D74+100处理，魔芋叶片PPO活性和可溶性蛋白质量分数分别较对照增加18.58%和32.54%，而MDA质量摩尔浓度降低31.27%，处理与对照差异均达显著水平(P<0.05)。③生物有机肥D74+50处理，魔芋株高和叶长分别较对照显著增加24.32%和19.72%。生物有机肥D74+100处理根茎总数量、块茎667 m2产量及生长系数分别较对照增加26.38%、74.25%及74.32%；球茎葡甘聚糖、淀粉及纤维素质量分数分别较对照增加30.60%、17.10%及7.19%，处理与对照差异均达显著水平(P<0.05)。可见，供试生防放线菌生物有机肥对魔芋有显著的促生作用，其通过影响植株的光合生理、生化及诱导抗性提高魔芋产量，改善球茎品质。

魔芋；娄彻氏链霉菌；生防放线菌；生物有机肥

魔芋(AmorphophalluskonjacK.Koch ex N.E.Br.)系天南星科魔芋属多年生宿根性草本植物，其主要成分葡甘聚糖是目前世界上公认的最好的膳食纤维之一[1]。随着市场对魔芋产品需求增加，魔芋种植规模扩大，连作面积增加，魔芋病虫害日趋严重，造成魔芋产量及品质严重下降。因此，研发具有抗病促生功能的生物有机肥对提高魔芋抗病性、产量及改善品质有重要意义。娄彻氏链霉菌D74是1株具有显著抑菌防病促生效果的生防放线菌[2-6]，该生防菌可分泌胞外蛋白酶促进棉花黄萎病病原真菌大丽轮枝菌菌丝体细胞壁溶解[2]，产生活性物质抑制微菌核形成与萌发[3]；娄彻氏链霉菌可在大丽轮枝菌菌体诱导下合成几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶及滤纸纤维素酶，通过溶解病原真菌的细胞壁[4]，达到控制病原菌生长繁殖的生防效果[5]。生防菌D74对魔芋软腐病病原菌也有较强的拮抗作用，其活菌制剂对魔芋有良好的防病促生效果，亦能改善魔芋品质[6]。该菌单独施用及与有机肥配合施用对魔芋生防效果已得到盆栽及大田试验证明[7-8]，但不清楚以该菌为有效菌研制的魔芋专用生防放线菌有机肥对板栗林下魔芋生长有何影响。陕西省商洛市板栗林面积已达到17.3万hm2以上，板栗林下种植魔芋已成为该市的支柱产业。减轻板栗林下魔芋病害、提高产量已成为该地区魔芋种植加工业亟待解决的问题。本试验旨在研究供试魔芋专用生防放线菌有机肥对板栗林下魔芋生长、产量及球茎品质等的影响及其机制，为该专用肥在板栗林下魔芋种植上的应用提供科学依据。

1材料与方法

1.1材 料

魔芋品种为‘岚皋花魔芋’。

魔芋专用生防放线菌有机肥为西北农林科技大学资源环境学院微生物资源研究室及项目组共同研制。内含发酵有机肥64%、腐植酸钾34%及放线菌D74(娄彻氏链霉菌Streptomycesrochei)，其中，D74数量为5.5×108CFU·g-1。生物肥中的生防放线菌剂为固态发酵产物。制剂生产所用菌株D74由西北农林科技大学资源环境学院微生物资源研究室分离、筛选及鉴定。

试验区板栗林土壤类型为黄棕壤，0～20 cm土壤基本理化性质为有机质19.6 g·kg-1，速效氮20.1 mg·kg-1，速效磷6.75 mg·kg-1，速效钾153.9 mg·kg-1，pH 7.12。

1.2方 法

1.2.1小区试验试验于2014年4-11月在陕西省镇安县结子乡栗园村陈康林板栗林-魔芋套种地进行。

设3个处理： 不施肥对照(CK)，每穴施D74放线菌生物有机肥100 g(D74+100)，每穴施D74放线菌生物有机肥50 g(D74+50)。

播种时挑选质量250 g左右，形状规则，顶芽健康露白的种芋球茎作为供试材料。种植前将种芋用农用链霉素(2 000万单位)300倍液浸种10 min，捞出晾干后播种。2014-04-06种植，2014-11-20收获测产。试验地总面积约38 m2。每处理24株，重复3行，每行8株，株距×行距为50 cm×60 cm，南北向排列。各处理之间留过道(80 cm)，四周设置保护行(80 cm)。

1.2.2生物学性状及生长状况调查于2014-09-21日用游标卡尺测量植株地径；用卷尺测株高和叶幅；用叶绿素仪检测植株顶数第1片小叶的叶片绿色度(SPAD)值；采用LI-6400P便携式光合测定仪于9:00-12:00测定小区魔芋顶数第1片小叶的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)及胞间CO2摩尔分数(Ci)，并计算叶片瞬时水分利用效率(WUE=Pn/Tr)。采集魔芋顶数第1片小叶，参照高俊凤[9]方法测定多酚氧化酶(PPO)活性、丙二醛(MDA)质量摩尔浓度及可溶性蛋白质量分数。

1.2.3产量及球茎品质测定2014-11-20收获魔芋，统计健康球茎数量、根茎个数及块茎667 m2产量，按照费甫华等[10]公式计算生长系数。按照下列公式计算处理各项指标较对照的增幅。

△CK=(处理-CK)/CK×100%

1.2.4数据处理采用Microsoft Excel 2003对数据进行统计分析，计算平均数和标准差。对表中数据采用SPSS 17.0软件进行单因子方差分析，并用Duncan’s新复极差法进行差异显著性检验。

2结果与分析

2.1放线菌生物有机肥处理下魔芋光合特性及诱导抗性的变化

2.1.1光合特性由表1可知，施用放线菌生物有机肥对魔芋叶片光合生理有显著影响。其中，生物有机肥D74+100和D74+50处理，魔芋叶片Gs、Tr分别较CK显著增加66.30%和66.85%、46.15%和49.65%(P<0.05)。放线菌生物有机肥D74+100处理，魔芋叶片Ci较CK显著降低23.27%(P<0.05)。但放线菌生物有机肥对魔芋叶片Pn、SPAD值和WUE的影响未达到显著水平(P>0.05)。

表1　生防放线菌生物有机肥对魔芋光合特性及诱导抗性的影响±s)

注：同行数据后不同字母表示差异显著(P<0.05)，表2同。

Note:Different letters in the same row indicate significant difference at the 0.05 level, the same as table 2.

2.1.2诱导抗性由表1可知，生物有机肥D74+100和D74+50处理，魔芋叶片PPO活性、可溶性蛋白质量分数分别较CK增加18.58%(P<0.05)和5.96%、32.54%(P<0.05)和22.44%，叶片MDA质量摩尔浓度分别较CK显著降低31.27%和26.42%，与CK差异均达到显著水平(P<0.05)。

2.2放线菌生物有机肥处理下魔芋生物量、产量及球茎品质的变化

2.2.1生物量从表2可看出，穴施生物有机肥处理对魔芋地径无显著影响，但显著增加株高和叶长。生物有机肥D74+100和 D74+50处理，魔芋株高、叶长分别较CK增加10.02%和24.32%(P<0.05)、6.81%和19.72%(P<0.05)。

表2　生防放线菌生物有机肥对魔芋生物量、产量及球茎品质的影响±s)

2.2.2产 量由表2可知，生物有机肥D74+100和D74+50穴施处理，魔芋健康球茎数量、块茎667 m2产量、生长系数分别较CK显著增加37.52%和37.52%、74.25%和32.63%、74.32%和32.68%，处理与CK的差异均达到显著水平(P<0.05)。放线菌生物有机肥D74+100处理，魔芋根茎总数量也较CK增加26.38%(P<0.05)。

2.2.3球茎品质由表2还可看出，生物有机肥D74+100处理，魔芋球茎葡甘聚糖、淀粉和纤维素质量分数分别较CK显著增加30.60%、17.10%和7.19%，处理与CK的差异均达到显著水平(P<0.05)；水分质量分数较CK降低21.05%(P<0.05)。表明球茎中干物质累积增加，其中葡甘聚糖质量分数大幅度增加对魔芋精粉品质有提高作用。

3讨 论

随着集约规模化及连作种植，魔芋软腐病日趋严重，造成魔芋产量和品质急剧下降。研制与应用具有防病促生及微生态调整功能的专用生物有机肥改善魔芋根区土壤微生物区系、刺激根系发育，提高魔芋抗病性，有望从源头上预防软腐病及其他病害发生。供试放线菌娄彻氏链霉菌D74对魔芋的防病促生作用已被研究证实[2, 7]；腐植酸钾与放线菌配施对魔芋的防病促生作用已得到证明[8]；腐植酸钾与放线菌配施对丹参有显著的防病促生作用[11]；有机肥及腐殖酸钾含有丰富的有机营养成分，能促进作物生长、改善经济性状，提高产量品质及抗病性[12]。但不清楚以娄彻氏链霉菌D74为主要有效活菌研制的魔芋专用生防放线菌有机肥对板栗林下魔芋生长、产量及品质方面的影响及其机制。

本试验表明，每穴施供试放线菌生物有机肥100 g和50 g处理对魔芋的增产效果明显，其块茎667 m2产量分别较对照显著增加74.25%和32.63%，不同施肥量间无明显差异，表明对大小为250 g左右的种薯，每穴50 g用量即可，施肥量过大会增加投入。

光合作用是植物赖以生存的关键，也是植物发育和产量形成的基础，植物中90%～95%干物质来源于光合作用产物[13]。气孔是植物光合作用中CO2进入和水分散失的通道，气孔导度的变化对蒸腾作用产生直接影响[14]。本研究中供试生物有机肥D74+100和D74+50处理能显著提高魔芋植株叶片气孔导度和蒸腾速率，其中D74+100处理的胞间CO2摩尔分数显著降低，但对应的净光合速率增加不明显，也与最后的实际产量不吻合，其原因有待进一步研究。

魔芋专用生防放线菌有机肥除提高魔芋光合作用外，也能提高魔芋植株的诱导抗性。这也是放线菌有机肥发挥抗逆作用的重要机制之一。PPO酶是衡量植物体内防御反应的重要指标，PPO等保护酶参与植物体内多种生理代谢，促进木质素和酚类物质合成，提高植物抗病性，保护植物细胞免受病原菌的侵染[15-18]；MDA是膜脂过氧化的主要产物，其含量可以反映植物遭受逆境伤害的程度[19]。植物体内可溶性蛋白大多是参与代谢的酶类，其含量可作为酶活性的重要指标[20]。段春梅等[21]研究表明，施用生防放线菌菌剂Act12可使黄瓜叶片诱导酶PPO活性较不接种对照增加54.4%。本试验结果表明，穴施魔芋专用生防放线菌有机肥，大田魔芋叶片PPO活性及可溶性蛋白质量分数显著高于对照，叶片MDA质量摩尔浓度显著降低，表明该肥能提高魔芋诱导抗性，该结果为供试魔芋专用生防放线菌有机肥提高魔芋植株抗逆性及健康程度提供了生化依据。

除促生增产作用外，供试专用生防放线菌有机肥对魔芋球茎品质有显著的改善作用，特别是穴施放线菌有机肥后魔芋球茎中功能性成分葡甘聚糖质量分数提高幅度高达30.6%，显示魔芋球茎干物质积累增加。其机制可能与供试放线菌的代谢产物有关，即其促进叶片叶绿素合成，增强植物光合能力，进而提高球茎产量和干物质积累。但该推论有待进一步研究证实。

本试验使用的魔芋专用生防放线菌有机肥含有多功能放线菌及一定量的营养成分，其中的有机营养不仅能促进作物生长，也是接入生防放线菌的营养物质，对其生长繁殖有促进作用，是放线菌的增效剂。施入该专用肥后，肥料中的放线菌能抑制魔芋根区土壤中有害菌生长繁殖，促进有益菌增殖，改善魔芋根区土壤中微生物菌群结构，减轻魔芋根系病害发生，同时提高了作物抗病性；能刺激作物根系生长发育，促进作物对水分和养分的吸收利用，进而提高肥料及土壤中养分的利用率。

本试验所得结果证明，以专性生防放线菌活菌为主要有效成分，通过添加能提高魔芋抗病性及促进魔芋生长的有机营养为增效剂生产的魔芋专用生防放线菌有机肥对板栗林下魔芋产量提高及品质改善效果明显，应对其进行深入研究，并在魔芋栽培中推广应用。

4结 论

施用魔芋专用生防放线菌有机肥能促进魔芋生长，大幅度提高魔芋产量及抗逆性，显著增加魔芋功能成分葡甘聚糖质量分数，改善魔芋球茎品质。

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Study of Special Actinomycete-derived Organic Fertilizer on Growth-promoting ofAmorphophalluskonjacunderCastaneamollissimaStands

ZHANG Zhongliang1, HE Fei2and XUE Quanhong3

(1.College of Forestry, Northwest A&F University, Yangling Shaanxi712100, China; 2.College of Life Science,Northwest A&F University, Yangling Shaanxi712100, China; 3.College of Natural Resources and Environment, Northwest A&F University, Yangling Shaanxi712100, China)

The effects of actinomycete-derived organic fertilizer on the growth condition ofAmorphophalluskonjacwere evaluated in the paper.The plot experiment was conducted to investigate the biomass, photosynthetic characteristics, yield and corm quality ofA.konjacby applyingStreptomycesrocheiD74 with organic fertilizer.The results showed that: Under the treatment of actinomycetes mixed with organic fertilizer (D74+100 and D74+50), stomatal conductance and transpiration rate of leaf significantly increased by 66.30%, 66.85% and 46.15%, 49.65% (P<0.05) compared with control.Under treatment of actinomycetes mixed with organic fertilizer (D74+100), the polyphenol oxidase activity and soluble protein mass fraction ofA.konjacplant were 18.58% and 32.54% higher than those in the control, whereas the corresponding molality of malondialdehyde was 31.27% lower markedly than that in the control (P<0.05).Under D74+50 treatment, the plant height and leaf length increased by 24.32% and 19.72% (P<0.05), respectively.The total number of tubers, yield of tubers, and growth index were 26.38%, 74.25%, 74.32% higher than the control; the contents of glucomannan, starch and cellulose increased by 30.60%, 17.10%, 7.19%, respectively, compared with control (P<0.05).In conclusion, the tested actinomycetes-derived organic fertilizer can promote growth ofA.konjacby interacting with photosynthetic physiological, biochemical, inducing resistance and can improve the corm quality.

Amorphophalluskonjac;Streptomycesrochei; Biocontrol actinomycetes; Bio-organic fertilizer

2015-08-20

2015-10-26

Key Sci-tech Promotion Project of State Forestry Administration (No.2010-38); the Agricultural Sci-tech System Construction Project of Ministry of Finance (No.XTG2013-36);the Sci-tech Research Development Program of Shaanxi Province (No.2013K02-24).

ZHANG Zhongliang, male, associate research fellow.Research area: cultivation of economic forest and processing technology.E-mail: zzl579@126.com

XUE Quanhong, male, professor,Ph.D tutor.Research area: microbial resources.E-mail: xuequanhong@163.com

(责任编辑：潘学燕Responsible editor:PAN Xueyan)

2015-08-20修回日期：2015-10-26

国家林业局重点科技推广项目(2010-38)；财政部农业科技体系建设项目( XTG2013-36)；陕西省科学技术研究发展计划项目(2013K02-24)。

张忠良，男， 副研究员，从事经济林栽培与加工利用技术研究。E-mail: zzl579@126.com

薛泉宏，男，教授，博士生导师，主要从事微生物资源研究。E-mail: xuequanhong@163.com

Q939.96

A

1004-1389(2016)07-1056-06

网络出版日期：2016-06-30

网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20160630.1634.030.html