木霉T11-W及苹果枝条木屑对黄瓜幼苗生长的影响

王贻莲，赵忠娟，杨凯，吕常厚，于毅，徐维生，李纪顺*

(1.齐鲁工业大学(山东省科学院) 山东省科学院生态研究所 山东省应用微生物重点实验室，山东 济南 250103；2.烟台市农业技术推广中心，山东 烟台 264001；3.山东省农业科学院 植物保护研究所，山东 济南 250100；4.山东省沂水县诸葛镇林业站，山东 沂水 276422)

我国是苹果的主产地，2017年栽种面积为250.96万公顷[1](1公顷=10 000平方米) ，2018年栽种面积有所下降，目前稳定在200万公顷左右，而山东省栽种面积在26.7万公顷以上，每年产生约179万吨苹果树残枝资源[2]。

苹果枝条是一种含有丰富营养物质的有机物料[3]，但因其木质化程度高，降解速度慢，在资源再利用中受到限制[4]，大部分被焚烧或当作废弃物处理，导致大量的生物资源被浪费。若将苹果枝条开发为土壤改良剂还田，可提高土壤有机质含量，改善土壤贫瘠，降低化肥施用量，提高作物产量和品质[2]，还可减少其对环境的危害，对实现农业资源与生态环境的可持续发展具有重要意义[5-6]。

近年来，随着循环农业理念的加强，人们在果树枝条资源化利用方面做了多种尝试，如生态覆盖、有机堆肥和食用菌生产[3-4，7-9]等。但这些资源化利用方式存在周期长、利用效率低等缺点。如何提高废弃苹果枝条的利用效率，促进生物资源的再利用，是苹果产业中亟待解决的问题之一[4]。

木霉(Trichodermaspp.)是一种广泛存在于土壤、植物根际及根表的真菌，对多种植物病原真菌有拮抗作用，在生物防治领域应用较广[10-12]，对外源有机物料的分解转化具有一定作用。通常，研究人员利用麸皮、秸秆等有机物料培养木霉[7]，而利用苹果枝条培养木霉并将其作为土壤改良剂还田的研究较少。苹果枝条含有丰富的纤维素、木质素、糖类、脂肪及各种无机养分[7]，理论上可作为木霉的培养基质，提高木霉在土壤中的活力，两者结合有利于植物的生长发育。

本文为探寻苹果树修剪枝条资源化快速利用的方法，利用木霉T11-W对有机物料分解转化和促生的生物学特性，研究了苹果枝条培养木霉后和同时添加木霉对盆栽黄瓜幼苗生长发育的影响，以期为果树枝条资源化快速利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

木霉T11-W：山东省科学院生态研究所环境微生物团队保存所有；苹果枝条：海阳锦源利盛茶果种植专业合作社和龙口市烟禾家庭农场提供；黄瓜：品种为津研四号。

1.2 材料处理

处理木屑：苹果枝条碎片经121 ℃灭菌30 min，接种3×106cfu/g木霉培养7 d后，于70 ℃恒温培养箱烘干1 h，然后将其粉碎成木屑，备用；

原木屑：未灭菌苹果枝条碎片于70 ℃恒温培养箱烘干1 h，然后将其粉碎成木屑，备用；

木霉母液：木霉在马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)培养基上培养至产孢后，用灭菌水洗下并调至孢子浓度为3.5×108cfu/mL，备用；

黄瓜催芽：黄瓜种子(津研四号)于带滤纸培养皿中催芽，备用。

1.3 试验设计

本研究共有两次试验，分别于 2020年 6月和7月在山东省科学院生态研究所温室内进行。第一次试验设4个处理组，分别是1×105cfu/g木霉T11-W+0.7%(质量分数)原木屑处理、1×105cfu/g木霉T11-W处理、0.7%原木屑处理和空白对照；第二次试验设5个处理组，分别是5×104cfu/g木霉T11-W+0.35%处理木屑处理、5×104cfu/g木霉T11-W处理、0.35%处理木屑、0.35%原木屑处理及空白对照，每组处理5次重复。试验方案详见表1～2。

表1 木霉及原木屑试验方案

表2 木霉及处理木屑试验方案

取试验田间土壤，过20目筛，分装于花盆(d=11.5 cm)中，每盆装土600 g, 覆土100 g(0.7%木屑处理组每盆添加木屑4.9 g，0.35%木屑处理组添加木屑2.45 g)，浇200 mL底水(第一次试验木霉菌处理组浇木霉T11-W 1000倍母液稀释液，第二次试验木霉菌处理组浇2000倍母液稀释液)。每盆播种5粒已催芽露白的黄瓜种子，出苗后按时定量浇水，待生长满15 d时，完整取出所有植株，用自来水冲洗干净，测量株高、根长，然后再用去离子水清洗一遍，并分别烘干称重，计算根冠比。

1.4 试验指标测定方法

株高与根长的测定：用0 ～ 30 cm 的直尺测量黄瓜苗的株高和最长根的长度。

根干重与地上部干重质量测定：采用烘干法测定，根冠比为根干重与地上部干重的比值。

1.5 数据处理

数据采用Excel 2007和 SPSS 22.0软件进行统计与分析，并用Duncan's新复极差法进行差异显著性检验。

综合评价方法采用隶属值的计算方法：

R(Xij)=(Xij-Xijmin)/(Xjmax-Xjmin)，

(1)

式中，R(Xij) 为i处理j性状的模糊隶属值，Xij为i处理的j性状值，Xijmin为i处理j性状最小值，Xjmax为j性状最大值，Xjmin为j性状最小值。

2 结果与分析

2.1 木霉及原木屑对黄瓜幼苗生长的影响

由表3可知，木霉及原木屑同时添加处理，即T11-W+0.7%原木屑处理与空白对照相比，黄瓜苗的根长、根干重、地上部干重及根冠比均有所增加，但仅根冠比这一指标差异性显著；单独木霉T11-W处理对黄瓜苗的根长、株高、根干重、地上部干重及根冠比均高于空白对照，仅根长这一指标差异性显著。0.7%原木屑处理与空白对照相比，黄瓜苗的根长和株高受抑制，根干重、地上部干重及根冠比增加，但差异不显著。T11-W+0.7%原木屑处理与单独木霉T11-W处理相比，黄瓜苗的根长和株高受抑制，但根干重和根冠比增加，T11-W+0.7%原木屑处理与0.7%原木屑处理相比，黄瓜苗的根长、根干重、地上部干重及根冠比增加，表明添加木霉T11-W可改善原木屑对根长的抑制，提高根的干物质量。

表3 木霉及原木屑对黄瓜幼苗生长的影响

将黄瓜苗的根长、株高、根干重、地上部分干重以及根冠比作为隶属函数综合评价指标，评价结果(表4)表明，用量为1×105cfu/g木霉T11-W处理对黄瓜幼苗生长促进效应最为显著，其次是木霉及原木屑同时添加处理，即T11-W+0.7%原木屑处理，0.7%原木屑处理对黄瓜生长促进效应总体优于空白对照。

表4 木霉及原木屑对黄瓜幼苗生长影响的综合评价

2.2 木霉及处理木屑对黄瓜幼苗生长的影响

木霉及处理木屑对黄瓜幼苗生长的影响结果详见表5和表6。由表5可知，用量为5×104cfu/g木霉T11-W处理对黄瓜苗的根长、株高、根干重及地上部干重均高于空白对照，株高和地上部干重这两项指标差异显著，其他指标差异不显著。0.35%处理木屑与空白对照相比，对黄瓜苗的株高有促生长作用，但差异不显著，而根冠比较高差异显著。0.35%原木屑处理与空白对照相比，对黄瓜幼苗的地上部干重有抑制，但根冠比高且差异显著；T11-W+处理木屑与空白对照相比，对黄瓜苗的根长、株高、根干重及地上部干重均有抑制，仅地上部干重差异显著，根冠比高且差异显著。带木屑处理组(T11-W+0.35%处理木屑、0.35%处理木屑和0.35%原木屑)根冠比均高于空白对照和单独木霉T11-W处理，且差异显著。

表5 木霉及处理木屑对黄瓜幼苗生长的影响

由表6可知，用量为5×104cfu/g木霉T11-W处理对黄瓜幼苗生长促进效应最为显著，其次是0.35%处理木屑组，接着依次是空白对照、0.35%原木屑和T11-W+0.35%处理木屑组。表明在木屑使用量为0.35%时，处理木屑对黄瓜幼苗的促生长作用优于原木屑。处理木屑是先用苹果枝条碎片培养木霉后又烘干粉碎，该处理会降低木霉菌的存活数量，但代谢产物存在，所以T11-W+处理木屑组相当于木霉菌使用了两次，该处理组木屑促生长作用综合排序低，可能与木霉菌的用量大或代谢产物量大有关，需要进一步试验验证。

表6 木霉及处理木屑对黄瓜幼苗生长影响的综合评价

3 结论与讨论

为探寻苹果树修剪枝条资源化快速利用方法，本文研究了木霉生防功能菌T11-W与苹果枝条碎片木屑结合对黄瓜幼苗生长发育的影响，结果显示：单独木霉T11-W处理对黄瓜幼苗生长促进效应最为显著；0.35%原木屑处理与空白对照相比，对黄瓜幼苗根长的抑制率为4.44%，茎高抑制率为0.26%，根干重与地上部干重均低于对照；而0.7%原木屑处理对根长抑制率为2.19%，茎高抑制率为6.38%，根干重提高23.16%，地上部干重提高9.34%，表明原木屑添加量大，有利于黄瓜幼苗的生长；原木屑质量分数为0.7%时，添加木霉可改善其对根长的抑制，并能进一步提高根的干物质量；木屑在相同使用量(0.35%)时，处理木屑对黄瓜幼苗的促生长作用优于原木屑处理；T11-W+处理木屑促生长作用综合排序低，可能与木霉菌的用量大或代谢产物量大有关，需要进一步试验验证。

木霉T11-W+木屑处理综合评价排序虽不如单用木霉T11-W处理，但根冠比却高于其他所有处理。根冠比能反映植物的生长状况，也能反映土壤环境对根系和地上部分的不同影响[13]。本研究中，所有带木屑处理组(1×105cfu/g T11-W +0.7%原木屑、0.7%原木屑、5×104cfu/g T11-W+0.35%处理木屑、0.35%处理木屑和0.35%原木屑)根冠比均高于空白对照和木霉T11-W处理，这可能是因为添加苹果枝条木屑增加了土壤孔隙度，为黄瓜苗的根系生长提供了空间，黄丽云等[14]也认为土壤疏松孔隙多有利于根的生长。也可能是因为苹果枝条木屑营养物质释放缓慢，养分供应速率低，根系的吸收表面积增大，光合产物消耗多，向地上部输送物质减少，影响地上部生物量的积累，进而导致根冠比增加[15]。若延长黄瓜的生长期，木屑营养物质充分释放，木霉T11-W+木屑处理促生长优势是否会超过木霉T11-W处理，需要进一步验证。