生物菌肥对‘新梨7号’树体营养及土壤养分的影响

王程成，张琦,2*，段黄金，张驰，闫敏，吉爽秋，穆凯代斯罕·伊萨克

（1塔里木大学园艺与林学学院/南疆特色果树高效优质栽培与深加工技术国家地方联合工程实验室，新疆 阿拉尔 843300）

（2塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室，新疆 阿拉尔 843300）

（3塔里木大学生命科学与技术学院，新疆 阿拉尔 843300）

生物菌肥是一种内含活性微生物可通过其生命活动分泌激素，增强植株对土壤养分的吸收，进而促进植物生长、改善果实品质和提高果树产量的肥料。生物菌肥对土壤具有改良作用，能够提高土壤养分，改善土壤理化性质［1］，增加土壤微生物活性和种群多样性，刺激植株根系生长，进而促进植株根系吸收土壤中的养分［2］，增加土壤微生物对土壤碳源的利用率［3］，近年来，生物菌肥受到越来越多生产者重视和应用，有着广阔的应用及发展前景［4-5］。NKEBIWE P M等［6］研究发现，菌种接种到田间玉米，可以促进玉米生长；YANG M S等［7］在苹果上施菌肥可以显著提高成花率、坐果率，增加单果重，提高产量。生物菌肥应用在苹果［8］、香梨［9］、猕猴桃［10］、葡萄［11］等果树生产上，取得显著效果。

‘新梨7号’是‘库尔勒香梨’和‘早酥’的杂交后代，具有成熟早、果肉酥脆、石细胞少和产量高等特点，深受农户和消费者的青睐［12］，在新疆、河北和山东等地大面积栽培。因此，本试验以‘新梨7号’作为研究对象，探究生物菌肥对‘新梨7号’树体营养及土壤养分的影响，以期为‘新梨7号’合理施用生物菌肥提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2020年5月—2020年9月在新疆生产建设兵团第一师十一团四连‘新梨7号’梨园内进行。‘新梨7号’树形为小冠疏层形，树龄为8年生，南北行向，株行距为3m×5m，果园常规管理。生物菌肥选用木美土里（河北木美土里生物科技有限公司生产），菌种为解淀粉芽孢杆菌，有效活菌数≥（2×109）g。

1.2 试验设计

设置4个处理，CK：不施菌肥；T1：每株施加1 kg生物菌肥；T2：每株施加2 kg生物菌肥；T3：每株施加3 kg生物菌肥。每个处理单株小区，重复3次，采用随机区组设计，共计12株树。5月24日在树冠外围土壤挖宽40 cm，深40 cm的环状沟，生物菌肥与土壤充分拌匀一次性施入。

1.3 叶片质量的测定

2020年9月6日采集‘新梨7号’叶片，从每株树冠外围随机采取叶片100余片，立即带回实验室，做好标记，用游标卡尺测定叶长、叶宽、叶厚度；用叶面积仪测定叶面积；用电子天平测定叶鲜重干重；其余叶片于105℃杀青30 min，80℃烘至恒重，测定叶片干重；用不锈钢粉碎机粉碎，过0.450 mm筛子，测定叶片营养物质含量。参考鲍士旦［13］的方法测定叶片氮磷钾含量，各处理重复3次。

1.4 果实品质的测定

2020年9月6日采集果实，每株树随机采30个果实，装入放有冰袋的泡沫箱内，带回实验室，测定单果重、果实纵横径、果实硬度，各处理取下果肉，放于0℃下保存，测定内在品质。用天平称单果重；用游标卡尺测量果实纵横径；用GY-1型硬度计测定果实硬度；可溶性固形物用手持折射仪测定；参考高俊凤［14］及李合生［15］的方法测定可溶性糖、可滴定酸、维生素C含量。

1.5 土壤养分的测定

2020年9月5日采集土样，每株树随机选取施肥处3个点，按0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm三个土层取样，同一处理同一层土壤混匀，取部分装入铝盒测定土壤含水量，重复3次；经风干后碾碎过0.149 mm土筛，保存测定土壤养分物质含量。参考鲍士旦［13］的方法，有机质用重铬酸钾氧化-外加热法测定；全氮用凯氏定氮法测定；全磷用硫酸-高氯酸消煮法测定；全钾用火焰光度法测定；碱解氮用碱解扩散法测定；速效磷用0.5 mol·L-1NaHCO3比色法测定；速效钾用CH3COONH4浸提，火焰光度法测定。

1.6 数据统计与分析

采用Microsoft Office Excel 2019对实验数据进行统计、整理；采用DPS 7.05进行方差分析；采用GraphPad 8.0作图；利用模糊分析法进行综合分析。

2 结果与分析

2.1 生物菌肥对‘新梨7号’叶片质量的影响

2.1.1 生物菌肥对‘新梨7号’叶片性状的影响

从表1分析可知，T2和T3处理叶干重显著高于CK，比CK高22.64%和15.09%；T2处理叶鲜重和叶厚度比CK分别高16.14%和7.70%；而各处理叶长、叶宽和叶面积均稍高于对照，无显著差异。说明增施生物菌肥可以提高‘新梨7号’叶片质量。

表1 不同处理对‘新梨7号’叶片性状的影响

2.1.2 生物菌肥对‘新梨7号’叶片营养物质含量的影响

由图1分析可知，增施生物菌肥较CK能够显著提高叶片氮含量，分别提高了5.81%、9.39%和9.40%；T2和T3处理叶片磷和钾含量显著高于CK，分别比 CK高 15.83%、16.67%和 13.90%、10.70%。说明在5月下旬增施生物菌肥能够显著增加叶片营养含量，每株施3 kg生物菌肥显著增加叶片氮和磷含量，每株施2 kg生物菌肥增加叶片钾含量最高。

图1 不同处理对‘新梨7号’叶片营养物质含量的影响

2.2 生物菌肥对‘新梨7号’果实品质的影响

2.2.1 生物菌肥对‘新梨7号’果实外观品质的影响由表2分析可知，各处理单果重均稍高于CK，但差异不显著；T2和T3处理果实纵径显著高于CK，比CK高5.19%和5.80%；T3处理果实横径比CK增加4.48%。可见，5月下旬增施生物菌肥对‘新梨7号’外观品质影响不显著。

表2 不同处理对‘新梨7号’果实外在品质的影响

2.2.2 生物菌肥对‘新梨7号’果实内在品质的影响

由表3分析可知，增施生物菌肥能够显著提高‘新梨7号’果实内在品质，各处理果实的可溶性固形物显著高于CK；T2和T3处理可溶性糖和糖酸比显著高于CK，分别比CK高6.68%、15.90%和18.24%、34.50%，且处理间差异显著，而T2与T3的可滴定酸较CK分别降低了12.50%和16.67%；T1和T3处理维生素C含量显著高于CK。可见，生物菌肥能够显著增加‘新梨7号’果实内在品质，随着施肥量的增加而增加。

表3 不同处理对‘新梨7号’果实内在品质的影响

2.3 生物菌肥对‘新梨7号’土壤养分的影响

由表4分析可知，增施生物菌肥能够改善果园土壤养分。在0～20 cm土层中，各处理有机质显著高于CK，以T2处理最高；增施生物菌肥的全氮显著高于CK，且各处理间具有显著性差异；T2和T3处理全钾含量显著高于CK，分别比CK高19.74%和12.98%；T2和T3处理碱解氮含量较CK显著提升27.70%和19.28%；各处理速效磷显著高于CK，其中以T3处理最高，较CK增长了248.42%；各处理速效钾含量较CK分别增长了13.94%、34.79%和23.80%；各处理全磷含量由大到小依次为：CK>T1>T2>T3。由此可见，单株施2 kg生物菌肥增加了土壤有机质、全氮、全钾、碱解氮和速效钾含量，单株施3 kg生物菌肥增加了土壤速效磷。

表4 不同处理对‘新梨7号’土壤养分的影响

在20～40 cm土层中，各处理全氮显著高于CK，以T2处理为最高。各处理全磷较CK分别显著增加了38.63%、45.45%和50.00%；全钾含量的顺序为CK>T3>T2>T1；T2和T3处理碱解氮著高于CK，分别比CK高33.36%和160.90%；同时T2和T3处理速效钾较CK显著提高17.37%和28.16%；各处理速效磷分别是CK的1.43倍、2.20倍和1.47倍。由此可见，单株施2 kg生物菌肥能够提高土壤全氮和速效磷含量，单株施3 kg生物菌肥能够增加土壤全磷、碱解氮和速效钾含量。

在40～60 cm的土层中，各处理有机质显著高于CK，以T2为最高；T2和T3处理全氮较CK分别显著增加了25.00%和31.25%；各处理全磷的顺序为CK>T1>T2>T3；T1与T2全钾和速效钾含量显著高于CK，且各处理间差异显著；T2处理速效磷含量显著高于CK，是CK的1.41倍。试验表明单株施3 kg生物菌肥可以增加土壤全氮、全钾、碱解氮和速效磷含量，单株施2 kg生物菌肥能够提高土壤有机质和速效磷含量。综上可知，在5月底增施菌肥可以显著提高土壤肥力。

2.4 生物菌肥对‘新梨7号’树体营养及土壤养分影响的综合评价

利用模糊数学计算法得出‘新梨7号’果实品质和土壤养分的综合得分，综合得分越大代表果实品质和土壤养分含量越高。由表5可知，T3处理的综合得分最高，为 0.849 9；T2次之，为0.722 0；CK最少，为0.069 0。

表5 不同处理的果实品质和土壤养分的综合得分

3 讨论

3.1 生物菌肥对‘新梨7号’叶片质量的影响

叶片为植株提供养分，是植物重要的“源”器官，植株叶片矿质养分含量越高，说明植株的生长势越好。刘春阳［16］研究结果发现，植株叶片越厚，叶肉细胞越多，可以增强光合用，使体内碳同化量增加，增加养分的积累。贺志斌［17］研究结果显示，增施生物菌肥能够促进植株叶片内营养物质的累积。本试验结果发现，对‘新梨7号’施加2 kg以上的生物菌肥能够显著提高叶片内氮、磷、钾含量，与王爱斌等［1］研究结果一致，分析认为生物菌肥提高了土壤的养分含量和养分转换效率，促进植株根系生长，植株能够快速吸收土壤中的速效养分，植株将从土壤中吸收的养分储存在叶片中，进而促进植株叶片的生长。

3.2 生物菌肥对‘新梨7号’果实品质的影响

土壤养分对果实品质有着非常重要的影响，生物菌肥通过抑制病菌提高根系呼吸作用［18］，有利于将植株从外界吸收的养分运输到果实当中，改善果实品质［16］。本研究中，高量生物菌肥能够增加果实单果重和果实纵横径，可能是因为施加生物菌肥后，土壤中有益菌种活性增加，加速土壤中速效养分的释放，满足了果实发育的养分需求，加速了糖类向果实中运输，促进果实组织的发育，使单果重和纵横经的增加，果形指数与对照无显著差异，这与杨素苗等［19］在微生物肥与专用掺混肥料处理下的苹果品质均有显著性提高研究结果一致。

本试验中，高施用量的生物菌肥可显著提高果实内在品质，在施加2～3 kg生物菌肥的处理下，可溶性固形物、可溶性糖和维生素C含量较对照具有显著性提高，可溶性糖和可滴定酸既是水果的重要营养成分，也是水果的重要风味物质，其构成和含量水平是决定水果甜酸风味的关键因素［10］，且随着可滴定酸显著下降，糖酸比显著提高，这与张杰等［8］研究结果一致。可能是因为菌肥增加了土壤微生物的数量，丰富了土壤微生物的种类，使土壤中有机质充分分解，保证‘新梨7号’树体和果实营养的供给，提高果实品质。

3.3 生物菌肥对‘新梨7号’土壤养分的影响

土壤质量对植株的生长有着重要的影响。刘春阳［16］研究发现，对猕猴桃施加生物肥料土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾含量均比试验前有所提高，尤其在0～20 cm和20～40 cm土壤最为显著，与本试验研究结果一致。0～20 cm和40～60 cm土壤全磷在施加生物菌肥后减小，速效磷增加，分析推测土壤中全磷在生物菌肥的作用下转化为速效磷，这与王爱斌等［1］研究结果一致，但20～40 cm土层全磷含量增加，具体原因有待进一步研究。

土壤有机质是几乎含有植株需要的所有营养元素的物质，通过增施肥料，可以快速提高土壤中有机质含量［20］。本试验研究结果发现，对‘新梨7号’施加生物菌肥可以明显改善土壤结构，进一步提高土壤有机质和碱解氮含量，增强土壤持久供肥能力，改善土壤环境，这与徐超［21］研究结果一致，但本试验发现，单株增施生物菌肥2 kg比3 kg具有更好的效果，可能因为高量生物菌肥能够使有机质快速转化为大量速效养分。

4 结论

增施生物菌肥提高了‘新梨7号’叶片质量，提升了叶片氮磷钾含量；不同处理对果实外在品质无明显改变，但高施肥量能够显著提升果实内在品质；高施肥量增加了各土层养分积累和释放，随着菌肥施入量的增加，改善土层的深度也会增加。综上，单株增施2～3 kg生物菌肥对提高叶片质量、改善果实品质和提高土壤肥力具有较好效果。