不同微生物菌剂对温州蜜柑果实产量及品质的影响

彭柱青，金胜昔，梁晓敏，武松伟，胡承孝

园艺植物生物学教育部重点实验室/新型肥料湖北省工程实验室/华中农业大学微量元素研究中心，武汉430070

柑橘作为世界三大水果之一，其种植面积逐年扩增。然而，我国柑橘施肥状况调查表明，氮、磷、钾肥过量施用的面积分别占57.3%、76.6% 和69.1%［1］，施肥量已远远超过柑橘树体需求量，由此导致肥料利用率低、土壤酸化板结、树体生长和抗性衰退、果实品质产量下降等问题越来越严重［2］，亟需在减少肥料用量的同时修复和改善土壤、满足树体营养需求、提高果实品质和产量。

微生物菌剂既能够改善土壤理化性质、提高微生物活性及酶活性，又能够促进养分利用、提升作物产量、品质及其抗病能力。目前微生物菌剂已应用于苹果、猕猴桃、香蕉、砀山酥梨、甜瓜、西瓜、葡萄等，但有关微生物菌剂对柑橘果实品质、产量的作用鲜有报道。因此，本研究采用田间试验，探究3 种微生物菌剂及其复合菌剂对柑橘养分吸收、果实品质、产量的影响，以期为微生物菌剂在柑橘上的应用提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验地点及材料

2016 年9 月至2017 年12 月，分别在华中农业大学试验柑橘园和武汉市蔡甸区索河柑橘园开展田间试验，供试土壤均为黄棕壤，华中农业大学试验柑橘园土壤理化性状：pH 6.42、碱解氮52.32 mg/kg、速效磷20.11 mg/kg、速效钾204.65 mg/kg、有机质18.64 g/kg；蔡甸区索河柑橘园土壤理化性状：pH 6.51、碱解氮82.60 mg/kg、速效磷17.68 mg/kg、速效钾129.12 mg/kg、有机质20.18 g/kg。供试柑橘分别为8年生温州蜜柑和5年生温州蜜柑。

供试微生物菌剂为枯草芽孢杆菌（K）、多粘芽孢杆菌（D）、放线菌（F）、复合菌剂（H），由华中农业大学农业微生物学国家重点实验室梁运祥教授团队提供（枯草芽孢杆菌3 000 亿CFU/g、多粘芽孢杆菌10亿CFU/g、放线菌10 亿CFU/g、复合菌剂30亿CFU/g）；柑橘专用肥（N-P2O5-K2O：13-6-16，有机质20%，含中微量元素），由湖北省武汉欣悦作物营养有限公司生产。

1.2 试验方法

试验均设置5 个处理：4 种微生物菌剂和不施用菌剂的对照处理。华中农业大学试验柑橘园：每处理3 个重复、每小区3 棵树，2016 年12 月施用柑橘专用肥1 kg/株，于花期、坐果期、果实膨大期、果实收获期分4 次追施尿素0.98 kg/株、磷酸二氢铵0.61 kg/株、硝酸钾1.61 kg/株；4 种微生物肥料施用量为枯草芽孢杆菌0.1 g/株、多粘芽孢杆菌10 g/株、放线菌150 g/株、混合菌150 g/株，2017 年3 月以灌根方式施入土壤。武汉市蔡甸区索河柑橘园：每处理4个重复、每小区3 棵树，2017 年3 月施柑橘专用肥2 kg/株，果实膨大期施柑橘专用肥壮果；微生物菌剂施用同华中农业大学试验柑橘园。

1.3 测定指标及方法

采用苯酚钠次氯酸钠比色法［3］测定土壤脲酶活性。土壤蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定［3］，土壤磷酸酶活性采用磷酸苯二钠法测定［4］。土壤碱解氮含量测定采用碱解-扩散法，土壤有效磷采用碳酸氢钠浸提钼锑抗显色分光光度法，土壤速效钾采用醋酸铵提取-火焰光度法测定，土壤有机质测定采用重铬酸钾容量法［5］。植物全氮含量测定采用硫酸双氧水消化-半微量蒸馏法。植物全磷含量测定采用硫酸双氧水消化-钼锑抗比色法。植物全钾含量测定采用硫酸双氧水消化-火焰光度计法［5］。维生素C 含量采用2，6-二氯靛酚滴定法测定［5］；可溶性固形物含量使用PAⅬ-1 手持折光测糖仪（Atago，Japan）测定［6］。可滴定酸含量：吸取柑橘果实纯果汁1 mⅬ于锥形瓶中，加入约10 mⅬ水，滴加2 滴酚酞指示剂，用标准碱（NaOH）滴定法测定［6］。

1.4 数据分析

试验数据使用Excel 2013 和SPSS 19.0 进行处理与统计分析，运用ⅬSD 与Duncan 法进行多重比较，并采用Prism 5.0 R语言进行绘图。

为比较不同菌剂对土壤理化性质、酶活性与叶片氮磷钾含量对温州蜜柑果实品质的影响，本研究采用单因子方差分析分别对2 处取样地点的温州蜜柑果实品质进行分析，其中果品品质指标作为响应因子，采用不同的菌剂类型作为固定因子。在构建模型前，分别检验了响应因子的正态性与模型的方差齐性。当F 检验发现存在显著差异时，采用Duncan法进行多重比较，以明确差异来源。

采用线性混合模型比较不同试验地果品质量的潜在环境响应机制。其中，果品品质（VC含量、可溶性固性物含量、可滴定酸、固酸比）作为响应因子；土壤理化性质、叶片理化性质与土壤酶含量作为固定因子，取样地点作为随机因子。以膨胀方差因子值（variance inflation factor，VIF）值作为衡量模型共线性的标准，以避免固定因子共线性对模型稳健性产生影响；当所有因子VIF＜5 时，认为模型不存在明显共线性；如不满足条件，则依次删除VIF 值最高的因子直至满足要求。为筛选最优模型，分别计算所有潜在子模型AICc 值并进行排序；当存在模型的AICc值与最小AICc值之差（△AICc）＜2 时，则将所有满足条件的模型进行平均并作为最优模型，并计算不同因子相对重要性；如不存在△AICc＜2 的模型，则以AICc值最小的模型作为最优模型。

线性混合模型构建采用R 3.6.3 中lme4 与lmerTest包进行；VIF 值计算采用car包进行；模型筛选与平均采用R 3.6.3 MumIn包进行。

2 结果与分析

2.1 微生物菌剂对温州蜜柑果实品质的影响

1）武汉市蔡甸区索河柑橘园。不同微生物菌剂均提高了温州蜜柑果实可溶性固形物含量（图1A），其中，枯草芽孢杆菌（K）、复合菌剂（H）分别提高9.13%、12.34%；而不同微生物菌剂降低了温州蜜柑果实可滴定酸含量，其中多粘芽孢杆菌（D）使果实可滴定酸含量降低至0.35%，降低了28.57%；不同微生物菌剂处理温州蜜柑果实固酸比均高于对照，其中多粘芽孢杆菌（D）、复合菌剂（H）处理温州蜜柑果实固酸比分别提高了50.40%、52.06%。尽管不同微生物菌剂处理温州蜜柑果实Vc 含量无显著变化，多粘芽孢杆菌（D）、放线菌（F）、复合微生物菌剂（H）处理仍然使温州蜜柑果实Vc 含量依次提高5.78%、8.36%、10.06%。

2）华中农业大学试验柑橘园。所有微生物菌剂处理使温州蜜柑果实可溶性固形物含量均有所提高（图1B），其中放线菌（F）、复合菌剂（H）处理温州蜜柑果实可溶性固形物含量分别显著提高11.89%、20.48%；使温州蜜柑果实可滴定酸含量均有所降低，其中多粘芽孢杆菌（D）处理温州蜜柑果实可滴定酸含量最低（0.43%），显著降低了30.64%；温州蜜柑果实固酸比均高于对照，其中多粘芽孢杆菌（D）、复合菌剂（H）处理温州蜜柑果实固酸比分别显著提高了57.06%、59.21%；温州蜜柑果实Vc 含量均高于对照，其中放线菌（F）、复合微生物菌剂（H）处理温州蜜柑果实Vc 含量分别显著提高28.85%、27.97%。

综合两地试验结果，微生物菌剂都不同程度地改善了温州蜜柑果实品质，其中复合微生物菌剂菌剂（H）平均提高了温州蜜柑果实可溶性固形物16.41%、固酸比55.63%、Vc 含量19.02%，多粘芽孢杆菌（D）使温州蜜柑果实可滴定酸平均降低29.60%、固酸比平均提高53.73%，放线菌（F）平均提高了温州蜜柑果实Vc含量18.60%，表明复合微生物菌剂和多粘芽孢杆菌的效果更好。

2.2 微生物菌剂对温州蜜柑产量的影响

对于武汉市蔡甸区索河柑橘园，不同微生物菌剂处理温州蜜柑果实产量无显著差异。对于华中农业大学试验柑橘园，多粘芽孢杆菌（D）处理使温州蜜柑产量显著提高193.55%，其他处理与对照相比并无显著差异。由此说明，施用微生物菌剂短期内对温州蜜柑产量影响不大（图1）。

图1 不同菌剂对武汉市蔡甸区索河柑橘园（A）和华中农业大学试验柑橘园（B）温州蜜柑果实品质和产量的影响Fig.1 Effects of different microbial inoculants on citrus orchard in Suohe Town，Caidian District（A）and citrus orchard in Huazhong Agricultural University（B）yield and quality of satsuma mandarin fruit

2.3 微生物菌剂对温州蜜柑叶片氮、磷、钾含量的影响

1）武汉市蔡甸区索河柑橘园。枯草芽孢杆菌（K）显著提高温州蜜柑叶片钾含量26.69%；放线菌（F）显著提高温州蜜柑叶片含氮量34.48%；复合微生物菌剂（H）分别显著提高了温州蜜柑叶片氮、磷含量28.28%和11.76%；但多粘芽孢杆菌（D）对温州蜜柑叶片大量养分无显著影响（图2A）。

2）华中农业大学试验柑橘园。枯草芽孢杆菌（K）显著提高温州蜜柑叶片钾含量32.26%；放线菌（F）显著提高温州蜜柑叶片含氮量23.31%，且叶片含磷、钾含量也有一定程度提高；复合微生物菌剂（H）显著提高温州蜜柑叶片磷含量；但多粘芽孢杆菌（D）对温州蜜柑叶片氮、磷、钾含量无显著影响（图2B）。

图2 不同菌剂对武汉市蔡甸区索河柑橘园（A）和华中农业大学试验柑橘园（B）温州蜜柑叶片养分含量的影响Fig.2 Effects of different microbial inoculants oncitrus orchard in Suohe Town，Caidian District（A）and citrus orchard in Huazhong Agricultural University（B）nutrient contents in leaves of satsuma mandarin

综合两地试验结果，枯草芽孢杆菌（K）显著提高温州蜜柑叶片含钾量，放线菌（F）显著提高温州蜜柑叶片含氮量，复合微生物菌剂（H）显著提高温州蜜柑叶片磷含量以及明显提高了叶片氮含量。因此，不同微生物菌剂促进柑橘养分吸收的效果不同，复合微生物菌剂对促进柑橘养分吸收的作用更大。

2.4 微生物菌剂对温州蜜柑土壤肥力的影响

1）土壤有机质和速效氮、磷、钾含量。对于武汉市蔡甸区索河柑橘园，枯草芽孢杆菌（K）、多粘芽孢杆菌（D）、放线菌（F）依次显著提高土壤速效磷含量125.23%、68.67%、69.69%；复合微生物菌剂（H）则显著提高土壤速效氮、磷及有机质含量18.33%、83.82%、17.15%（表1）。对于华中农业大学试验柑橘园，枯草芽孢杆菌（K）显著提高土壤速效钾含量57.89%、有机质含量89.74%；多粘芽孢杆菌（D）依次显著提高土壤速效氮、磷及有机质含量43.45%、119.52%、107.50%；放线菌（F）显著提高土壤速效氮、磷、钾以及有机质含量分别为26.90%、180.72%、94.07%、81.85%；复合微生物菌剂（H）显著提高土壤速效氮、磷、钾及有机质含量分别为24.50%、121.02%、92.09%、91.12%（表1）。

表1 不同菌剂对温州蜜柑土壤速效氮（碱解氮）、磷、钾及有机质含量的影响Table 1 Effect of different microbial inoculants on the available（alkali hydrolyed）nitrogen，available phosphorus，available potassium and organic matter of the soil

综合两地试验结果，各单一微生物菌剂都能够提高土壤速效氮（碱解氮）、磷、钾及有机质含量，但以复合微生物菌剂（H）更能整体提高土壤有机质和速效氮、磷、钾含量。

2）土壤酶活性。对于武汉市蔡甸区索河柑橘园，多粘芽孢杆菌（D）显著提高土壤磷酸酶活性94.54%，放线菌（F）显著提高土壤脲酶活性79.69%，复合微生物菌剂（H）显著提高土壤脲酶、磷酸酶活性78.12%、89.09%（表2）。对于华中农业大学试验柑橘园，枯草芽孢杆菌（K）显著提高土壤磷酸酶、蔗糖酶活性100%、575.49%；多粘芽孢杆菌（D）显著提高土壤脲酶、磷酸酶活性31.82%、111.11%；放线菌（F）显著提高土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性18.18%、119.44%、449.02%；复合微生物菌剂（H）依次显著提高土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性达48.48%、133.33%、599.51%（表2）。

表2 不同菌剂对温州蜜柑土壤酶活性的影响Table 2 Effect of different microbial inoculants on the soil enzyme activity U/g

综合两地试验结果，多粘芽孢杆菌（D）通过提高磷酸酶活性而提高土壤磷有效性，放线菌（F）通过提高脲酶活性而促进土壤有机态氮转化、释放，枯草芽孢杆菌（K）的作用因土壤而异，复合微生物菌剂（H）能显著提高脲酶、磷酸酶和蔗糖酶的活性，整体提升土壤肥力。

2.5 果实品质环境因子响应分析

表3 结果显示，土壤磷酸酶含量对果实维生素C含量呈显著正响应，叶片全钾含量（TK）对果实维生素C 含量呈显著负响应，说明土壤磷酸酶对提升温州蜜柑果实维生素C 具有一定积极意义。叶片全磷含量（TP）与果实可溶性固形物呈显著正相关，但与可滴定酸呈显著负相关，意味着叶片全磷（TP）对果实品质具有广泛影响，其作用主要体现在增加果实可溶性固形物而降低可滴定酸含量；果实固酸比与土壤磷酸酶含量及叶片全磷（TP）均无显著关联，而土壤速效磷对果实固酸比呈显著正响应，说明土壤速效磷可能对调节果实固酸比具有潜在积极意义。

表3 果实品质性状指标的环境响应分析Table 3 Environmental response analysis of fruit quality

3 讨论

本研究结果表明，复合菌剂处理不仅使温州蜜柑果实可溶性固形物含量增加、可滴定酸含量降低、固酸比提高，还使果实维生素C 含量提高，在提高温州蜜柑果实品质、稳定产量方面，相较于单菌处理，复合菌剂处理效果更佳、更全面。这与于会丽等［7］在西瓜上以及库永丽等［8］在猕猴桃上的复合菌剂试验结果一致。

通过线性混合模型分析，发现叶片全磷、土壤磷酸酶、土壤速效磷是影响温州蜜柑果实品质的重要指标。而只有混菌处理相对于对照组能显著提高2个试验地中柑橘叶片全磷含量；在土壤磷酸酶和速效磷方面，不同微生物菌剂处理相对于对照均有大幅度提高，说明微生物菌剂施用是通过促进土壤磷活性进而提高果实品质，混菌处理更有效。孔跃［9］在番茄上施用微生物菌剂后，微生物肥料能提高原有土壤速效磷含量、促进土壤磷的活化、提高土壤的供磷能力，从而改善番茄品质，减轻番茄病害。Wu等［10］在红肉脐橙上施用磷肥后，增加了其果实中的可溶性固形物，使其固酸比提高，并使其果实中可溶性糖的积累增加。黄春辉等［11］发现猕猴桃果实品质与叶片磷含量呈极显著正相关关系，证明了叶片磷含量的提高对果实品质具有提升作用。Cao 等［12］也发现成熟草莓果实中可溶性固形物含量与磷含量呈正相关。这些结果说明微生物菌剂提高果实品质与促进土壤磷活化而改善植株磷营养紧密相关。

在两地均发现土壤N、P、K有效性和酶活因微生物菌剂的施用而得到明显提高。施用微生物菌剂抵御了有害微生物，使有益微生物分泌胞外酶进而加速分解土壤有机质或肥料，产生植物可利用的养分［13］；或者施用的微生物本身具有溶磷、解钾等功能而使土壤养分增加，刘红波等［14］报道了类似结果。其中，复合微生物菌剂菌剂对土壤养分和酶活的整体效果最显著，这可能是因为其含有多种微生物，能更全面地提高土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶的活性，加速土壤养分运转，使土壤氮磷钾养分加速释放，从而提高温州蜜柑树体养分，稳定温州蜜柑产量并提高其果实品质。这与马凤捷等［15］的研究结果一致。

综上，尽管施用几种微生物菌剂并没有显著提高温州蜜柑果实产量，但因显著促进土壤磷的活化和吸收而改善了果实品质，尤其是复合菌剂效果更佳。