木霉菌微生物菌剂对枸杞生长及土壤性状的影响

吕亮雨，段国珍，苏彩风，郭寰，樊光辉

（1.青海大学a.农牧学院，b.农林科学院，西宁 810016；2.青海高原林木遗传育种实验室，西宁 810016）

枸杞（Lycium barbarumL.）为落叶灌木,在世界各地均有分布。枸杞在我国主要分布于西北、华北等地区[1]。枸杞果实中有许多对人体有益成分，如类胡萝卜素、黄酮、甜菜碱、枸杞多糖[2-3],具有止咳、明目、抗肿瘤、延缓衰老等作用[4-5]。枸杞既可做保健品又是酸甜可口的水果，是我国重要的植物资源[6-7]。随着人们生活水平的提高，对果品和保健产品的无公害要求以及营养元素含量需求也愈来愈高。有机枸杞进入了人们的视野，其中如何提高有机枸杞产量及品质引起了许多学者的关注[8]。

种植有机枸杞需肥量大且需要肥料质量高。通常以农业废弃物有机肥为主，该肥料是使用农业废弃物为主要原材料，再科学的搭配其他辅料，研制而成。该有机肥既可增加土壤有机质含量，同时还可抑制病虫害的发生，对促进我国有机农业发展有着重要作用[9-11]。但是农业废弃物有机肥料存在生效慢以及肥料流失等问题。

包慧芳等[12]将有机肥和微生物菌剂分别与化肥混施，可以发现微生物菌剂能够明显提高枸杞产量和品质;罗青等[13]曾将Nutrismart微生物菌剂使用在枸杞种植中，发现施用微生物菌剂后枸杞的产量以及果实中的多糖含量明显增多;赵栋[14]通过试验研究发现混施微生物肥料会对枸杞生长发育和抗病害能力的产生影响，结果显示，使用微生物菌剂后，枸杞叶片叶绿素含量、叶片酶活性都远远高于不施肥处理，且有效降低了枸杞发病率。

木霉菌广泛存在于各种自然条件下的土壤中，可提高有机肥料的分解速度，可加速植物根系对养分的吸收，加速植物生长，提高果实产量[15-16]，是与有机肥混施的优良菌种。对比普通有机肥，混施微生物菌剂的生产成本较高[17]，为提高经济效益，避免浪费，需要选出一个最适微生物菌剂浓度。

为此，本试验配施了5种不同用量的木霉菌微生物菌剂进行田间试验，以分析不同的混合施肥方式对枸杞生长以及土壤理化性质的影响，并在此基础上制定合理的施肥措施，希望为枸杞园土壤肥力提高和可持续发展提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2021年6～11月在青海省海西蒙古藏族自治州诺木洪农场进行。试验区地处柴达木盆地东南部(东经36°～37°，北纬96°～97°)，海拔高度约为2800m，属于高原大陆性气候，空气干燥，光照时间长，昼夜温差大，年平均温度4.4℃，年平均降雨量约40mm，年平均蒸发量2800mm[18]。

1.2 材料

供试土壤为旱田内陆盐碱土，土壤电导率EC(水土比1∶5)为5.13ms·cm-1。土壤养分含量分别为：有机质10.71g·kg-1、碱解氮128.00mg·kg-1、速效磷46.26mg·kg-1、速效钾350.60mg·kg-1。

供试肥料为上海大井生物工程有限公司生产的泰旺宝粉剂，其主要成分为木霉菌，复配有黄腐酸，每克泰旺宝粉剂木霉菌数量＞2亿。

供试枸杞品种为“宁杞7号”，该品种具备生长迅速、抗逆性强、产量高、品质好等优点[19]。树龄为5a,每公顷栽植枸杞3300株，株高为0.8～0.9m。

1.3 试验设计

本试验设置5个不同用量的木霉菌微生物菌剂处理（A1、A2、A3、A4、A5），并以不施木霉菌微生物菌剂做对照（CK），共6个处理。施用的木霉菌微生物菌剂用量如表1，每个处理重复3次，共18个小区，每个小区均栽植有30株枸杞树，株距1m，行距3m，小区面积90m2。于2021年7月1日在植株滴水线下方挖长80cm、宽20cm、深30cm的穴，将泰旺宝粉剂充分溶于水后施入穴中，对照组施加清水，覆土。在施肥后马上灌水，使肥料均匀分布在枸杞根部，田间管理同大田生产。

1.4 指标测定

1.4.1 枸杞形态特征的测定每个处理选9棵长势一致的样树，测量树高、冠幅、地径、结果枝长度。树高每株样树测3次取平均值。冠幅测量相互垂直的2个方向树冠直径，测3次取平均值。地径指距离地面20cm处的树干直径，测3次取平均值。选取枸杞样树上部枝条作为结果枝长度测量枝条，结果枝长度为9株样树测量的结果枝长度的平均值。采用卷尺测定树高、冠幅、结果枝长度，用游标卡尺测定地径。

1.4.2 枸杞光合指标的测定叶片SPAD值测定时在样树上部选取9个长势一致的枝条，每个枝条随机选取5片健康叶片，然后使用SPAD-502叶绿素仪对叶片SPAD值进行测定[20]。光合特性在盛果期（8月30日）使用Li-COR6400便携式光合测定仪进行测定，需选择天气晴朗的时间测量，且测量叶片需选健康的成熟叶片，测定并记录净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、叶片气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)[21]。

1.4.3 果实品质的测定鲜果:使用游标卡尺测定枸杞纵径和横径，通过计算得到纵横比，进而获得鲜果的果形指数;可溶性固形物含量可通过使用手持式折射仪测量。干果:选用盛果期果实，放入塑料大棚中晒干，采用四分法选取每个处理的干果测定：枸杞多糖是枸杞最为重要的活性成分，根据《GB/T 18672－2014》中的苯酚-硫酸法比色测定其含量[22];甜菜碱可以促进脂质代谢，通过离子色谱法测量其含量[23];黄酮可以延缓人体衰老，按照《保健食品功效成分及卫生指标检验规范》中总黄酮的测定方法进行测定[24];类胡萝卜素有较明显的抗氧化功效，参照《GB 5009.83－2016》中食品β胡萝卜素的测定方法对其含量进行测定[25]。

1.4.4 枸杞产量测定在每个试验小区随机选取健康且长势一致的9棵枸杞树，采摘其盛果期果实，于塑料大棚中晾干至恒重后称其干重，计算其单株的平均产量，根据单株产量计算得出每667m2产量。

1.4.5 土壤理化性质测定于2021年10月1日采集土样，按照5点混合取样法采集各个小区0～30cm土层处土壤，混匀成1份样品，阴干。参照《土壤农化分析（第三版）》，测定有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、电导率等指标[26-28]。

1.5 数据分析方法

试验结果以所测数据的平均值表示。数据分析使用Microsoft Office Excel 2010软件，同时采用SPSS 21.0软件进行数据整理、分析各处理间的显著性差异（p＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同处理对枸杞形态特征的影响

由表2可知，施用木霉菌微生物菌剂后枸杞的生长发育速度得到了明显的提高。枸杞的树高、冠幅、地径、结果枝长与不施肥相比都有明显提高。其中A3处理的枸杞树高比其他浓度木霉菌菌剂处理有明显增加，其高度为111.51cm，比CK增加17.7%，差异显著，各个处理树高整体增量在2.1%～17.7%。施用木霉菌微生物菌剂也有利于冠幅增长，对其促进效果最明显的是A3，和不施肥相比冠幅增加9.0%，差异显著。A3的枸杞地径较其他浓度木霉菌菌剂处理增加明显，其地径为23.72cm，和CK相比增加7.4%，差异显著，各个处理地径增量在1.3%～7.4%之间。A3的结果枝长和其他浓度木霉菌菌剂处理相比明显较长，达到27.54cm，和CK相比增加16.7%，差异显著，整体增加8.7%～16.7%。树高、冠幅、地径和结果枝长A4、A5较A3处理，对枸杞的生长发育影响不显著，但较不施生物肥处理，促进效果较明显。树高、地径和结果枝长A1和A2与CK处理差异都不显著，冠幅施用木霉菌的5个处理与CK均差异显著。由此可见，施用木霉菌微生物菌剂可以促进枸杞生长发育，效果以A3相对较好。

表2 不同施肥处理对枸杞生长发育的影响Table 2 Effects of different fertilization treatments on the growth and development of Lycium barbarum L.

2.2 不同处理对枸杞光合作用的影响

由表3可知，混施木霉菌微生物菌剂可促进枸杞的光合作用，有利于营养物质的合成与积累。施入木霉菌微生物菌剂后，枸杞叶片SPAD值、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2的浓度和CK相比均得到明显增强，差异显著。A4处理枸杞叶片SPAD值最高，为60.37，和CK相比增加17.5%，差异显著。混施木霉菌微生物菌剂也有利于枸杞叶片气孔导度的增加，和CK相比增量达到17.2%～59.5%，A4处理的气孔导度达到最大值，为164.33mmol·m-2·s-1。气孔导度的增大会使叶片的蒸腾速率和胞间CO2浓度得到相应提高，进而增大叶片净光合速率。枸杞叶片净光合速率、蒸腾速率和胞间CO2浓度也均在A4时达到最大，和CK相比分别提高84.9%、28.1%、35.9%。混施生物肥后各个指标均与CK存在显著差异。试验结果表明，混施木霉菌微生物菌剂后枸杞光合作用较CK明显提高且差异显著，A4提升最为明显。

表3 不同施肥处理对枸杞光合作用的影响Table 3 Effects of different fertilization treatments on photosynthesis of Lycium barbarum L.

2.3 不同处理对枸杞果实品质的影响

由表4可知，施用木霉菌微生物菌剂可显著影响枸杞的果形指数，并可提高果实中的可溶性固形物、枸杞多糖、甜菜碱、总黄酮和类胡萝卜素含量。木霉菌微生物菌剂的施用量对枸杞果形指数影响较低，各施肥处理间无显著差异，但均与CK差异显著，其中A1处理果形指数最大，达到1.80，CK的果形指数最小，只有1.64。施用木霉菌微生物菌剂有利于枸杞果实中可溶性固形物含量的增加，A2处理枸杞的可溶性固形物含量最高，为32.77%，和CK相比增量达到18.6%，差异显著。枸杞多糖含量为3.59%～5.93%，A3处理含量最高，与CK相比增量达到59.0%，差异显著。甜菜碱含量为0.57%～0.71%，甜菜碱含量依次为：A3＞A5＞A2＞A4＞A1＞CK，A3处理甜菜碱含量最多，为0.71%，与CK差异显著。总黄酮含量各处理和CK相比增量达到了20.0%～70.0%，A2处理的总黄酮含量达到最大值，为0.17%，和CK差异显著。类胡萝卜素含量A4处理最高，达到106mg·100g-1，其次为A3，与CK相比增量分别达到37.7%和36.0%，除A1外，各处理较CK均存在显著差异，A3、A4之间差异不明显。从果实品质方面来看，施用木霉菌微生物菌剂后，果实品质显著升高。A3处理效果最好，该处理下枸杞果实的枸杞多糖和甜菜碱含量均最高；果形指数仅次于A1，可溶性固形物和总黄酮含量仅次于A2，并显著高于CK。

2.4 不同处理对枸杞果实产量的影响

不同试验处理对产量的影响如图1。混施木霉菌微生物菌剂与CK相比，枸杞果实产量有一定程度的增加。研究表明，6个处理中，A4处理最高，达到13.29kg·667m-2，比CK增产59.4%。处理A1、A2、A3、A5较CK分别增产8.5%、13.1%、42.93%、28.7%。与处理CK相比，A3、A4、A5果实产量与其存在显著差异。

表4 不同施肥处理对枸杞果实品质的影响Table 4 Effects of different fertilization treatments on fruit quality of Lycium barbarum L.

2.5 不同处理对土壤理化性状的影响

由表5可知，施用木霉菌微生物菌剂后土壤养分含量均显著提高，土壤电导体明显降低。在不同用量的木霉菌微生物菌剂处理下，土壤性状改良情况各不相同。A3处理土壤的有机质含量最高，达到16.21g·kg-1，比CK增加38.8%，除A4、A5外，与其他2个处理和CK差异显著。A3处理土壤的碱解氮、速效磷和速效钾含量均最高，分别为185.67，81.23，538.00mg·kg-1，比CK分别增加38.6%、25.8%、32.1%，A4、A5次之，均与CK差异显著。整体来看，土壤养分含量随木霉菌微生物菌剂使用量的增加呈先升后降的变化趋势，而土壤电导率的变化趋势则相反。土壤电导率为3.05～4.35ms·cm-1，电导率从高到低依次为CK、A5、A1、A2、A4、A3，各处理相比，A3处理能够更好地降低土壤电导率，较CK降低29.9%，除A1、A5外，各处理均与CK差异显著。由此可以看出，施用木霉菌微生物菌剂可以降低土壤电导率并提高土壤养分含量，进而改善土壤理化性状，效果以A3相对较好。

图1 不同施肥处理对枸杞果实产量的影响Figure 1 Effects of different fertilization treatments on fruit yield of Lycium barbarum L.

表5 不同施肥处理对土壤理化性质的影响Table 5 Effects of different fertilization treatments on soil physical and chemical properties

3 讨论与结论

施用微生物菌剂可以明显改善枸杞的生长发育及土壤性状，但不同微生物菌剂对其改良效果不同，可能原因是不同的有益菌其生态位不同[29]。柴达木地区枸杞根腐病严重[30]，且当地气候干燥，昼夜温差大，枸杞园土壤为内陆盐碱土，其严苛的环境条件导致多数有益菌不能快速繁殖建群。木霉菌是自然界中广泛存在的拮抗微生物，其适应性强，对根腐病病原微生物有拮抗作用，能加速土壤有机物分解，改良土壤环境，协助植物吸收营养，提高作物产量和品质，并对环境污染小，是生产“有机农产品”的理想肥料[31]。

本研究发现，施用木霉菌微生物菌剂后可明显改善枸杞生长发育，枸杞的株高、冠幅、地径、结果枝长都会出现不同程度的增长，与何嘉等[8]研究结果一致，A3、A4对枸杞生长发育的促进效果最佳。张雪娇等[32]探究了微生物菌剂与有机肥混施会提高叶片的SPAD值并使其光合速率提高，有机物的积累量增大，本试验与其研究结果一致。本研究发现，木霉菌微生物菌剂的施用提高了枸杞叶片SPAD值，增强了枸杞的光合作用，其蒸腾速率、胞间CO2的浓度、净光合速率、气孔导度与CK相比显著提高，A3、A4处理效果最好。施用木霉菌微生物菌剂后枸杞的产量和品质显著提升。张敏硕等[33]研究发现，施用微生物菌剂可以提高果实产量，与本试验施用不同用量的木霉菌微生物菌剂均可显著提高产量的结果一致。包慧芳等[12]研究发现，施用微生物菌剂后枸杞果实中多糖和可溶性固形物含量明显提高。李小刚等[34]研究发现，施用微生物菌剂能够明显提高枸杞中类胡萝卜素、黄酮、甜菜碱含量。本试验表明，施用不同用量的木霉菌微生物菌剂均可提高枸杞果形指数，增加枸杞果实的可溶性固形物、枸杞多糖、甜菜碱、总黄酮和类胡萝卜素含量，改善果实的品质，其中A3处理效果最好。

施用微生物菌剂后可以提高土壤的自我调节能力，增加土壤微生物含量，使土壤团粒结构得到改良，降低土地盐碱度，使土壤理化性质得到改善[35-37]。褚义红等[38]的试验中，施用微生物菌剂后降低了土壤电导率，但是混施的菌剂到达一定浓度时，随着微生物菌剂浓度的增加，电导率不再降低反而上升了，与本试验随着木霉菌微生物菌剂浓度的增大，土壤电导率呈现出先减小后增加的趋势一致。试验结果表明，A3处理最有利于土壤电导率的降低，和CK相比降低42.6%。于会丽等[39]的试验表明施用微生物菌剂后，会增加土壤中微生物的种类和数量，加速土壤中有机物质的分解，促进植物根系对营养物质的吸收。本试验中，施用木霉菌微生物菌剂后，土壤中养分的含量明显提高，A3处理土壤中有机质及碱解氮、速效钾、速效磷的含量最多，与其研究结果一致。也有学者的研究表明不同浓度以及不同种类的微生物菌剂能够对土壤肥力的改良效果不同[40-41]，本试验仅选用了一种微生物菌剂的不同浓度，未选择不同种类微生物菌剂进行研究，需要后续继续深入研究。

综上所述，在柴达木地区的有机枸杞种植园施用木霉菌微生物菌剂对枸杞生长发育、产量品质及土壤性状均有积极影响。但在施用木霉菌微生物菌剂时，要控制其施入量，如果施入量过低，微生物菌剂中微生物数量过低，则不能更好地促进枸杞的生长发育及土壤品质的提高。在适宜的微生物菌剂施入量范围内，枸杞的生长随着施入微生物菌剂的增加而增加。但其对枸杞生长发育的促进作用会出现“阈值”现象，即施入的木霉菌微生物菌剂用量过高，会对枸杞的生长发育及果实品质产生抑制作用，并且会导致成本增加，如果大规模推广，就会造成木霉菌微生物菌剂的浪费[42-43]。为了有机枸杞产业更好地发展，在使用木霉菌微生物菌剂时，需要综合考虑栽培地的气候和土壤等因素，确保枸杞高产的同时节约成本。

施用木霉菌微生物菌剂可促进枸杞植株的生长发育，其树高、冠幅、地径、结果枝长均较CK显著增加。同时施用木霉菌微生物菌剂有助于枸杞叶片SPAD值增加，并提高枸杞光合能力进而增加产量。施用木霉菌微生物菌剂还能够改善枸杞果形指数，有效提升果实可溶性固形物、枸杞多糖、甜菜碱、总黄酮和类胡萝卜素含量，改善果实品质。施用木霉菌微生物菌剂也可以够有效增加有机枸杞园土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量，调节土壤电导率，培肥土壤。木霉菌微生物菌剂施用59.40kg·hm-2效果最好，该施肥处理提高土壤肥力和促进枸杞生长发育的效果最佳，有机枸杞园生产的经济效益也，最好且不会造成木霉菌微生物菌剂浪费。