微生物菌肥对苹果幼苗氮 磷和钙吸收利用的影响研究

高丽华

（山东种业集团鲁南有限公司，山东 日照 276800）

苹果是世界四大水果之一，在我国农业生产和发展中发挥着重要作用。土壤微生物是土壤的重要组成部分，参与土壤养分的循环，促进土壤有机物的分解和转化[1]。微生物肥料含有大量固氮菌和高活性有益微生物，可以促进植物生长发育[2]。基于此，本研究选择了矮化苹果砧木MgT337幼苗作为试验材料，为通过微生物菌肥与常规施肥相结合，对微生物菌肥对苹果的生长和养分吸收的作用进行了研究，为提升苹果对养分的吸收利用效率提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为苹果M9T337矮化砧木幼苗，株高90～100 cm，茎杆直径1 cm左右。

试验用微生物肥料由木美土里集团（陕西枫丹百丽生物科技有限公司）提供。微生物肥料含有地衣芽孢杆菌、角质芽孢杆菌、巨型芽孢杆菌、淀粉芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、耐高温细菌、链霉菌、稀有放线菌和菌根真菌。其物化性质为：N含量0.18%，P2O5含量0.78%，K2O 含量0.97%，有机物35.1%，有效活菌数≥2×108/g。

1.2 试验地点

试验于2021年3月—9月在山东农业大学园艺试验站进行，气候条件属于温带湿润性季风气候。试验地土壤为壤土，有机质含量为186.30 mg/kg，全氮为0.88 g/kg，速效磷为39.73 mg/kg，速效钙为189.14 mg/kg，pH值7.8。

1.3 试验设计

试验共设4 个处理，分别为对照组（CK）、120 g 菌肥+常规施肥（T1）、240 g 菌肥+常规施肥（T2）、360 g 茵肥+常规施肥（T3）。在3月中旬，将所配制的各处理与土壤混合均匀后，装入长×宽×高为28 cm×28 cm×30 cm的塑料盆里，每个盆中填土10 kg，每盆1株，每个处理5个重复。除了CK之外，分别同时施入普通尿素0.67 g，硫酸钙0.68 g，过磷酸钙1.72 g。移栽后，缓苗7 d，从中挑选出一株与CK 生长情况基本相同且没有病虫害的幼苗，然后将其移到盆中，在生长情况稳定之后，展开常规的管理工作，在9 月中旬展开采样工作，使用抖土法获得根际土，用自封袋收集并保存在冰盒之中，快速带回实验室进行处理。

1.4 项目测定

1.4.1 试样分析和确定

在9 月中旬展开了破坏性采样，将整株分解成了3 个部分，分别是根茎叶，样品按照清水-洗涤剂-清水-1%盐酸-3次去离子水的顺序对其进行清洗，对各部分的鲜质量进行了称质量，之后立刻在105℃下杀青30 min，之后在80℃下烘干至恒质量，将其电磨粉碎后，再过60 目筛，将其混合后装袋，以备不时之需。将不同种类的植物标本放入保育器中，在65℃下干燥，称质量，以干质量计算其生物量。

1.4.2 根的形态学和活性的测定

将植物的根部用清水冲洗干净，然后使用专业版Win-RHIZO（2007年版）根系分析软件获得根部扫描图像，并用图像分析软件Deta— TSCAN（Del—ta-TDevices）测定了总的根长、根尖数和根表面积；用三苯基基四氮唑（TTC）的三氯甲烷（TTC）还原试验检测了根的活性。

1.4.3 土壤理化特性的测量

用重铬酸钙容容法测得了土壤中的有机物质含量；碱解氮的含量通过碱解氮的扩散来确定；用钼蓝比色法检测速效磷的含量；用火焰分光光度法测定了速效钙的含量。

1.4.4 根际土壤可培养微生物数量测定

用稀薄平皿计数方法测定了根际土中的细菌、放线菌、马丁氏培养基，用改良的高氏I型培养基培养、分离并计数了不同种类的细菌、放线菌、真菌。

1.4.5 测定土壤酶活的方法

用一次氯酸酚比色法和3次二硝基水杨酸比色法分别检测了土壤中的尿素酶和蔗糖酶，并用磷酸苯二钠比色法检测了土壤中的酸性磷酸酶。

1.4.6 植物营养物质的测定

用凯氏定氮法测得全氮，用火焰分光光度法测得全钙，用钼、锑抗比色法测得全磷。

1.5 数据处理

数据处理采用Excel2008；利用SPSS 统计软件20.0 资料处理系统对数据的显著性及关联性进行了统计分析。

2 试验结果

2.1 苹果产量与肥料用量的关系

由表1可知，与CK相比，T3处理的根茎、叶生物量分别增加了27.71%、47.05%、34.03%。与CK 相比，T1处理的总生物量分别增加了15.82%、24.81%、36.07%。不同菌肥施用量对苹果苗木的生物学产量都有一定的促进作用，其中以T3处理的影响最大。

表1 不同施肥处理对苹果生物量的影响Tab.1 Effects of different fertilization treatments on biomass of apple

2.2 苹果根的形态和活性在不同肥料下的变化

根系作为植物养分的主要吸收器官，其活力是反映其生长发育与代谢能力的一个关键参数。从表2 可以看出，在苹果植株中，总根长、根尖数、根表面积及根系活力都有了一定的增加，并且T3处理明显地比其他处理更高，并且与CK 相比，T3处理总根长、根尖数、根表面积及根系活力分别增加了12.03%、60.14%、11.82%及66.27%，在各个处理之间都达到了极显著水平。

表2 不同施肥处理对苹果根系指标的影响Tab.2 Effects of different fertilization treatments on apple root indexes

2.3 土壤理化性质在不同肥料施用下的变化

从表3 中可以发现，不同的施肥处理都对土壤的理化性质有明显的改善作用，使土壤的碱解氮、速效磷、速效钙及有机质含量有所提高。在T3处理中，碱解氮、速效磷、速效钙、速效钙、有机质的含量均明显高于对照，其变化幅度分别为64.26%、48.33%、36.64%、73.45%，并且在不同处理之间存在着极显著的差异。

表3 不施肥处理对土壤理化性质的影响Tab.3 Effect of no fertilization treatment on soil physicochemical properties

2.4 不同肥料施用条件下苹果根际菌落结构与功能的变化

由表4可知，不同的施肥处理对苹果根际土壤中细菌、真菌和放线菌的数量都有明显的增加。结果表明，苹果根际土体中主要的微生物是细菌，其次是放线菌，最小是真菌。细菌、真菌和放线菌在土壤中的分布规律一致，从高到低依次为：T3＞T2＞T1＞对照。不同的菌种肥料施用水平对真菌、细菌和放线菌有明显的促进作用，并且在各个处理水平上有明显的差别。

表4 不同施肥处理对苹果根际土壤微生物数量的影响Tab.4 Effects of different fertilization treatments on microbial quantity in apple rhizosphere soil ×105 cfu/g

2.5 不同肥料施用条件下苹果根际酶学特性研究

脲酶在氮素转化中起着关键的作用，其活力不仅与土壤的供氮能力有关，而且还直接影响到尿素的利用。蔗糖酶是表征土壤肥力和成熟度的主要指标，在提高土壤养分方面起着关键作用。从表5 可以看出，各肥料处理对尿素酶、磷酸酶和蔗糖酶活力都有明显的促进作用，其中，T3处理较CK分别增加了78.62%、51.94%和76.39%。随着微生物菌剂施用量的增大，土壤中的酶活也随之升高，其中以T3处理的影响最大。

表5 不同施肥处理对苹果根际土壤酶活性的影响Tab.5 Effects of different fertilization treatments on enzymatic activity in apple rhizosphere soil %

2.6 苹果在不同肥料条件下的营养吸收效应

从表6 可以看出，使用微生物菌肥后，植物体内的总氮、总磷、总钙都有一定的增加，其中，T3处理较CK 分别增加了65.67%、77.31%、77.92%。由此可以看出，不同的微生物菌肥施用量都可以促进植物对养分的吸收，从而使苹果植株幼苗的全氮、全磷和全钙含量得到提高。

表6 不同施肥处理对苹果植株养分吸收的影响Tab.6 Effects of different fertilization treatments on nutrient uptake of apple plants g

2.7 植物根际土壤中适合的植物根际土壤养分的测定

植物的生物量与营养元素的吸收是衡量植物生长发育与营养元素利用率的一个主要指标。通过对2项指数和菌肥添加量的拟合，找出在本实验条件下最适合的菌肥添加量。从图1 可以看出，植物生物量和氮素营养利用效率与微生物肥料用量的关系是增加的，2个指数都是增加的。所以，在本实验的基础上，在苹果幼苗的生长发育中，最适合的微生物菌肥的用量为290～360 g。

图1 植株生物量、总养分含量与微生物菌肥施用量的关系Fig.1 Relationship between plant biomass,total nutrient content and application amount of microbial fertilizer

3 讨论

微生物菌肥具有增加土壤有机质、改良土壤环境、改良土壤微生物、改善土壤生态等作用。土壤微生物作为最活跃的组分，在土壤有机质分解、腐殖质生成、营养物质转化等方面发挥着重要作用。在此基础上，本项目研究了微生物菌剂对果树根际土壤中的微生物群落结构、养分的转化和利用、根际微生态等方面的影响。结果显示，在土壤中添加微生物肥，可明显增加苹果植株的生物量，并对其生长发育和营养元素的吸收起到正向的促进作用。

微生物作为最具活力的微生物群落，通过不同的方式将有机物以不同的方式释放到土壤中，从而对土壤的理化性质和生物学性质产生重要影响。随着土壤微生物的活跃，其对作物的影响也越来越大。本研究发现，生物菌肥可以促进M9T337 苗木的生长，且不同种类的微生物在根际中存在着明显的不同，其中细菌占据了绝对的优势，其次是放线菌，最后是真菌。土壤酶是影响土壤物质代谢的关键因子，其活力被认为是反映土壤肥力与环境变迁的一项主要指标。尿素酶作为一种酰胺，通过水解有机质中的肽键而产生氨气和碳酸，被广泛用于指示有机氮在土壤中的形态转化。尿素酶与氮的转化关系较大，而磷酸酶则与磷的转化关系较大。土壤中的磷酸盐是由植物根系、微生物、动物等释放出来的[3]。本研究结果显示，微生物菌肥可以改善土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶的活力，与CK 相比，分别增加了52.27%、34.75%和42.26%，其中土壤脲酶的增强作用最为明显。

根际是植物和土壤交互作用的重要场所，与植物对营养元素的吸收有着重要的关系。本研究发现，在苹果根际土壤中，微生物菌肥的施用量越多，其主要影响因素就越多，且随着微生物菌肥的使用程度越高，其有效营养物质也越多。微生物菌肥施用到土壤中，可以改善土壤的物理结构，为土壤中的微生物提供营养物质，增加土壤中的有机质，增加土壤的肥力，进而促进植物根系的生长，增加植物对营养物质的吸收。

从微生物菌肥对苹果植株生长及养分吸收的情况来看，微生物菌肥的施用量对植物的生长及养分吸收有明显的影响[4]。微生物菌肥施用量对植物生物量和总营养素含量与微生物菌肥施用量进行拟合分析，两者出现最大值时的微生物菌肥用量为290 g 和360 g。综合分析，本实验所需的微生物菌肥在290～360 g。在此区域，植物生物量和总营养成分保持在较高的水平，变动不大，说明此区域的微生物菌肥用量能促进植物的生长，并能吸收更高的氮磷钙。本试验所使用的是壤土，因为不同的土壤类型，其本身的土壤渗透性及保水保肥能力存在着差异，都会对其产生一定的影响。此外，本试验使用的是盆栽，空间的限制会对地下部的生长产生影响，在大田试验条件下，苹果植株对微生物菌肥施用量的响应还需要进一步的研究。