張忠良, 何　斐, 薛泉宏

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 林學(xué)院，陜西楊凌　712100；2.西北農(nóng)林科技大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，陜西楊凌　712100；3.西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，陜西楊凌　712100)

魔芋專用生防放線菌有機(jī)肥對(duì)板栗林下魔芋的促生作用

張忠良1, 何斐2, 薛泉宏3

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 林學(xué)院，陜西楊凌712100；2.西北農(nóng)林科技大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，陜西楊凌712100；3.西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，陜西楊凌712100)

為探討魔芋專用生防放線菌有機(jī)肥對(duì)魔芋生長(zhǎng)的影響，采用小區(qū)試驗(yàn)研究魔芋專用生防放線菌婁徹氏鏈霉菌(Streptomycesrochei)D74生物有機(jī)肥對(duì)魔芋光合生理特性、生物量、產(chǎn)量及球莖品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：①生物有機(jī)肥D74+100和D74+50處理，魔芋葉片氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率分別較對(duì)照增加66.30%和66.85%、46.15%和49.65%(P<0.05)。②放線菌生物有機(jī)肥D74+100處理，魔芋葉片PPO活性和可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別較對(duì)照增加18.58%和32.54%，而MDA質(zhì)量摩爾濃度降低31.27%，處理與對(duì)照差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)。③生物有機(jī)肥D74+50處理，魔芋株高和葉長(zhǎng)分別較對(duì)照顯著增加24.32%和19.72%。生物有機(jī)肥D74+100處理根莖總數(shù)量、塊莖667 m2產(chǎn)量及生長(zhǎng)系數(shù)分別較對(duì)照增加26.38%、74.25%及74.32%；球莖葡甘聚糖、淀粉及纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別較對(duì)照增加30.60%、17.10%及7.19%，處理與對(duì)照差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)?？梢?jiàn)，供試生防放線菌生物有機(jī)肥對(duì)魔芋有顯著的促生作用，其通過(guò)影響植株的光合生理、生化及誘導(dǎo)抗性提高魔芋產(chǎn)量，改善球莖品質(zhì)。

魔芋；婁徹氏鏈霉菌；生防放線菌；生物有機(jī)肥

魔芋(AmorphophalluskonjacK.Koch ex N.E.Br.)系天南星科魔芋屬多年生宿根性草本植物，其主要成分葡甘聚糖是目前世界上公認(rèn)的最好的膳食纖維之一[1]。隨著市場(chǎng)對(duì)魔芋產(chǎn)品需求增加，魔芋種植規(guī)模擴(kuò)大，連作面積增加，魔芋病蟲(chóng)害日趨嚴(yán)重，造成魔芋產(chǎn)量及品質(zhì)嚴(yán)重下降。因此，研發(fā)具有抗病促生功能的生物有機(jī)肥對(duì)提高魔芋抗病性、產(chǎn)量及改善品質(zhì)有重要意義。婁徹氏鏈霉菌D74是1株具有顯著抑菌防病促生效果的生防放線菌[2-6]，該生防菌可分泌胞外蛋白酶促進(jìn)棉花黃萎病病原真菌大麗輪枝菌菌絲體細(xì)胞壁溶解[2]，產(chǎn)生活性物質(zhì)抑制微菌核形成與萌發(fā)[3]；婁徹氏鏈霉菌可在大麗輪枝菌菌體誘導(dǎo)下合成幾丁質(zhì)酶、β-1,3-葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶及濾紙纖維素酶，通過(guò)溶解病原真菌的細(xì)胞壁[4]，達(dá)到控制病原菌生長(zhǎng)繁殖的生防效果[5]。生防菌D74對(duì)魔芋軟腐病病原菌也有較強(qiáng)的拮抗作用，其活菌制劑對(duì)魔芋有良好的防病促生效果，亦能改善魔芋品質(zhì)[6]。該菌單獨(dú)施用及與有機(jī)肥配合施用對(duì)魔芋生防效果已得到盆栽及大田試驗(yàn)證明[7-8]，但不清楚以該菌為有效菌研制的魔芋專用生防放線菌有機(jī)肥對(duì)板栗林下魔芋生長(zhǎng)有何影響。陜西省商洛市板栗林面積已達(dá)到17.3萬(wàn)hm2以上，板栗林下種植魔芋已成為該市的支柱產(chǎn)業(yè)。減輕板栗林下魔芋病害、提高產(chǎn)量已成為該地區(qū)魔芋種植加工業(yè)亟待解決的問(wèn)題。本試驗(yàn)旨在研究供試魔芋專用生防放線菌有機(jī)肥對(duì)板栗林下魔芋生長(zhǎng)、產(chǎn)量及球莖品質(zhì)等的影響及其機(jī)制，為該專用肥在板栗林下魔芋種植上的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1材 料

魔芋品種為‘嵐皋花魔芋’。

魔芋專用生防放線菌有機(jī)肥為西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院微生物資源研究室及項(xiàng)目組共同研制。內(nèi)含發(fā)酵有機(jī)肥64%、腐植酸鉀34%及放線菌D74(婁徹氏鏈霉菌Streptomycesrochei)，其中，D74數(shù)量為5.5×108CFU·g-1。生物肥中的生防放線菌劑為固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物。制劑生產(chǎn)所用菌株D74由西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院微生物資源研究室分離、篩選及鑒定。

試驗(yàn)區(qū)板栗林土壤類(lèi)型為黃棕壤，0～20 cm土壤基本理化性質(zhì)為有機(jī)質(zhì)19.6 g·kg-1，速效氮20.1 mg·kg-1，速效磷6.75 mg·kg-1，速效鉀153.9 mg·kg-1，pH 7.12。

1.2方 法

1.2.1小區(qū)試驗(yàn)試驗(yàn)于2014年4-11月在陜西省鎮(zhèn)安縣結(jié)子鄉(xiāng)栗園村陳康林板栗林-魔芋套種地進(jìn)行。

設(shè)3個(gè)處理： 不施肥對(duì)照(CK)，每穴施D74放線菌生物有機(jī)肥100 g(D74+100)，每穴施D74放線菌生物有機(jī)肥50 g(D74+50)。

播種時(shí)挑選質(zhì)量250 g左右，形狀規(guī)則，頂芽健康露白的種芋球莖作為供試材料。種植前將種芋用農(nóng)用鏈霉素(2 000萬(wàn)單位)300倍液浸種10 min，撈出晾干后播種。2014-04-06種植，2014-11-20收獲測(cè)產(chǎn)。試驗(yàn)地總面積約38 m2。每處理24株，重復(fù)3行，每行8株，株距×行距為50 cm×60 cm，南北向排列。各處理之間留過(guò)道(80 cm)，四周設(shè)置保護(hù)行(80 cm)。

1.2.2生物學(xué)性狀及生長(zhǎng)狀況調(diào)查于2014-09-21日用游標(biāo)卡尺測(cè)量植株地徑；用卷尺測(cè)株高和葉幅；用葉綠素儀檢測(cè)植株頂數(shù)第1片小葉的葉片綠色度(SPAD)值；采用LI-6400P便攜式光合測(cè)定儀于9:00-12:00測(cè)定小區(qū)魔芋頂數(shù)第1片小葉的凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)及胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)(Ci)，并計(jì)算葉片瞬時(shí)水分利用效率(WUE=Pn/Tr)。采集魔芋頂數(shù)第1片小葉，參照高俊鳳[9]方法測(cè)定多酚氧化酶(PPO)活性、丙二醛(MDA)質(zhì)量摩爾濃度及可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.2.3產(chǎn)量及球莖品質(zhì)測(cè)定2014-11-20收獲魔芋，統(tǒng)計(jì)健康球莖數(shù)量、根莖個(gè)數(shù)及塊莖667 m2產(chǎn)量，按照費(fèi)甫華等[10]公式計(jì)算生長(zhǎng)系數(shù)。按照下列公式計(jì)算處理各項(xiàng)指標(biāo)較對(duì)照的增幅。

△CK=(處理-CK)/CK×100%

1.2.4數(shù)據(jù)處理采用Microsoft Excel 2003對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差。對(duì)表中數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行單因子方差分析，并用Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2結(jié)果與分析

2.1放線菌生物有機(jī)肥處理下魔芋光合特性及誘導(dǎo)抗性的變化

2.1.1光合特性由表1可知，施用放線菌生物有機(jī)肥對(duì)魔芋葉片光合生理有顯著影響。其中，生物有機(jī)肥D74+100和D74+50處理，魔芋葉片Gs、Tr分別較CK顯著增加66.30%和66.85%、46.15%和49.65%(P<0.05)。放線菌生物有機(jī)肥D74+100處理，魔芋葉片Ci較CK顯著降低23.27%(P<0.05)。但放線菌生物有機(jī)肥對(duì)魔芋葉片Pn、SPAD值和WUE的影響未達(dá)到顯著水平(P>0.05)。

表1　生防放線菌生物有機(jī)肥對(duì)魔芋光合特性及誘導(dǎo)抗性的影響±s)

注：同行數(shù)據(jù)后不同字母表示差異顯著(P<0.05)，表2同。

Note:Different letters in the same row indicate significant difference at the 0.05 level, the same as table 2.

2.1.2誘導(dǎo)抗性由表1可知，生物有機(jī)肥D74+100和D74+50處理，魔芋葉片PPO活性、可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別較CK增加18.58%(P<0.05)和5.96%、32.54%(P<0.05)和22.44%，葉片MDA質(zhì)量摩爾濃度分別較CK顯著降低31.27%和26.42%，與CK差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05)。

2.2放線菌生物有機(jī)肥處理下魔芋生物量、產(chǎn)量及球莖品質(zhì)的變化

2.2.1生物量從表2可看出，穴施生物有機(jī)肥處理對(duì)魔芋地徑無(wú)顯著影響，但顯著增加株高和葉長(zhǎng)。生物有機(jī)肥D74+100和 D74+50處理，魔芋株高、葉長(zhǎng)分別較CK增加10.02%和24.32%(P<0.05)、6.81%和19.72%(P<0.05)。

表2　生防放線菌生物有機(jī)肥對(duì)魔芋生物量、產(chǎn)量及球莖品質(zhì)的影響±s)

2.2.2產(chǎn) 量由表2可知，生物有機(jī)肥D74+100和D74+50穴施處理，魔芋健康球莖數(shù)量、塊莖667 m2產(chǎn)量、生長(zhǎng)系數(shù)分別較CK顯著增加37.52%和37.52%、74.25%和32.63%、74.32%和32.68%，處理與CK的差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05)。放線菌生物有機(jī)肥D74+100處理，魔芋根莖總數(shù)量也較CK增加26.38%(P<0.05)。

2.2.3球莖品質(zhì)由表2還可看出，生物有機(jī)肥D74+100處理，魔芋球莖葡甘聚糖、淀粉和纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別較CK顯著增加30.60%、17.10%和7.19%，處理與CK的差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05)；水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)較CK降低21.05%(P<0.05)。表明球莖中干物質(zhì)累積增加，其中葡甘聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)大幅度增加對(duì)魔芋精粉品質(zhì)有提高作用。

3討 論

隨著集約規(guī)?；斑B作種植，魔芋軟腐病日趨嚴(yán)重，造成魔芋產(chǎn)量和品質(zhì)急劇下降。研制與應(yīng)用具有防病促生及微生態(tài)調(diào)整功能的專用生物有機(jī)肥改善魔芋根區(qū)土壤微生物區(qū)系、刺激根系發(fā)育，提高魔芋抗病性，有望從源頭上預(yù)防軟腐病及其他病害發(fā)生。供試放線菌婁徹氏鏈霉菌D74對(duì)魔芋的防病促生作用已被研究證實(shí)[2, 7]；腐植酸鉀與放線菌配施對(duì)魔芋的防病促生作用已得到證明[8]；腐植酸鉀與放線菌配施對(duì)丹參有顯著的防病促生作用[11]；有機(jī)肥及腐殖酸鉀含有豐富的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分，能促進(jìn)作物生長(zhǎng)、改善經(jīng)濟(jì)性狀，提高產(chǎn)量品質(zhì)及抗病性[12]。但不清楚以?shī)鋸厥湘溍咕鶧74為主要有效活菌研制的魔芋專用生防放線菌有機(jī)肥對(duì)板栗林下魔芋生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)方面的影響及其機(jī)制。

本試驗(yàn)表明，每穴施供試放線菌生物有機(jī)肥100 g和50 g處理對(duì)魔芋的增產(chǎn)效果明顯，其塊莖667 m2產(chǎn)量分別較對(duì)照顯著增加74.25%和32.63%，不同施肥量間無(wú)明顯差異，表明對(duì)大小為250 g左右的種薯，每穴50 g用量即可，施肥量過(guò)大會(huì)增加投入。

光合作用是植物賴以生存的關(guān)鍵，也是植物發(fā)育和產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，植物中90%～95%干物質(zhì)來(lái)源于光合作用產(chǎn)物[13]。氣孔是植物光合作用中CO2進(jìn)入和水分散失的通道，氣孔導(dǎo)度的變化對(duì)蒸騰作用產(chǎn)生直接影響[14]。本研究中供試生物有機(jī)肥D74+100和D74+50處理能顯著提高魔芋植株葉片氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率，其中D74+100處理的胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)顯著降低，但對(duì)應(yīng)的凈光合速率增加不明顯，也與最后的實(shí)際產(chǎn)量不吻合，其原因有待進(jìn)一步研究。

魔芋專用生防放線菌有機(jī)肥除提高魔芋光合作用外，也能提高魔芋植株的誘導(dǎo)抗性。這也是放線菌有機(jī)肥發(fā)揮抗逆作用的重要機(jī)制之一。PPO酶是衡量植物體內(nèi)防御反應(yīng)的重要指標(biāo)，PPO等保護(hù)酶參與植物體內(nèi)多種生理代謝，促進(jìn)木質(zhì)素和酚類(lèi)物質(zhì)合成，提高植物抗病性，保護(hù)植物細(xì)胞免受病原菌的侵染[15-18]；MDA是膜脂過(guò)氧化的主要產(chǎn)物，其含量可以反映植物遭受逆境傷害的程度[19]。植物體內(nèi)可溶性蛋白大多是參與代謝的酶類(lèi)，其含量可作為酶活性的重要指標(biāo)[20]。段春梅等[21]研究表明，施用生防放線菌菌劑Act12可使黃瓜葉片誘導(dǎo)酶PPO活性較不接種對(duì)照增加54.4%。本試驗(yàn)結(jié)果表明，穴施魔芋專用生防放線菌有機(jī)肥，大田魔芋葉片PPO活性及可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于對(duì)照，葉片MDA質(zhì)量摩爾濃度顯著降低，表明該肥能提高魔芋誘導(dǎo)抗性，該結(jié)果為供試魔芋專用生防放線菌有機(jī)肥提高魔芋植株抗逆性及健康程度提供了生化依據(jù)。

除促生增產(chǎn)作用外，供試專用生防放線菌有機(jī)肥對(duì)魔芋球莖品質(zhì)有顯著的改善作用，特別是穴施放線菌有機(jī)肥后魔芋球莖中功能性成分葡甘聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高幅度高達(dá)30.6%，顯示魔芋球莖干物質(zhì)積累增加。其機(jī)制可能與供試放線菌的代謝產(chǎn)物有關(guān)，即其促進(jìn)葉片葉綠素合成，增強(qiáng)植物光合能力，進(jìn)而提高球莖產(chǎn)量和干物質(zhì)積累。但該推論有待進(jìn)一步研究證實(shí)。

本試驗(yàn)使用的魔芋專用生防放線菌有機(jī)肥含有多功能放線菌及一定量的營(yíng)養(yǎng)成分，其中的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)不僅能促進(jìn)作物生長(zhǎng)，也是接入生防放線菌的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，對(duì)其生長(zhǎng)繁殖有促進(jìn)作用，是放線菌的增效劑。施入該專用肥后，肥料中的放線菌能抑制魔芋根區(qū)土壤中有害菌生長(zhǎng)繁殖，促進(jìn)有益菌增殖，改善魔芋根區(qū)土壤中微生物菌群結(jié)構(gòu)，減輕魔芋根系病害發(fā)生，同時(shí)提高了作物抗病性；能刺激作物根系生長(zhǎng)發(fā)育，促進(jìn)作物對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收利用，進(jìn)而提高肥料及土壤中養(yǎng)分的利用率。

本試驗(yàn)所得結(jié)果證明，以專性生防放線菌活菌為主要有效成分，通過(guò)添加能提高魔芋抗病性及促進(jìn)魔芋生長(zhǎng)的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)為增效劑生產(chǎn)的魔芋專用生防放線菌有機(jī)肥對(duì)板栗林下魔芋產(chǎn)量提高及品質(zhì)改善效果明顯，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行深入研究，并在魔芋栽培中推廣應(yīng)用。

4結(jié) 論

施用魔芋專用生防放線菌有機(jī)肥能促進(jìn)魔芋生長(zhǎng)，大幅度提高魔芋產(chǎn)量及抗逆性，顯著增加魔芋功能成分葡甘聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)，改善魔芋球莖品質(zhì)。

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Study of Special Actinomycete-derived Organic Fertilizer on Growth-promoting ofAmorphophalluskonjacunderCastaneamollissimaStands

ZHANG Zhongliang1, HE Fei2and XUE Quanhong3

(1.College of Forestry, Northwest A&F University, Yangling Shaanxi712100, China; 2.College of Life Science,Northwest A&F University, Yangling Shaanxi712100, China; 3.College of Natural Resources and Environment, Northwest A&F University, Yangling Shaanxi712100, China)

The effects of actinomycete-derived organic fertilizer on the growth condition ofAmorphophalluskonjacwere evaluated in the paper.The plot experiment was conducted to investigate the biomass, photosynthetic characteristics, yield and corm quality ofA.konjacby applyingStreptomycesrocheiD74 with organic fertilizer.The results showed that: Under the treatment of actinomycetes mixed with organic fertilizer (D74+100 and D74+50), stomatal conductance and transpiration rate of leaf significantly increased by 66.30%, 66.85% and 46.15%, 49.65% (P<0.05) compared with control.Under treatment of actinomycetes mixed with organic fertilizer (D74+100), the polyphenol oxidase activity and soluble protein mass fraction ofA.konjacplant were 18.58% and 32.54% higher than those in the control, whereas the corresponding molality of malondialdehyde was 31.27% lower markedly than that in the control (P<0.05).Under D74+50 treatment, the plant height and leaf length increased by 24.32% and 19.72% (P<0.05), respectively.The total number of tubers, yield of tubers, and growth index were 26.38%, 74.25%, 74.32% higher than the control; the contents of glucomannan, starch and cellulose increased by 30.60%, 17.10%, 7.19%, respectively, compared with control (P<0.05).In conclusion, the tested actinomycetes-derived organic fertilizer can promote growth ofA.konjacby interacting with photosynthetic physiological, biochemical, inducing resistance and can improve the corm quality.

Amorphophalluskonjac;Streptomycesrochei; Biocontrol actinomycetes; Bio-organic fertilizer

2015-08-20

2015-10-26

Key Sci-tech Promotion Project of State Forestry Administration (No.2010-38); the Agricultural Sci-tech System Construction Project of Ministry of Finance (No.XTG2013-36);the Sci-tech Research Development Program of Shaanxi Province (No.2013K02-24).

ZHANG Zhongliang, male, associate research fellow.Research area: cultivation of economic forest and processing technology.E-mail: zzl579@126.com

XUE Quanhong, male, professor,Ph.D tutor.Research area: microbial resources.E-mail: xuequanhong@163.com

(責(zé)任編輯：潘學(xué)燕Responsible editor:PAN Xueyan)

2015-08-20修回日期：2015-10-26

國(guó)家林業(yè)局重點(diǎn)科技推廣項(xiàng)目(2010-38)；財(cái)政部農(nóng)業(yè)科技體系建設(shè)項(xiàng)目( XTG2013-36)；陜西省科學(xué)技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(2013K02-24)。

張忠良，男， 副研究員，從事經(jīng)濟(jì)林栽培與加工利用技術(shù)研究。E-mail: zzl579@126.com

薛泉宏，男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事微生物資源研究。E-mail: xuequanhong@163.com

Q939.96

A

1004-1389(2016)07-1056-06

網(wǎng)絡(luò)出版日期：2016-06-30

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20160630.1634.030.html