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        木霉T11-W及蘋果枝條木屑對黃瓜幼苗生長的影響

        2021-06-10 06:55:44王貽蓮趙忠娟楊凱呂常厚于毅徐維生李紀順
        山東科學(xué) 2021年3期
        關(guān)鍵詞:根冠木霉根長

        王貽蓮,趙忠娟,楊凱,呂常厚,于毅,徐維生,李紀順*

        (1.齊魯工業(yè)大學(xué)(山東省科學(xué)院) 山東省科學(xué)院生態(tài)研究所 山東省應(yīng)用微生物重點實驗室,山東 濟南 250103;2.煙臺市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,山東 煙臺 264001;3.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 植物保護研究所,山東 濟南 250100;4.山東省沂水縣諸葛鎮(zhèn)林業(yè)站,山東 沂水 276422)

        我國是蘋果的主產(chǎn)地,2017年栽種面積為250.96萬公頃[1](1公頃=10 000平方米) ,2018年栽種面積有所下降,目前穩(wěn)定在200萬公頃左右,而山東省栽種面積在26.7萬公頃以上,每年產(chǎn)生約179萬噸蘋果樹殘枝資源[2]。

        蘋果枝條是一種含有豐富營養(yǎng)物質(zhì)的有機物料[3],但因其木質(zhì)化程度高,降解速度慢,在資源再利用中受到限制[4],大部分被焚燒或當作廢棄物處理,導(dǎo)致大量的生物資源被浪費。若將蘋果枝條開發(fā)為土壤改良劑還田,可提高土壤有機質(zhì)含量,改善土壤貧瘠,降低化肥施用量,提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[2],還可減少其對環(huán)境的危害,對實現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[5-6]。

        近年來,隨著循環(huán)農(nóng)業(yè)理念的加強,人們在果樹枝條資源化利用方面做了多種嘗試,如生態(tài)覆蓋、有機堆肥和食用菌生產(chǎn)[3-4,7-9]等。但這些資源化利用方式存在周期長、利用效率低等缺點。如何提高廢棄蘋果枝條的利用效率,促進生物資源的再利用,是蘋果產(chǎn)業(yè)中亟待解決的問題之一[4]。

        木霉(Trichodermaspp.)是一種廣泛存在于土壤、植物根際及根表的真菌,對多種植物病原真菌有拮抗作用,在生物防治領(lǐng)域應(yīng)用較廣[10-12],對外源有機物料的分解轉(zhuǎn)化具有一定作用。通常,研究人員利用麩皮、秸稈等有機物料培養(yǎng)木霉[7],而利用蘋果枝條培養(yǎng)木霉并將其作為土壤改良劑還田的研究較少。蘋果枝條含有豐富的纖維素、木質(zhì)素、糖類、脂肪及各種無機養(yǎng)分[7],理論上可作為木霉的培養(yǎng)基質(zhì),提高木霉在土壤中的活力,兩者結(jié)合有利于植物的生長發(fā)育。

        本文為探尋蘋果樹修剪枝條資源化快速利用的方法,利用木霉T11-W對有機物料分解轉(zhuǎn)化和促生的生物學(xué)特性,研究了蘋果枝條培養(yǎng)木霉后和同時添加木霉對盆栽黃瓜幼苗生長發(fā)育的影響,以期為果樹枝條資源化快速利用提供理論依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 試驗材料

        木霉T11-W:山東省科學(xué)院生態(tài)研究所環(huán)境微生物團隊保存所有;蘋果枝條:海陽錦源利盛茶果種植專業(yè)合作社和龍口市煙禾家庭農(nóng)場提供;黃瓜:品種為津研四號。

        1.2 材料處理

        處理木屑:蘋果枝條碎片經(jīng)121 ℃滅菌30 min,接種3×106cfu/g木霉培養(yǎng)7 d后,于70 ℃恒溫培養(yǎng)箱烘干1 h,然后將其粉碎成木屑,備用;

        原木屑:未滅菌蘋果枝條碎片于70 ℃恒溫培養(yǎng)箱烘干1 h,然后將其粉碎成木屑,備用;

        木霉母液:木霉在馬鈴薯葡萄糖瓊脂(PDA)培養(yǎng)基上培養(yǎng)至產(chǎn)孢后,用滅菌水洗下并調(diào)至孢子濃度為3.5×108cfu/mL,備用;

        黃瓜催芽:黃瓜種子(津研四號)于帶濾紙培養(yǎng)皿中催芽,備用。

        1.3 試驗設(shè)計

        本研究共有兩次試驗,分別于 2020年 6月和7月在山東省科學(xué)院生態(tài)研究所溫室內(nèi)進行。第一次試驗設(shè)4個處理組,分別是1×105cfu/g木霉T11-W+0.7%(質(zhì)量分數(shù))原木屑處理、1×105cfu/g木霉T11-W處理、0.7%原木屑處理和空白對照;第二次試驗設(shè)5個處理組,分別是5×104cfu/g木霉T11-W+0.35%處理木屑處理、5×104cfu/g木霉T11-W處理、0.35%處理木屑、0.35%原木屑處理及空白對照,每組處理5次重復(fù)。試驗方案詳見表1~2。

        表1 木霉及原木屑試驗方案

        表2 木霉及處理木屑試驗方案

        取試驗田間土壤,過20目篩,分裝于花盆(d=11.5 cm)中,每盆裝土600 g, 覆土100 g(0.7%木屑處理組每盆添加木屑4.9 g,0.35%木屑處理組添加木屑2.45 g),澆200 mL底水(第一次試驗?zāi)久咕幚斫M澆木霉T11-W 1000倍母液稀釋液,第二次試驗?zāi)久咕幚斫M澆2000倍母液稀釋液)。每盆播種5粒已催芽露白的黃瓜種子,出苗后按時定量澆水,待生長滿15 d時,完整取出所有植株,用自來水沖洗干凈,測量株高、根長,然后再用去離子水清洗一遍,并分別烘干稱重,計算根冠比。

        1.4 試驗指標測定方法

        株高與根長的測定:用0 ~ 30 cm 的直尺測量黃瓜苗的株高和最長根的長度。

        根干重與地上部干重質(zhì)量測定:采用烘干法測定,根冠比為根干重與地上部干重的比值。

        1.5 數(shù)據(jù)處理

        數(shù)據(jù)采用Excel 2007和 SPSS 22.0軟件進行統(tǒng)計與分析,并用Duncan's新復(fù)極差法進行差異顯著性檢驗。

        綜合評價方法采用隸屬值的計算方法:

        R(Xij)=(Xij-Xijmin)/(Xjmax-Xjmin),

        (1)

        式中,R(Xij) 為i處理j性狀的模糊隸屬值,Xij為i處理的j性狀值,Xijmin為i處理j性狀最小值,Xjmax為j性狀最大值,Xjmin為j性狀最小值。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 木霉及原木屑對黃瓜幼苗生長的影響

        由表3可知,木霉及原木屑同時添加處理,即T11-W+0.7%原木屑處理與空白對照相比,黃瓜苗的根長、根干重、地上部干重及根冠比均有所增加,但僅根冠比這一指標差異性顯著;單獨木霉T11-W處理對黃瓜苗的根長、株高、根干重、地上部干重及根冠比均高于空白對照,僅根長這一指標差異性顯著。0.7%原木屑處理與空白對照相比,黃瓜苗的根長和株高受抑制,根干重、地上部干重及根冠比增加,但差異不顯著。T11-W+0.7%原木屑處理與單獨木霉T11-W處理相比,黃瓜苗的根長和株高受抑制,但根干重和根冠比增加,T11-W+0.7%原木屑處理與0.7%原木屑處理相比,黃瓜苗的根長、根干重、地上部干重及根冠比增加,表明添加木霉T11-W可改善原木屑對根長的抑制,提高根的干物質(zhì)量。

        表3 木霉及原木屑對黃瓜幼苗生長的影響

        將黃瓜苗的根長、株高、根干重、地上部分干重以及根冠比作為隸屬函數(shù)綜合評價指標,評價結(jié)果(表4)表明,用量為1×105cfu/g木霉T11-W處理對黃瓜幼苗生長促進效應(yīng)最為顯著,其次是木霉及原木屑同時添加處理,即T11-W+0.7%原木屑處理,0.7%原木屑處理對黃瓜生長促進效應(yīng)總體優(yōu)于空白對照。

        表4 木霉及原木屑對黃瓜幼苗生長影響的綜合評價

        2.2 木霉及處理木屑對黃瓜幼苗生長的影響

        木霉及處理木屑對黃瓜幼苗生長的影響結(jié)果詳見表5和表6。由表5可知,用量為5×104cfu/g木霉T11-W處理對黃瓜苗的根長、株高、根干重及地上部干重均高于空白對照,株高和地上部干重這兩項指標差異顯著,其他指標差異不顯著。0.35%處理木屑與空白對照相比,對黃瓜苗的株高有促生長作用,但差異不顯著,而根冠比較高差異顯著。0.35%原木屑處理與空白對照相比,對黃瓜幼苗的地上部干重有抑制,但根冠比高且差異顯著;T11-W+處理木屑與空白對照相比,對黃瓜苗的根長、株高、根干重及地上部干重均有抑制,僅地上部干重差異顯著,根冠比高且差異顯著。帶木屑處理組(T11-W+0.35%處理木屑、0.35%處理木屑和0.35%原木屑)根冠比均高于空白對照和單獨木霉T11-W處理,且差異顯著。

        表5 木霉及處理木屑對黃瓜幼苗生長的影響

        由表6可知,用量為5×104cfu/g木霉T11-W處理對黃瓜幼苗生長促進效應(yīng)最為顯著,其次是0.35%處理木屑組,接著依次是空白對照、0.35%原木屑和T11-W+0.35%處理木屑組。表明在木屑使用量為0.35%時,處理木屑對黃瓜幼苗的促生長作用優(yōu)于原木屑。處理木屑是先用蘋果枝條碎片培養(yǎng)木霉后又烘干粉碎,該處理會降低木霉菌的存活數(shù)量,但代謝產(chǎn)物存在,所以T11-W+處理木屑組相當于木霉菌使用了兩次,該處理組木屑促生長作用綜合排序低,可能與木霉菌的用量大或代謝產(chǎn)物量大有關(guān),需要進一步試驗驗證。

        表6 木霉及處理木屑對黃瓜幼苗生長影響的綜合評價

        3 結(jié)論與討論

        為探尋蘋果樹修剪枝條資源化快速利用方法,本文研究了木霉生防功能菌T11-W與蘋果枝條碎片木屑結(jié)合對黃瓜幼苗生長發(fā)育的影響,結(jié)果顯示:單獨木霉T11-W處理對黃瓜幼苗生長促進效應(yīng)最為顯著;0.35%原木屑處理與空白對照相比,對黃瓜幼苗根長的抑制率為4.44%,莖高抑制率為0.26%,根干重與地上部干重均低于對照;而0.7%原木屑處理對根長抑制率為2.19%,莖高抑制率為6.38%,根干重提高23.16%,地上部干重提高9.34%,表明原木屑添加量大,有利于黃瓜幼苗的生長;原木屑質(zhì)量分數(shù)為0.7%時,添加木霉可改善其對根長的抑制,并能進一步提高根的干物質(zhì)量;木屑在相同使用量(0.35%)時,處理木屑對黃瓜幼苗的促生長作用優(yōu)于原木屑處理;T11-W+處理木屑促生長作用綜合排序低,可能與木霉菌的用量大或代謝產(chǎn)物量大有關(guān),需要進一步試驗驗證。

        木霉T11-W+木屑處理綜合評價排序雖不如單用木霉T11-W處理,但根冠比卻高于其他所有處理。根冠比能反映植物的生長狀況,也能反映土壤環(huán)境對根系和地上部分的不同影響[13]。本研究中,所有帶木屑處理組(1×105cfu/g T11-W +0.7%原木屑、0.7%原木屑、5×104cfu/g T11-W+0.35%處理木屑、0.35%處理木屑和0.35%原木屑)根冠比均高于空白對照和木霉T11-W處理,這可能是因為添加蘋果枝條木屑增加了土壤孔隙度,為黃瓜苗的根系生長提供了空間,黃麗云等[14]也認為土壤疏松孔隙多有利于根的生長。也可能是因為蘋果枝條木屑營養(yǎng)物質(zhì)釋放緩慢,養(yǎng)分供應(yīng)速率低,根系的吸收表面積增大,光合產(chǎn)物消耗多,向地上部輸送物質(zhì)減少,影響地上部生物量的積累,進而導(dǎo)致根冠比增加[15]。若延長黃瓜的生長期,木屑營養(yǎng)物質(zhì)充分釋放,木霉T11-W+木屑處理促生長優(yōu)勢是否會超過木霉T11-W處理,需要進一步驗證。

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