葉 勇，吳康云，肖玖軍，鄧廷飛，牟玉梅，張 力，涂德輝，邢 丹

（1.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院辣椒研究所 貴陽 550025； 2.貴州科學(xué)院山地資源研究所 貴陽 550001；3.貴州省中國科學(xué)院天然產(chǎn)物化學(xué)重點實驗室 貴陽 550014）

隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化不斷推進，化肥、農(nóng)藥濫用導(dǎo)致土壤肥力逐年下降、微生物群落逐漸失衡，有機物分解能力降低，限制了作物產(chǎn)量潛力發(fā)揮[1]。生物菌肥是一種新型生物肥料，研究發(fā)現(xiàn)施用生物菌肥能夠提高辣椒產(chǎn)量，同時具有提高作物養(yǎng)分吸收能力、促進生長的作用，還能降低化肥使用量、顯著增加土壤中微生物數(shù)量、有利于形成穩(wěn)定的菌群結(jié)構(gòu)[2-5]。郭小強等[6]和李小煒等[7]認(rèn)為生物菌肥能改善土壤微生態(tài)環(huán)境和土壤氮素營養(yǎng)循環(huán)，顯著提高土壤中過氧化氫酶、脲酶、蛋白酶和磷酸酶活性，提高果實中維生素、可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量，起到改善果實品質(zhì)的作用。此外，化肥與生物菌肥配施加強了氮、鉀養(yǎng)分吸收和積累，提高了土壤中有機質(zhì)養(yǎng)分含量[8]。

貴州作為全國優(yōu)質(zhì)辣椒主產(chǎn)區(qū)，2020 年種植面積穩(wěn)定在33.3×104hm2，產(chǎn)加銷位居全國第一，具有“香辣協(xié)調(diào)，品味溫醇”的品質(zhì)優(yōu)勢和風(fēng)味特點，辣椒加工產(chǎn)品逐年占據(jù)全國及國外市場，對加工品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)和商品品質(zhì)有著更高的要求[9-10]。貴州辣椒產(chǎn)業(yè)主要存在單產(chǎn)低、連作障礙嚴(yán)重、肥料利用率不高、品種退化、果實品質(zhì)降低等突出問題，嚴(yán)重制約著貴州辣椒健康可持續(xù)發(fā)展[11-12]。為進一步探明不同菌種對貴州山地辣椒是否具有增產(chǎn)和增質(zhì)的施用效果，筆者于2021 年開展了不同生物菌肥對山地辣椒產(chǎn)量和品質(zhì)的影響試驗，以期為菌肥鑒選、提高山地辣椒單產(chǎn)、改善果實品質(zhì)提供技術(shù)支撐和理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗地點位于貴州省遵義市新蒲新區(qū)貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院辣椒研究所官莊試驗示范基地，試驗前作冬閑，排灌方便。土壤為黃壤土，pH 值5.19、有機 質(zhì) 含 量（w，后 同）2.29 g · kg-1、堿 解 氮 含 量117.2 mg·kg-1、速效鉀含量121.73 mg·kg-1、速效磷含量3.14 mg·kg-1、全氮含量42.89 mg·kg-1、全磷含量0.51 g·kg-1、全鉀含量2.10 g·kg-1。

1.2 材料

1.2.1 試驗辣椒品種 辣研101 號，以雄性不育系PBC521A×黃楊小米辣選育而成的加工型朝天椒一代雜交種，果實指形朝天，成熟果紅色，味辣，高抗青枯病及疫病，由貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院辣椒研究所選育。

1.2.2 試驗菌肥 草根8 號由北京草根創(chuàng)新農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)，主要成分為枯草芽孢桿菌，有效活菌數(shù)≥0.2 億·g-1；多酶生物有機肥由渭南德龍生物科技有限公司生產(chǎn)，主要成分為海藻微生物菌劑海藻精、礦源腐殖酸、微生物菌劑，有效活菌數(shù)≥100 億·g-1，海藻酸含量為20%（φ，下同），腐殖酸含量為50%；鄉(xiāng)喜海藻菌由河北綠色農(nóng)華作物科技有限公司生產(chǎn)，主要成分為解淀粉芽孢桿菌，有效活菌數(shù)≥2 億·g-1；阿爾格活性微藻營養(yǎng)液由阿爾格（天津）生命科學(xué)研發(fā)有限公司生產(chǎn)，主要成分為純凈綠藻、蛋白核小球藻、固氮藍藻，藻體單細(xì)胞含量≥1.0×106個·mL-1。

1.3 試驗設(shè)計

試驗采用單因素隨機區(qū)組設(shè)計，以辣椒品種辣研101 號為材料，選取草根8 號、多酶生物菌肥、鄉(xiāng)喜海藻菌、阿爾格活性微藻營養(yǎng)液等4 種不同生物菌肥，設(shè)置不施菌肥的常規(guī)種植為對照組（CK），共計5 個水平組合，3 次重復(fù)，每個重復(fù)100 株，共15個小區(qū)。試驗于2021 年4 月9 日采用辣椒專用基質(zhì)進行漂浮育苗，漂盤規(guī)格為66.5 cm×34 cm×5.5 cm（160 孔·盤-1）。小區(qū)按照1.2 m 起廂開溝，廂長4 m、廂面寬0.8 m、溝寬0.4 m，每小區(qū)共計5 廂，小區(qū)面積20 m2。使用寬度1.2 m、厚度為8 μm 的黑色地膜進行覆蓋，周圍用泥土壓緊。6 月12 日，按照株行距0.4 m×0.6 m 進行打孔移栽，每穴1 苗，各菌肥按照廠家推薦用量（表1）與復(fù)合肥（900 kg·hm-2）作基肥1 次性施用。復(fù)合肥（N∶P∶K 的質(zhì)量比為17∶7∶21）總有效養(yǎng)分含量≥45%，由貴州開磷集團股份有限公司生產(chǎn)。9 月10 日進行田間采收。田間病蟲草害管理同大田生產(chǎn)。

表1 生物菌肥施用方法

1.4 測定指標(biāo)與方法

1.4.1 干物質(zhì)積累量 于成熟期選取代表性植株4株，將樣品分為莖、葉、果、根4 個部分，測定時將樣品于105 ℃下殺青30 min，于80 ℃條件下烘干至恒質(zhì)量并稱取其干質(zhì)量，計算成熟期干物質(zhì)積累量[13]：干物質(zhì)積累量=各器官干物質(zhì)質(zhì)量/樣本植株占地面積。

1.4.2 葉面積指數(shù) 于辣椒成熟期在選取的代表性植株（4 株）中隨機選取1 株，使用LA-S 智能葉面積儀測定單株葉面積，再采用稱重法計算總?cè)~面積，并根據(jù)公式計算葉面積指數(shù)：葉面積指數(shù)=樣本植株葉面積/占地面積[14]。

1.4.3 根系形態(tài)指標(biāo) 按照長×寬×高為60 cm×40 cm×20 cm 的辣椒根系分布空間大小，于成熟期選取代表性植株1 株，用自來水將根部泥土洗凈，整齊無重疊地擺放在30 cm×20 cm 的長方形玻璃皿中，用掃描儀（EPSON PERFECTION V700，Ja‐pan）進行根系圖片掃描，采用WinRHIZO 根系分析系統(tǒng)分析得出總根長、根直徑。然后將根系裝入信封于80 ℃烘干至恒質(zhì)量，測定根干質(zhì)量和地上部分干質(zhì)量，計算根冠比[15]。

1.4.4 果實品質(zhì)指標(biāo) 收集樣品后，選擇果實堅硬、色澤均勻、大小一致、無病蟲害的果實，去掉果柄及萼片，在60 ℃恒溫烘箱中烘干后粉碎，取40目篩后樣品，按照GB/T 21266－2007 檢測方法[16]測定總辣椒素含量，辣椒紅素含量參照徐坤等[17]的丙酮提取法測定。采用全自動索氏脂肪分析儀和全自動凱氏定氮儀分別測定粗脂肪、粗蛋白含量[18-19]。

1.4.5 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 各小區(qū)選取10 株辣椒采收，調(diào)查掛果數(shù)、單果質(zhì)量。按照DB 52/T 976－2014[20]中的測產(chǎn)方法和校準(zhǔn)系數(shù)計算各小區(qū)辣椒的干椒產(chǎn)量，考察其構(gòu)成因素。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用SAS 9.0 進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，采用Statis‐tix 9 進行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生物菌肥對山地辣椒干物質(zhì)積累量、葉面積指數(shù)的影響

由表2 可知，與常規(guī)種植相比較，添加4 種不同生物菌肥后均能提升辣椒成熟期莖、葉、果、根系等器官生物積累水平，莖干質(zhì)量平均較常規(guī)種植增加86.0～289.0 kg·hm-2，葉干質(zhì)量平均增加48.7～116.7 kg·hm-2，果干質(zhì)量平均增加81.7～273.7 kg·hm-2，根干質(zhì)量平均增加4.1～16.3 kg·hm-2，干物質(zhì)積累量平均增幅269.9～643.8 kg·hm-2，其中莖、葉、果成熟期干質(zhì)量增加幅度明顯大于根系，干物質(zhì)積累量顯著高于常規(guī)種植，各處理之間根系生物量無顯著差異。

表2 不同生物菌肥對山地辣椒干物質(zhì)積累量、葉面積指數(shù)的影響

與CK 相比，施用不同生物菌肥均能顯著提高莖干質(zhì)量，阿爾格活性微藻營養(yǎng)液莖、果干質(zhì)量最高，分別顯著高于常規(guī)種植、草根8 號、多酶生物有機 肥、鄉(xiāng) 喜 海 藻 菌94.04% 、30.11% 、49.94% 、51.61%；果干質(zhì)量分別提高30.18%、5.17%、8.98%、19.43%，與常規(guī)種植存在顯著差異。除多酶生物有機肥以外，施用其他3 種肥料均能顯著提高葉干質(zhì)量，草根8 號菌肥處理增幅明顯，較CK 增加42.86%，達到顯著差異水平。與CK 相比，4 種不同生物菌肥均能提高果實干質(zhì)量，其中阿爾格活性微藻營養(yǎng)液處理增幅最大。

施用生物菌肥均能促進葉面積指數(shù)增加，表現(xiàn)為阿爾格活性微藻營養(yǎng)液>草根8 號>多酶生物有機肥>鄉(xiāng)喜海藻菌>常規(guī)種植，施用阿爾格活性微藻營養(yǎng)液辣椒葉面積指數(shù)分別比常規(guī)種植、草根8號、多酶生物有機肥、鄉(xiāng)喜海藻菌增加123.08%、4.23%、29.74%、46.29%，其中施用阿爾格活性微藻營養(yǎng)液、草根8 號和多酶生物有機肥葉面積指數(shù)顯著高于常規(guī)種植處理，但三者之間未見顯著差異，鄉(xiāng)喜海藻菌葉面積指數(shù)相比常規(guī)種植未達顯著差異水平。

2.2 不同生物菌肥對山地辣椒根系的影響

由表3 可知，施用生物菌肥均能提高根冠比，與常規(guī)種植相比，處理間根冠比增加范圍僅在0.000 6～0.003 8，增幅1.79%～10.35%，草根8 號根冠比最大，但各處理間均無顯著差異。不同菌肥處理下，辣椒根系總根長均顯著增長，其中草根8 號促進效果最佳，其次分別為多酶生物有機肥、阿爾格活性微藻營養(yǎng)液、鄉(xiāng)喜海藻菌，施用阿爾格活性微藻營養(yǎng)液與多酶生物有機肥、鄉(xiāng)喜海藻菌間總根長均無顯著差異。此外，菌肥施用后根直徑呈降低趨勢，其中多酶生物菌肥根直徑較常規(guī)種植顯著降低了14.37%，其他3 種菌肥存在不同程度降低，但均與對照無顯著差異。

表3 不同生物菌肥對山地辣椒根系的影響

2.3 不同生物菌肥對山地辣椒產(chǎn)量的影響

由表4 可知，無論施用何種菌肥對辣椒掛果數(shù)、單果質(zhì)量及產(chǎn)量提高均有一定促進作用。相比常規(guī)種植模式，施用菌肥后辣椒單株掛果數(shù)平均增加2～10 個，單果質(zhì)量平均提高0.03～0.30 g，干椒產(chǎn)量平均提升168～353 kg·hm-2，施用菌肥后的干椒產(chǎn)量與CK 存在顯著差異。與CK 相比，草根8 號和多酶生物有機肥均能顯著提高辣椒掛果數(shù)，較常規(guī)種植分別提高11.90%、4.76%，鄉(xiāng)喜海藻菌、阿爾格活性微藻營養(yǎng)液掛果數(shù)均與CK 無顯著差異。施用阿爾格活性微藻營養(yǎng)液后辣椒單果質(zhì)量顯著增加，分別比CK、草根8 號、多酶生物有機肥、鄉(xiāng)喜海藻菌等4 種處理增加14.29%、7.62%、12.68%、9.09%，草根8 號、多酶生物有機肥、鄉(xiāng)喜海藻菌單果質(zhì)量均與常規(guī)種植模式無顯著差異。各處理辣椒產(chǎn)量表現(xiàn)為阿爾格活性微藻營養(yǎng)液>草根8 號>多酶生物有機肥>鄉(xiāng)喜海藻菌>常規(guī)種植，4 種生物菌肥均能顯著提高辣椒產(chǎn)量，產(chǎn)量增加了10.94%～25.54%，其中，施用阿爾格活性微藻營養(yǎng)液干椒產(chǎn)量最高，達到1719 kg·hm-2，與草根8 號無顯著差異，但均顯著高于多酶生物有機肥與鄉(xiāng)喜海藻菌，多酶生物有機肥與鄉(xiāng)喜海藻菌之間差異不顯著。

表4 不同生物菌肥對山地辣椒產(chǎn)量的影響

2.4 辣椒產(chǎn)量與性狀之間的相關(guān)分析

由表5 可知，在不同菌肥施用下，掛果數(shù)、單果質(zhì)量、莖干質(zhì)量、根干質(zhì)量、干物質(zhì)積累量、葉面積指數(shù)、總根長與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，果干質(zhì)量與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)。掛果數(shù)與根干質(zhì)量呈顯著正相關(guān)，與葉面積指數(shù)和總根長呈極顯著正相關(guān)。單果質(zhì)量與莖干質(zhì)量、干物質(zhì)積累量呈極顯著正相關(guān)，與根干質(zhì)量呈顯著正相關(guān)。莖干質(zhì)量與果干質(zhì)量、干物質(zhì)積累量呈極顯著正相關(guān)，與葉面積指數(shù)呈顯著正相關(guān)。根干質(zhì)量與葉面積指數(shù)呈顯著正相關(guān)。果干質(zhì)量與干物質(zhì)積累量呈極顯著正相關(guān)。總根長與干物質(zhì)積累量、葉面積指數(shù)呈顯著正相關(guān)。由此可知，在恒定的種植密度條件下，生物菌肥提高辣椒產(chǎn)量主要依賴于掛果數(shù)和單果質(zhì)量的協(xié)調(diào)提升。

表5 辣椒產(chǎn)量與性狀之間的相關(guān)系數(shù)

2.5 不同生物菌肥對山地辣椒果實品質(zhì)的影響

由圖1 可知，不同生物菌肥處理對辣椒果實品質(zhì)有一定的影響，其中總辣椒素含量、粗脂肪含量、粗蛋白含量均隨菌肥的施入呈現(xiàn)不同程度的增加，辣椒紅素含量則呈現(xiàn)不同程度降低趨勢，各處理間粗脂肪含量差異不顯著。鄉(xiāng)喜海藻菌、多酶生物有機肥、阿爾格活性微藻營養(yǎng)液、草根8 號總辣椒素含量分別高于常規(guī)種植29.73%、23.08%、15.80%、7.48%，除草根8 號外，施用其他3 種生物菌肥總辣椒素含量均與常規(guī)種植存在顯著差異。辣椒粗脂肪含量表現(xiàn)為鄉(xiāng)喜海藻菌>阿爾格活性微藻營養(yǎng)液>草根8 號>多酶生物有機肥>常規(guī)種植。辣椒粗蛋白含量表現(xiàn)為鄉(xiāng)喜海藻菌>多酶生物有機肥>阿爾格活性微藻營養(yǎng)液>草根8 號>常規(guī)種植。施用鄉(xiāng)喜海藻菌粗蛋白含量與多酶生物有機肥差異不顯著，但顯著高于其他3 個處理；施用多酶生物有機肥粗蛋白含量僅與對照存在顯著差異；施用其他2種生物菌肥粗蛋白含量與對照三者間均無顯著差異。在施入菌肥后，辣椒紅素含量均呈現(xiàn)不同程度的降低，多酶生物有機肥辣椒紅素含量降幅最大，且與對照存在顯著差異，而施用其他3 種菌肥辣椒紅素含量均與對照無顯著差異。由此可以看出，總辣椒素含量、粗脂肪含量、粗蛋白含量最高均為鄉(xiāng)喜海藻菌，表明其與其他菌肥相比，解淀粉芽孢桿菌對辣椒品質(zhì)有較明顯的改善作用。

圖1 菌肥處理下辣椒果實品質(zhì)

3 討 論

大量研究顯示，營養(yǎng)生長是作物高產(chǎn)形成的先決條件，作物生長發(fā)育是干物質(zhì)與養(yǎng)分不斷積累轉(zhuǎn)運的過程，根、莖、葉作為作物的主要功能器官，其自身干物質(zhì)積累水平和轉(zhuǎn)移分配效率決定了營養(yǎng)物質(zhì)向生殖器官的積累效率，莖葉生物量大量積累有利于后期碳水化合物的輸出轉(zhuǎn)化，為提高果實產(chǎn)量提供了充足的營養(yǎng)物質(zhì)[21-24]。筆者的研究結(jié)果表明，辣椒產(chǎn)量與掛果數(shù)、單果質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)，掛果數(shù)與葉面積指數(shù)、單果質(zhì)量與干物質(zhì)積累量均呈顯著相關(guān)，說明施用菌肥有利于促進掛果數(shù)和單果質(zhì)量協(xié)調(diào)提升而實現(xiàn)增產(chǎn)。筆者的研究中，辣椒單株掛果數(shù)主要來源于其營養(yǎng)生長進程，單果質(zhì)量主要基于植株器官的營養(yǎng)物質(zhì)積累水平，無論何種菌肥均能在一定范圍內(nèi)促進辣椒生長，增大光合葉面積指數(shù)，提高干物質(zhì)積累水平，主要表現(xiàn)為優(yōu)先改善根系性狀，進而調(diào)控地上部長勢，促進了掛果數(shù)和單果質(zhì)量的協(xié)調(diào)提高而實現(xiàn)增產(chǎn)，這與張志剛等[25]的研究結(jié)果一致，可能是生物菌肥增加了土壤有益微生物群落數(shù)量，有效改善根部土壤微環(huán)境，菌群代謝物有利于增強作物根系功能，從而提高地上部長勢，增加分枝數(shù)，增大葉面積，改善光合作用，促進地上部碳水化合物積累，為果實養(yǎng)分轉(zhuǎn)運提供了物質(zhì)來源，鞏固單果質(zhì)量而實現(xiàn)增產(chǎn)。此外，4 種不同生物菌肥均能調(diào)節(jié)作物長勢而實現(xiàn)增產(chǎn)，從增產(chǎn)效果來看，以主要成分為枯草芽孢桿菌和藻類微生物菌肥產(chǎn)量最高，二者菌肥間產(chǎn)量無顯著差異，均可作為當(dāng)?shù)赝茝V生物菌肥、菌種鑒選的應(yīng)用參考，2 種菌種作用根系后對辣椒的生長調(diào)控機制也有待研究。

前人的研究結(jié)果表明，生物菌肥具有改善果實品質(zhì)的作用[26-28]，添加生物菌肥對番茄果實可溶性固形物含量、有機酸含量、維生素C 含量、可溶性糖含量和可溶性蛋白含量有改善作用[29]。微生物菌肥可明顯改善果實色澤、口感，顯著提高辣椒素含量，對辣椒果維生素C 含量和可溶性蛋白含量提升效果顯著[30-32]?？偫苯匪亍⒋种?、粗蛋白、辣椒紅素含量是衡量加工型辣椒品質(zhì)的主要指標(biāo)，筆者研究發(fā)現(xiàn)添加4 種不同生物菌肥均能提高總辣椒素、粗脂肪、粗蛋白含量，其中對總辣椒素和粗蛋白含量影響強度較為明顯，分別提高7.48%～29.73%和2.51%～13.79%，說明菌肥能促進辣椒品質(zhì)的改善，具有調(diào)控辣度、口感的作用，這與周進[33]的研究結(jié)果相似，可能是有益菌促進植株生長，進而促進莖葉碳水化合物轉(zhuǎn)化為次生代謝物并向果部運輸，從而提高辣椒品質(zhì)。此外，應(yīng)用生物菌肥后辣椒紅素含量表現(xiàn)出降低的變化趨勢，具體機制有待進一步研究。

4 結(jié) 論

施用4 種不同生物菌肥均能夠促進辣椒根系生長發(fā)育，增加辣椒單株掛果數(shù)，提高單果質(zhì)量和產(chǎn)量，同時還能提高果實中總辣椒素、粗脂肪、粗蛋白含量，改善果實品質(zhì)。4 種不同生物菌肥菌種，以枯草芽孢桿菌和藻類微生物菌肥施用后增產(chǎn)效果明顯，研究結(jié)果可為當(dāng)?shù)赝茝V生物菌肥提供應(yīng)用參考。