陸勝民，陳巧云，黃振東，鹿連明，吳吉安，程序，王芳，孫華*

(1.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食品科學(xué)研究所 省部共建農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量危害因子與風(fēng)險(xiǎn)防控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310021；2.浙江省柑橘研究所，浙江 臺(tái)州 318026；3.臺(tái)州市農(nóng)業(yè)生態(tài)保護(hù)與質(zhì)量安全中心，浙江 臺(tái)州 318026；4.臺(tái)州市綠際農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司，浙江 溫嶺 318000)

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展和人們健康意識(shí)的增強(qiáng)，消費(fèi)者對(duì)優(yōu)質(zhì)、無(wú)公害果蔬的需求不斷增長(zhǎng)，但種植戶為提高作物產(chǎn)量，減少病蟲害的影響，過(guò)度使用化肥、農(nóng)藥的現(xiàn)象仍普遍存在。由于長(zhǎng)期施用化學(xué)肥料，殘留在土壤中的化肥酸根將土壤中的鈣、磷、鉀等元素固定，生成不溶性物質(zhì)，從而造成土壤板結(jié)、土層變薄和生物生存環(huán)境破壞，進(jìn)而導(dǎo)致植物抗病蟲能力減弱，也因過(guò)度施用農(nóng)藥造成果蔬等農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)殘的超標(biāo)。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，益生微生物菌劑(簡(jiǎn)稱益生菌劑)作為一類含有活體微生物的新型制劑，可通過(guò)其代謝活動(dòng)作用于土壤和作物，不僅能改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤肥力，提高肥料利用率，還能增加作物根際的有益微生物菌群，促進(jìn)作物生長(zhǎng)，降低作物病蟲危害，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)[1-2]。此類益生菌劑包括枯草芽孢桿菌、膠質(zhì)芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌和溶桿菌屬大多數(shù)細(xì)菌等[3-4]。張金秀等[5]發(fā)現(xiàn)，施用復(fù)合益生菌肥能促進(jìn)青椒生長(zhǎng)發(fā)育，降低病蟲害，顯著提高產(chǎn)量并改善品質(zhì)，與常規(guī)肥相比增產(chǎn)13.84%。劉柳等[6]向菌糠與雞糞混合發(fā)酵物中添加益生菌制成混合菌劑，噴施后可明顯促進(jìn)草莓生長(zhǎng)，提高果實(shí)品質(zhì)。益生菌劑有利于土壤中各種物質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化，在改善土壤性狀和維護(hù)地力上具有獨(dú)特作用[7]。發(fā)展和推廣益生菌肥料，生產(chǎn)出高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的農(nóng)產(chǎn)品，是綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。

紅美人柑橘(愛(ài)媛28)是近年來(lái)浙江柑橘發(fā)展最迅速的優(yōu)良品種，其化渣性好、糖酸比合適，深受消費(fèi)者喜愛(ài)，但其生產(chǎn)管理要求較為精細(xì)，一般需要設(shè)施栽培，且對(duì)種植區(qū)的土壤、水肥等條件要求較高，在傳統(tǒng)的施肥管理下，大部分紅美人柑橘產(chǎn)區(qū)會(huì)產(chǎn)生不同程度的養(yǎng)分管理障礙，導(dǎo)致其果實(shí)品質(zhì)參差不齊[8]。為考察益生菌劑施用對(duì)提高浙江省特色優(yōu)勢(shì)柑橘產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)的效果，本文對(duì)比研究了根施益生菌劑對(duì)紅美人柑橘果園土壤理化性狀、果樹葉片、果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期為浙江省柑橘產(chǎn)業(yè)的提質(zhì)增效提供有效的途徑和應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)，促進(jìn)浙江省柑橘產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)基地位于浙江省溫嶺市的臺(tái)州市綠際農(nóng)業(yè)有限公司松門果園，面積超過(guò)18 hm2，土壤屬鹽堿地(pH 8.2)。試驗(yàn)用的紅美人柑橘果樹采用大棚設(shè)施栽培，樹齡為7 a(2015年當(dāng)年栽植1年生苗，667 m2栽密度為160株)。

益生菌劑由枯草芽孢桿菌和溶桿菌種經(jīng)兼性厭氧培養(yǎng)發(fā)酵而成，培養(yǎng)基質(zhì)為富含幾丁質(zhì)的蝦貝類殼粉碎物及糖源組成。產(chǎn)品經(jīng)匯智泰康生物技術(shù)(北京)有限公司檢測(cè)，根據(jù)《微生物肥料生物安全通用技術(shù)準(zhǔn)則》(NY 1109—2006)中急性毒性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)判定屬實(shí)際無(wú)毒；經(jīng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部微生物肥料和食用菌菌種質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心檢測(cè)，產(chǎn)品發(fā)酵終點(diǎn)細(xì)菌總數(shù)>9.5×108mL-1，其中枯草芽孢桿菌數(shù)>9.0×108mL-1，霉菌雜菌數(shù)未檢出，主要重金屬未檢出或遠(yuǎn)低于NY 1109—2006要求，pH 6.9。

以667 m2為施肥單位，益生菌施用組2015—2017年共施腐熟羊糞基肥5 t，2018年開始小范圍試用益生菌劑1～2次；2019—2021年對(duì)全園大范圍采用土壤表面根施益生菌劑，其中第1年施2次(4月底和8月上旬)、第2年施3次(分別為4月底、8月上旬和10月上旬)、第3年施1次(4月底)，每次施30 kg發(fā)酵原液(加8倍水稀釋)，配合年施復(fù)合肥60 kg。對(duì)照組為前3 a施腐熟羊糞基肥1.5～2 t，后4 a施復(fù)合肥80 kg。

1.2 樣品采集

采樣方法參照黃振東等[8]的方法。分別于2017年11月27日(施用益生菌劑前第2年)、2020年(施用益生菌劑第2年)隨機(jī)收集果園的土壤、果樹葉片和果實(shí)3份，土壤進(jìn)行pH、有機(jī)質(zhì)、水解性氮、有效磷、速效鉀、交換性鈣和鎂、有效態(tài)鐵、銅、錳、鋅和硼含量分析，葉片進(jìn)行全磷、全氮和鉀、鈣、鎂、鐵、銅、錳、鋅、硼含量分析，果實(shí)進(jìn)行理化指標(biāo)與化學(xué)成分含量分析。2021年12月2日分別采摘益生菌施用組與對(duì)照組的果實(shí)進(jìn)行果實(shí)理化指標(biāo)、主要營(yíng)養(yǎng)成分分析，并對(duì)產(chǎn)量及產(chǎn)值進(jìn)行對(duì)比估算。

1.3 分析方法

1.3.1 土壤指標(biāo)分析方法

pH值測(cè)定參照NY/T 1121.2—2006；有機(jī)質(zhì)測(cè)定參照NY/T 1121.6—2006；水解性氮測(cè)定參照LY/T 1229—1999；有效磷測(cè)定參照NY/T 1121.7—2014；速效鉀測(cè)定參照NY/T 889—2004；交換性鈣和鎂測(cè)定參照NY/T 1121.13—2006；有效態(tài)鐵、銅、錳、鋅測(cè)定參照NY/T 890—2004，有效硼測(cè)定參照NY/T 1121.8—2006。

1.3.2 葉片指標(biāo)測(cè)定方法

全磷、全氮、鉀、鈣、鎂、鐵、銅、錳、鋅、硼測(cè)定參照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)常規(guī)分析方法》。

1.3.3 果實(shí)指標(biāo)測(cè)定方法

果實(shí)縱橫徑、皮厚以游標(biāo)卡尺測(cè)定。品質(zhì)指標(biāo)以鮮樣計(jì)，元素分析以干樣計(jì)。單果重、果形指數(shù)、可食率、可溶性固形物(TSS)、總酸、固酸比和含水率測(cè)定參照GB/T 8210—2011；維生素C(VC)測(cè)定參照GB/T 6195—1986；全磷、全氮、鉀、鈣、鎂、鐵、銅、錳、鋅、硼測(cè)定參照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)常規(guī)分析方法》?？偺前凑毡椒?硫酸比色法、還原糖按照3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

重復(fù)3次。采用SPSS 21.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，若P<0.05則表示組間數(shù)據(jù)差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 益生菌劑根施對(duì)紅美人柑橘園土壤化學(xué)指標(biāo)的影響

對(duì)比施用益生菌劑之前(2017年，對(duì)照組)和之后(2020年，施用組)的紅美人柑橘果園的土壤化學(xué)指標(biāo)的檢測(cè)結(jié)果(表1)可以看出，益生菌劑施用2 a后有效促進(jìn)了羊糞基肥的轉(zhuǎn)化和土壤微量元素的釋放，在果實(shí)產(chǎn)量增加的前提下，仍顯著提升了土壤有機(jī)質(zhì)、水解性氮、有效磷和速效鉀的含量，有效提高了土壤中交換性鎂和有效態(tài)鐵、鋅、硼含量，為紅美人柑橘的樹體長(zhǎng)勢(shì)維持及果實(shí)品質(zhì)的提高提供了充足的有機(jī)質(zhì)、大量和微量元素保障，但對(duì)交換性鈣和有效態(tài)銅的影響不大，甚至還造成有效態(tài)錳含量較大的下降。土壤pH值由施用前的7.29提高至7.66。由于溫嶺市松門鎮(zhèn)地處三門灣沿海，該地區(qū)的土壤pH值相對(duì)于內(nèi)陸地區(qū)紅黃壤和偏施化肥果園的酸性土壤普遍較高。由于樹體和果實(shí)對(duì)堿性元素的吸收，種植紅美人柑橘后的土壤pH值相比于種植前的(8.2)有所下降，但2020年果園土壤的pH值高于2017年(當(dāng)年未覆膜)的，其原因可能是設(shè)施大棚內(nèi)的土壤因較高的溫濕度導(dǎo)致返鹽的結(jié)果。紅美人柑橘對(duì)種植區(qū)的氣溫、土壤、水肥等條件要求較高，在傳統(tǒng)的施肥管理下易造成土壤的酸化和有機(jī)質(zhì)含量的下降，但本試驗(yàn)中充足的有機(jī)質(zhì)保證了紅美人增產(chǎn)的同時(shí)也維持了土壤的微堿性，這與奚輝等[9]報(bào)道的滴灌施用有機(jī)液肥可提高土壤肥力、減輕土壤酸化、滿足紅美人柑橘生長(zhǎng)需求的結(jié)果一致，也與范例[10]報(bào)道的利用益生菌溶液可有效提升土壤自我肥力，將土壤酸堿度恢復(fù)至中性的結(jié)果相符合。

表1 根施益生菌劑對(duì)柑橘園土壤化學(xué)指標(biāo)的影響

2.2 益生菌劑根施對(duì)紅美人柑橘葉片營(yíng)養(yǎng)狀況的影響

相比于處理前，土壤根施灌澆益生菌劑后紅美人柑橘樹葉片的全磷、全氮和鉀等大量元素有不同程度的下降，鐵、銅2種礦物元素含量大幅下降，但鈣、鎂、錳、鋅和硼等元素含量卻有不同程度的增加，尤其是錳、鋅含量的增幅顯著(表2)，這與施用益生菌劑后有效提高了土壤中交換性鎂、有效態(tài)鐵、鋅和硼含量有關(guān)(表1)。土壤中含量升高的有效元素，被果樹吸收利用后也提高了葉片中相應(yīng)的含量。雖然灌澆益生菌劑后土壤中的有機(jī)質(zhì)、水解性氮、有效磷和速效鉀含量有較大的提高，但葉片中相應(yīng)的大量元素卻有不同程度的下降，尤其是磷和鉀含量達(dá)到了顯著水平。值得注意的是灌澆益生菌劑后土壤有效態(tài)錳的含量出現(xiàn)了顯著的下降(表1)，而葉片中其含量卻提高了2.54倍，這說(shuō)明紅美人柑橘葉片對(duì)錳的需求量較高，導(dǎo)致了土壤中有效態(tài)錳因輸出而下降。韓文炎等[11]應(yīng)用有效生物菌為2.6×107～2.9×107g-1的水溶肥(含50%以上的水溶性氮磷鉀養(yǎng)分以及0.2%～3.0%的銅、鐵、錳、硼、鋅和鉬等微量元素)于成齡茶園的龍井43，發(fā)現(xiàn)水溶肥能促進(jìn)茶樹葉片光合作用，提高新梢氮、鉀、鎂、硫和鋅等營(yíng)養(yǎng)元素的含量。本試驗(yàn)中除去果實(shí)增產(chǎn)帶走營(yíng)養(yǎng)元素影響外，施用益生菌劑后葉片的全氮、鉀含量下降不明顯，其鎂、鋅、硼含量都有較大幅度的上升，說(shuō)明該益生菌劑也可能有助于紅美人柑橘葉片的光合作用，相關(guān)的營(yíng)養(yǎng)元素的變化趨勢(shì)與韓文炎等[11]的報(bào)道相似。本試驗(yàn)中施用益生菌劑組葉片中的鐵、銅含量的大幅下降及錳和鋅含量的大幅上升(可能與代森錳鋅用藥有關(guān))，其與紅美人柑橘葉片光合作用的關(guān)系有待于進(jìn)一步研究。

表2 根施益生菌劑對(duì)紅美人柑橘葉片營(yíng)養(yǎng)元素含量的影響

2.3 益生菌劑根施對(duì)紅美人柑橘果實(shí)理化營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的影響

益生菌劑連續(xù)施用2 a后紅美人柑橘果實(shí)的平均單果重高達(dá)293.7 g，比施用前的242.0 g顯著高出21.4%(P<0.05)，表明益生菌劑可以大幅度提高果實(shí)的產(chǎn)量，但其可食率有所下降，則表明果皮有增厚增重現(xiàn)象，這可能是由于該施肥方式(重有機(jī)肥+益生菌劑)使土壤及葉片中氮、磷等大量元素比較充足，有利于果實(shí)膨大及果皮營(yíng)養(yǎng)富集。盡管如此，處理組果實(shí)的可溶性固形物含量有所提高，而總酸含量下降，固酸比顯著高于對(duì)照果，且VC含量也有所提高，表明施用益生菌劑后不僅能顯著提高單果重，且品質(zhì)更好。紅美人柑橘以果實(shí)扁圓形或高扁圓形、果皮薄、果肉細(xì)嫩極易化渣而著稱，躋身于高檔名果之列，但其采后極易受擠壓造成機(jī)械損傷而難以貯運(yùn)，貨架期相對(duì)較短[12]。本試驗(yàn)中益生菌劑處理的紅美人果實(shí)單果重高、果型指數(shù)大、外形美觀，雖可食率有所下降，但其內(nèi)在品質(zhì)高，且果皮增厚有利于減少果實(shí)貯運(yùn)過(guò)程中的機(jī)械損傷，從而提高其商品性和延長(zhǎng)其貨架期(表3)。此外，果皮增厚也有利于今后對(duì)其進(jìn)行綜合利用，如萃取精油和色素、加工果皮蜜餞等，提高果實(shí)的附加值。

表3 施用益生菌劑對(duì)紅美人柑橘果實(shí)理化營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的影響

2.4 益生菌劑根施對(duì)紅美人柑橘果實(shí)理化品質(zhì)指標(biāo)、產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益的影響

為考察連續(xù)施用益生菌一段時(shí)間后對(duì)紅美人柑橘果實(shí)品質(zhì)、產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益的綜合影響，我們對(duì)比分析了同一年處理組與未處理組紅美人柑橘果實(shí)的相關(guān)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益(表4)。結(jié)果表明，益生菌劑施用對(duì)紅美人果實(shí)相關(guān)指標(biāo)的影響趨勢(shì)與2020年的分析結(jié)果類似，即施用組果實(shí)的縱橫徑、皮厚、單果重、果皮率均高于對(duì)照組，尤其是果實(shí)橫徑和單果重顯著增加，同時(shí)果實(shí)的總糖和還原糖含量也顯著高于對(duì)照組，說(shuō)明益生菌劑處理可顯著提高果實(shí)的糖度、大小和美觀度(扁圓形)，從而顯著改善了果實(shí)的商品性。處理組紅美人柑橘的平均667 m2產(chǎn)量為2 100 kg，比對(duì)照高出500 kg，增產(chǎn)效果明顯，在不考慮因內(nèi)質(zhì)提高而價(jià)格上漲因素前提下，按40元·kg-1計(jì)，則每667 m2可增收2萬(wàn)元，扣除667 m2益生菌劑的生產(chǎn)成本、噴施成本以及每667 m2年少施20 kg復(fù)合肥的節(jié)本，每667 m2綜合經(jīng)濟(jì)效益可比對(duì)照組增加1萬(wàn)元以上。就內(nèi)在品質(zhì)而言，施用益生菌劑的紅美人柑橘果實(shí)可溶性固形物含量雖略低于對(duì)照組的，但其總糖和還原糖含量顯著高于對(duì)照組，說(shuō)明12月2日采摘的紅美人柑橘果實(shí)糖分以非還原糖為主，如淀粉、果膠等大分子多糖，其食用品質(zhì)尚未達(dá)到最佳，但固酸比已達(dá)到20左右，風(fēng)味更濃郁，且較耐貯藏。另外處理組的果實(shí)VC含量也高于對(duì)照組，說(shuō)明其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值比對(duì)照組更高。

表4 益生菌劑施用對(duì)紅美人柑橘果實(shí)理化營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)及產(chǎn)量的影響

3 小結(jié)與討論

浙江省紅美人柑橘栽培面積已達(dá)到0.6萬(wàn)hm2，投產(chǎn)面積超0.2萬(wàn)hm2，產(chǎn)值近15億元；全國(guó)種植紅美人柑橘的省份超過(guò)18個(gè)，總栽培面積超3.33萬(wàn)hm2，投產(chǎn)面積超1萬(wàn)hm2，產(chǎn)值超50億元，且投產(chǎn)面積仍在迅速增長(zhǎng)，未來(lái)的供應(yīng)量將大大提高[13]。各地上市的紅美人柑橘因土壤、栽培管理技術(shù)差異等原因質(zhì)量參差不齊問(wèn)題將日益突出。由于商品性好、經(jīng)濟(jì)效益高，各地對(duì)紅美人柑橘引種及栽培技術(shù)的研究報(bào)道仍較多[14-15]，但目前對(duì)紅美人柑橘樹體營(yíng)養(yǎng)需求、影響果實(shí)品質(zhì)和增產(chǎn)的關(guān)鍵因素如土壤地力條件和肥水管理等的研究報(bào)道相對(duì)較少，不利于紅美人柑橘果實(shí)高商品價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢(shì)的持續(xù)凸顯。

枯草芽孢桿菌為芽孢桿菌屬的一種，已應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖、環(huán)境治理和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的作用機(jī)理[16]大致歸納為: ①菌體生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的枯草菌素、多黏菌素、短桿菌肽等活性物質(zhì)，對(duì)致病菌或內(nèi)源性感染的條件致病菌有明顯抑制作用；②刺激植株產(chǎn)生抗病因子，提高植株免疫力；③通過(guò)自身合成α-淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶等酶類，與其他植株體內(nèi)酶協(xié)同發(fā)揮作用，同時(shí)通過(guò)自身合成B1、B2、B6、煙酸等多種B族維生素，促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育。溶桿菌屬具有獨(dú)特的滑動(dòng)性和溶菌活性，已報(bào)道溶桿菌屬的大多數(shù)細(xì)菌對(duì)許多病原菌有顯著的拮抗作用[4,17]。截至2012年底，溶桿菌屬26種細(xì)菌中，只有少數(shù)幾種細(xì)菌的胞外主要抑菌物質(zhì)被分離得到，這些物質(zhì)主要有胞外酶、小分子化合物及生物表面活性劑和抗生素3大類[4]。本研究首次應(yīng)用由枯草芽孢桿菌和溶桿菌屬細(xì)菌組成的益生菌劑根施灌澆于紅美人柑橘果園，發(fā)現(xiàn)可顯著提升土壤有機(jī)質(zhì)、水解性氮、有效磷和速效鉀的含量，有效提高交換性鎂和有效態(tài)鐵、銅、鋅、硼含量，維持土壤的微堿性；提高葉片鈣、鎂、錳、鋅和硼等元素含量，尤其顯著增加了錳、鋅含量；顯著提高了單果重和固酸比，增產(chǎn)效應(yīng)、商品性、內(nèi)在品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益提高明顯。本益生菌劑對(duì)紅美人柑橘品質(zhì)的影響與枯草芽孢桿菌和解磷細(xì)菌對(duì)蘋果品質(zhì)影響的報(bào)道[18]相近；對(duì)土壤大量元素的影響與徐洪宇等[19]報(bào)道枯草芽孢桿菌有機(jī)肥可分別提高種植煙草土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀和全鉀含量的結(jié)果相符合。益生菌劑對(duì)土壤養(yǎng)分與果實(shí)品質(zhì)的積極調(diào)控作用可能與枯草芽孢桿菌能顯著提升土壤磷酸酶、脲酶、蛋白酶、蔗糖酶活性[18]有關(guān)，也可能與枯草芽孢桿菌和溶桿細(xì)菌對(duì)土壤微生態(tài)菌系的調(diào)節(jié)作用有關(guān)，其具體的作用機(jī)理有待于進(jìn)一步研究。對(duì)益生菌劑施用前后土壤與葉片化學(xué)元素含量之間相關(guān)性、葉片營(yíng)養(yǎng)狀況與光合作用及其與果實(shí)品質(zhì)之間關(guān)系變化影響的研究也將有助于揭示益生菌劑對(duì)紅美人柑橘果樹生長(zhǎng)和果實(shí)品質(zhì)積極調(diào)控的內(nèi)在機(jī)制。