呂亮雨， 段國珍， 李發(fā)毅， 蘇彩風， 樊光輝

(1.青海大學農(nóng)牧學院，青海西寧 810016； 2.青海大學農(nóng)林科學院，青海西寧 810016；3.青海高原林木遺傳育種實驗室，青海西寧 810016)

枸杞(LyciumbarbarumL.)為落葉灌木，在世界各地均有分布。枸杞在我國主要分布于西北、華北等地區(qū)[1]。枸杞果實中有許多對人體有益的成分，如類胡蘿卜素、黃酮、甜菜堿、枸杞多糖等[2-3]，具有止咳、明目、抗腫瘤、延緩衰老等作用[4-5]。枸杞既可做保健品又是酸甜可口的水果，是我國重要的植物資源[6-7]。隨著人們生活水平的提高，對果品和保健產(chǎn)品的無公害要求以及營養(yǎng)元素含量需求也愈來愈高。有機枸杞進入了人們的視野，由于種植有機枸杞使用的有機肥料較化學肥料存在生效慢以及肥料流失等問題，如何提高有機肥料分解速度，提高土壤養(yǎng)分含量，進而提高有機枸杞產(chǎn)量及品質(zhì)引起了許多學者的關(guān)注[8-10]。

微生物菌劑作為一種優(yōu)良的土壤改良劑，不僅能加速有機肥分解，改善土壤環(huán)境，促進植物生長，還能改良果實品質(zhì)，提高植株抗逆能力[11]。菌劑施入可加速土壤微生物活動，改善根系土壤微環(huán)境，促進有機質(zhì)的礦化；微生物菌劑還能夠提高有機肥利用效率，減少肥料浪費和潛在環(huán)境污染[12]。包慧芳等將化肥、有機肥和微生物菌劑混施，發(fā)現(xiàn)微生物菌劑不僅能夠明顯提高枸杞產(chǎn)量和品質(zhì)還可以改良土壤營養(yǎng)結(jié)構(gòu)[13]；羅青等曾將Nutrismart微生物菌劑使用在枸杞種植中，發(fā)現(xiàn)施用微生物菌劑后枸杞的產(chǎn)量以及果實中的多糖含量明顯增多[14]；趙棟等研究發(fā)現(xiàn)有機肥混施微生物菌劑會對枸杞生長發(fā)育和抗逆能力產(chǎn)生影響，結(jié)果顯示，使用微生物菌劑后，枸杞葉片葉綠素含量、葉片酶活性都遠遠高于不施肥處理，且有效降低了枸杞發(fā)病率[10]。

當前，國內(nèi)對施用微生物菌劑的相關(guān)研究大都集中在小麥、玉米和水稻等糧食作物上[15-18]，對施微生物菌劑對枸杞的影響，尤其對干旱區(qū)(特別是柴達木盆地)有機枸杞的生長及土壤養(yǎng)分含量的研究報道相對較少。為此，本試驗配施了不同用量的4種微生物菌劑進行田間試驗，以分析不同的施肥方式對枸杞生長以及土壤養(yǎng)分含量的影響，并在此基礎上制定合理的施肥措施，希望為有機枸杞園土壤肥力的提高和可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2021年6—11月在青海省海西蒙古藏族自治州諾木洪農(nóng)場進行。試驗區(qū)地處柴達木盆地東南部(36°～37°N，96°～97°E)，海拔高度約為 2 800 m。屬于高原大陸性氣候，空氣干燥，光照時間長，晝夜溫差大。年平均溫度4.4 ℃，年平均降水量約40 mm，年平均蒸發(fā)量2 800 mm[19]

1.2 試驗材料

供試土壤為旱田內(nèi)陸鹽堿土，土壤電導率EC(水土比1 ∶5)為5.13 mS/cm，pH值(水土比1 ∶2.5)為8.47。土壤養(yǎng)分含量分別為：有機質(zhì)10.69 g/kg、全氮0.62 g/kg、全磷1.92 g/kg、全鉀24.04 g/kg、堿解氮128 mg/kg、速效磷46.26 mg/kg、速效鉀350.60 mg/kg。

供試肥料泰旺寶粉劑由上海大井生物工程有限公司生產(chǎn)，為黑色粉末，有效活菌為哈茨木霉菌和棘孢木霉菌，有效活菌數(shù)≥2億/g，特別添加礦源黃腐酸≥5%；碧苗水劑也由上海大井生物工程有限公司生產(chǎn)，為深棕色液體，含有多種高活性微生物菌，有效活菌數(shù)≥2億/mL，特別添加有機質(zhì)≥45%，腐殖酸≥5%，氨基酸≥5%；綠能2號由青海燦銘農(nóng)牧科技有限公司生產(chǎn)，為黑色粉末，主要成分為解淀粉芽孢桿菌，活菌數(shù)≥2億/g，特別添加腐殖酸≥40%；作為基肥施用的有機肥有機質(zhì)含量≥40%，N+P2O5+K2O≥5%。

供試品種是“寧杞7號”枸杞，該品種具備生長迅速、抗逆性強、產(chǎn)量高、品質(zhì)好等優(yōu)點[20]。樹齡為5年，栽植枸杞3 300株/hm2，株高為0.8～0.9 m。

1.3 試驗設計

試驗施用的微生物菌劑種類及用量如表1所示，每種肥料設置2個梯度，并以不施微生物菌劑做對照(CK)，共9個處理。每個處理重復3次，一共27個小區(qū)，每個小區(qū)均栽植30株枸杞樹，株距 1 m，行距3 m，小區(qū)面積90 m2。于2021年7月1日在植株滴水線下方挖穴，穴長80 cm、寬20 cm、深 30 cm，將微生物菌劑與基肥混合施入穴中，對照組施加清水，覆土。在施肥后馬上灌水，使肥料均勻分布在枸杞根部，田間管理同大田生產(chǎn)。

表1 不同試驗處理生物有機肥種類及用量

1.4 試驗指標測定及方法

1.4.1 土壤指標測定 于2021年10月1日采集土樣，按照5點混合取樣法采集各個小區(qū)0～30 cm土層處土壤，混勻成1份樣品，陰干。參照《土壤農(nóng)化分析(第三版)》，測定土壤有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀、電導率、pH值等指標[21-22]。

1.4.2 枸杞生長指標的測定 每個小區(qū)選3株長勢一致的樹做樣樹，使用卷尺測定其樹高、冠幅、結(jié)果枝長度。樹高每株樣樹測3次取平均值。冠幅測量相互垂直的2個方向樹冠直徑，每株樣樹測3次取平均值。每株樣樹選取3條上部新生枝條作為結(jié)果枝測量枝條長度，每條結(jié)果枝測量3次取平均值。自2021年7月1日開始，每隔15 d測量1次。

1.4.3 枸杞生理指標的測定 每個小區(qū)選擇長勢一致的枸杞3株作為樣樹，在樣樹上部選取9個新生枝條作標準枝，每個枝條隨機摘取5片健康葉片，將采摘的葉片用錫箔紙包裹后放入液氮罐中帶回實驗室測量其酶活性。過氧化物酶(POD)活性參照李忠光的方法[23]測定；多酚氧化酶(PPO)活性使用分光光度計法[24]測量。在標準枝上選取健康葉片使用SPAD-502葉綠素儀測定葉片SPAD值。光合特性在盛果期使用 Li-COR6400便攜式光合測定儀進行測定，選擇天氣晴朗的時間測量并記錄凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、葉片氣孔導度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)[25]。

1.4.4 枸杞果實產(chǎn)量和品質(zhì)測定 青海柴達木地區(qū)枸杞每年成熟3次，分別于8月5日、8月30日、10月5日，采摘每株樣樹第一茬、第二茬及第三茬果實，于塑料大棚中晾干至恒質(zhì)量后稱其干質(zhì)量，計算其單株的平均產(chǎn)量，根據(jù)單株產(chǎn)量計算得出每公頃產(chǎn)量。然后采用四分法選取每個處理的干果作為樣品，測定其內(nèi)含物。枸杞多糖根據(jù)GB/T 18672—2014《枸杞》中的測定方法進行測定；總黃酮按照《保健食品功效成分及衛(wèi)生指標檢驗規(guī)范》中的測定方法進行測定；多酚通過分光光度法(UV)測定其含量；甜菜堿通過離子色譜法測量其含量；總抗壞血酸參照GB12392-1990《蔬菜、水果及其制品中總抗壞血酸的測定方法》進行測定；類胡蘿卜素可參照GB 5009.83—2016《食品安全國家標準 食品中胡蘿卜素的測定》中的測定方法對其含量進行測定[9，26]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗結(jié)果以所測數(shù)據(jù)的平均值表示。數(shù)據(jù)分析使用Microsoft Office Excel 2010 軟件，同時采用SPSS 21.0 軟件進行數(shù)據(jù)整理、分析各處理間的差異顯著性(α=0.01)。

2 結(jié)果與分析

2.1 微生物菌劑對土壤養(yǎng)分含量、電導率、pH值的影響

由表2可見，施用微生物菌劑后土壤各養(yǎng)分含量較CK均顯著提高，土壤pH值和電導率明顯降低。各個施肥處理土壤性狀改良情況各不相同。TWB2處理土壤的全鉀含量最高，達到29.21 g/kg，比CK增加了24.7%，顯著高于其他7個施肥處理和CK。BM2處理土壤的速效磷和有機質(zhì)含量最高，分別為89.67 mg/kg和18.34 g/kg，和CK相比增量分別為38.9%和57.0%，差異顯著。HHF1處理土壤的全氮和堿解氮含量均最高，分別達到 0.91 g/kg 和204.67 mg/kg，比CK分別增加了51.7%和52.7%，差異顯著。HHF2處理土壤的全氮和速效鉀含量最高，達到 2.65 g/kg和 544.00 mg/kg，比CK增加44.8%和33.6%，除HHF1、BM2外，與其他4個處理和CK差異顯著。整體來看，土壤養(yǎng)分含量隨微生物菌劑使用量的增加而增加，而土壤電導率與pH值的變化趨勢則相反。各處理土壤電導率為2.88～4.35 mS/cm，電導率從高到低依次為CK、TWB1、TWB2、LN1、BM2、LN2、BM1、HHF2、HHF1，各處理相比，HHF1能夠更好地降低土壤電導率，較CK降低了33.8%，差異顯著；各處理土壤pH值為7.94～8.68，pH值從高到低依次為CK、TWB1、LN1、BM1、TWB2、HHF2、BM2、LN2、HHF1，各處理相比，HHF1能夠更好地降低土壤pH值，較CK降低0.74，各處理均與CK差異顯著。由此可以看出，施用微生物菌劑可以降低土壤電導率和pH值并提高土壤養(yǎng)分含量，進而改善土壤理化性狀，效果以HHF1最好，HHF2次之。

表2 微生物菌劑對枸杞植株土壤理化性質(zhì)的影響

2.2 微生物菌劑對枸杞生長量的影響

由圖1可以看出，施用微生物菌劑后枸杞的生長狀況得到了明顯改善，枸杞的樹高、冠幅、結(jié)果枝長與CK相比都有明顯提高。10月15日各施肥處理的枸杞樹高分別高出CK 3.3%～17.8%，以LN2和 HHF2處理變化最為明顯，其中LN2處理枸杞樹高最大，為112.1 cm。各施肥處理枸杞冠幅均較CK明顯增加，10月15日HHF2處理枸杞冠幅最大，達到88.43 cm，BM2處理次之，為87.67 cm，各施肥處理和CK相比增量達到6.2%～18.3%。施用微生物菌劑后枸杞結(jié)果枝長度明顯增加，10月15日8種施肥處理的結(jié)果枝長度和CK相比分別高出12.5%、15.2%、14.8%、24.2%、15.1%、19.4%、25.1%和27.2%，以HHF2變化最為明顯，其結(jié)果枝長達到33.45 cm，HHF1處理次之，為32.91 cm。由此可以看出，施用微生物菌劑可以促進枸杞生長發(fā)育，效果以HHF2相對較好。

2.3 微生物菌劑對枸杞生理代謝和光合作用的影響

2.3.1 微生物菌劑對枸杞葉片POD活性和PPO活性的影響 POD活性可以反映植物體內(nèi)的代謝變化。由圖2-A可知，不同用量的4種微生物菌劑處理均顯著影響枸杞葉片POD活性。9月1日和10月1日各施肥處理中，TWB2處理POD活性最高，分別為1 534、1 912 U/g，較CK分別增加52.6%和54.1%。8月1日各施肥處理中，BM2處理POD活性最高，為963 U/g，較CK增加59.4%，差異顯著。PPO是一種重要的防御酶，其活性越高，說明植株對逆境脅迫耐受能力越強。由圖2-B可知，8月1日和10月1日，均為HHF2處理PPO活性最高，分別為354、253 U/g，較CK增加19.6%和91.1%，差異顯著。9月1日TWB2處理PPO活性最高，為376 U/g，較CK增加20.0%，差異顯著。綜合評價發(fā)現(xiàn)，木霉菌微生物菌劑的施入可顯著提高枸杞酶活性，增強枸杞植株抗逆性，TWB2處理枸杞葉片POD、PPO活性較高，HHF2次之。

2.3.2 微生物菌劑對枸杞光合作用的影響 由表3可見，微生物菌劑的施入有利于枸杞葉片光合作用的進行。施入微生物菌劑后，各處理枸杞葉片凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)均較不施肥處理顯著提高。其中Pn、Tr和Ci均在HHF1時最大，為11.61 μmol/(m2·s)、4.48 mmol/(m2·s)、296.77 μmol/mol，和CK相比分別提高了90.6%、43.1%和39.5%，差異顯著?；焓┪⑸锞鷦┮灿欣阼坭饺~片Gs的增加，和CK相比增量達到了29.4%～63.0%，BM2和LN2處理的氣孔導度達到最大值，為167.85 mmol/(m2·s)，除HHF2外，與其他施肥處理和CK差異顯著。試驗結(jié)果表明，混施微生物菌劑后光合作用較CK明顯提高且差異顯著，HHF1效果最好，HHF2次之。

表3 微生物菌劑對枸杞光合作用的影響

2.4 微生物菌劑對枸杞產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

2.4.1 微生物菌劑對枸杞產(chǎn)量的影響 不同試驗處理對枸杞果實產(chǎn)量的影響如圖3所示。施用微生物菌劑后，除第二茬果實的TWB2、LN1處理外，其他各處理枸杞產(chǎn)量均顯著高于CK。各施肥處理枸杞產(chǎn)量為573.45～693.90 kg/hm2，其中BM2處理總產(chǎn)量最高，達到693.90 kg/hm2，與CK相比增產(chǎn)35.7%，差異顯著。同時施用微生物菌劑對第一茬果實產(chǎn)量促進效果較第二茬、第三茬更明顯，BM2處理一茬果實產(chǎn)量最高，較CK增產(chǎn)82.0%，HHF2處理次之，較CK增產(chǎn)62.2%。

2.4.2 微生物菌劑對枸杞果實品質(zhì)的影響 由表4可知，施用微生物菌劑可顯著提高果實中的枸杞多糖、黃酮、類胡蘿卜素、甜菜堿、抗壞血酸和多酚含量。各施肥處理枸杞多糖含量為3.48%～6.95%，HHF2處理含量最高，與CK相比增量達到86.3%，差異顯著。黃酮含量TWB1、BM1和BM2均達到0.17%，與CK相比增量分別達到了70.0%，差異顯著。各施肥處理類胡蘿卜素含量為87.47～120.51 mg/100 g，各施肥處理均與CK差異顯著，類胡蘿卜素含量依次為HHF2、HHF1、LN1、BM2、TWB2、BM1、LN2、TWB1、CK，HHF2處理類胡蘿卜素含量最高，相比CK提高56.5%。各施肥處理甜菜堿含量為0.62%～0.78%，甜菜堿含量依次為HHF2>HHF1>LN1>BM2>LN2>BM1>TWB1>TWB2>CK，HHF2處理甜菜堿含量最多，為0.78%，與CK差異顯著。施用微生物菌劑也有利于枸杞果實中抗壞血酸含量的增加，HHF2處理的抗壞血酸含量最高，為26.43 mg/100 g，和CK相比增量達到了30.8%，差異顯著。多酚含量各處理和CK相比增量達到了0.0%～14.6%，LN1處理的多酚含量達到最大值，為0.94%，和CK差異顯著。從果實品質(zhì)方面來看，施用微生物菌劑后，果實品質(zhì)顯著升高。HHF2處理效果最好，該處理下枸杞果實的枸杞多糖、類胡蘿卜素、甜菜堿和抗壞血酸含量均最高，黃酮含量僅次于TWB1、BM1和BM2，并顯著高于CK。

3 討論

施用微生物菌劑可以明顯改善枸杞的生長發(fā)育及土壤性狀，但不同微生物菌劑對其改良效果不同，可能原因是不同的有益菌其生態(tài)位不同[27]。柴達木地區(qū)枸杞根腐病嚴重[28]，且當?shù)貧夂蚋稍?，晝夜溫差大，枸杞園土壤為內(nèi)陸鹽堿土，其嚴苛的環(huán)境條件導致多數(shù)有益菌不能快速繁殖建群。木霉菌和芽孢桿菌是自然界中廣泛存在的拮抗微生物，其適應性強，對根腐病等病原微生物有拮抗作用，能加速土壤有機物分解，改良土壤環(huán)境，協(xié)助植物吸收營養(yǎng)，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，并對環(huán)境污染小，是生產(chǎn)“有機農(nóng)產(chǎn)品”的理想微生物菌劑肥料[29]。

表4 微生物菌劑對枸杞果實品質(zhì)的影響

施用微生物菌劑后可以提高土壤的自我調(diào)節(jié)能力，增加土壤微生物數(shù)量，使土壤團粒結(jié)構(gòu)得到改良，降低土地鹽堿度，使土壤理化性質(zhì)得到改善[30-32]。褚義紅等的試驗中施用微生物菌劑后降低了土壤電導率和pH值[33]，與本試驗隨著微生物菌劑的施用土壤電導率和pH值較CK顯著降低的研究結(jié)果一致。于會麗等的試驗表明施用微生物菌劑后，會增加土壤中微生物的種類和數(shù)量，加速土壤中有機物質(zhì)的分解，促進土壤養(yǎng)分含量的增加[34]。本試驗結(jié)果表明，施用微生物菌劑后，土壤中養(yǎng)分的含量較CK明顯提高，與于會麗等的研究結(jié)果[34]一致。

本研究還發(fā)現(xiàn)，施用微生物菌劑還可明顯改善枸杞生長發(fā)育，枸杞的株高、冠幅、結(jié)果枝長都會出現(xiàn)不同程度的增長，與何嘉等的研究結(jié)果[9]一致，HHF2處理對枸杞生長發(fā)育的促進效果最佳。同時微生物菌劑的施用增加了枸杞葉片酶活性，與王善仙等的研究結(jié)果[35]一致。也有學者通過種植豌豆、燕麥等試驗，發(fā)現(xiàn)施用微生物菌劑后植物葉片的PPO和POD活性均較對照得到顯著提高[36-37]。本試驗與其結(jié)果一致，隨著微生物菌劑的施入，葉片PPO和POD的活性在各生育期明顯增加，且在8月提高程度大于10月，可能原因是：8月時各處理土壤微生物數(shù)量相差較大，而到10月，隨著土壤微生物的大量繁殖，各處理差異逐漸縮小。同時施微生物菌劑后，各處理在不同時期的變化趨勢相似，說明施用微生物菌劑對提高枸杞抗逆能力的影響是持續(xù)的，可以有效減少干旱、鹽堿脅迫對枸杞造成的損害。張雪嬌等探究了微生物菌劑與有機肥混施會提高葉片的SPAD值并使其光合速率提高[38]，本試驗與其研究結(jié)果一致。本研究發(fā)現(xiàn)，微生物菌劑的施用增強了枸杞的光合作用，其蒸騰速率、胞間CO2濃度、凈光合速率、氣孔導度與CK相比顯著提高，HHF1和HHF2處理效果最好。

施用微生物菌劑后枸杞的產(chǎn)量和品質(zhì)顯著提升。包慧芳等研究發(fā)現(xiàn)，施用微生物菌劑可以提高果實產(chǎn)量[13]，本試驗施用不同用量的4種微生物菌劑均可顯著提高產(chǎn)量的結(jié)果與之一致。何嘉等研究發(fā)現(xiàn)，施用微生物菌劑后枸杞果實中多糖和可溶性固形物含量明顯提高[9]。李小剛等研究發(fā)現(xiàn)，施用微生物菌劑能夠明顯提高枸杞中類胡蘿卜素、黃酮、甜菜堿含量[39]。本試驗與他們的研究結(jié)果相一致，試驗表明：施用不同用量的微生物菌劑均可提高果實的枸杞多糖、黃酮、類胡蘿卜素、甜菜堿、抗壞血酸和多酚含量，改善果實的品質(zhì)，其中HHF2處理效果最好。

綜上所述，在柴達木地區(qū)的有機枸杞種植園施用微生物菌劑對枸杞生長發(fā)育、產(chǎn)量品質(zhì)及土壤性狀均有積極影響。也有學者研究表明，在施用微生物菌劑時，要控制其施入量，如果施入量過低，微生物菌劑中微生物數(shù)量過低，則不能更好地促進枸杞的生長發(fā)育及土壤品質(zhì)的提高，在適宜的微生物菌劑施入量范圍內(nèi)，植物的生長隨著施入微生物菌劑的增加而增加。但微生物菌劑對枸杞生長發(fā)育的促進作用會出現(xiàn)“閾值”現(xiàn)象，即施入的微生物菌劑用量過高，會對枸杞的生長發(fā)育及果實品質(zhì)產(chǎn)生抑制作用，并且會導致成本增加，如果大規(guī)模推廣，不僅會造成微生物菌劑的浪費還會抑制枸杞植株的生長[40-42]。本試驗4種微生物菌劑僅選用了2種不同的施用量，試驗結(jié)果表明HHF2微生物菌劑對枸杞生長的促進更好，但最適施用量還需要后續(xù)繼續(xù)深入研究。

4 結(jié)論

施用微生物菌劑能夠有效增加枸杞園土壤全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀和有機質(zhì)含量，調(diào)節(jié)土壤電導率和pH值，培肥土壤。施用微生物菌劑還可促進枸杞植株的生長發(fā)育，其樹高、冠幅、結(jié)果枝長均較CK顯著增加，其中以HHF2處理效果最好，分別較CK提高17.1%、18.3%和27.2%，差異顯著。同時施用微生物菌劑還有助于枸杞保護酶活性增強，并提高枸杞光合能力進而增加產(chǎn)量，各施肥處理產(chǎn)量較對照顯著增加了12.1%～35.7%。施用微生物菌劑還能夠改善果實品質(zhì)，有效提升枸杞果實枸杞多糖、黃酮、類胡蘿卜素、甜菜堿、抗壞血酸和多酚含量，效果以HHF2處理最佳。綜上所述，施用泰旺寶粉劑41.250 kg/hm2和碧苗水劑33.000 L/hm2效果最好，該施肥處理提高土壤肥力和促進枸杞生長發(fā)育的效果最佳，枸杞園生產(chǎn)的經(jīng)濟效益也最好。