一种复合菌肥的研制及其在草莓种植中的应用

刘 柳,朱 丽,张晓霞,杨绍斌

(沈阳大学 生命科学与工程学院,辽宁 沈阳 110044)

一种复合菌肥的研制及其在草莓种植中的应用

刘 柳,朱 丽,张晓霞,杨绍斌

(沈阳大学 生命科学与工程学院,辽宁 沈阳 110044)

利用菌糠与鸡粪混合发酵,添加益生菌后制成复合菌肥.通过单因素实验进行室内盆栽效果检验,分析了菌糠与鸡粪配比对草莓种植过程中生长发育与果实品质的影响.盆栽试验分为六组,定期施肥并测量草莓植株的生长指标与果实的品质指标.结果表明,菌糠与鸡粪按照2∶3的比例进行混合发酵后,添加4×109cfu·mL-1的混合菌剂制备的复合菌肥对促进草莓生长和提高果实品质作用效果最为明显.

菌糠;鸡粪;复合菌肥;益生菌;草莓

我国食用菌总产量跃居世界第一,每年栽培食用菌所产生的废料菌糠可达 400万吨以上[1-2].当前,种植户及厂家对菌糠的处理大都是作为固体垃圾,直接丢弃或焚烧,这不但造成资源浪费,同时还导致霉菌和害虫滋生,污染环境[3-4].菌糠作为农业废弃物,其有机质含量仍很高、各种速效养分齐全,并且含有植物生长所需多种物质,是一种非常有价值的有机肥料,其取材广泛,价格低廉,在新型有机肥开发、应用方面前景广阔[5-7].

目前,在草莓种植中主要使用的肥料是化肥和洋丰复合肥等,使用这些肥料,不但会导致土壤板结、酸化、沙化、养分失衡等问题,而且还会影响草莓的长势、产量以及果实品质,降低其商品价值[8-10].本研究以菌糠为载体配合家禽粪便,经过发酵制成有机肥,再添加能够产生抗菌物质、分解有机物、预防植物病害的益生菌剂,制成低污染、低成本、高肥效并具有生物活性的复合菌肥.旨在解决草莓种植中因肥力不足而导致的生长发育缓慢与果实品质不佳等问题.

1 材料与方法

1.1材料

平菇菌糠:取自沈阳市辽中县彰驿蘑菇房,对废弃菌糠进行预处理,于60 ℃烘干4 h,经粉碎过5目筛,备用.

鸡粪:取自沈阳市辽中县彰驿养鸡场,风干至含水分30%～40%,备用.

发酵袋、除臭菌剂与EM露:由市场购买.

菌种:蜡状芽孢杆菌BacilluscereusFrankland and Frankland、枯草芽孢杆菌Bacillussubtilis、巨大芽孢杆菌Bacillusmegaterium由实验室分离培养.

培养基:氯化钠5 g,牛肉膏3 g,蛋白胨10 g,琼脂15 g(液体培养基不加),蒸馏水1 000 mL,在pH值为7.0、 温度为121 ℃的条件下灭菌20 min.

实验药品和仪器:体积分数1%盐酸溶液、体积分数2%草酸溶液、体积分数2%硫酸溶液、2,6-二氯靛酚溶液、0.001 mol·L-1碘酸钾标准溶液、质量分数1%可溶性淀粉指示剂、体积分数3%过氧化氢溶液、质量分数6%碘化钾溶液、0.1 mol·L-1氢氧化钠标准溶液、体积分数0.5%酚酞指示溶液、722型分光光度计、水浴锅、电子天平、手持测糖仪等.

草莓种子:由市场购买.

1.2方法

1.2.1 菌肥制作

(1) 菌剂制作.将生活垃圾降解菌剂样品稀释,使用无菌接种环取稀释液少许在平板上进行划线培养.置于37 ℃恒温培养箱中培养24 h,经培养,每一个细胞长成一个菌落,将这些菌落分离,并在新的培养基上继续划线培养,直到培养基上的菌落只有一种为止,并计数,最终获得三种菌株,蜡状芽孢杆菌BacilluscereusFrankland and Frankland、枯草芽孢杆菌Bacillussubtilis和巨大芽孢杆菌Bacillusmegaterium分别标记为1、2、3号菌株;将平板中培养好的1、2、3号菌株按照无菌操作分别接种到斜面培养基中,37 ℃无光培养,当斜面上菌丝旺盛并无杂菌时待用.先将制备好的斜面培养基上的1、2、3号菌种分别用接种铲取一块约20 mm2大小的菌苔接入液体培养基(装样量为50 mL/100 mL三角瓶)中,培养温度37 ℃,摇床转速200 r·min-1,培养时间为24 h.最终将三种菌株混合制成4×109cfu·mL-1的混合菌液.

(2) 鸡粪除臭.用电子秤称取1 kg新鲜的鸡粪,并对其进行除臭处理.首先,将1 kg新鲜的鸡粪置于40 cm×60 cm×3.5 cm托盘中,向鸡粪中按照体积比50∶1的比例均匀的喷洒EM露,并用小铁铲进行充分搅拌,至EM露完全均匀的混在鸡粪中即可,在室温:(25±2)℃,相对湿度:50%±10%条件下,静置4～5 h.这一过程可以使NH3、H2S、甲基吲哚等具有强烈臭味的气体得到有效转化与吸收.然后,将转化完成的鸡粪混合物置于45 cm×16 cm×0.04 cm的食用菌平菇栽培袋中,按照500∶1的体积比加入除臭菌剂,用小铲进行充分搅拌,至鸡粪与除臭剂均匀混合即可,在搅拌过程中鸡粪混合物的含水量必须控制在60%±5%.最后,用尼龙绳进行封口处理,并将扎口密封完成的食用菌平菇栽培袋置于温度(30±1)℃、湿度60%±3%,光周期12L∶12D恒温箱条件下除臭72 h.每24 h将食用菌平菇栽培袋打开,翻混一次,使其充分除臭.

(3) 高温堆腐.将菌糠和除臭后的鸡粪分别按照1∶2;2∶3;1∶1;3∶2;2∶1的比例进行混合并搅拌均匀,按照每100 g混合肥中加入10 g催熟粉的比例分别加入适量催熟粉,充分搅拌均匀,然后在堆肥舍中堆积成肥堆,进行发酵腐熟.在发酵的整个过程中,根据堆肥的温度变化,可以判定堆肥的发酵腐熟程度.当温度为15 ℃条件下,堆积3 d后,堆肥表面以下30 cm处的温度可达70 ℃,堆积10 d后可进行第一次翻混.翻混时,堆肥表面以下30 cm处的温度可达80 ℃.第一次翻混后10 d,进行第二次翻混.翻混时,堆肥表面以下30 cm处的温度为60 ℃.再过10 d后,第三次翻混时,堆肥表面以下30 cm处的温度为40 ℃,翻混后的温度为30 ℃,含水质量分数达30%左右.之后不再翻混,等待后熟.后熟一般需3～5 d,最多10 d即可.后熟完成,堆肥即制成.这种高温堆腐进行发酵的方式,不但可以把粪便中的一些有害的虫卵和杂草种子等杀死,而且能够使大肠杆菌等有害微生物的数量大大减少,进而达到有机肥无害化处理的目的.向发酵后的混合肥中加入制备的混合菌剂,称取5份4×109cfu·mL-1的混合菌液5 mL分别与五组发酵配方(每组100 g)进行混合,从而获得不同配方的复合菌肥.

1.2.2 复合菌肥配方优化

一共设置六组实验,其他条件同1.2.1,按照菌糠和鸡粪添加量的配比不同,将其分组,即A0(CK)、 A1(1∶2)、A2(2∶3)、A3(1∶1)、A4(3∶2)、A5(2∶1),每组均设9次重复.其中,A0(CK)设为对照组,在对照组施用的是“妙钾多”有机肥料,该肥为丹东草莓种植基地的常规施用肥,其成分主要含有腐殖酸、促生根剂以及N、P、K、S等大量元素,以及Bo、Cu、Zn等微量元素,其pH值为7.8.按照草莓幼苗期、生长期、盛果期调整施用剂量,将浓度稀释后喷洒使用.从定植开始对草莓进行施肥,每盆对应施肥2～3 g,第一次施肥一个月后,进行第二次施肥.从定植施肥开始平均每20 d测量一次草莓的生长指标,包括植株的生长高度,叶片面积,植株分支数,鲜重,干重等,最后求取平均数,列出表格进行结果分析.以后每隔半月施肥一次,直到草莓开花结果,测定草莓果实的产量、可滴定酸含量、可溶性糖含量、维生素C含量,求平均数并列表分析,最终确定菌糠与鸡粪的最佳配比,即复合菌肥的最佳配方.

1.2.3 草莓生长与果实品质的指标与检测方法

关于草莓在施肥过程中的生长状况的检测.从定植起,每隔20 d对盆栽草莓植株的株高、叶片面积、植株分支数、鲜重和干重取样测定.株高直接用直尺测量子叶到生长点的高度获得;使用面积测量仪测量每枝叶片的面积;直接观察分支数,进行计数并记录;使用电子天平测定草莓植株的鲜重,之后采用干燥法处理并测定每株草莓植株的干重.

草莓品质主要通过测量果实的平均产量、可滴定酸含量、可溶性糖含量以及维生素C含量等获得.其中,果实平均产量可以由电子天平直接称量;可滴定酸的含量可以利用标准酸碱滴定法进行测定,具体测定方法为:取0.5 g实验样品研磨均匀成浆,置于80 ℃的水浴锅中浸提30 min,然后进行冷却处理,并将其定容至50 mL.取10 mL的样液用浓度0.1 mol·L-1NaOH滴定,最后计算可滴定酸的含量.每个处理取3份样品进行提取操作,每份提取液测定3次重复.可溶性糖的含量利用手持测糖仪直接检测得到相应数值.维生素C的含量可以通过2,6-二氯靛酚滴定法测定[11].具体测定方法为:取5 g样品用体积分数1%HCl提取,定容到50 mL,取10 mL样液用2,6-D滴定,最终计算维生素C含量,每个处理取3份样品进行提取,每份提取液的测定进行3次重复.

1.3数据分析

试验所得数据均以平均数±标准差形式表示,数据分析应用EXCEL 2007与DPS 3.0进行计算和统计分析.

2 结果与分析

2.1复合菌肥对草莓生长状态的影响

株高能够直观的反应出植物长势强弱.由表1可以看出,不同处理对草莓株高的影响效果不同,株高较CK增加5.8%～78.4%.草莓植株生长期间,各不同施肥水平间差异显著情况也不相同,其中,A1、A5组对株高的作用效果较CK差异不显著,两个处理之间差异也不显著,A2、A3组对株高的作用效果较CK差异显著,两个处理之间差异不显著,A4组对株高的作用效果较CK差异显著.

表1 不同配比菌肥对草莓生长状况的影响Table 1 Effects of differentratio of bacterial manure on strawberry growth

注:表中上标小写字母表示处理在LSD5%水平下的差异显著性.字母相同表示差异不显著,字母不同表示差异显著.

植物进行光合作用的过程中,叶片起到了重要的作用,叶片的面积大小和叶片分支数的多少能够反应出植物进行呼吸作用与光合能力的强弱.从表1的结果可以看出,在草莓植株生长发育的过程中,不同处理对草莓叶片面积与分支数的影响效果不同,叶面积较CK增加14.6%～129.8%,分枝数较CK增加18.5%～73.7%,各不同施肥水平间差异显著情况也不相同,其中,A1、A5组对叶面积的作用效果较CK差异不显著,两个处理之间差异也不显著,A2、A3组对叶面积的作用效果较CK差异显著,两个处理之间差异不显著,A4组对叶面积的作用效果较CK差异显著.A1、A4、A5组对分支数的作用效果较CK差异显著,三个处理之间差异不显著,A2、A3组对分支数的作用效果较CK差异显著,两个处理之间差异不显著.

植株的鲜重与干重可以直接反应植株的生长状况、有机物积累以及其光合作用速率,是判断植株长势的重要指标.由表1可以看出,植株生长过程中,各个施肥处理的植株鲜重和干重均大于CK组,鲜重较CK增加9.1%～63.4%,干重较CK增加6.3%～65.6%.各不同施肥水平间差异显著情况也不相同,其中,A1、A3、A4、A5组对植株鲜重的作用效果较CK差异不显著,四个处理之间差异也不显著,A1、A2、A3、A4组处理之间差异不显著,A2组对植株鲜重的作用效果较CK差异显著.

通过以上分析可以看出,经过单因素分组实验,施用复合菌肥的组别中,A1、A4、A5处理对草莓作用效果不太明显,A2、A3处理对草莓作用效果相对明显.其中A2组处理条件下,草莓的生长状态最好,即菌糠和鸡粪的配比为2∶3的比例进行混合发酵后制作的菌肥使用效果最佳.结果表明,复合菌肥具有促进草莓植株生长的能力.

2.2复合菌肥对草莓品质的影响

由表2可以看出,所有复合菌肥处理过的草莓产量均高于CK.各不同施肥水平间差异显著情况不同,A1、A2、A3、A4组对草莓产量的影响效果较CK组差异显著,四个处理之间差异也显著.A5组对草莓产量的影响效果较CK组差异不显著.其中A2处理提高草莓产量最多,每株平均产量较CK组提高13%.

表2 不同配比菌肥对草莓品质的影响Table 2 Effects of different ratio of bacterial manure on strawberry quality

注:表中上标小写字母表示处理在LSD 5%水平下的差异显著性.字母相同表示差异不显著,字母不同表示差异显著.

与CK相比,经过复合菌肥处理的草莓成熟的果实中可溶性糖的含量在一定范围内呈现逐渐增加的趋势,而可滴定酸的含量逐渐降低的趋势,果实中的可溶性糖与可滴定酸的比也逐渐增大,且差异均达到显著水平,详情见表2.其中,A2处理下的草莓果实中可溶性糖值为(69.1±0.66)g·kg-1,可滴定酸值为(5.2±0.51)g·kg-1,其糖酸比值达到最大,因此,当菌糠与鸡粪的配比为A2(2∶3)时,对草莓果实糖酸含量的影响最为明显,草莓品质最佳.

分析表2中的数据可知,经过复合菌肥处理的草莓果实中的维生素C含量明显比CK组的维生素C含量高,且各个处理对草莓果实中维生素C含量的影响效果较CK组差异均达到显著水平.其中A2处理下的草莓果实中维生素C含量为83.6±0.47(mg·(100 g)-1),较CK组提高36%,作用效果最为明显.

从以上的结果分析中能够看出,复合菌肥处理提高了草莓果实的产量、糖酸比与维生素C含量,进而提高了果实的整体品质,施用复合菌肥的各个组别差异均达到显著水平.其中A2组处理下,草莓果实品质达到最佳状态.

3 结 论

(1) 复合菌肥是利用菌糠作为载体,与鸡粪按照2∶3的比例混匀发酵之后,添加由蜡状芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌混合而成4×109cfu·mL-1的益生菌剂,从而制备获得的一种新型菌肥.

(2) 复合菌肥对草莓植株的生长具有明显的促进作用.经过复合菌肥处理的植株株高较等量常规有机肥料增加78.4%,叶面积增加129.8%,分枝数增加73.7%,植株鲜重增加63.4%,干重增加65.6%.

(3) 复合菌肥能够有效提高草莓果实的产量和品质.其中,复合菌肥A2处理条件下,草莓果实产量提高了13%,可溶性糖含量为69.1 g·kg-1,可滴定酸含量为5.2 g·kg-1,维生素C含量提高36%.由于复合菌肥中的微生物菌剂能够提高土壤中的营养元素并加快分解有机质,进而使草莓品质得到有效提高.与常规有机肥料相比,复合菌肥具有明显的促进作用.

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DevelopmentofaCompoundBacterialManureandApplicationinStrawberryPlanting

LiuLiu,ZhuLi,ZhangXiaoxia,YangShaobin

(Life Science and Bioengineering College,Shenyang University,Shenyang 110044,China)

The bacteria were mixed with the manure of poultry,and the probiotics were added to make the compound fertilizer.The effects of bacteria bran and chicken manure on growth and fruit quality in strawberry cultivation were analyzed by single factor experiment.The pots experiment was divided into six groups,which regularly fertilized and measured the growth indexes of strawberry plants and the quality indexes of the fruit.The results show that after mixed fermentation of fungus chaff with chicken manure in a ratio of 2:3,the effect of compound bacteria fertilizer prepared by adding mixed fungus with concentration of 4×108cfu/g is the most obvious effect on promoting strawberry growth and improving fruit quality.

fungus chaff;chicken manure;compound bacterial manure;probiotics;strawberry

2017-07-05

沈阳市科技计划项目(F13-216-9-00)

刘 柳(1992-)女,辽宁丹东人,沈阳大学硕士研究生;杨绍斌(1959-)男,辽宁沈阳人,沈阳大学教授.

2095-5456(2017)05-0384-05

S 634

A

【责任编辑:肖景魁】