木霉菌复合菌剂对辣椒和茄子生物量及土壤相关酶活性的影响

何淑平，吴兴彪，谢依涵，林诗语，李春霞，李响，靳亚忠

（1 黑龙江八一农垦大学农学院，大庆 163319；2 黑龙江八一农垦大学园艺园林学院）

辣椒（Capsicum fruteecens L）和茄子（Solanum melongena L），都属于茄科中主要的蔬菜作物，在设施蔬菜生产中占据重要地位，能为人类提供多种维生素、蛋白质、矿物质、膳食纤维等营养元素[1-2]。由于设施辣椒和茄子栽培中经常采用连作的方式进行种植，导致土传病害发生严重，化学肥料过量使用以及化学农药的投入量增大，增加了蔬菜产品安全、设施土壤盐渍化、土壤面源污染等的风险[2-4]。目前，已经有了严格控制化学农药的管控措施，也存在有去除危险化学品的政治压力[5]。因此，研究者就开始寻求能够控制农业生产中化学品的投入量，且能实现可持续性生产的方法；在这些方法中，微生物制剂的应用被认为是一种有效的方式之一[6]。

木霉菌（Trichoderma spp）是一类丝状子囊菌类、绿色孢子真菌，大多数是从土壤中分离获得[7]。木霉菌已经作为一种生物防除剂在农业上广泛应用，保护或降低了逆境胁迫对作物的伤害和提高了作物产量[4-5，7]。木霉菌具有快速生长的特点，并且其还有重复分支生长的分生孢子结构，能与植物形成共生体，且繁殖能力强大[8]，这些特点促进了其能与植物和谐、亲密共生，并定殖于植物根系，导致植物代谢发生明显变化[8-10]；木霉菌根系次生代谢物对植物的生长和养分吸收、系统抗逆性以及病原菌的防治具有重要的影响[5，9，11]，因此，木霉菌与植物共生，并在植物根系定殖，能够降低病虫害的危害和逆境胁迫的影响。由于木霉菌具有产生抗菌素、水解酶的性能，还能诱导植物系统抗逆，并能寄生于病原菌；结合能合成多种代谢物质的能力和较强营养竞争特性，导致了木霉菌成为了有益的生物防治剂和生物肥料[11-12]。木霉菌已经作为种子引发剂、种苗根系诱导剂、土壤处理剂以及伤口处理剂和叶喷剂应用于农业生产[14-16]。但是，目前关于木霉菌在植物中的研究，大多数是采用木霉菌菌株的发酵液和木霉菌有机肥的研究较多，有关木霉菌固体孢子粉在植物中的研究较少。在蔬菜种苗生产研究中发现，单独木霉菌固体孢子粉对不同种类的蔬菜幼苗促生作用不同[16]，且在水稻、大麦、黄瓜等中研究中也发现单独木霉菌发酵液对其促生及产量的影响也存在差异[17]。此外，Alamri 等[18]报道，木霉菌和枯草芽孢杆菌为基础配置的复合生物菌剂抑制了黄瓜枯萎病和根腐病的发生，可能与诱导了植株体内防御基因的表达，促进了脯氨酸、酚类物质的合成，激活了植株的防御，提高了植株抗性升高有关。在蚕豆的研究中，木霉菌、枯草芽孢杆菌与水杨酸（SA）复配液能明显控制蚕豆腐皮镰刀菌、尖孢镰刀菌、立枯丝核菌、壳球孢菌引起的根腐病或枯萎病发生率[19]；贝莱斯芽胞杆菌菌株能明显抑制油豆角腐皮镰刀菌的生长[20]，且贝莱斯芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌对木香根腐病的抑制率达66.8%和78.6%，明显促进木香的生长[21]；荧光假单胞菌发酵液能降低黄瓜猝倒病和根腐病，且其代谢物、挥发性物质及水解酶具有强的抑菌能力，促进植株生长[22]。前人的研究暗示了木霉菌与芽孢杆菌、荧光假单胞菌等多种菌剂的复配剂可以有效发挥抑菌、促生作用，促进蔬菜生长。因此，试验以木霉菌为主要菌剂，与芽孢杆菌、荧光假单胞菌等多种生物菌的固体粉剂进行了复配，探讨不同配方的木霉菌复合菌剂对辣椒及茄子的促生作用，研究不同配方的木霉菌复合菌剂的施用对辣椒、茄子生长的影响，将为木霉菌复合菌剂在设施辣椒、茄子优质、高产栽培中提供理论基础与依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试品种为“东北辣妹子”辣椒和“杭茄”茄子；

供试土壤为草炭土；供试土壤pH 为5.5～6.5，有机质含量在30%以上，磷为0.04%～0.17%，钾为0.5%～1.3%，氮为1.5%～2.0%。

供试菌种为棘孢木酶DQ001 孢子粉（孢子量≥100 亿）、芽孢杆菌粉剂（孢子量≥200 亿）为基础的复合菌剂。

供试化肥为常规肥料：尿素（含N 为46%）、含磷（P2O5）46.0%和含N21.2%的磷酸二铵和含钾（K2O）34.3%的硫酸钾，微肥利用微量元素营养液供应。

1.2 试验设计

试验在黑龙江八一农垦大学园艺园林系实验基地盆栽场进行，设5 个处理：A，木霉菌复合菌剂配方K1（木霉菌∶芽孢杆菌=0.5∶4.5）（木霉菌孢子量≥10亿；芽孢杆菌孢子量≥10 亿；下同）（50 g 木霉菌复合菌剂兑10 L，分别浇灌于辣椒、茄子根部，下同）；B，木霉菌复合菌剂配方K2（木霉菌∶芽孢杆菌=1∶4）；C，木霉菌复合菌剂配方K3（木霉菌∶芽孢杆菌=2∶3）；D，木霉菌复合菌剂配方K4（木霉菌∶芽孢杆菌=3∶2）；E，木霉菌复合菌剂配方K5（木霉菌∶芽孢杆菌=4∶1）；CK，不施木霉菌复合菌剂，只用清水处理。每个处理采用肥料为尿素（含N 为46%，用量10 g·pot-1）、含磷（P2O5）46.0%的磷酸二铵（用量6.52g·pot-1）和含钾（K2O）34.3%的硫酸钾（用量8.74 g·pot-1），肥料的用量为纯N 600 mg·kg-1、P2O5300 mg·kg-1和K2O 300 mg·kg-1，每个处理3 次重复，每个重复5 桶，每桶1 株辣椒和茄子苗。播种育苗采用商品育苗基质草炭土，催芽的种子播种于50 孔穴盘中；当幼苗长到4 叶1 心时定植于桶中（规格为35 cm×30 cm），栽培基质为商品栽培基质草炭土，填装桶时把肥料混合到基质中，每桶5 kg 育苗基质；辣椒缓苗后进行木霉菌复合菌剂处理，每桶浇灌木霉菌复合菌剂溶液1 000 mL·次-1，木霉菌复合菌剂按照1∶300 的比例进行稀释，每间隔15 d 浇灌1 次，全生育期只浇灌3 次；当第二层的茄子和辣椒果实商品成熟时，1 次性采集整体植株，同时把整个植株进行分解成果实、叶片、茎和根系，进行称量，并放在烘箱中，105 ℃进行烘干，直至样品烘干为止，进行测定地上部（果实、叶片、茎）和地下部干重；把整株根系全部取出，去除根系上部土壤，采集根际周围土壤，放在4 ℃冰箱保存，用于测定土壤酶活性。

1.3 测定项目及方法

辣椒、茄子生物量：用电子秤称量植株各个部位的鲜重以及烘干后的干重；土壤纤维素酶活性测定采用蒽酮比色法[23]；土壤蔗糖酶活性测定采用3，5-二硝基水杨酸比色法[23]；土壤多酚氧化酶活性测定采用邻苯三酚比色法[23]。

1.4 数据处理与统计分析

采用Excel（2010）和SPSS.19 软件对数据进行处理和统计分析，采用Duncan 新复极差法进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 木霉菌复合菌剂对辣椒生物量的影响

由表1 和表2 可知，木霉菌复合菌剂配方不同对辣椒和茄子生物量积累的影响存在差异。表1 可以看出，各处理辣椒植株地下部鲜重和干重与CK 处理之间存在明显差异（K1 处理除外），K2 和K5 处理辣椒地下部鲜重和干重显著高于CK，而K3 和K4 处理辣椒地下部干鲜重则明显低于CK，且各处理之间，K5 处理辣椒地下部鲜重和干重明显大于其他处理，其次为K2 处理（P<0.05）。对于辣椒植株地上部而言，与CK 处理相比较，K2、K3 和K5 处理的辣椒地上部鲜重和干重显著高于CK 处理，而K1 和K4处理辣椒地上部鲜重和干重则明显低于CK，且处理之间存在显著差异（P<0.05），K5 处理辣椒植株地上部鲜重和干重最高，分别为733.05 g 和93.77 g，其次为K2 处理，分别为685.80 g 和76.32 g。

表1 辣椒生物量Table 1 Pepper biomass

由表2 可知，木霉菌复合菌剂配方不同对茄子植株生物量的影响不同。与CK 相比，各处理都明显地促进了茄子植株地下部鲜重和干重的增加，显著高于CK（P<0.05），且各处理之间，K5 处理茄子地下部鲜重和干重最高，分别为17.57 g 和5.71 g。对于茄子地上部鲜重和干重而言，K4 和K5 处理茄子地上部鲜重和干重明显大于CK 和其他处理，分别为733.05 g和93.77 g，而其他处理则明显低于CK（P<0.05）。

表2 茄子生物量Table 2 Eggplant biomass

2.2 木霉菌复合菌剂对土壤纤维素酶活性的影响

由图1 可知，木霉菌复合菌剂配方不同对辣椒和茄子根际土壤纤维素酶活性的调节存在差异，但是各处理对辣椒和茄子根际土壤中纤维素酶活性的影响不同。在辣椒中，K1、K3、K4 和K5 处理的辣椒根际土壤纤维素酶活性显著高于CK，而K2 处理则明显低于CK，且处理之间相比较，发现K5 处理的辣椒土壤纤维素酶活性显著高于其他处理和CK（P<0.05）。而由图2 可知，与CK 相比较，所有木霉菌复合菌剂处理的茄子根际土壤纤维素酶活性都显著高于CK处理（P<0.05），其中K5 处理的茄子根际土壤纤维素酶活性明显高于CK 和其他处理，其次为K2 处理（P<0.05）。

图1 辣椒根际土壤纤维素酶活性Fig.1 Cellulase activity in rhizosphere soil of pepper

图2 茄子根际土壤纤维素酶活性Fig.2 Cellulase activity in rhizosphere soil of eggplant

2.3 木霉菌复合菌剂对土壤蔗糖酶活性的影响

由图3 和图4 可以看出，木霉菌复合菌剂配方不同对辣椒和茄子根际土壤蔗糖酶活性影响不同，且各处理之间也存在有显著差异（P<0.05）。与CK 相比，K1、K2、K3、K4 和K5 处理辣椒和茄子根际土壤蔗糖酶活性都明显大于CK（P<0.05）；处理之间相比较，K5 处理的辣椒和茄子根际土壤蔗糖酶活性显著高于其他处理，其次为K3 处理（P<0.05）。

图3 辣椒根际土壤蔗糖酶活性Fig.3 Sucrase activity in rhizosphere soil of pepper

图4 茄子根际土壤蔗糖酶活性Fig.4 Sucrase activity in rhizosphere soil of eggplant

2.4 木霉菌复合菌剂对土壤多酚氧化酶活性的影响

由图5 和图6 可知，不同配方的木霉菌复合菌剂处理的辣椒和茄子根际土壤多酚氧化酶活性存在差异。与CK 处理相比较，K4 和K5 处理的辣椒和茄子根际土壤蔗糖酶活性显著高于CK 处理，而K1、K2处理辣椒和茄子根际土壤多酚氧化酶活性则明显低于CK；K3 处理辣椒和茄子根际土壤多酚氧化酶活性则与CK 之间无明显差异（P<0.05）。此外，处理之间相比较，发现K1、K2、K3 处理辣椒和茄子根际土壤多酚氧化酶活性明显低于K4 和K5 处理，且K5处理的辣椒和茄子根际土壤多酚氧化酶活性最高，而K1 处理最低（P<0.05）。

图5 辣椒土壤多酚氧化酶活性Fig.5 Polyphenol oxidase activity in rhizosphere soil of pepper

图6 茄子根际土壤多酚氧化酶活性Fig.6 Polyphenol oxidase activity in rhizosphere soil of eggplant

3 讨论

许多研究表明，木霉菌作为一种环境友好型有益微生物能应用于绿色、无公害农产品生产中，实现减肥减药增效的目的[11，16-17]。前人研究发现，木霉菌有机肥以及木霉菌菌剂都能通过其分泌的代谢物、激素、水解酶等激活作物体内免疫系统，提高了抗病性，并活化了土壤酶活性以及矿物质营养元素的有效性，明显促进作物生长发育，提高了作物产量[5，11，17]。在番茄上，哈茨木霉菌能定殖于根系，促进植株生长并提高了根系表面积和侧根数量，与改变了根系结构相关[17]；且哈茨木霉菌对番茄植株的促生也存在间接作用，如活化矿质营养的有效性，并通过分泌纤维素酶和木聚糖酶促进侧根生成，进而促进番茄生长[24]。此外，木霉菌菌株分泌物能通过调节根际土壤中微生物群变化，促进了根际土壤蛋白质酶、纤维素酶、蔗糖酶等活性提高了氮磷钾的吸收利用[25]。研究中，以木霉菌固体孢子粉和芽孢杆菌固体粉剂为基础复配的菌剂，对辣椒和茄子的促生作用效果有异，K2 和K5 对辣椒的生物量增加效果明显，而K5 对茄子的生物量增加的调节效果显著，这种现象与靳亚忠等[16]在辣椒、茄子、黄瓜、番茄育苗中木霉菌单独处理的效果类似，存在蔬菜种类之间的调节差异。但是关于木霉菌复合菌剂在辣椒栽培上的应用研究较少，前期研究发现木霉菌有机肥与化肥配施通过调节辣椒根际土壤中蔗糖酶、多酚氧化酶、脱氢酶、脲酶、碱性磷酸酶活性，促进辣椒植株生长和提高了产量[23]；而在研究中，不同配方木霉菌复合菌剂处理的辣椒和茄子根际土壤酶活性的调节作用不同，但木霉菌复合菌剂K5 明显提高了辣椒和茄子根际土壤蔗糖酶、多酚氧化酶、纤维素酶活性，暗示了木霉菌配制成有机肥与木霉菌配制成复合菌剂应用于辣椒和茄子生产都能促进植株生长，可能与调节根际土壤酶活性，进而促进营养元素的吸收有关[17]。此外，在蚕豆的研究中发现，木霉菌、枯草芽孢杆菌、SA 的混合菌剂有效控制根腐病和枯萎病发生的同时，促进了蚕豆的生长和产量的提高[19]，研究中K5木霉菌复合菌剂对辣椒和茄子的调节作用与在蚕豆中研究结果相类似。许多研究已经证明，有益微生物，如木霉菌、芽孢杆菌、荧光假单胞菌、淡紫拟青霉、有益镰孢菌、曲霉菌等[17，26-28]，都具有生物防治能力，且能促进植物生长发育，但关于其相互复配成复合菌剂对设施蔬菜作物生长发育的影响研究报道较少。因此，如何利用每种有益微生物的生防功能特点，进行复配成复合菌剂发挥其“增殖”调节效应，将为未来绿色、优质、安全食品生产提供有力保障，且研究的结果将为木霉菌复合菌剂在设施蔬菜绿色、优质生产中的应用提供有力的技术支持。

4 总结

试验中，木霉菌复合菌剂K2、K5 更能促进辣椒生物量的增加，但木霉菌复合菌剂K5 效果最明显；对茄子生长来说，木霉菌复合菌剂K5 促进茄子生物量的增加明显。在提高土壤酶活性方面，木霉菌复合菌剂K3、K4、K5 处理显著促进辣椒和茄子植株根际土壤中纤维素酶活性；K1、K2、K3、K4、K5 能明显提高辣椒和茄子植株根际蔗糖酶活性，而K4 和K5 则提高根际土壤多酚氧化酶活性的效果较好。综合而言，对辣椒和茄子生长调控效果最明显且适合应用于生产的木霉菌复合菌剂配方为K5。