不同生物菌肥对山地辣椒产量与品质的影响

叶 勇，吴康云，肖玖军，邓廷飞，牟玉梅，张 力，涂德辉，邢 丹

（1.贵州省农业科学院辣椒研究所 贵阳 550025； 2.贵州科学院山地资源研究所 贵阳 550001；3.贵州省中国科学院天然产物化学重点实验室 贵阳 550014）

随着农业现代化不断推进，化肥、农药滥用导致土壤肥力逐年下降、微生物群落逐渐失衡，有机物分解能力降低，限制了作物产量潜力发挥[1]。生物菌肥是一种新型生物肥料，研究发现施用生物菌肥能够提高辣椒产量，同时具有提高作物养分吸收能力、促进生长的作用，还能降低化肥使用量、显著增加土壤中微生物数量、有利于形成稳定的菌群结构[2-5]。郭小强等[6]和李小炜等[7]认为生物菌肥能改善土壤微生态环境和土壤氮素营养循环，显著提高土壤中过氧化氢酶、脲酶、蛋白酶和磷酸酶活性，提高果实中维生素、可溶性糖和可溶性蛋白质含量，起到改善果实品质的作用。此外，化肥与生物菌肥配施加强了氮、钾养分吸收和积累，提高了土壤中有机质养分含量[8]。

贵州作为全国优质辣椒主产区，2020 年种植面积稳定在33.3×104hm2，产加销位居全国第一，具有“香辣协调，品味温醇”的品质优势和风味特点，辣椒加工产品逐年占据全国及国外市场，对加工品质、营养品质和商品品质有着更高的要求[9-10]。贵州辣椒产业主要存在单产低、连作障碍严重、肥料利用率不高、品种退化、果实品质降低等突出问题，严重制约着贵州辣椒健康可持续发展[11-12]。为进一步探明不同菌种对贵州山地辣椒是否具有增产和增质的施用效果，笔者于2021 年开展了不同生物菌肥对山地辣椒产量和品质的影响试验，以期为菌肥鉴选、提高山地辣椒单产、改善果实品质提供技术支撑和理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验地点位于贵州省遵义市新蒲新区贵州省农业科学院辣椒研究所官庄试验示范基地，试验前作冬闲，排灌方便。土壤为黄壤土，pH 值5.19、有机 质 含 量（w，后 同）2.29 g · kg-1、碱 解 氮 含 量117.2 mg·kg-1、速效钾含量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、全钾含量2.10 g·kg-1。

1.2 材料

1.2.1 试验辣椒品种 辣研101 号，以雄性不育系PBC521A×黄杨小米辣选育而成的加工型朝天椒一代杂交种，果实指形朝天，成熟果红色，味辣，高抗青枯病及疫病，由贵州省农业科学院辣椒研究所选育。

1.2.2 试验菌肥 草根8 号由北京草根创新农业科技有限公司生产，主要成分为枯草芽孢杆菌，有效活菌数≥0.2 亿·g-1；多酶生物有机肥由渭南德龙生物科技有限公司生产，主要成分为海藻微生物菌剂海藻精、矿源腐殖酸、微生物菌剂，有效活菌数≥100 亿·g-1，海藻酸含量为20%（φ，下同），腐殖酸含量为50%；乡喜海藻菌由河北绿色农华作物科技有限公司生产，主要成分为解淀粉芽孢杆菌，有效活菌数≥2 亿·g-1；阿尔格活性微藻营养液由阿尔格（天津）生命科学研发有限公司生产，主要成分为纯净绿藻、蛋白核小球藻、固氮蓝藻，藻体单细胞含量≥1.0×106个·mL-1。

1.3 试验设计

试验采用单因素随机区组设计，以辣椒品种辣研101 号为材料，选取草根8 号、多酶生物菌肥、乡喜海藻菌、阿尔格活性微藻营养液等4 种不同生物菌肥，设置不施菌肥的常规种植为对照组（CK），共计5 个水平组合，3 次重复，每个重复100 株，共15个小区。试验于2021 年4 月9 日采用辣椒专用基质进行漂浮育苗，漂盘规格为66.5 cm×34 cm×5.5 cm（160 孔·盘-1）。小区按照1.2 m 起厢开沟，厢长4 m、厢面宽0.8 m、沟宽0.4 m，每小区共计5 厢，小区面积20 m2。使用宽度1.2 m、厚度为8 μm 的黑色地膜进行覆盖，周围用泥土压紧。6 月12 日，按照株行距0.4 m×0.6 m 进行打孔移栽，每穴1 苗，各菌肥按照厂家推荐用量（表1）与复合肥（900 kg·hm-2）作基肥1 次性施用。复合肥（N∶P∶K 的质量比为17∶7∶21）总有效养分含量≥45%，由贵州开磷集团股份有限公司生产。9 月10 日进行田间采收。田间病虫草害管理同大田生产。

表1 生物菌肥施用方法

1.4 测定指标与方法

1.4.1 干物质积累量 于成熟期选取代表性植株4株，将样品分为茎、叶、果、根4 个部分，测定时将样品于105 ℃下杀青30 min，于80 ℃条件下烘干至恒质量并称取其干质量，计算成熟期干物质积累量[13]：干物质积累量=各器官干物质质量/样本植株占地面积。

1.4.2 叶面积指数 于辣椒成熟期在选取的代表性植株（4 株）中随机选取1 株，使用LA-S 智能叶面积仪测定单株叶面积，再采用称重法计算总叶面积，并根据公式计算叶面积指数：叶面积指数=样本植株叶面积/占地面积[14]。

1.4.3 根系形态指标 按照长×宽×高为60 cm×40 cm×20 cm 的辣椒根系分布空间大小，于成熟期选取代表性植株1 株，用自来水将根部泥土洗净，整齐无重叠地摆放在30 cm×20 cm 的长方形玻璃皿中，用扫描仪（EPSON PERFECTION V700，Ja‐pan）进行根系图片扫描，采用WinRHIZO 根系分析系统分析得出总根长、根直径。然后将根系装入信封于80 ℃烘干至恒质量，测定根干质量和地上部分干质量，计算根冠比[15]。

1.4.4 果实品质指标 收集样品后，选择果实坚硬、色泽均匀、大小一致、无病虫害的果实，去掉果柄及萼片，在60 ℃恒温烘箱中烘干后粉碎，取40目筛后样品，按照GB/T 21266－2007 检测方法[16]测定总辣椒素含量，辣椒红素含量参照徐坤等[17]的丙酮提取法测定。采用全自动索氏脂肪分析仪和全自动凯氏定氮仪分别测定粗脂肪、粗蛋白含量[18-19]。

1.4.5 产量及其构成因素 各小区选取10 株辣椒采收，调查挂果数、单果质量。按照DB 52/T 976－2014[20]中的测产方法和校准系数计算各小区辣椒的干椒产量，考察其构成因素。

1.5 数据分析

采用SAS 9.0 进行数据统计分析，采用Statis‐tix 9 进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 不同生物菌肥对山地辣椒干物质积累量、叶面积指数的影响

由表2 可知，与常规种植相比较，添加4 种不同生物菌肥后均能提升辣椒成熟期茎、叶、果、根系等器官生物积累水平，茎干质量平均较常规种植增加86.0～289.0 kg·hm-2，叶干质量平均增加48.7～116.7 kg·hm-2，果干质量平均增加81.7～273.7 kg·hm-2，根干质量平均增加4.1～16.3 kg·hm-2，干物质积累量平均增幅269.9～643.8 kg·hm-2，其中茎、叶、果成熟期干质量增加幅度明显大于根系，干物质积累量显著高于常规种植，各处理之间根系生物量无显著差异。

表2 不同生物菌肥对山地辣椒干物质积累量、叶面积指数的影响

与CK 相比，施用不同生物菌肥均能显著提高茎干质量，阿尔格活性微藻营养液茎、果干质量最高，分别显著高于常规种植、草根8 号、多酶生物有机 肥、乡 喜 海 藻 菌94.04% 、30.11% 、49.94% 、51.61%；果干质量分别提高30.18%、5.17%、8.98%、19.43%，与常规种植存在显著差异。除多酶生物有机肥以外，施用其他3 种肥料均能显著提高叶干质量，草根8 号菌肥处理增幅明显，较CK 增加42.86%，达到显著差异水平。与CK 相比，4 种不同生物菌肥均能提高果实干质量，其中阿尔格活性微藻营养液处理增幅最大。

施用生物菌肥均能促进叶面积指数增加，表现为阿尔格活性微藻营养液>草根8 号>多酶生物有机肥>乡喜海藻菌>常规种植，施用阿尔格活性微藻营养液辣椒叶面积指数分别比常规种植、草根8号、多酶生物有机肥、乡喜海藻菌增加123.08%、4.23%、29.74%、46.29%，其中施用阿尔格活性微藻营养液、草根8 号和多酶生物有机肥叶面积指数显著高于常规种植处理，但三者之间未见显著差异，乡喜海藻菌叶面积指数相比常规种植未达显著差异水平。

2.2 不同生物菌肥对山地辣椒根系的影响

由表3 可知，施用生物菌肥均能提高根冠比，与常规种植相比，处理间根冠比增加范围仅在0.000 6～0.003 8，增幅1.79%～10.35%，草根8 号根冠比最大，但各处理间均无显著差异。不同菌肥处理下，辣椒根系总根长均显著增长，其中草根8 号促进效果最佳，其次分别为多酶生物有机肥、阿尔格活性微藻营养液、乡喜海藻菌，施用阿尔格活性微藻营养液与多酶生物有机肥、乡喜海藻菌间总根长均无显著差异。此外，菌肥施用后根直径呈降低趋势，其中多酶生物菌肥根直径较常规种植显著降低了14.37%，其他3 种菌肥存在不同程度降低，但均与对照无显著差异。

表3 不同生物菌肥对山地辣椒根系的影响

2.3 不同生物菌肥对山地辣椒产量的影响

由表4 可知，无论施用何种菌肥对辣椒挂果数、单果质量及产量提高均有一定促进作用。相比常规种植模式，施用菌肥后辣椒单株挂果数平均增加2～10 个，单果质量平均提高0.03～0.30 g，干椒产量平均提升168～353 kg·hm-2，施用菌肥后的干椒产量与CK 存在显著差异。与CK 相比，草根8 号和多酶生物有机肥均能显著提高辣椒挂果数，较常规种植分别提高11.90%、4.76%，乡喜海藻菌、阿尔格活性微藻营养液挂果数均与CK 无显著差异。施用阿尔格活性微藻营养液后辣椒单果质量显著增加，分别比CK、草根8 号、多酶生物有机肥、乡喜海藻菌等4 种处理增加14.29%、7.62%、12.68%、9.09%，草根8 号、多酶生物有机肥、乡喜海藻菌单果质量均与常规种植模式无显著差异。各处理辣椒产量表现为阿尔格活性微藻营养液>草根8 号>多酶生物有机肥>乡喜海藻菌>常规种植，4 种生物菌肥均能显著提高辣椒产量，产量增加了10.94%～25.54%，其中，施用阿尔格活性微藻营养液干椒产量最高，达到1719 kg·hm-2，与草根8 号无显著差异，但均显著高于多酶生物有机肥与乡喜海藻菌，多酶生物有机肥与乡喜海藻菌之间差异不显著。

表4 不同生物菌肥对山地辣椒产量的影响

2.4 辣椒产量与性状之间的相关分析

由表5 可知，在不同菌肥施用下，挂果数、单果质量、茎干质量、根干质量、干物质积累量、叶面积指数、总根长与产量呈极显著正相关，果干质量与产量呈显著正相关。挂果数与根干质量呈显著正相关，与叶面积指数和总根长呈极显著正相关。单果质量与茎干质量、干物质积累量呈极显著正相关，与根干质量呈显著正相关。茎干质量与果干质量、干物质积累量呈极显著正相关，与叶面积指数呈显著正相关。根干质量与叶面积指数呈显著正相关。果干质量与干物质积累量呈极显著正相关。总根长与干物质积累量、叶面积指数呈显著正相关。由此可知，在恒定的种植密度条件下，生物菌肥提高辣椒产量主要依赖于挂果数和单果质量的协调提升。

表5 辣椒产量与性状之间的相关系数

2.5 不同生物菌肥对山地辣椒果实品质的影响

由图1 可知，不同生物菌肥处理对辣椒果实品质有一定的影响，其中总辣椒素含量、粗脂肪含量、粗蛋白含量均随菌肥的施入呈现不同程度的增加，辣椒红素含量则呈现不同程度降低趋势，各处理间粗脂肪含量差异不显著。乡喜海藻菌、多酶生物有机肥、阿尔格活性微藻营养液、草根8 号总辣椒素含量分别高于常规种植29.73%、23.08%、15.80%、7.48%，除草根8 号外，施用其他3 种生物菌肥总辣椒素含量均与常规种植存在显著差异。辣椒粗脂肪含量表现为乡喜海藻菌>阿尔格活性微藻营养液>草根8 号>多酶生物有机肥>常规种植。辣椒粗蛋白含量表现为乡喜海藻菌>多酶生物有机肥>阿尔格活性微藻营养液>草根8 号>常规种植。施用乡喜海藻菌粗蛋白含量与多酶生物有机肥差异不显著，但显著高于其他3 个处理；施用多酶生物有机肥粗蛋白含量仅与对照存在显著差异；施用其他2种生物菌肥粗蛋白含量与对照三者间均无显著差异。在施入菌肥后，辣椒红素含量均呈现不同程度的降低，多酶生物有机肥辣椒红素含量降幅最大，且与对照存在显著差异，而施用其他3 种菌肥辣椒红素含量均与对照无显著差异。由此可以看出，总辣椒素含量、粗脂肪含量、粗蛋白含量最高均为乡喜海藻菌，表明其与其他菌肥相比，解淀粉芽孢杆菌对辣椒品质有较明显的改善作用。

图1 菌肥处理下辣椒果实品质

3 讨 论

大量研究显示，营养生长是作物高产形成的先决条件，作物生长发育是干物质与养分不断积累转运的过程，根、茎、叶作为作物的主要功能器官，其自身干物质积累水平和转移分配效率决定了营养物质向生殖器官的积累效率，茎叶生物量大量积累有利于后期碳水化合物的输出转化，为提高果实产量提供了充足的营养物质[21-24]。笔者的研究结果表明，辣椒产量与挂果数、单果质量呈极显著正相关，挂果数与叶面积指数、单果质量与干物质积累量均呈显著相关，说明施用菌肥有利于促进挂果数和单果质量协调提升而实现增产。笔者的研究中，辣椒单株挂果数主要来源于其营养生长进程，单果质量主要基于植株器官的营养物质积累水平，无论何种菌肥均能在一定范围内促进辣椒生长，增大光合叶面积指数，提高干物质积累水平，主要表现为优先改善根系性状，进而调控地上部长势，促进了挂果数和单果质量的协调提高而实现增产，这与张志刚等[25]的研究结果一致，可能是生物菌肥增加了土壤有益微生物群落数量，有效改善根部土壤微环境，菌群代谢物有利于增强作物根系功能，从而提高地上部长势，增加分枝数，增大叶面积，改善光合作用，促进地上部碳水化合物积累，为果实养分转运提供了物质来源，巩固单果质量而实现增产。此外，4 种不同生物菌肥均能调节作物长势而实现增产，从增产效果来看，以主要成分为枯草芽孢杆菌和藻类微生物菌肥产量最高，二者菌肥间产量无显著差异，均可作为当地推广生物菌肥、菌种鉴选的应用参考，2 种菌种作用根系后对辣椒的生长调控机制也有待研究。

前人的研究结果表明，生物菌肥具有改善果实品质的作用[26-28]，添加生物菌肥对番茄果实可溶性固形物含量、有机酸含量、维生素C 含量、可溶性糖含量和可溶性蛋白含量有改善作用[29]。微生物菌肥可明显改善果实色泽、口感，显著提高辣椒素含量，对辣椒果维生素C 含量和可溶性蛋白含量提升效果显著[30-32]。总辣椒素、粗脂肪、粗蛋白、辣椒红素含量是衡量加工型辣椒品质的主要指标，笔者研究发现添加4 种不同生物菌肥均能提高总辣椒素、粗脂肪、粗蛋白含量，其中对总辣椒素和粗蛋白含量影响强度较为明显，分别提高7.48%～29.73%和2.51%～13.79%，说明菌肥能促进辣椒品质的改善，具有调控辣度、口感的作用，这与周进[33]的研究结果相似，可能是有益菌促进植株生长，进而促进茎叶碳水化合物转化为次生代谢物并向果部运输，从而提高辣椒品质。此外，应用生物菌肥后辣椒红素含量表现出降低的变化趋势，具体机制有待进一步研究。

4 结 论

施用4 种不同生物菌肥均能够促进辣椒根系生长发育，增加辣椒单株挂果数，提高单果质量和产量，同时还能提高果实中总辣椒素、粗脂肪、粗蛋白含量，改善果实品质。4 种不同生物菌肥菌种，以枯草芽孢杆菌和藻类微生物菌肥施用后增产效果明显，研究结果可为当地推广生物菌肥提供应用参考。