竹纤维菌肥配施有机肥对草莓生长的影响

卫 纪,罗梓澜，张金妍，肖析蒙,2，杨瑶君,2，龙文聪,2*

(1.乐山师范学院生命科学学院，四川乐山 614000；2.竹类病虫防控与资源开发四川省重点实验室，四川乐山 614000)

草莓(Fragaria×ananassaDuch.)又名红莓、洋莓、地莓等，属蔷薇科多年生常绿草本植物[1]；其植株矮小，呈丛状生长，果实艳丽，柔嫩多汁且酸甜适中，具有丰富的维生素C及营养价值，且用作保健，在国内外市场备受消费者青睐[2]。

由于栽培周期短、经济效益高等优点，种植草莓已成为不少地区增收、致富新产业，目前，我国草莓种植面积和产量跃居世界第一[3]。但由于存在盲目扩张、种植施肥不科学、不合理等行为，使得滥用滥施现象普遍存在，因而造成土壤酸化、板结等[4]，最终引发草莓生长不良、病虫害多发及果实品质、产量下降等，严重制约了其产业发展[5]。

推行绿色农业发展是乡村振兴的必然选择，同时也是改善现有种植、施肥的重要途径。近年来微生物肥料作为一类新型肥料，改善土壤根际微生态对促进植株生长、保持土壤肥力及病害防治等方面具有良好作用[6]，因而被广泛使用。但如何维持传统菌肥有效活菌在土壤中的存活，是保障其发挥功效的关键[7]，而竹纤维微生物菌肥是一款新型生物菌肥，是一种集保水增肥促根为一体的新型微生物肥料，能够快速吸水并保持土壤湿润，与肥料自身及土壤有机物为促生菌提供良好的繁殖环境，使其能够在不同土壤环境快速形成优势菌群[8]，在保水、增肥等功效上优于传统菌肥[9-10]。因此，笔者通过竹纤维微生物菌肥与有机肥按不同量配施，探究其对草莓苗生长及土壤养分的影响，为改良传统农业种植现状提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料供试草莓品种为“红颜”，购自乐山市高新区车子镇红豆草莓采摘园。供试竹纤维微生物菌肥为竹类病虫防控与资源开发四川省重点实验室提供，该产品富含枯草芽孢杆菌、棕色固氮菌等多种功能复合菌及高吸水性改性竹纤维高分子多糖，其有效活菌数≥5×108CFU/g，有机质≥60%，吸水>50倍；供试有机肥为市售酒糟发酵有机肥，有机质含量>78.6%。

1.2 试验试剂与仪器试剂(AR)：聚乙烯吡咯烷酮K30、EDTA-Na2、2-甲氧基苯酚、四唑氮蓝等。仪器：郑州锦农科技有限公司生产研发的JN-GYF高精度土壤肥料养分检测仪(含专用试剂)和JN-4N叶绿素测定仪等常规仪器。

1.3 试验设计试验分为5个组(表 1)，各组栽培于2个种植箱(长×宽×深为80 cm×50 cm×20 cm)，共计180株草莓苗，于2020年11月种植在乐山市高新区国检中心，各组苗株栽培和日常管理均保持一致。

表1 不同施肥处理配比Table 1 Ratio of different fertilization treatments

各指标于2021年4月10日(D0)开始初始测定，之后每隔15 d测定一次以D1、D2、D3、D4表示，共计5次，每次重复3组。

1.4 检测方法

1.4.1植株样品处理方法。采取随机取样原则，各处理组于2个种植箱中随机选择6株样品，分3份。处理叶片时应避开较粗大的老叶片，将每组样品用清水洗净、擦干后放至0 ℃冰箱保存。

1.4.2叶绿素相对含量和叶片氮含量的测定。采用叶绿素仪测定叶片叶绿素相对含量和叶片氮含量[11-12]。在田间用擦镜纸将叶片擦拭干净直接用JN-4N多次测定同一叶片不同位置，最终读取显示器上SPAD值和叶片氮含量，将多次测量数据的平均值作为该植株SPAD值和叶片氮含量的参照[13]。

1.4.3过氧化物酶(POD)活性的测定。POD粗酶液提取：每组取上述制备叶片0.25 g，放入事先预冷的研钵中，剪成宽2 mm、长5 mm的细丝状，剪碎后加入适量石英砂及少量pH为7.8(0.2 mol/L)内含1%聚乙烯吡咯烷酮K30的磷酸缓冲溶液；之后迅速研磨成浆，并将匀浆转移至离心管中定容至25 mL，再于5 ℃(4 000 r/min)离心15 min，离心管上层透明液即为POD粗酶提取液[14]。取上层清液1 mL于比色杯中，之后迅速加入3 mL愈创木酚反应液置于波长470 nm分光光度计中，每隔1 min记录1次吸光值，以1 min 470 nm吸光度变化0.01个单位表示当前叶片过氧化物酶活性值。

1.4.4根系活力测定。采用TTC法[15]测定草莓根系活力大小。

TTC标准曲线的制作：配制0.4%的TTC溶液，取0.2 mL转移至烧杯中，加少许Na2S2O4摇匀，待生成红色TTF后转移至10 mL容量瓶，用乙酸乙酯定容。然后分别取0.25、0.50、1.00、1.50、2.00 mL TTF溶液至10 mL容量瓶中，随即用乙酸乙酯定容至刻度，得到TTF标准溶液[15]。以乙酸乙酯作空白，依次在485 nm波长下测定各梯度标准液的吸光值，将所得数据导入Origin 2019b进行线性拟合并得出回归方程(图 1)。

图 1 TTC标准曲线Fig.1 TTC standard curve

1.4.5土壤中铵态氮、有效磷和速效钾测定。

1.4.5.1土壤样品处理方法。采用5点取样法，分别在各试验组0～10 cm处取约500 g适量新鲜土壤进行混合，置于通风处自然晾干3～5 d。将土样碾碎去除杂质过100目筛后用于土壤速效养分含量测定。

1.4.5.2土壤样品测定方法。各试验组称取1 g风干过筛土壤样品倒入三角瓶中，并加入20 mL土壤浸提剂和0.3 g土壤脱色剂，置于摇床上保持20～25 ℃振荡3 min，之后具体操作步骤参照锦农科技研发的JN-GYF高精度土壤肥料养分检测仪配套测定方法。

1.5 数据处理及分析采用Microsoft Excel 2016、SPSS 25统计分析软件进行整理和组内、组间方差分析，使用Origin 2019b作图。

2 结果与分析

2.1 草莓叶片SPAD值及氮含量的变化对草莓叶片SPAD值进行显著性分析(表2)，菌肥和有机肥不同配比施肥对叶片SPAD值及叶片氮含量的影响随时间呈先增加后降低趋势，在D2时期SPAD值和叶片氮含量均出现最大值。其中，D0到D2时期T2组SPAD值增幅最大、增量达12.10，D2时期T2组平均值为43.00,是同期CK 的1.09倍，结果存在显著差异(P<0.05)。当菌肥定量增加有机肥比较D0至D4时期T2、T4组，结果表明，T2组SPAD值较T4增加12.16%；当有机肥不变增加菌肥用量比较D0至D4时期T2、T3组，结果表明，T2组SPAD值较T3增加14.66%，达显著差异(P<0.05)。对叶片氮含量进行显著性分析(表 3)，结果表明，整个时期T2组氮含量始终大于其他试验组，但其增幅不及T4(T4增幅达15.93%，是T2的2.15倍)，CK则呈负增长，较初始测量值增加-1.15%。比较D0至D4时期菌肥定量增加有机肥T2、T4或有机肥不变增加菌肥T2、T3，结果表明，T2组叶片氮变化率与T4相比增加-53.48%、较T3增加478.91%，结果均达显著差异水平(P<0.05)。表明菌肥和有机肥对SPAD值和叶片氮含量均具有一定影响，但菌肥的改善效果更为显著，其中增施有机肥反而对叶片氮含量具有一定的抑制作用。

表2 不同配比施肥草莓叶片SPAD值随时间的变化Table 2 Changes of SPAD value of strawberry leaves with time at different fertilization ratios

表3 不同配比施肥草莓叶片氮含量随时间的变化Table 3 Changes of nitrogen content in strawberry leaves with time at different fertilization ratios 单位：mg/g

对各测定期叶片氮含量与SPAD值变化情况的相关性进行分析，结果发现，菌肥和有机肥均能对草莓SPAD值和叶片氮含量起到改善作用，对比T2和T4、T2和T3发现提高有机肥配比对SPAD值和叶片氮含量的促进效果不如增施菌肥。为进一步验证同一配比施肥对叶片氮含量和SPAD值的影响是否存在相关性，通过皮尔逊相关性分析(表 4)发现，同一试验组在各测定期叶片SPAD值和叶片氮含量之间呈极显著相关性(P<0.01)。

表 4 不同时期不同配比施肥草莓叶片SPAD值和叶氮含量相关性分析Table 4 Correlation analysis between SPAD value and leaf nitrogen content of strawberry leaves with different fertilization ratios in different periods

2.2 草莓叶片POD活性变化POD作为植物体抗氧化酶系统中重要的酶类，在植物光合、呼吸及生长中能催化细胞内H2O2分解起保护、维持细胞内活性氧动态平衡的作用[13]，因此POD活性对植物生长具有重要意义。在D0到D4时期各试验组POD活性均呈增长趋势(图 2)，其中增幅最大的为T2达122.77%,最小的为CK仅61.80%，其中T2增幅是CK的1.99倍，达显著差异水平(P<0.05)。通过对各组POD活性均值对比分析，发现活性均值最大为T4[736.875 U/(g·min)]、最低的是CK[436.093 U/(g·min)]，其中，T4最大值达1 013.619 U/(g·min)是CK最大值的1.84倍。对比T1和T3、T1和T4发现，当菌肥确定增施有机肥，T3组POD活性仅D4测定期略高于T1；当有机肥确定增施菌肥，T4组各时期POD活性均显著大于T1。表明菌肥和有机肥均对POD活性具有改善效果，但菌肥配比的变化对POD活性的影响显著大于有机肥。

2.3 草莓根系活力变化草莓根系是由着生于短缩茎上的不定根组成的须根系，具备固定植株、吸收水分、供给养分的功能，因此，根系活力及根系生长状况直接关系到草莓植株的生长，并最终影响产量和品质[16]。由表 5可知，处理组根长、初生根数量及鲜重、干重均高于CK，其中T2组初生根数量是CK的1.89倍，根长是CK的1.23倍。通过对比发现，T2组各测定指标均高于其他试验组，表明T2配比对草莓根系物理指标影响显著。对比T1、T3(T4)发现当增加菌肥含量时根长、初生根数量、鲜重、干重的改善效果明显大于增施有机肥。故菌肥配比越高草莓须根系的长度及数量越多也越重，表明菌肥可以显著改善草莓根系生长状况(图 3)。

表5 不同配比施肥对草莓根系生长的影响Table 5 Effects of different fertilization ratios on root growth of Strawberry

由图 4可知，就不同配比施肥对根系活力改善的结果来看，T2组根系活力在测定期均显著高于其他试验组。其中，D0至D4时期T2组增量为0.199 4 μg/(mg·h)，是CK的2.08倍，此间增幅达46.18%，是CK的1.75倍。当菌肥定量增施有机肥或有机肥不变增施菌肥时，对比T1和T3、T1和T4发现，T3、T4组根系活力增量与T1相比分别提升了1.15、1.17倍。表明通过改变施肥配比无论增加有机肥还是菌肥的量对草莓生长指标及根系活力均具有显著促进作用。

注：不同小写字母表示组内差异显著(P<0.05);不同大写字母表示组间差异显著(P<0.05)。Note:Different lowercase letters indicated significant difference within the group(P<0.05) ;Different upper case letters indicated significant difference between groups(P<0.05).图 2 不同配比施肥草莓叶片过氧化物酶(POD)活性随时间的变化Fig.2 Changes of peroxidase (POD) activity in leaves with different fertilization ratios over time

2.4 土壤速效养分的变化

2.4.1土壤铵态氮含量。研究表明，草毒生长发育过程中对肥料具有较高需求，而氮肥作为需求之一主要通过根系吸收和其他形式转化，常以土壤氮含量作为植物优质高产的参考[17]。从图 5A可以看出，各试验组铵态氮含量均随时间推移呈增长趋势，其中增幅最大的为T2达175.34%，是CK的1.44倍，其铵态氮含量最高达102.37 mg/kg，是CK最高含量62.50 mg/kg的1.64倍，结果达显著差异水平(P<0.05)。当菌肥定量增施有机肥或有机肥不变增施菌肥时，对比T2和T3、T2和T4发现，D0和D4时期T2、T3、T4平均增长量分别为13.04、8.41、9.73 mg/kg，增幅分别为175.34%、108.77%、117.20%，有机肥定量增施菌肥T2较T3组相对增长61.20%，菌肥定量增施有机肥T2较T4组相对增长49.61%，达显著差异水平(P<0.05)，说明增施菌肥对铵态氮含量的影响更显著。

图 3 不同配比处理草莓根系形态Fig.3 Root morphology of strawberry treated with different ratios

2.4.2土壤有效磷含量。有效磷指的是在土壤中容易被植株吸收的磷成分，是评价土壤供磷水平的一个重要指标[17]。由图5B可知，所有试验组有效磷含量在测量周期内均下降，其中T4试验组由最初13.61 mg/kg下降至2.19 mg/kg，相比CK 50.90%的降幅，T4组变化值是其1.65倍。当菌肥定量增施有机肥或有机肥不变增施菌肥时，对比T2和T3、T2和T4发现，D0到D4时期T2、T3、T4增长量分别为-14.95、-13.60、-11.42 mg/kg，增幅分别为-79.80%、-62.43%、-83.91%，当有机肥定量增施菌肥T2较T3组相对增长27.82%，菌肥定量增施有机肥T2较T4组相对增长-4.90%，结果达显著差异水平(P<0.05)。在测定期内T2组有效磷含量变化量最大，但增幅小于T4，说明基肥配比对有效磷含量具有一定影响，同时，当菌肥含量一定时减少有机肥的施用可以显著提高有效磷吸收。

2.4.3土壤速效钾含量。由图5C可知，测量期内各组速效钾含量均为下降状态，变化最大的为T2组，下降量为114.42 mg/kg，而CK在此期间出现增长，增量为12.27 mg/kg，结果达显著差异水平(P<0.05)。

T2与T3、T4相比，在测量期内T2由初始161.80 mg/kg下降至47.38 mg/kg增幅为-70.72%，T3组速效钾含量由初始139.10 mg/kg 降至59.47 mg/kg增幅为-57.25%，有机肥含量不变增加菌肥时T2较T3组相对增长23.53%；当菌肥含量不变增加有机肥T4组速效钾含量由初始107.71 mg/kg降至32.51 mg/kg 增幅为-69.82%，T2较T4组相对增长1.30%，结果达显著差异水平(P<0.05)。说明增施菌肥对土壤速效钾含量的影响效果较增施有机肥更显著。

注：不同小写字母表示组内差异显著(P<0.05);不同大写字母表示组间差异显著(P<0.05)。Note:Different lowercase letters indicated significant difference within the group(P<0.05);Different upper case letters indicated significant difference between groups(P<0.05).图4 不同配比施肥根系活力随时间的变化Fig.4 Changes of root activity with time under different fertilization ratios

3 讨论

研究表明，菌肥与有机肥配施对草莓SPAD值及叶片氮含量具有显著促进作用，对比T2和T4、T2和T3发现，竹纤维菌肥对SPAD值及叶片氮含量所产生的促进效果要优于有机肥，此外，通过皮尔逊相关性分析探究SPAD值与叶片氮含量间是否具有相关关系，结果证实SPAD值与叶片氮含量存在极显著正相关关系(P<0.01)，与杨虹霞等[18]雷泽湘等[19]研究结果相符。

该研究结果表明，菌肥和有机肥均对POD具有促进作用，但菌肥对POD的实际影响显著优于有机肥，这与周游等[20]研究PGPR对提升芹菜中POD等防御性酶活性具有显著效果以及Chen等[21]研究富含多种枯草芽孢杆菌的生物菌肥对提高草莓POD等酶活性的结果相符。研究发现，微生物菌肥作为一种天然绿色、无毒无害的微生物菌剂，具有改善土壤微生物数量及活性、提高土壤肥力、促进作物生长等功能[22-24]，而该试验采用竹纤维微生物菌肥+有机肥的处理模式，选用的竹纤维微生物菌肥所含有的竹纤维多糖为土壤提供了充足的碳源及水分，使有机质、土壤含水含量得到保证[8-9]。功能菌极大地丰富了土壤微生物，在提高土壤有益菌数量的同时还促进了优势菌群的代谢活动从而加快了土壤有机质及速效养分的分解与积累[25]。

注：不同小写字母表示组内差异显著(P<0.05);不同大写字母表示组间差异显著(P<0.05)。Note:Different lowercase letters indicated significant difference within the group(P<0.05) ;Different upper case letters indicated significant difference between groups(P<0.05).图5 不同配比施肥土壤铵态氮、有效磷、速效钾随时间的变化Fig.5 Changes of soil ammonium nitrogen, available phosphorus and available potassium with time

该试验结果表明，菌肥和有机肥配比与CK相比其根系活力及土壤速效养分显著提升，其中，增施菌肥对根系活力及土壤速效养分的改善效果显著优于增施有机肥，因所施菌肥富含大量的PGPR复合功能具有固氮、解磷、解钾等功能[26]，在施入土壤后，有益菌快速繁殖，形成群体优势，将根系难以吸收利用的营养转化为可用形态，从而减少化学肥料的施用[27]，这与周进[28]的结果一致，根系作为植物生长的重要营养吸收器官，根系活力水平对植株的生长具有显著影响。因此，在实际生产中，将竹纤维微生物菌肥与化肥、有机肥配施是可行的，既能减少化肥和有机肥的用量，同时又可提高土壤速效养分。但试验缺乏对土壤有机质和微生物含量的测定，其详细作用效果还需进一步试验验证。

4 结论

综上所述，菌肥和有机肥任一配比对草莓生长的促进效果均显著大于CK，通过改变基肥配比对土壤氮、磷、钾的分析发现，D0时期各组铵态氮含量相对差异在合理阈值间，速效磷、有效钾含量则差异较大。对其进行动态监测发现，T2组各指标均优于其他试验组，通过对不同配比试验组的分析发现，有机肥和菌肥对土壤速效养分均具有一定影响，但竹纤维微生物菌肥较有机肥而言改善效果更为明显，进而显著提升草莓根系活力、过氧化物酶活性及植株抗逆性，同时，对草莓叶片SPAD值及叶片氮含量也有显著促进效果且进一步验证了SPAD值和叶片氮含量之间存在极显著相关性。表明竹纤维菌肥和有机肥配施在改善草莓生长状况及土壤速效养分上均具一定功效，但竹纤维菌肥对草莓的整体促进效果更为显著。该试验为实现化肥减量及改善施肥结构提供了理论和技术支持，在实际生产中具有重要的指导与应用价值。