球毛壳菌菌肥对草莓生长、产量和品质的影响

球毛壳菌菌肥对草莓生长、产量和品质的影响

0微生物菌肥在草莓生产应用中的研究进展[研究意义]草莓具有丰富的养分、维生素c和良好的栽培经济效益。在设施栽培中,由于多年连续大量施用化学肥料,造成土壤板结,肥力下降,土壤次生盐渍化,导致微生态失衡,土地生产能力下降。微生物肥料含有有益微生物菌群、活性酶、有机质及多种微量元素,能改良土壤,促进植物生长,增加产量和提高品质(赵贞等,2012)。当前微生物菌肥的应用日益受到重视,应用微生物菌肥可改良土壤,保护环境,提高作物产量和品质,研究微生物菌肥在草莓上的施用效果可为菌肥生产应用提供参考。【前人研究进展】球毛壳菌(Chaetomiumglobosum)ND35菌株为从健康毛白杨中分离的优势内生真菌,高建锋等(2010)研究结果表明,该菌株寄主植物范围广,定殖能力强,菌丝在植物体内蔓延迅速,有可能伴随植株完成整个生命周期,与植物形成互惠共生关系。印敬明(2007)研究结果表明,球毛壳菌ND35菌株对番茄有一定的促生增产作用,另对多种植物生长均具有明显的促进作用(刘畅等,2011;米士伟等,2011)。经检测分析该菌株对动植物和环境安全无害(高建锋等,2010)。余新燕等(2009)和孟庆果等(2010)的研究结果均表明,球毛壳菌为优良的生防菌株。【本研究切入点】目前国内外尚未见关于应用球毛壳菌生物菌肥提高草莓生物量、增加产量和改善品质的研究报道。【拟解决的关键问题】研究以球毛壳菌ND35为主要活性成分的真菌生物菌肥对设施农业植物草莓的促生增产作用,为引进适合上海市郊园艺作物无公害生产、经济适用的生物菌肥,大规模进行田间应用提供依据。1材料和方法1.1水解氮、各化学成分草莓栽培土壤为上海西南郊农田土,土壤理化性质为:土壤pH6.6～6.7,有机质35.01g/kg,水解氮195mg/kg,速效磷36mg/kg,速效钾122mg/kg。球毛壳菌生物菌肥制剂的主要活性成分为球毛壳菌ND35菌株,孢子含量为2.1×107CFU/g,由山东农业大学高克祥教授和江苏大学刘晓光教授提供。1.2施肥量、整地于2011年在上海现代农业开放实训中心钢架连栋塑料大棚温室内进行试验。2011年9月15日章姬草莓苗定植,同时根施球毛壳菌生物菌肥制剂,以不施菌肥为空白对照(T1),施肥量分别为0.5g/株(T2)、1.0g/株(T3)、2.0g/株(T4),共4个处理,施用的基肥为有机肥12000kg/ha、复合肥750kg/ha。每处理40株,定量浇水,按常规措施管理。株行距25cm×30cm,种植密度约67500株/ha,两行一畦,畦间有约30cm的空地,方便数据采集、果实采摘。数据采集取于每处理中间连续的30株。1.3样品的采集和保存根部施用生物菌肥一个月后,各处理随机挖取一株草莓,用自来水冲洗干净后,将根、叶片、叶柄3个部位分别切取0.5cm×0.8cm大小的组织块40块,经表面消毒后进行组织分离。每个带有PDA培养基的平皿内均匀放置8个表面消毒的组织块,25℃下恒温培养,每处理设5个重复。生长7d时记录在组织块边缘长出球毛壳菌ND35菌丝的组织块数量,统计分析其定殖情况。草莓定植一个月后,在样本采集区每隔7d各处理分别从里向外依次选择完全展开的功能叶取样。将新鲜植物叶片,擦净组织表面污垢,剪碎(去中脉)混匀。按规定数量称取样品用液氮冷冻于-80℃超低温冰箱中备用。12月1日开始采摘果实,每处理采摘8～10个颜色相近的完好成熟果实。以后每隔3d采摘一次。采后即称重量,草莓单果重指去掉萼片的鲜重,使用千分之一天平称量果实的重量,精确到0.001g。部分样品液氮冷冻于-80℃超低温冰箱中保存,用于测定Vc含量等指标。叶绿素、淀粉、Vc、可溶性糖、可滴定酸、可溶性蛋白等含量按有关参考文献中方法进行(徐昌杰等,1998;李合生,2000;布都会等,2004)。参考申光辉等(2012)方法计算处理效应(TE):TE(%)=[(T-CK)/CK]×100,其中T为处理组数据,CK为对照组数据。1.4统计分析试验数据采用SPSS17.0数据处理软件进行分析,采用Duncan’s新复极差法进行差异显著性检测。2结果与分析2.1叶片和叶片中定殖率从表1中可以看出,球毛壳ND35菌株在3个处理的根、叶柄、叶片中均有定殖,而且在叶柄和叶片中定殖率与ND35菌肥的施用量成正比。说明球毛壳ND35菌株能够在草莓植株体内的各部分定殖,并与其建立共生关系。2.2不同根冠比的草莓植株对第一菌的生物利用本研究结果表明(表2),施用菌肥明显促进了草莓植株的生长,地上和地下部分的鲜重和干重均有不同程度地提高,尤其是对植株地下部分促生效果突出,其中菌肥用量为1.0g/株的处理(T3)显著高于其他各组的处理(P<0.05,下同)。根冠比的大小反映了草莓植株地下部分和地上部分的相关性。较高的根冠比能够促进植株对养分的吸收,增加根部向茎部的养分运输,促进植株的营养生长。从表2可以看出,施用菌肥后能有效提高草莓的根冠比,T2、T3和T4处理均显著高于对照,分别比对照提高16.93%、15.87%和2.64%。2.3植株处理不同田间观察到施用菌肥的各处理草莓植株长势良好,其叶片颜色比对照处理的植株更浓绿。由图1可以看出,施用菌肥能够提高草莓叶片中总叶绿素含量,T2、T3和T4分别比对照(T1)提高19.91%、19.66%和6.89%,其中T2和T3处理效果更明显。2.4可溶性淀粉含量由图2可以看出,施用菌肥能够提高草莓叶片中可溶性淀粉的含量,T2、T3和T4处理分别比对照(T1)提高12.0%、24.0%和15.2%。T3处理效果最显著。2.5不同对草莓根系活力的影响根系活力的强弱反映植物体能量代谢水平,进而影响根系吸收功能。由图3可以看出,不同处理间草莓根系活力不同,施用菌肥的草莓植株的根系活力除T4处理外,显著高于空白对照处理(T1)。T2和T3处理与T1处理差异显著,分别比对照提高19.7%和20.15%。这说明施用0.5和1.0g/株的菌肥用量有利于提高草莓的根系活力。2.6菌肥量对产量的影响由表3可以看出,施用菌肥量在0.5和1.0g/株,均可以显著地提高草莓果实的产量,其中施用0.5g/株菌肥量处理的产量最高,比对照处理提高28.5%,可提高产量2382.75kg/ha,按市场价5.0元/kg计,可增加收入11913.75元/ha。其次是施用1.0g/株菌肥量处理,比对照处理提高15.4%,而施用2.0g/株菌肥量处理则降低了产量。2.7不同菌肥对草莓可溶性糖和糖酸含量的影响由表4可以看出,T2和T3处理的草莓果实中Vc的含量显著高于对照T1,分别提高5.38%和2.31%。施用菌肥提高了草莓果实中可溶性糖的含量,施用0.5和1.0g/株菌肥分别比对照提高13.49%和13.01%。施用菌肥处理也能提高草莓果实可溶性蛋白含量,相比对照,T2和T3处理均显著提高了可溶性蛋白含量。施用菌肥均降低了草莓果实中可滴定酸的含量,从而提高糖酸比。这说明施用毛壳生物菌肥提高了草莓果实的品质。3生物菌肥对草莓生长和品质的影响土壤肥力状况是决定设施草莓生产能否持续高产、优质和高效的关键因素之一。生产上一般多采用施大量有机肥并配施无机化肥的方法进行。但铵态氮作为氮源大量供应时,会引起草莓生物量降低、光合速率下降、根系生长受阻,并造成草莓设施土壤的理化性质不断下降,肥料利用率低,环境污染日益严重等问题(王连新等,2010)。施用生物菌肥不仅可提高肥料相对利用率,提高草莓的品质和产量,还可减少环境污染。吴建新等(2011)研究表明,在日光温室条件下接种丛枝菌根真菌显著提高了草莓苗期株高、叶柄长及根冠比;提高了草莓果实维生素C、可溶性糖、可溶性固形物含量、糖酸比,从而提高草莓果实品质。施用酵素菌肥可改善草莓的品质,能显著提高草莓果实的维生素C和可溶性糖含量,对果实可滴定酸的含量影响不大(蔡艳华等,2010)。硅酸钾与密旋链霉菌Act12菌剂配施可显著促进连作草莓生长,提高果实产量及品质,增强植株抗病性,有效缓解日光温室草莓连作障碍(申光辉等,2012)。本研究中球毛壳菌生物菌肥不同剂量试验结果与上述应用不同类型生物菌剂处理草莓的结果相似,低剂量(0.5～1.0g/株)的球毛壳菌生物菌肥可以促进草莓植株的生长,提高果实产量和品质,不同之处在于,2.0g/株的球毛壳菌生物菌肥却抑制了草莓植株的生长,与对照处理相比也降低了产量。至于2.0g/株的球毛壳菌生物菌肥剂量为何没有发挥其对草莓的促生增产作用,还需进一步深入研究。草莓生物量和产量是反映草莓生长状况最重要的指标。本研究结果显示,施用毛壳生物菌肥量在0.5和1.0g/株时,明显促进了草莓植株的生长,地上和地下部分的鲜重和干重均有不同程度地提高,尤其是对植株地下部分促生效果突出。不同菌肥含量处理的草莓植株叶片中的叶绿素含量、可溶性淀粉含量与对照相比均有不同程度地提高。在草莓营养生长期叶片可溶性淀粉含量积累较多,可为叶片中可溶性淀粉在进入生殖阶段大量向生殖器官中转移,满足果实发育对淀粉的需求,提高果实产量和品质奠定良好基础。根系活力大小直接影响作物生长和产量,根系活力越大,越有利于植物吸收和运输营养。施用球毛壳生物菌肥的草莓植株根系活力除T4处理外,明显高于对照处理(T1)。施用球毛壳菌肥量为0.5和1.0g/株时,也明显提高了草莓果实的产量和品质。丛枝菌根真菌能促进宿主植物的生长发育,虽然菌根真菌消耗植物叶片合成的碳水化合物,但它促进了根系对矿质营养的吸收,其改善植物矿质元素营养的作用已得到广泛认可(吴建新等,2011)。植物内生真菌是生活在植物体内,而不引起明显侵染症状的微生物。它们与植物长期协同进化,是互惠共生的关系。在没有菌根真菌存在的环境中,内生真菌可以起到替代菌根真菌的促生防病作用(刘畅等,2011)。本研究结果表明,球毛壳ND35作为植物内生真菌能够