木霉T11-W及蘋果枝條木屑對黃瓜幼苗生長的影響

王貽蓮，趙忠娟，楊凱，呂常厚，于毅，徐維生，李紀順*

(1.齊魯工業大學(山東省科學院) 山東省科學院生態研究所 山東省應用微生物重點實驗室，山東 濟南 250103；2.煙臺市農業技術推廣中心，山東 煙臺 264001；3.山東省農業科學院 植物保護研究所，山東 濟南 250100；4.山東省沂水縣諸葛鎮林業站，山東 沂水 276422)

我國是蘋果的主產地，2017年栽種面積為250.96萬公頃[1](1公頃=10 000平方米) ，2018年栽種面積有所下降，目前穩定在200萬公頃左右，而山東省栽種面積在26.7萬公頃以上，每年產生約179萬噸蘋果樹殘枝資源[2]。

蘋果枝條是一種含有豐富營養物質的有機物料[3]，但因其木質化程度高，降解速度慢，在資源再利用中受到限制[4]，大部分被焚燒或當作廢棄物處理，導致大量的生物資源被浪費。若將蘋果枝條開發為土壤改良劑還田，可提高土壤有機質含量，改善土壤貧瘠，降低化肥施用量，提高作物產量和品質[2]，還可減少其對環境的危害，對實現農業資源與生態環境的可持續發展具有重要意義[5-6]。

近年來，隨著循環農業理念的加強，人們在果樹枝條資源化利用方面做了多種嘗試，如生態覆蓋、有機堆肥和食用菌生產[3-4，7-9]等。但這些資源化利用方式存在周期長、利用效率低等缺點。如何提高廢棄蘋果枝條的利用效率，促進生物資源的再利用，是蘋果產業中亟待解決的問題之一[4]。

木霉(Trichodermaspp.)是一種廣泛存在于土壤、植物根際及根表的真菌，對多種植物病原真菌有拮抗作用，在生物防治領域應用較廣[10-12]，對外源有機物料的分解轉化具有一定作用。通常，研究人員利用麩皮、秸稈等有機物料培養木霉[7]，而利用蘋果枝條培養木霉并將其作為土壤改良劑還田的研究較少。蘋果枝條含有豐富的纖維素、木質素、糖類、脂肪及各種無機養分[7]，理論上可作為木霉的培養基質，提高木霉在土壤中的活力，兩者結合有利于植物的生長發育。

本文為探尋蘋果樹修剪枝條資源化快速利用的方法，利用木霉T11-W對有機物料分解轉化和促生的生物學特性，研究了蘋果枝條培養木霉后和同時添加木霉對盆栽黃瓜幼苗生長發育的影響，以期為果樹枝條資源化快速利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

木霉T11-W：山東省科學院生態研究所環境微生物團隊保存所有；蘋果枝條：海陽錦源利盛茶果種植專業合作社和龍口市煙禾家庭農場提供；黃瓜：品種為津研四號。

1.2 材料處理

處理木屑：蘋果枝條碎片經121 ℃滅菌30 min，接種3×106cfu/g木霉培養7 d后，于70 ℃恒溫培養箱烘干1 h，然后將其粉碎成木屑，備用；

原木屑：未滅菌蘋果枝條碎片于70 ℃恒溫培養箱烘干1 h，然后將其粉碎成木屑，備用；

木霉母液：木霉在馬鈴薯葡萄糖瓊脂(PDA)培養基上培養至產孢后，用滅菌水洗下并調至孢子濃度為3.5×108cfu/mL，備用；

黃瓜催芽：黃瓜種子(津研四號)于帶濾紙培養皿中催芽，備用。

1.3 試驗設計

本研究共有兩次試驗，分別于 2020年 6月和7月在山東省科學院生態研究所溫室內進行。第一次試驗設4個處理組，分別是1×105cfu/g木霉T11-W+0.7%(質量分數)原木屑處理、1×105cfu/g木霉T11-W處理、0.7%原木屑處理和空白對照；第二次試驗設5個處理組，分別是5×104cfu/g木霉T11-W+0.35%處理木屑處理、5×104cfu/g木霉T11-W處理、0.35%處理木屑、0.35%原木屑處理及空白對照，每組處理5次重復。試驗方案詳見表1～2。

表1 木霉及原木屑試驗方案

表2 木霉及處理木屑試驗方案

取試驗田間土壤，過20目篩，分裝于花盆(d=11.5 cm)中，每盆裝土600 g, 覆土100 g(0.7%木屑處理組每盆添加木屑4.9 g，0.35%木屑處理組添加木屑2.45 g)，澆200 mL底水(第一次試驗木霉菌處理組澆木霉T11-W 1000倍母液稀釋液，第二次試驗木霉菌處理組澆2000倍母液稀釋液)。每盆播種5粒已催芽露白的黃瓜種子，出苗后按時定量澆水，待生長滿15 d時，完整取出所有植株，用自來水沖洗干凈，測量株高、根長，然后再用去離子水清洗一遍，并分別烘干稱重，計算根冠比。

1.4 試驗指標測定方法

株高與根長的測定：用0 ～ 30 cm 的直尺測量黃瓜苗的株高和最長根的長度。

根干重與地上部干重質量測定：采用烘干法測定，根冠比為根干重與地上部干重的比值。

1.5 數據處理

數據采用Excel 2007和 SPSS 22.0軟件進行統計與分析，并用Duncan's新復極差法進行差異顯著性檢驗。

綜合評價方法采用隸屬值的計算方法：

R(Xij)=(Xij-Xijmin)/(Xjmax-Xjmin)，

(1)

式中，R(Xij) 為i處理j性狀的模糊隸屬值，Xij為i處理的j性狀值，Xijmin為i處理j性狀最小值，Xjmax為j性狀最大值，Xjmin為j性狀最小值。

2 結果與分析

2.1 木霉及原木屑對黃瓜幼苗生長的影響

由表3可知，木霉及原木屑同時添加處理，即T11-W+0.7%原木屑處理與空白對照相比，黃瓜苗的根長、根干重、地上部干重及根冠比均有所增加，但僅根冠比這一指標差異性顯著；單獨木霉T11-W處理對黃瓜苗的根長、株高、根干重、地上部干重及根冠比均高于空白對照，僅根長這一指標差異性顯著。0.7%原木屑處理與空白對照相比，黃瓜苗的根長和株高受抑制，根干重、地上部干重及根冠比增加，但差異不顯著。T11-W+0.7%原木屑處理與單獨木霉T11-W處理相比，黃瓜苗的根長和株高受抑制，但根干重和根冠比增加，T11-W+0.7%原木屑處理與0.7%原木屑處理相比，黃瓜苗的根長、根干重、地上部干重及根冠比增加，表明添加木霉T11-W可改善原木屑對根長的抑制，提高根的干物質量。

表3 木霉及原木屑對黃瓜幼苗生長的影響

將黃瓜苗的根長、株高、根干重、地上部分干重以及根冠比作為隸屬函數綜合評價指標，評價結果(表4)表明，用量為1×105cfu/g木霉T11-W處理對黃瓜幼苗生長促進效應最為顯著，其次是木霉及原木屑同時添加處理，即T11-W+0.7%原木屑處理，0.7%原木屑處理對黃瓜生長促進效應總體優于空白對照。

表4 木霉及原木屑對黃瓜幼苗生長影響的綜合評價

2.2 木霉及處理木屑對黃瓜幼苗生長的影響

木霉及處理木屑對黃瓜幼苗生長的影響結果詳見表5和表6。由表5可知，用量為5×104cfu/g木霉T11-W處理對黃瓜苗的根長、株高、根干重及地上部干重均高于空白對照，株高和地上部干重這兩項指標差異顯著，其他指標差異不顯著。0.35%處理木屑與空白對照相比，對黃瓜苗的株高有促生長作用，但差異不顯著，而根冠比較高差異顯著。0.35%原木屑處理與空白對照相比，對黃瓜幼苗的地上部干重有抑制，但根冠比高且差異顯著；T11-W+處理木屑與空白對照相比，對黃瓜苗的根長、株高、根干重及地上部干重均有抑制，僅地上部干重差異顯著，根冠比高且差異顯著。帶木屑處理組(T11-W+0.35%處理木屑、0.35%處理木屑和0.35%原木屑)根冠比均高于空白對照和單獨木霉T11-W處理，且差異顯著。

表5 木霉及處理木屑對黃瓜幼苗生長的影響

由表6可知，用量為5×104cfu/g木霉T11-W處理對黃瓜幼苗生長促進效應最為顯著，其次是0.35%處理木屑組，接著依次是空白對照、0.35%原木屑和T11-W+0.35%處理木屑組。表明在木屑使用量為0.35%時，處理木屑對黃瓜幼苗的促生長作用優于原木屑。處理木屑是先用蘋果枝條碎片培養木霉后又烘干粉碎，該處理會降低木霉菌的存活數量，但代謝產物存在，所以T11-W+處理木屑組相當于木霉菌使用了兩次，該處理組木屑促生長作用綜合排序低，可能與木霉菌的用量大或代謝產物量大有關，需要進一步試驗驗證。

表6 木霉及處理木屑對黃瓜幼苗生長影響的綜合評價

3 結論與討論

為探尋蘋果樹修剪枝條資源化快速利用方法，本文研究了木霉生防功能菌T11-W與蘋果枝條碎片木屑結合對黃瓜幼苗生長發育的影響，結果顯示：單獨木霉T11-W處理對黃瓜幼苗生長促進效應最為顯著；0.35%原木屑處理與空白對照相比，對黃瓜幼苗根長的抑制率為4.44%，莖高抑制率為0.26%，根干重與地上部干重均低于對照；而0.7%原木屑處理對根長抑制率為2.19%，莖高抑制率為6.38%，根干重提高23.16%，地上部干重提高9.34%，表明原木屑添加量大，有利于黃瓜幼苗的生長；原木屑質量分數為0.7%時，添加木霉可改善其對根長的抑制，并能進一步提高根的干物質量；木屑在相同使用量(0.35%)時，處理木屑對黃瓜幼苗的促生長作用優于原木屑處理；T11-W+處理木屑促生長作用綜合排序低，可能與木霉菌的用量大或代謝產物量大有關，需要進一步試驗驗證。

木霉T11-W+木屑處理綜合評價排序雖不如單用木霉T11-W處理，但根冠比卻高于其他所有處理。根冠比能反映植物的生長狀況，也能反映土壤環境對根系和地上部分的不同影響[13]。本研究中，所有帶木屑處理組(1×105cfu/g T11-W +0.7%原木屑、0.7%原木屑、5×104cfu/g T11-W+0.35%處理木屑、0.35%處理木屑和0.35%原木屑)根冠比均高于空白對照和木霉T11-W處理，這可能是因為添加蘋果枝條木屑增加了土壤孔隙度，為黃瓜苗的根系生長提供了空間，黃麗云等[14]也認為土壤疏松孔隙多有利于根的生長。也可能是因為蘋果枝條木屑營養物質釋放緩慢，養分供應速率低，根系的吸收表面積增大，光合產物消耗多，向地上部輸送物質減少，影響地上部生物量的積累，進而導致根冠比增加[15]。若延長黃瓜的生長期，木屑營養物質充分釋放，木霉T11-W+木屑處理促生長優勢是否會超過木霉T11-W處理，需要進一步驗證。