假單胞菌配施雞糞對小白菜產量及品質的影響

賀國祥，張 杰，孟會生，洪堅平

（山西農業大學 資源環境學院，山西 太谷 030801）

微生物菌劑作為一種現代農業科學技術的產物，利用微生物的生命活動可以提高農產品產量、改善農產品品質、減少化肥用量、降低成本、改良土壤、保護生態環境[1-5]，已經有較多的事例。學者們對熒光假單胞菌對植物生長的有益影響較為關注。研究表明，熒光假單胞菌（Pseudomonas fluorescens）[6]是一類重要的植物根際促生菌（PGPR），通過產生生長素、細胞分裂素、赤霉素、乙烯和脫落酸等植物激素來實現刺激植物生長；還可以通過產生抗生素、水解酶和誘導系統抗性，提高植物抗病性，防止植物病原微生物的有害影響[7]；通過產生鐵載體并作為解鉀菌和解磷菌，促進寄主植物對環境中不溶性鐵、鉀、磷元素的吸收和利用，增加土壤中的養分，提高養分利用率，這在農業生產方面具有巨大的應用價值[8-9]。目前，微生物菌劑配施有機肥已在復墾土壤培肥改良技術上倍受關注[10-14]。假單胞菌作為根際促生菌的研究已有較多成果，但針對利用假單胞菌配施有機肥在生產實踐方面的研究還需要豐富，特別是針對熒光假單胞菌配施有機肥在復墾土壤方面的研究。

本研究通過盆栽試驗，利用已有的具有促生效果的熒光假單胞菌配施雞糞，在復墾土壤上盆栽小白菜，研究不同處理對小白菜產量、品質、養分利用率的影響，并通過隸屬函數法[15]進行綜合評價，探討復墾土壤假單胞菌配施雞糞對小白菜的促生作用，確定在復墾土壤上菌劑配施雞糞的最佳方案，旨在為菌肥的合理有效施用和復墾土壤培肥改良提供一定的理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試作物為青梗小白菜（Brassica rapavar.chinensis'Communis'），由山西大豐種業集團有限公司提供。

供試有機肥為完全腐熟的雞糞，含有機質54.8%、N 1.65%、P2O53.09%、K2O 2.59%，由太谷縣鴻昊養殖專業合作社提供。雞Ⅰ為盆施腐熟雞糞6.25 g/kg，雞Ⅱ為盆施腐熟雞糞12.5 g/kg。

供試菌劑為山西農業大學資源環境學院微生物課題組篩選并且保藏的有促生能力的N64、W137這2株熒光假單胞菌（Pseudomonas fluorescens），經檢驗菌種間無拮抗作用。菌株用LB液體培養基（蛋白胨10 g/L，酵母提取物5 g/L，NaCl 10 g/L）培養至對數生長期（OD600=1），制成熒光假單胞菌菌0、菌Ⅰ與菌Ⅱ。其中，菌0為10 mL無菌的培養基；菌Ⅰ為10 mL有效活菌數≥0.5×108cfu/g；菌Ⅱ為10 mL有效活菌數≥1.0×108cfu/g。

供試土壤取自山西省晉中市榆次區后溝村復墾當年土壤，土壤類型為石灰性褐土，質地為沙壤土。土壤取回后風干，充分過篩混勻備用。供試土壤化學性質為：全氮0.142 g/kg，堿解氮9.58 mg/kg，全磷0.25 g/kg，有效磷2.51 mg/kg，全鉀1.97 g/kg，速效鉀55.17 mg/kg，有機質3.45 g/kg，pH值8.5。

1.2 試驗設計

試驗于2021年2—6月在山西農業大學實驗站進行。試驗采用完全隨機設計，利用盆栽試驗研究不同處理對白菜產量、品質的影響。試驗盆26 cm×26 cm×23 cm，內裝土2.5 kg。試驗共設置10個處理，分別為：CK、菌0、菌Ⅰ、菌Ⅱ、雞Ⅰ+菌0、雞Ⅰ+菌Ⅰ、雞Ⅰ+菌Ⅱ、雞Ⅱ+菌0、雞Ⅱ+菌Ⅰ、雞Ⅱ+菌Ⅱ。每個處理設置4個重復，共40盆。

本試驗按照每盆土底肥等量施肥的原則進行設計，每個處理中所施底肥為N 0.15 g/kg、P2O50.10 g/kg、K2O 0.10 g/kg，底肥分別由尿素（N 46%）、過磷酸鈣（P2O516%）、硫酸鉀（K2O 45%）提供，腐熟的雞糞與底肥在裝盆時一起施入土壤中。

2021年2月11日在山西大豐種業集團有限公司開始小白菜的育苗，3月3日選用長勢大體均勻一致的小白菜幼苗移栽至盆內，每盆移苗2株，后期每盆定植1株。根據小白菜生長情況進行室內通風、澆水等管理。4月15—16日進行小白菜采樣、收獲，測其產量。

1.3 測定指標及方法

樣品分析在山西農業大學資源環境學院實驗室進行。4月17日采集植株同一部位的新鮮葉片進行品質指標的測定。維生素C含量的測定采用2,6-二氯靛酚滴定法[16]；硝態氮含量的測定采用硝基水楊酸比色法[16]；葉綠素含量的測定采用乙醇丙酮浸提比色法[16]；還原糖含量的測定采用蒽酮比色法[16]。4月24日對烘干處理以后的植株樣品研磨，之后進行H2SO4-H2O2消煮，采用奈氏比色法測定全氮含量[17]；采用釩鉬黃比色法測定全磷含量[17]；采用火焰光度計法測定全鉀含量[17]。

本試驗為了分析哪種處理更優異，對試驗結果通過隸屬函數法[15]進行綜合評價。

1.4 數據處理與分析

試驗結果采用Excel統計平均值，用SPSS 18.0進行鄧肯顯著性分析，采用Originpro 2018作圖。

2 結果與分析

2.1 假單胞菌配施雞糞對小白菜產量的影響

從圖1可以看出，菌0、菌Ⅰ處理的小白菜產量與CK間差異不顯著；其他處理與CK相比均有不同程度的增加，并且差異顯著。其中，雞Ⅱ+菌0、雞Ⅱ+菌Ⅰ、雞Ⅱ+菌Ⅱ處理均顯著高于雞Ⅰ+菌Ⅰ、雞Ⅰ+菌Ⅱ處理，又顯著高于菌Ⅱ、雞Ⅰ+菌0處理，雞Ⅱ+菌Ⅱ的小白菜產量最高，較CK顯著高65.97%（P＜0.05）。不施用雞糞的處理中，菌Ⅱ與菌0間差異顯著。在施用雞糞的處理中，雞Ⅰ+菌0與其他處理間差異顯著。對比分析，菌劑配施雞糞對增加小白菜產量的影響要大于單施菌劑處理，單施用菌劑大于不施用菌劑處理。

圖1 假單胞菌配施雞糞對小白菜產量的影響Fig.1 The effect of combined application of Pseudomonas and chicken manure on the yield of bok choy

2.2 假單胞菌配施雞糞對小白菜品質的影響

2.2.1 假單胞菌配施雞糞對小白菜維生素C含量的影響 從圖2可以看出，雞Ⅱ+菌Ⅱ處理與其他處理間差異顯著，小白菜維生素C含量最高，較CK顯著高40.5%（P＜0.05）；其他處理與CK相比雖然均有不同程度的增加，但差異不顯著。在不施用雞糞的處理中，菌Ⅱ與其他處理相比，維生素C含量較高。在施用雞糞的處理中，雞Ⅱ+菌Ⅱ與其他處理間差異顯著。對比分析，菌劑配施雞糞對增加小白菜維生素C含量的影響要大于單施菌劑處理，單施用菌劑與不施用菌劑處理間差異不顯著。

圖2 假單胞菌配施雞糞對小白菜維生素C含量的影響Fig.2 The effect of combined application of Pseudomonas and chicken manure on the vitamin C content of bok choy

2.2.2 假單胞菌配施雞糞對小白菜葉綠素含量的影響 假單胞菌配施雞糞對小白菜葉綠素含量的影響如圖3所示。

圖3 假單胞菌配施雞糞對小白菜葉綠素含量的影響Fig.3 The effect of combined application of Pseudomonas and chicken manure on the chlorophyll content of bok choy

由圖3可知，菌0、菌Ⅰ、菌Ⅱ、雞Ⅰ+菌Ⅰ處理與CK相比，差異不顯著；其他處理與CK相比均顯著增加。雞Ⅱ+菌Ⅰ與雞Ⅰ+菌0間差異顯著，小白菜葉綠素含量最高，較CK顯著高50.6%（P＜0.05）。在不施用雞糞的處理中，菌Ⅱ與菌0、菌Ⅰ間差異顯著，葉綠素含量最高；在施用雞糞的處理中，雞Ⅱ+菌Ⅰ與其他處理相比，葉綠素含量最高。對比分析，菌劑配施雞糞對增加小白菜葉綠素含量的影響要大于單施菌劑處理，單施用菌劑與不施用菌劑處理間差異不顯著。

2.2.3 假單胞菌配施雞糞對小白菜還原糖含量的影響 由圖4可知，雞Ⅰ+菌Ⅱ、雞Ⅱ+菌0、雞Ⅱ+菌Ⅰ、雞Ⅱ+菌Ⅱ處理較CK的小白菜還原糖含量均顯著增加，雞Ⅱ+菌Ⅰ、雞Ⅱ+菌Ⅱ處理顯著高于雞Ⅰ+菌Ⅱ、雞Ⅱ+菌0，雞Ⅱ+菌Ⅱ處理的小白菜還原糖含量最高，較CK顯著高33.71%（P＜0.05）；其他處理與CK間差異不顯著。在不施用雞糞的處理中，菌Ⅱ處理的還原糖含量高于菌0、菌Ⅰ。在施用雞糞的處理中，雞Ⅱ+菌Ⅱ處理還原糖含量高于其他處理，與雞Ⅰ+菌0處理間差異最顯著。對比分析，菌劑配施雞糞處理對增加小白菜還原糖含量要大于單施菌劑處理，單施用菌劑處理與不施用菌劑處理間差異不顯著。

圖4 假單胞菌配施雞糞對小白菜還原糖含量的影響Fig.4 Effects of combined application of Pseudomonas and chicken manure on reducing sugar content of bok choy

2.2.4 假單胞菌配施雞糞對小白菜硝態氮含量的影響 由圖5可知，雞Ⅰ+菌Ⅱ、雞Ⅱ+菌Ⅱ與CK相比差異顯著，雞Ⅱ+菌Ⅱ的小白菜硝態氮含量最高，較CK顯著高78.41%（P＜0.05）；其他處理與CK相比雖有不同程度的增加，但差異不顯著。在不施用雞糞的處理中，隨著施用菌劑濃度增加，硝態氮含量逐漸提高，菌Ⅱ處理硝態氮含量最高；在施用雞糞的處理中，雞Ⅱ+菌Ⅱ與雞Ⅰ+菌0、雞Ⅰ+菌Ⅰ、雞Ⅱ+菌0處理間差異顯著。對比分析，菌劑配施雞糞處理對增加小白菜硝態氮含量的影響要大于單施菌劑處理，單施用菌劑大于不施用菌劑處理。

圖5 假單胞菌配施雞糞對小白菜硝態氮含量的影響Fig.5 The effect of combined application of Pseudomonas and chicken manure on the nitrate nitrogen content of bok choy

2.3 假單胞菌配施雞糞對小白菜養分含量的影響

2.3.1 假單胞菌配施雞糞對小白菜全氮含量的影響 由圖6可知，雞Ⅱ+菌0、雞Ⅱ+菌Ⅰ、雞Ⅱ+菌Ⅱ處理與CK相比均顯著增加，雞Ⅱ+菌Ⅱ處理的小白菜全氮含量最高，較CK顯著高62.69%（P＜0.05）；其處理與CK相比差異不顯著。在不施用雞糞的處理中，菌Ⅰ的全氮含量高于其他處理。在施用雞糞的處理中，雞Ⅱ+菌Ⅱ的全氮含量高于其他處理，與雞Ⅰ+菌0處理間差異顯著。對比分析，菌劑配施雞糞處理對增加小白菜全氮含量要大于單施菌劑處理，單施用菌劑處理與不施用菌劑處理全氮含量間差異不顯著。

圖6 假單胞菌配施雞糞對小白菜全氮含量的影響Fig.6 The effects of combined application of Pseudomonas and chicken manure on the total nitrogen content of bok choy

2.3.2 假單胞菌配施雞糞對小白菜全磷含量的影響 從圖7可以看出，各處理與CK相比，盡管不同處理在含量上有差異，但是差異均不顯著，可能由于土壤中的磷在一定范圍內，能夠滿足小白菜對磷的需求。

圖7 假單胞菌配施雞糞對小白菜全磷含量的影響Fig.7 Effects of combined application of Pseudomonas and chicken manure on the total phosphorus content of bok choy

2.3.3 不同處理對小白菜全鉀含量的影響 由圖8可知，雞Ⅱ+菌0、雞Ⅱ+菌Ⅰ、雞Ⅱ+菌Ⅱ與CK相比均有不同程度的增加，且差異顯著，雞Ⅱ+菌0處理的小白菜全鉀含量最高，較CK顯著高86.69%（P＜0.05）；其他處理與CK相比差異不顯著。在不施用雞糞的處理中，各處理之間差異不顯著。在施用雞糞的處理中，雞Ⅱ+菌0與其他處理（除雞Ⅱ+菌Ⅰ外）全鉀含量差異均顯著。對比分析，菌劑配施雞糞處理對增加小白菜全鉀含量要大于單施菌劑處理，單施用菌劑處理與不施用菌劑處理全鉀含量間差異不顯著。

圖8 假單胞菌配施雞糞對小白菜全鉀含量的影響Fig.8 The effect of combined application of Pseudomonas and chicken manure on the total potassium content of bok choy

2.4 假單胞菌配施雞糞對小白菜施用效果的綜合評價

不同處理施用對小白菜的反映表現在生理、產量、品質、表觀形態等諸多方面。不同處理水平各個指標的反映不同；同一作物不同指標的反映趨勢又缺乏一致性。因而,不能采用單一指標來評價對作物的施用效果，只有通過對多項指標的綜合評價，才能客觀地反映對作物的施用效果。因此，本研究采用應用最廣泛的隸屬函數法對不同處理對小白菜影響的綜合效果進行評定。

如果某一指標的測定結果平均值與作物生長狀況及品質呈正相關，可用公式（1）計算。

如果某一指標的綜合測定結果平均值與作物生長狀況及品質呈負相關，可用公式（2）計算。

式中，X表示各處理水平下某一指標測定結果的平均值；Xmax表示各處理水平下某一指標測定結果的最大值；Xmin表示各處理水平下某一指標測定結果中的最小值。

先計算出各個處理下某一指標的隸屬數值，再將同一處理下各個指標數值之和平均，得到各處理的小白菜隸屬度。假單胞菌配施雞糞對小白菜影響的綜合效果評價指數如表1所示。

表1 假單胞菌配施雞糞對小白菜施用效果的綜合評價指數Tab.1 Comprehensive evaluation index of the application effect of different treatments on buk choy

由表1可知，與CK相比，雞Ⅱ+菌Ⅰ處理對小白菜影響的綜合效果最佳，隸屬度為0.559 3。

3 討論

3.1 假單胞菌配施雞糞對小白菜產量的影響

產量是作物經過光合器官、吸收器官及產品器官的建成及內容物的形成、運輸和積累的直觀體現，是評價作物的標準之一。通過對比分析，假單胞菌配施雞糞能夠提高小白菜的產量，雞Ⅱ+菌Ⅱ處理的小白菜產量最高。在單施菌劑的處理中，菌Ⅱ處理的產量最高，說明假單胞菌能夠促進小白菜的物質積累。孫淑榮等[18]研究表明，假單胞菌能夠產生吲哚乙酸，赤霉素和細胞分裂素處理玉米種子能夠達到增產的效果；潘凡等[19]研究表明，熒光假單胞菌劑處理可提高2個青貯玉米品種產量；在配施雞糞的處理中，隨著施用雞糞用量的增大，小白菜產量增加，雞Ⅰ+菌Ⅱ處理產量小于雞Ⅱ+菌0處理，表明雞糞的施用增產效果大于菌劑。可見雞糞對產量的增加起主導作用。

3.2 假單胞菌配施雞糞對小白菜生長的影響

維生素C是一種抗氧化劑，能幫助植物抵抗干旱、臭氧和紫外線，保護植物免受光合作用中有害副作用的侵害，同時也是人體必需的營養物質[20-22]。它既是抗性指標也是品質指標。通過對比分析，假單胞菌配施雞糞能夠增加小白菜維生素C含量，雞Ⅱ+菌Ⅱ處理的小白菜維生素C含量最高。在單施菌劑的處理中，菌Ⅱ的維生素C含量最高，說明假單胞菌能夠促進小白菜維生素C的合成轉化，提高了小白菜的抗逆性。這與李瀟瀟等[6]的研究結果相似“熒光假單胞菌可以通過產生抗生素、水解酶和誘導系統抗性，提高植物抗病性”。在配施雞糞的處理中，隨著施用雞糞用量的增大，小白菜維生素C含量增加，雞Ⅰ+菌Ⅱ的維生素C含量大于雞Ⅱ+菌0，表明菌劑的施用對維生素C含量的影響起主導作用。

葉綠素是植物進行光合作用的主要色素，很不穩定，有提供維生素、解毒、抗病等多種用途；光、酸、堿、氧、氧化劑等都會使其分解[23-26]。通過對比分析，假單胞菌配施雞糞能夠增加小白菜葉綠素含量，雞Ⅱ+菌Ⅰ處理的小白菜葉綠素含量最高。在單施菌劑的處理中，菌Ⅱ處理的葉綠素含量最高，說明假單胞菌能夠促進小白菜葉綠素的合成轉化，提高了小白菜的化能合成作用。高鶴等[27]研究表明，熒光假單胞菌劑能夠提高東北山櫻幼苗凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度和飽和水汽壓差。在配施雞糞的處理中，隨著施用雞糞用量的增大，小白菜葉綠素含量增加，雞Ⅱ+菌Ⅱ葉綠素含量小于雞Ⅱ+菌Ⅰ處理，猜測可能豐富的有機養分導致假單胞菌大量繁殖，過高的菌落分泌物對小白菜中葉綠素合成產生了抑制作用。

還原糖是指具有還原性的糖類。還原性糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麥芽糖等，還原糖含量的高低是對小白菜產量變化的內在體現[28-29]。通過對比分析，假單胞菌配施雞糞能夠增加小白菜的干物質積累，雞Ⅱ+菌Ⅱ處理的小白菜還原糖含量最高。

3.3 假單胞菌配施雞糞對小白菜養分的影響

氮、磷、鉀能夠反映小白菜的養分吸收狀況。通過對比分析，高用量的雞糞配施菌劑處理下小白菜的全鉀、全氮與硝態氮含量明顯增加。從施用不同濃度菌劑水平上看，在土壤中有機肥料較少的情況下，施用不同濃度的菌劑對小白菜中全氮含量的影響不大，但有利于硝態氮的吸收，當土壤中含氮有機養分較多時，全氮含量與硝態氮含量都顯著提高。可見，土壤氮素的豐富對菌劑促生有很大的影響。這與王晉宇等[30]的研究結果相似：假單胞菌能進行氧化NH3-N產能代謝生長以及將NO2--N和NO3--N還原為NH3-N。此外，銨根離子與鉀離子會產生拮抗作用[31]，由于假單胞菌的生物作用，提高了土壤中的銨根離子，這可能對小白菜根系鉀素的吸收產生脅迫，導致其在單施雞糞與培養基的處理下，小白菜中全鉀含量高于菌劑濃度較高處理的現象。小白菜的全磷含量差異不顯著可能與土壤有效磷達到了小白菜的生長需求。梁林洲等[32]研究表明，高磷土壤隨著磷肥施用量的增加,小白菜體內磷利用效率下降。對于小白菜中的養分變化還需要結合土壤中的養分變化進行統一分析。假單胞菌對小白菜的作用機制還需要進一步明確。

4 結論

本研究結果表明，假單胞菌配施雞糞能夠提高小白菜的產量，菌劑配施雞糞對增加小白菜產量要大于單施菌劑，單施用菌劑強于不施用菌劑。雞Ⅱ+菌Ⅱ處理的小白菜產量最高。

假單胞菌配施雞糞能夠提高小白菜品質，隨著施用菌劑濃度的增大及雞糞用量的增多，小白菜的Vc、葉綠素、硝態氮與還原糖的含量逐漸增加，菌劑配施雞糞對增加小白菜Vc、葉綠素與還原糖的含量大于單施菌劑，單施用菌劑與不施用菌劑差異不顯著。菌劑與雞糞配施對增加小白菜硝態氮含量要大于單施菌劑，單施用菌劑大于不施用菌劑。雞Ⅱ+菌Ⅱ處理的小白菜Vc含量、硝態氮含量與還原糖含量最高。雞Ⅱ+菌Ⅰ處理小白菜葉綠素含量最高。

假單胞菌配施雞糞能夠提高小白菜對氮、鉀元素的吸收，且菌劑與雞糞配施對提高小白菜全氮、全鉀含量要大于單施菌劑，單施用菌劑與不施用菌劑差異不顯著。小白菜全氮含量最高，雞Ⅱ+菌0處理的小白菜全鉀含量最高。

參考隸屬函數法對假單胞菌配施雞糞對小白菜產量及品質的影響的綜合效果進行評定，結果表明，雞Ⅱ+菌Ⅰ對小白菜影響的綜合效果最佳，隸屬度為0.559 3。