利用益生菌提高楊梅樹有機(jī)肥肥效試驗

姜路花， 吳雅蘭， 鄒新紅， 洪俊翔， 姜維祥， 余挺*

(1.淳安縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展服務(wù)中心，浙江 淳安 311700； 2.浙江大學(xué) 生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院，浙江 杭州 310058；3.上海環(huán)牧星生物科技有限公司， 上海 201900； 4.淳安縣汾口鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，浙江 淳安 311700；5.淳安縣千優(yōu)尤農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司，浙江 淳安 311700)

楊梅屬于楊梅屬常綠喬木，又稱圣生梅、樹梅，是浙江省重要的農(nóng)業(yè)作物，種植面積約8.93萬hm2，年產(chǎn)量已超過65萬t，產(chǎn)量和種植面積均居全國前列，有“世界楊梅看中國，中國楊梅看浙江”的美稱[1-3]。楊梅果實(shí)具有獨(dú)特的酸甜味和細(xì)膩的風(fēng)味，除了新鮮食用外，還被加工成果汁或果醬等。同時楊梅的果實(shí)、葉子、樹枝和樹皮在中國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)上被用作治療腸胃疾病，如腹瀉和腸胃炎的民間藥物[3]。楊梅因其極高的食用價值與藥用價值深受消費(fèi)者喜愛。

隨著可持續(xù)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，研究人員發(fā)現(xiàn)益生菌肥料在農(nóng)業(yè)種植上有著高效、無公害、成本低的優(yōu)勢，并有改善土壤微生態(tài)、土壤肥力與提高益生菌農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的巨大應(yīng)用價值[4-5]。目前，微生物肥料已在農(nóng)業(yè)種植上逐漸受到重視。為測試本實(shí)驗室自制益生菌肥料在楊梅果樹種植上的應(yīng)用效果，本研究探索了施用益生菌有機(jī)肥后楊梅的土壤相關(guān)指標(biāo)與氨基酸含量變化趨勢，以期為科學(xué)施用益生菌肥料與其在楊梅果樹上的應(yīng)用推廣提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

高壓蒸汽滅菌鍋(Panasonic公司)、超純水儀(杭州永潔達(dá)凈化科技有限公司)、BSA223S電子天平(賽多利斯科學(xué)儀器有限公司)、日立L8900全自動氨基酸分析儀檢測、色譜柱：Na+型陽離子交換柱(4.6 mm ID×60 mm，3 μm顆粒)、離子交換樹脂、檢測器為紫外可見光檢測器、顯色劑為茚三酮/醋酸鈉緩沖液、緩沖液系統(tǒng)為檸檬酸緩沖液B1(pH 3.2)，B2(pH 3.0)，B3(pH 4.0)，B4(pH 4.9)；緩沖液流速0.4 mL·min-1。

1.2 實(shí)驗地點(diǎn)、果園基本情況與實(shí)驗方法

楊梅樹測試在淳安縣千優(yōu)尤農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司荸薺種楊梅園進(jìn)行。楊梅樹于2008年種植，已進(jìn)入盛果期。果園土層深厚，黃壤土。年施肥3次，基肥于10—11月施用，羊糞25 kg·株-1；壯果肥5月份施，15∶5∶25高鉀復(fù)合肥2.5 kg·株-1；采果肥于7月上旬施用，15∶5∶25高鉀復(fù)合肥3 kg·株-1。測試前果園0～20 cm土壤有機(jī)質(zhì)4.384%，有效硼0.799 2 mg·kg-1,有效鋅28.818 8 mg·kg-1，有效錳35.460 44 mg·kg-1，有效鈣3 041.272 mg·kg-1，有效鎂134.82 mg·kg-1，速效氮190.88 mg·kg-1，速效磷206.12 mg·kg-1，速效鉀492.3 mg·kg-1, pH 5.25; 20～40 cm土壤有機(jī)質(zhì)4.244%，有效硼0.836 8 mg·kg-1,有效鋅90.488 8 mg·kg-1，有效錳41.663 2 mg·kg-1，有效鈣3 851.566 mg·kg-1，有效鎂158.96 mg·kg-1，速效氮168.36 mg·kg-1，速效磷189.26 mg·kg-1，速效鉀449.22 mg·kg-1, pH 5.518。本次試驗共設(shè)2個處理，每個處理重復(fù)3次，每個處理5棵楊梅樹。水分管理和病蟲害防治根據(jù)情況按常規(guī)進(jìn)行。

對照處理為僅常規(guī)處理，益生菌處理為底肥每個月施用一次，用量每次20 mL原液加水10 kg稀釋然后樹盤澆施。試驗從2020年11月開始，施肥到2021年5月結(jié)束，楊梅果樹6月7日取樣進(jìn)行測定。益生菌由上海環(huán)牧星生物科技有限公司提供。

1.3 楊梅樹土壤指標(biāo)測定

水解性氮：用1.8 mol·L-1氫氧化鈉溶液處理土壤，在擴(kuò)散皿中，土壤于堿性條件下進(jìn)行水解，使易水解態(tài)氮經(jīng)堿解轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮，擴(kuò)散后由硼酸溶液吸收，用標(biāo)準(zhǔn)酸滴定，計算堿解氮的含量。

有效磷：在酸性環(huán)境中，正磷酸根和鉬酸銨反應(yīng)生成磷鉬雜多酸絡(luò)合物[H3P(Mo3O10)]，在銻試劑存在下，用抗壞血酸將其還原生成藍(lán)色的絡(luò)合物再進(jìn)行比色。

速效鉀：稱取過2 mm篩的風(fēng)干土樣5.00 g于浸提瓶中，加50.0 mL 1 mol·L-1乙酸銨溶液,蓋緊瓶塞，搖勻，在20～25 ℃下，150～180 r·min-1振蕩30 min，立即過濾。

有機(jī)質(zhì)：在加熱條件下，用過量的重鉻酸鉀—硫酸溶液氧化土壤有機(jī)碳，多余的重鉻酸鉀用硫酸亞鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，由消耗的重鉻酸鉀量按氧化校正系數(shù)計算出有機(jī)碳量，再乘以常數(shù)1.724，即為土壤有機(jī)質(zhì)含量。

水分：稱取過2 mm篩的風(fēng)干土樣按土水質(zhì)量體積比1∶5稀釋，稱取10 g土壤樣于塑料杯中，加入50 mL純水，搗碎攪拌3 min，分別測pH、電導(dǎo)率(EC)值。

1.4 楊梅平均單果重測定

挑選未處理與益生菌處理后的楊梅各10個為一組稱量，重復(fù)3次。

1.5 楊梅氨基酸測定

準(zhǔn)確稱取固體樣品50～200 mg，小心加入水解管中，盡量防止掛壁，小心加入1∶1的分析純鹽酸(約6 mol·L-1) 4 mL，氮吹儀吹氮?dú)?5 min后封管。將封管的樣品置烘箱中110 ℃水解22～24 h后，取出冷卻開管。樣品定容至100 mL。準(zhǔn)確吸取定容后的樣品2 mL，置氮吹儀上脫酸。溫度60 ℃，脫至干燥。準(zhǔn)確加入0.02 mol·L-12 mL HCl旋渦器上混勻,過0.22 μm過濾小柱，上機(jī)。

1.6 數(shù)據(jù)處理

所有實(shí)驗均測定3次，結(jié)果取平均值，用Graphpad Prism 8 軟件統(tǒng)計實(shí)驗結(jié)果及作圖，結(jié)果采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，并采用SPSS檢驗進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯著性分析，P<0.05 表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 益生菌有機(jī)肥處理后楊梅樹土壤指標(biāo)

施用益生菌有機(jī)肥后楊梅樹土壤中水解性氮為161.9 mg·kg-1,有效磷為129.2 mg·kg-1,速效鉀為249 mg·kg-1，有機(jī)質(zhì)為35.2 g·kg-1，風(fēng)干后水分為28.14 g·kg-1。土壤中的水解性氮也稱作堿解氮，也叫有效氮，能反映土壤近期內(nèi)氮素供應(yīng)情況，包括無機(jī)態(tài)氮(如銨態(tài)氮、硝態(tài)氮)及易水解的有機(jī)態(tài)氮(如氨基酸、酰胺和易水解蛋白質(zhì))[6]。土壤有效氮量與作物生長關(guān)系密切，因此其在推薦施肥中具有重要意義。不同土壤水解性氮含量差異巨大，土壤水解性氮100 mg·kg-1為豐富，本文中的楊梅樹土壤水解性氮達(dá)到161.9 mg·kg-1，說明土壤營養(yǎng)豐富。土壤全磷含量的高低，受土壤母質(zhì)和成土作用特別是耕作施肥的影響很大，但全磷含量高的土壤，有效磷含量不一定高。有效磷是土壤磷庫中對作物生長有直接效果的部分，可直接被作物吸收利用，是代表土壤供磷能力高低的重要指標(biāo)[7]。經(jīng)檢測，楊梅樹土壤含有效磷量為129.2 mg·kg-1，屬于正常含磷量的大棚營養(yǎng)土壤。速效鉀，是指土壤中易被作物吸收利用的鉀素。速效鉀含量是表征土壤鉀素供應(yīng)狀況的重要指標(biāo)之一[8]。同時，土壤中鉀的作用要在滿足氮和磷含量下才能充分顯現(xiàn)出來，本文在使用益生菌有機(jī)肥后土壤中具有豐富的氮、磷元素，因此249 mg·kg-1速效鉀在含量極高的同時也能充分發(fā)揮功效。土壤有機(jī)質(zhì)含量一般指單位體積土壤中含有的各種動植物殘體與微生物及其分解合成的有機(jī)物質(zhì)的數(shù)量，是表征土壤肥力的重要指標(biāo)之一[9]。本文楊梅土壤有機(jī)質(zhì)為35.2 g·kg-1，其百分比含量為3.52%，而一般土壤中有機(jī)質(zhì)含量僅在1.5%～3.0%左右，說明施加益生菌有機(jī)肥后的楊梅土壤屬于富含有機(jī)質(zhì)土壤，是營養(yǎng)豐富的高質(zhì)量土壤。土壤風(fēng)干后水分為28.14 g·kg-1，其百分比含量為2.81%，屬于正常范圍。綜上，結(jié)合土壤中各個營養(yǎng)元素、有機(jī)質(zhì)和風(fēng)干后水分表征，均顯示施用益生菌有機(jī)肥后土壤營養(yǎng)豐富，適合植物生長利用，有利于提高楊梅果實(shí)產(chǎn)量、風(fēng)味與品質(zhì)。

土壤pH又稱土壤酸堿度，是土壤重要的基本性質(zhì)之一，其參與了土壤中眾多的化學(xué)反應(yīng)，對微生物生長與土壤性質(zhì)產(chǎn)生影響。土壤EC值即土壤電導(dǎo)率，EC值與土壤水溶性鹽含量呈正比。經(jīng)檢測，本文中楊梅土壤pH為4.806，低于5，屬于酸性土壤[10-13]，EC值為283.37 μS·cm-1。這可能是施用益生菌有機(jī)肥后，益生菌進(jìn)行生物代謝，產(chǎn)生了乳酸等酸性代謝物，從而使得土壤變酸。同時益生菌將土壤中的大分子營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行分解，使得植物對營養(yǎng)物質(zhì)吸收利用率增高。因此在種植楊梅時，應(yīng)考慮代謝不會使土壤變酸的益生菌種會更加符合實(shí)際應(yīng)用。

2.2 楊梅平均單果重

對收獲后的果實(shí)，測試楊梅果實(shí)的平均單果重和氨基酸含量。具體結(jié)果如下。從圖1可以看出，施用益生菌處理后的平均單果重提高13%，顯著提高了楊梅的平均單果重。楊梅的平均單果重可以從側(cè)面反應(yīng)楊梅的產(chǎn)量，平均單果重越重則說明產(chǎn)量越高，說明施用益生菌有機(jī)肥可以顯著提高楊梅果實(shí)質(zhì)量與產(chǎn)量，改善果實(shí)品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)楊梅果實(shí)增產(chǎn)的目標(biāo)。

圖1 各處理楊梅的單果重

2.3 益生菌有機(jī)肥處理后楊梅氨基酸的比較

對氨基酸的測試結(jié)果表明(表1)，楊梅益生菌處理和對照均含有常見的17種氨基酸(包括8種必需氨基酸、9種非必需氨基酸)。其中對照組楊梅氨基酸總量6 700.25 mg·kg-1；處理組楊梅氨基酸總量7 008.55 mg·kg-1，總氨基酸含量提高了4.60%。總氨基酸含量增高對風(fēng)味和營養(yǎng)價值均有提高作用，因此說明處理后的楊梅比處理之前風(fēng)味和營養(yǎng)價值顯著提升。

表1 楊梅氨基酸分析

谷氨酸和天冬氨酸作為鮮味氨基酸均有增加，其中谷氨酸增加了16.90%，在所有氨基酸中增加比例最高，因此楊梅處理后鮮味口感方面會較好。異亮氨酸、甘氨酸和精氨酸三種氨基酸有不同程度的減少，其中異亮氨酸減少比例最大，減少了16.10%。

3 小結(jié)

施用益生菌有機(jī)肥后楊梅土壤中的水解性氮為161.9 mg·kg-1,有效磷為129.2 mg·kg-1,速效鉀為249 mg·kg-1，有機(jī)質(zhì)為35.2 g·kg-1，風(fēng)干后水分為28.14 g·kg-1，屬于高質(zhì)量、營養(yǎng)豐富的土壤，適合楊梅果樹生長利用。但土壤pH為4.806，低于5，屬于酸性土壤，因此在使用益生菌有機(jī)肥后要提高土壤pH，或使用生長代謝不產(chǎn)生酸性物質(zhì)的益生菌，以避免土壤嚴(yán)重酸化。益生菌有機(jī)肥處理后的楊梅果實(shí)平均單果重較未處理組提高13%，說明處理后楊梅果實(shí)生長更好，單果重更重，側(cè)面說明楊梅產(chǎn)量得到提高。益生菌有機(jī)肥處理后楊梅總氨基酸含量提高了4.60%，說明利用益生菌有機(jī)肥可以顯著提高果實(shí)質(zhì)量與風(fēng)味，其中尤其是谷氨酸作為鮮味氨基酸均有大幅度的增加，增加了16.90%，在所有氨基酸中增加比例最高，這也說明了施用益生菌有機(jī)肥后楊梅鮮味增加，口感方面會更加豐富，楊梅品質(zhì)提升。