光合細菌葉面肥噴施對設(shè)施有機番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

曾 軍,武 磊,高 雁,張 卓,林 青,劉建偉,楊紅梅,霍向東,史應(yīng)武

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學院微生物應(yīng)用研究所/新疆特殊環(huán)境微生物實驗室,烏魯木齊 830091; 2. 克拉瑪依瑞恒畜牧開發(fā)有限責任公司,新疆克拉瑪依 834008;3. 湖南省農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所,長沙 410125;4. 新疆牧田源生物科技有限公司,烏魯木齊 830037)

0 引 言

【研究意義】光合細菌葉面肥是微生物肥料之一,其在生態(tài)農(nóng)業(yè)上已經(jīng)被證實具有促進植物生長,其可以利用有機物合成植物所需的養(yǎng)分,并生產(chǎn)促生長因子,激活植物細胞的活性,提高植物光合作用的能力,從而提高農(nóng)作物的產(chǎn)量[1-5]。另外,光合細菌葉面肥還能有效地降解土壤中的殘留農(nóng)藥、有機氨類等有毒化合物,達到降低污染、改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的效果,同時其代謝產(chǎn)生的有用分泌物質(zhì)成為其他微生物生長的營養(yǎng)及原料,從而促進形成一個復雜而穩(wěn)定的微生物系統(tǒng),起到抑制病蟲害發(fā)生的作用[1,9-11]。因此,光合細菌葉面肥是有機農(nóng)產(chǎn)品種植過程中增產(chǎn)提質(zhì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。【前人研究進展】光合細菌在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用,國內(nèi)外目前研究主要圍繞其在植物營養(yǎng)功能、促生作用機理、提高植物抗逆性、作物病害防控方面展開,結(jié)果顯示其與植物互惠共生,利用植物所提供的生長環(huán)境從而刺激其自身合成某些代謝產(chǎn)物促進植物生長,激活植物免疫、抑制病原菌生長[1]。【本研究切入點】設(shè)施有機蔬菜種植過程往往倚重基肥的施用,而在盛果期往往缺乏可用的追肥肥料,因此造成產(chǎn)量較低等問題。另外,光合細菌常作為生物防治使用而作為葉面肥與常用的葉面肥對設(shè)施有機番茄病害控制,產(chǎn)量與品質(zhì)影響的比較研究相對較少。需研究光合細菌葉面肥對設(shè)施番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以設(shè)施有機生產(chǎn)上較常用的魚蛋白和光合細菌作為供試肥料,在設(shè)施有機番茄盛果期開始每隔7 d噴施1次,共計噴施4 次,研究光合菌肥在設(shè)施番茄上的施用效果,為設(shè)施有機番茄葉面肥料的合理選擇及施用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗番茄品種為中研868(北京中研益農(nóng)種苗科技有限公司)。日本魚蛋白(煙臺斯佰克肥料有限公司);光合細菌葉面肥,主要成分為:RhodoblastussphagnicolaPNSB-MHW和萎縮芽孢桿菌(Bacillusatrophaeus),總活菌數(shù)大于5.0×109cfu/mL,總營養(yǎng)N+P+K含量大于5%,由新疆農(nóng)業(yè)科學院微生物應(yīng)用研究所提供。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設(shè)計

試驗在新疆烏魯木齊縣水西溝鎮(zhèn)平西梁村膳源生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司設(shè)施大棚中進行。于2019年7月～2020年5月秋茬口種植季,共設(shè)置3個施肥處理,①魚蛋白組:0.3 kg/hm2,兌水30 kg;光合菌肥:3 L/hm2,兌水30 kg; ③清水對照(CK,不施葉面肥,噴施等量清水),使用彌霧機于清晨進行葉面噴施。每個處理1座設(shè)施大棚(80 m×12 m=960 m2),將每座大棚分成3個重復小區(qū)。于番茄第4層掛果開始每7 d噴施葉面肥1次,共計噴施4次,所有組番茄掛果在第6層時摘除頂端生長點。

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 番茄葉片葉綠素含量

番茄掛果至第四層開始,采集每個處理組內(nèi)番茄第2～3層內(nèi)靠近果實的葉片,每個小區(qū)采集50片葉,每個處理組設(shè)施大棚采集150片檢測葉綠素a和葉綠素b含量。

1.2.2.2 番茄葉面病害發(fā)病指數(shù)

番茄葉面噴施肥料期間統(tǒng)計不同處理組內(nèi)葉面灰霉病,白粉病發(fā)病情況以及葉面噴施后7～28 d發(fā)病指數(shù)。每個處理組每個小區(qū)隨機取4點,每個點取2株,自下而上調(diào)查全部葉片的發(fā)病情況。病害嚴重度分級標準:0級,無病;1級,病斑面積占整個葉面積的5%以下;3級,病斑面積占整個葉面積的6%～10%;5級,病斑面積占整個葉面積的11%～20%;7級,病斑面積占整個葉面積的21%～40%;9級,病斑面積占整個葉面積40%以上。計算病情指數(shù)以及對白粉病的防治效果,并用鄧肯氏新復極差(DMRT)法對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析[12]。

1.2.2.3 番茄凈光合速率值

選擇各處理組中長勢基本一致的3個單株的2-4層葉片使用Li-6400光合儀于葉面肥噴施前,噴施后7～28 d檢測凈光合速率。

1.2.2.4 番茄產(chǎn)量及品質(zhì)

番茄第四層果實成熟后,每組采集第2～3層果實進行品質(zhì)檢測,每日記錄實際番茄采收數(shù)量最終計算番茄單株產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS 20.0 軟件和Microsoft Excel 2010進行試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析及作圖,采用單因素ANOVA進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同葉面肥對設(shè)施有機番茄葉片光合色素含量的影響

研究表明,與噴施前相比,光合細菌組(由(1.41±0.02) mg/(g·FW)增加至(1.87±0.012) mg/(g·FW))和魚蛋白組(由(1.51±0.21) mg/(g·FW)增加至(1.78±0.062) mg/(g·FW))表現(xiàn)相似葉綠素均有顯著的提高(P<0.05),而對照組變化不顯著;噴施后第14 d光合細菌組和魚蛋白組葉綠素含量達到最高值分別為(2.49±0.002) mg/(g·FW)和(1.87±0.012) mg/(g·FW),與噴施前相比差異均極顯著(P<0.01);由于各處理組葉面均爆發(fā)不同程度的白粉病,葉綠素含量總體呈現(xiàn)出從第14 d起下降趨勢,而對照組由于病程指數(shù)較高而葉綠色含量下降趨勢更顯著。葉面噴施光合細菌組葉綠素含量在第7～28 d葉綠素含量均顯著高于噴施前,并且顯著高于各個時期的對照組,也顯著高于各個時期的魚蛋白組;葉面施用魚蛋白處理組前14 d葉綠素含量變化趨勢與光和細菌組相似,但受病害的影響21 d(1.20±0.42)mg/(g·FW)和28 d(1.1±0.10)mg/(g·FW))葉綠素含量極顯著下降(P<0.01),其各個階段的葉綠素含量也顯著高于各時期的對照組。表1

2.2 不同葉面肥對設(shè)施有機番茄葉面病害影響

研究表明,設(shè)施大棚中有機番茄葉面病害主要為白粉病,偶見灰霉病。對照組發(fā)病率基本呈現(xiàn)出逐漸升高的趨勢。葉面噴施光合細菌葉面肥,白粉病情得到顯著控制,其指數(shù)與發(fā)病前相比前兩周內(nèi)顯著降低,而在后期維持在較低的發(fā)病值;魚蛋白組與對照組相比呈現(xiàn)出相同的發(fā)病規(guī)律,并且在前14 d其發(fā)病指數(shù)低于對照組,第28 d超過對照組,光合細菌與對照組相比差異極顯著。 表2

表1 不同葉面肥噴施下番茄葉片光合色素含量變化

表2 不同葉面肥噴施下番茄葉面病害指數(shù)變化

2.3 不同類型葉面肥噴施對番茄葉片凈光合速率的影響

研究表明,各處理組番茄葉片凈光合速率結(jié)果顯示,光合細菌組在噴施后的14 d內(nèi)葉片凈光合效率呈現(xiàn)出顯著提升,之后下降;而魚蛋白組和CK組顯示噴施后葉片凈光合速率呈現(xiàn)出下降趨勢尤其是噴施后的第14 d均呈現(xiàn)顯著下降。葉面噴施光合細菌后7～28 d葉片的凈光合速率均極顯著高于對照組和魚蛋白組,而魚蛋白組僅在噴施后第14 d和第28 d顯著高于對照組。表3

表3 不同葉面肥噴施下番茄葉片凈光合速率變化

2.4 不同類型葉面肥噴施對番茄品質(zhì)和產(chǎn)量的影響

研究表明,與對照組相比,葉面噴施光合細菌后番茄果實可溶性糖含量提高62.5%,總酸提高了26.78%,果實中抗壞血酸含量提高81.7%。葉面噴施魚蛋白除顯著提升了果實中總酸度外(64.82%),對于番茄果實其他品質(zhì)影響均不顯著。光合細菌組番茄單株產(chǎn)量為3.29 kg較對照組產(chǎn)量提高33.50%,而葉面噴施魚蛋白也能夠提高番茄產(chǎn)量(22.35%)。表4

表4 不同葉面肥處理下番茄品質(zhì)和產(chǎn)量變化

3 討 論

3.1 不同類型葉面肥對設(shè)施番茄葉片抗病性的影響

研究結(jié)果表明,光合細菌和魚蛋白葉面噴施對于提高番茄抗病能力均具有顯著作用,其中光合細菌葉面噴施效果顯著高于魚蛋白。葉面肥噴施對于提高作物抗病性主要可分為植物的系統(tǒng)誘導抗性,即噴施的葉面肥能夠刺激和誘發(fā)植物的免疫反應(yīng)[13-16],一部分是肥料中含有植物免疫促進物(如嗜鐵素、核黃素、ALA、胞外多糖等),一方面葉際微生物能夠利用外源的有機物產(chǎn)生植物促生物質(zhì)[17]。光合細菌對植物的防病即有其培養(yǎng)過程中所產(chǎn)的胞外代謝物(如細菌素、羥基苯甲酸等)從而可以直接對植物病原細菌、真菌具有抑制作用[1,8,13],同時其在葉面上定植又能夠顯著刺激作物自身產(chǎn)生抗病因子。另外,研究也發(fā)現(xiàn)番茄底層老葉的葉綠素含量呈現(xiàn)出先增加后降低,并且其含量與白粉病發(fā)病指數(shù)之間具有相關(guān)性,噴施光合細菌后老葉葉片的葉綠素含量降低速率顯著低于其他處理組,葉綠素的分解可能是植物抗病力降低的原因。可能的解釋是植物葉際的養(yǎng)分主要來自葉細胞滲出的一些有機質(zhì)(如糖類和氨基酸),由于光合細菌菌體較其他微生物更小,其能夠快速搶占葉面生態(tài)位(如氣孔、胞間間隙等),因而能夠獲得更多的水分與營養(yǎng)物[1,15,16]。另外,由于其能夠光合自養(yǎng),其光合作用光波吸收峰一部分與植物重疊,另一部分還能吸收諸如紅外等光源這對于促進植物在弱光條件下提高捕光能力具有重要作用,因而使得其能夠與植物產(chǎn)生互惠共生,為植物葉綠素提供營養(yǎng)避免作物出現(xiàn)早衰等[18-20]。

3.2 不同類型葉面肥對番茄品質(zhì)和產(chǎn)量的影響

研究結(jié)果表明,光合細菌對于番茄的口感和營養(yǎng)品質(zhì)提升更顯著,尤其是對于可溶性糖提高了62.25%,而總酸僅提高了22%左右。相較于魚蛋白組,其顯著的提高了番茄中總酸含量(總酸提高了64.82%)。研究結(jié)果顯示光合細菌對于提高植物葉片光合作用及果實糖分的合成和積累具有重要作用,與楊芳等[21]和趙芮晗等[22]研究結(jié)果一致,單一施用光合細菌能夠顯著提高番茄植株長勢、果實鮮質(zhì)量和干質(zhì)量,提高番茄果實番茄紅素和抗壞血酸的含量,或者光合細菌與豬場糞污聯(lián)合施用能提高生菜的可溶性蛋白、可溶性糖和VC含量。另外,光合細菌的施用對水稻,小麥的農(nóng)藝性狀,品質(zhì)和產(chǎn)量均有顯著的提升[23]。有機生產(chǎn)中病害防治也是影響產(chǎn)量和產(chǎn)品品質(zhì)的主要原因,光合細菌能夠?qū)⒎柿虾蜕锓乐蜗嘟y(tǒng)一[24-28]。

4 結(jié) 論

噴施葉面肥均有利于提高有機番茄的產(chǎn)量,施用光合細菌效果最佳(較對照組產(chǎn)量提升33.73%,比魚蛋白組產(chǎn)量提升9.30%),其主要通過減緩番茄老葉葉綠素的降解(與對照組相比,葉面噴施光合細菌7 d后葉綠素含量提升23.84%,比魚蛋白組葉綠素量提升5.06%),以及抑制番茄葉面白粉病的發(fā)生(與對照相比,葉面噴施光合細菌降低葉片白粉病呈指數(shù)65.69%),促進番茄光合作用進而提升了其品質(zhì)和產(chǎn)量。