不同微生物菌劑對羊角椒生長發育及病害的影響

朱麗, 姬振蒙, 殷敏, 任榮榮, 顧閩峰, 晏軍, 費月躍

(江蘇沿海地區農業科學研究所新洋試驗站, 江蘇 鹽城 224049)

辣椒 (CapsicumannuumL.) 屬一年生或有限多年生草本茄科植物, 是我國主要蔬菜之一, 其栽培面積較大[1]。在實際生產過程中, 園藝學將辣椒分為: 甜椒、牛角椒、羊角椒、線椒、炮椒、朝天椒、螺絲椒、干椒幾大類[2]。調查發現, 江蘇鹽城東部的沿海地區居民以羊角椒種植較多, 普遍喜愛辣味適度、果質鮮亮的鮮食辣椒。隨著種植面積不斷擴大, 羊角椒已經成為了當地的主要特色產業, 鹽東鎮已經成立羊角椒現代農業產業示范園,并獲得國家地理標志稱號, 羊角椒逐步發展成為當地農業結構調整、農業種植模式創新、農民增收的主要作物[3]。但是隨著種植年限的增加, 水肥管理不合理, 使得植株病菌殘留, 連作障礙發生嚴重, 羊角椒的產量和品質逐漸下降, 其經濟效益大幅削減[4-5]。

目前, 已有多項研究報道, 微生物菌劑對提高作物品質, 增強植株抗病害能力和改善土壤狀況均有較好效果, 如呂亮雨等[6]研究發現, 施用木霉菌微生物菌劑能使枸杞的生長狀況得到一定改善;朱詩君等[7]試驗也表明, 在添加生物有機肥的基礎上, 輔以菌劑追施, 可提高土壤肥力, 對草莓生長、產量和果實品質有顯著的積極作用。丁錢華[8]也報道稱, 將不同的微生物菌劑進行復合施用, 能夠達到協同的效果, 很大程度優化小麥病害防治效果。

目前, 微生物菌劑的種類紛雜, 不同微生物菌劑所表達的效果也有所區別, 但調查發現, 市面上以芽孢桿菌類微生物菌劑居多。研究表明, 芽孢桿菌中的多粘類芽孢桿菌有益功能較多, 能起到增強植物的固氮作用、促進植物生長、抑制植物病原菌引起的疾病等多種效應, 該菌種為一種革蘭氏陽性芽孢細菌, 屬于植物促生長細菌的一個多樣化群體, 對植物生長具有有利功效[9]。另外還發現,腐霉菌屬也能成為較好的生物制劑, 如寡雄腐霉菌對促進植株生長起到很大作用, 該菌種一般定殖在多種植物根系周圍, 菌絲寄生于病原真菌體內, 干擾其新陳代謝, 并爭奪養分與生存空間, 造成病菌死亡[10], 以此改善植株生長環境。近年來, 微生物菌劑廣泛用于提高作物品質和增強抗病性, 而對羊角椒作物的生理調控未曾有過報道, 尤其多粘類芽孢桿菌和寡雄腐霉菌未曾對比試驗過, 因此, 該研究設置多粘類芽孢桿菌和寡雄腐霉菌2 種微生物菌劑在不同濃度下對羊角椒生長抗病的影響, 以期篩選出防病壯苗效果最佳的配施方案, 為羊角椒生長發育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于江蘇省農業科學院沿海現代農業科技創新與示范基地的設施大棚內進行。羊角椒定植于設施大棚的栽培槽內, 槽為15 m×1.2 m, 定植2 行,株距25 cm, 行距50 cm, 每小區面積18 m2, 3 次重復。基 質 栽 培, 基 質 的 pH 值6.8, 電 導 率(EC) 0.8 mS·cm-1, 有機質含量55%, 氮、磷、鉀含量1.5%。

1.2 材料

供試羊角椒材料為原野長香, 由昌邑上珠農業發展有限公司提供。供試微生物菌劑有多粘類芽孢桿菌, 由山西省臨猗中晉化工有限公司提供, 有效成分含量: 50 億CFU·g-1, 劑型: 可濕性粉劑;寡雄腐霉菌, 由捷克生物制劑股份有限公司提供,有效成分含量: 100 萬孢子·g-1, 劑型: 可濕性粉劑。

1.3 試驗方法

試驗方法如表1 所示, 不同微生物菌劑進行不同濃度配施, 分別于現蕾期 (定植后29 d)、果實膨大期 (定植后48 d) 和果實始收期 (定植后78 d) 對羊角椒植株進行灌根。肥水同常規管理。

表1 不同微生物菌劑對羊角椒的處理方法

1.4 項目測定

1.4.1 羊角椒植株性狀的測定

每次灌根后7 d 進行植株性狀調查。每個小區隨機標記10 株羊角椒植株, 分別在現蕾期、果實膨大期、果實始收期測定株高、葉長、葉寬、莖粗、葉綠素相對含量 (SPAD) 值和株幅; 于羊角椒成熟期調查植株始花節位和有效分枝數; 并在羊角椒生長周期內對植株發病情況進行統計。

1.4.2 羊角椒果實性狀的測定

在果實始收期開始調查果實性狀。每個小區隨機選取10 顆大小基本一致的羊角椒果實, 測定果縱徑、果橫徑、果肉厚、鮮柱中心柱長和單果重。

1.4.3 產量統計

每個小區隨機選取10 株羊角椒。從果實始收期每隔14 d 采收一次果實成熟度一致的羊角椒,統計各次單株結果數和產量, 最終匯總, 并根據定植密度和面積計算產量。

1.5 數據分析

用Excel 2016 軟件整理數據和作圖, 使用SPSS 21.0 軟件對相關數據進行單因素方差分析和相關性分析。

隸屬函數值計算方式如下:

Ri為第i個測定指標的隸屬函數值,Xi為第i個指標測定值,Xmin和Xmax分別為第i個測定指標的最小值和最大值。當某一性狀指標與羊角椒生長指標正相關時用公式 (1) 計算, 反之用公式 (2)計算[11]。

2 結果與分析

2.1 不同處理對羊角椒植株性狀的影響

2.1.1 微生物菌劑對羊角椒不同時期的株高和株幅的影響

如圖1 所示, 微生物菌劑處理后的羊角椒株高和株幅在不同時期表現出不同差異。現蕾期、果實膨大期和果實始收期3 個時期中, T5、T6 和T7 的株高表現較佳, 三者較T1 (CK) 均有不同的增長趨勢。現蕾期時, T5、T6 和T7 的株高高于T1(CK), 并存在顯著差異; 果實膨大期時, T7 的株高顯著高于T1 (CK), 也顯著高于T2、T3、T4 和T5; 而果實始收期時, T5、T6 和T7 的株高與T1(CK) 均達到顯著差異水平, 呈上升趨勢。

圖1 微生物菌劑對羊角椒不同時期的株高和株幅的影響

而在調查植株株幅時發現, 現蕾期, T7 的株幅顯著高于T1 (CK), 也顯著高于除T2 外的其他處理; 果實膨大期時, T7 的株幅高于其他處理,差異顯著; 而果實始收期時, T6、T7 與各處理間的株幅差異不顯著。

2.1.2 微生物菌劑對羊角椒不同時期的葉長、葉寬和莖粗的影響

如圖2 所示, 微生物菌劑對羊角椒的葉片大小也有著不同的影響。現蕾期時, T7 的葉長、葉寬較其他處理顯著增大; 果實膨大期時, T2、T6、T7 的葉長顯著高于T1 (CK), 且T6、T7 的葉寬顯著高于其他處理; 果實始收期時, T6、T7 的葉長和葉寬與其他處理相比有顯著差異變化, 均較T1 (CK) 顯著增長。

圖2 微生物菌劑對羊角椒不同時期的葉長、葉寬和莖粗的影響

由圖2 得知, 羊角椒植株的莖粗隨著不同微生物菌劑處理后也發生了不同的變化。現蕾期時, 各處理之間均差異不顯著; 果實膨大期時, T6、T7的莖粗顯著高于T1 (CK), 并且T7 的莖粗也顯著高于其他處理, 差異變化明顯; 果實始收期時,T7 的莖粗也較其他處理增加, 除T6 外均達到顯著差異水平。

2.1.3 微生物菌劑對羊角椒不同時期的SPAD 值的影響

通過植株葉片的SPAD 值的含量檢測可以推斷出葉綠素含量的變化趨勢。通過調查發現 (圖3),現蕾期時, T5 和 T7 的 SPAD 值顯著高于 T1(CK), 且T7 的SPAD 值最大, 與其他處理均存在顯著差異; 果實膨大期時, T6 和T7 的SPAD 值顯著高于其他處理; 果實始收期時, T5、T6 和T7 的SPAD 值均顯著高于T2、T3 和T4, 并且較T1(CK) 顯著增加。

圖3 微生物菌劑對羊角椒不同時期的SPAD 值的影響

2.1.4 微生物菌劑對羊角椒始花節位、有效分枝數和發病情況的影響

辣椒是茄科重要經濟作物, 具有合軸分枝結構。始花節位是辣椒的重要熟性性狀, 與辣椒采收期和早期產量顯著相關。調查發現 (圖4), 不同微生物菌劑處理后的植株始花節位存在不同變化,除T6 以外的其他處理的始花節位均顯著低于T1(CK), 始花節位低的辣椒往往開花坐果早, 在秋茬種植中規避后期低溫環境, 減少設施栽培能耗,提高產量。有效分枝數也能代表著生果實的能力,結果 (圖4) 表明, T6 的有效分枝數稍佳, 但與其他處理無顯著差異變化。

圖4 微生物菌劑對羊角椒始花節位、有效分枝數和發病情況的影響

同時, 本研究還針對羊角椒的發病情況進行了調查 (圖4), 結果發現, 主要以炭疽病和白斑病害居多, 2 者均為病菌感染, 炭疽病發生后葉面呈枯斑狀, 白斑病則導致葉面出現白色斑點。不同處理后的植株發病率存在一定差異, T2 的發病率最高, T4 的發病率最低, 而T5、T6、T7 的發病率相較T1 (CK) 有所降低, 但差異不顯著。

2.2 不同處理對羊角椒果實性狀的影響

由表2 得知, 微生物菌劑對羊角椒果實性狀也產生了不同的影響。在果實縱徑方面, T5 和T6 較T1 (CK) 增加, 其中T5 的果實縱徑較T1 (CK)提高了11.45%。在果實橫徑方面, T6 和T7 表現較佳, 其中T6 的果實橫徑較T1 (CK) 提高了17.22%。在單果重方面, T6 表現最佳, T6 的單果重較T1 (CK) 提高了42.03%, 均與T1 (CK) 達到顯著差異水平。同時還調查了羊角椒的果肉厚和鮮椒中心柱長度, 結果表明, T7 的果肉厚度顯著高于其他處理, 并且 T7 較 T1 (CK) 提高了33.16%; 而鮮椒中心柱長度以T5 最佳, 較T1(CK) 顯著提高9.02%。

表2 微生物菌劑對羊角椒果實性狀的影響

2.3 不同處理對羊角椒產量性狀的影響

由表3 可知, 羊角椒產量性狀通過不同微生物菌劑處理后也發生了變化。由調查的單株產量的結果分析得出, T6 和T7 的單株產量較T1 (CK) 分別增加47.37%和5.26%, 且T6 的單株產量還顯著高于其他處理。在單株果數中, T6 也表現最佳,較T1 (CK) 提高8.98%, 但無顯著差異, 但T6與T3、T4 和T5 比較有顯著增加。通過產量折合計算, T6 的羊角椒產量最高, 較T1 (CK) 顯著提高37.93%, T6 的產值也為最高, 每667 m2較T1 (CK) 增加了1 131.52 元, 產量和產值均位列第一。

表3 微生物菌劑對羊角椒產量性狀的影響

2.4 相關性分析

由表4 可以看出, 不同微生物菌劑處理的羊角椒, 其生長指標間的相關性存在著一定的差異。灌施不同微生物菌劑后, 羊角椒的株高與葉長、莖粗、SPAD 值呈現顯著正相關, 與葉寬呈極顯著正相關, 僅與始花節位呈負相關, 但無顯著相關性。葉長與葉寬、SPAD 值呈極顯著正相關, 與莖粗、果肉厚呈顯著正相關, 除此之外與其他指標相關性不大。另外葉寬與莖粗、SPAD 值呈極顯著正相關, 與果肉厚呈顯著正相關。莖粗僅與SPAD 值、單株果數呈顯著正相關, 與其他指標相關性不顯著。有效分枝數與單果重呈極顯著正相關, 果縱徑和果橫徑二者皆與鮮椒中心柱長和單果重呈顯著正相關。分析折合后667 m2產量指標中發現, 667 m2產量與單株產量、單株果數呈極顯著正相關, 與其他生長性狀無顯著相關性。單株產量與單株果數也呈極顯著正相關。

表4 微生物菌劑處理下羊角椒生長指標間的相關性分析

2.5 隸屬函數分析

基質土壤中添加微生物菌劑, 單個指標未能全面反映不同處理對羊角椒生長發育的影響。為綜合評價不同處理對羊角椒的影響差異, 利用模糊數學的隸屬度理論, 計算出不同處理下各指標隸屬值(表5), 經綜合比較, 總隸屬函數值越大表明影響越好。由表5 得知, 各處理的隸屬函數值與T1(CK) 的差異各異, T2、T3、T4 和T5 的隸屬函數總加權值較T1 (CK) 均降低, 尤其T2 數值最小,T2 較T1 (CK) 減少0.89。而T6 和T7 表現較佳,2 者的隸屬函數總加權值均高于T1 (CK), T6 的數值較T1 (CK) 增加0.64, T7 的數值較T1(CK) 增加0.55。促進改善羊角椒生長發育的處理效果表現從高到低的順序為T6、T7、T1 (CK)、T5、T4、T3、T2。由此可知, T6 和T7 處理后的羊角椒生長發育指標均表現良好, 但以T6 最佳。

表5 微生物菌劑處理下羊角椒生長指標間的隸屬函數分析

3 討論

微生物菌劑內含有大量有益微生物菌群, 通過菌群活化土壤活性酶、分解有機質及多種微量元素, 對改良土壤、增加產量、提高品質具有有效作用。目前, 市場中微生物菌劑種類繁多, 功能表達不一, 施用于作物上, 其長勢、產量和品質也受到了不同影響[12]。

本研究發現, 施用適量的寡雄腐霉菌微生物菌劑后能明顯改善羊角椒植株的生長形態, 在不同生長周期表現出不同的增長趨勢。羊角椒現蕾期、果實膨大期和果實始收期3 個時期中, 3 種不同濃度的寡雄腐霉菌 (T5、T6、T7) 處理后的羊角椒株高、株幅、葉長、葉寬和莖粗均有不同程度的增加, T7 在現蕾期和果實膨大期的株高和株幅均居最佳, 尤其葉長、葉寬和莖粗在3 個時期中均為最高, 植株形態優良, 長勢宜人。寡雄腐霉菌作為一種有益微生物菌, 是自然界中存在的一種攻擊性很強的寄生真菌, 能定殖在農作物根圍[13], 分泌多種植物激素和多種胞外酶[14], 植物激素改善植物生理代謝, 進一步促進生長發育, 其胞外酶分解土壤有機質, 促進植物吸收[15], 研究結果與這一理論相互對應。同時, 還對不同時期的羊角椒葉片的SPAD 值進行了檢測, 相關資料表明, SPAD 值與葉片的葉綠素含量具有良好的一致性[16], 通過SPAD 值可推斷相應的光合作用效應。通過SPAD值結果分析可知, 在不同生長時期內, T5、T6 和T7 相比T1 (CK) 均有不同程度提高, T7 葉片的SPAD 值在3 個階段均居最高, 光合作用也應有所加強, T7 植株長勢良好, 這與前人研究結果相呼應[17]。始花節位是辣椒的重要熟性性狀, 與辣椒采收期和早期產量顯著相關[18], 有效分枝數也是判斷產量的指標之一。研究結果表明, T6 和T7 的始花節位均較T1 (CK) 一定程度減少, 而T6 的有效分枝數卻相比T1 (CK) 有所增加, 始花節位少則開花結果早, 采收期能有效提前, 避免早期病害雨水的干擾, 促進早期產量的增加, 而有效分枝數多則著生果實的能力強, 也是提高產量的主要標志。同時還調查了羊角椒整個生長周期的發病情況, T6、T7 的發病率也較CK 有所降低, 二者的防病效果均表現較佳, 這一結果與前人研究結果相似[19]。

本研究還對羊角椒的果實性狀和產量指標開展了進一步的調查和分析。結果發現, 在果實性狀方面, T5、T6、T7 的羊角椒果橫徑、果縱徑、鮮椒中心柱長和單果重較T1 (CK) 均有不同程度的增加, T5 的羊角椒果縱徑和鮮椒中心柱長在所有處理中表現最佳, 較T1 (CK) 顯著提高, 推斷T5對羊角椒果實的影響為果實細長。T6 的羊角椒果橫徑和單果重居于最高, 其果實粗壯效果最明顯,經濟效益高。而T7 的羊角椒果肉厚度則表現出較大幅度的增加, 與T1 (CK) 差異明顯, 有利于運輸貯藏, 商品性高。在測定的產量方面, T6 的單株產量和折合667 m2產量均顯著高于T1 (CK)以及其他處理, 其667 m2產值也大幅升高, 位居第一, 這與前人研究報道一致[20]。

通過對各項指標進行相關性分析和隸屬函數分析得出, 株高與葉長、葉寬、莖粗以及SPAD 值呈顯著正相關, 由此可以通過微生物菌劑來調節土壤孔隙、提高酶活性, 分解有機物, 促進根部營養吸收, 莖部粗壯, 葉綠素含量提高, 以此增強光合作用, 提高羊角椒的株高長勢。同時, 還發現667 m2產量與單株果數呈極顯著正相關, 推斷施加微生物菌劑對單果重的影響較小, 作用主要表現在刺激果實著生點的數量性狀方面。經隸屬函數對各處理進行綜合評價后發現, T6 對促進羊角椒植株長勢和增加產量的效果更為突出, 優于T1(CK) 和T7, 因此, 可以判斷適量的寡雄腐霉菌可有效改善羊角椒的生長發育。

綜上所述, 施用不同濃度的微生物菌劑對羊角椒生長發育有不同程度的影響, 但綜合分析可得,T6 (100%寡雄腐霉菌) 和T7 (150%寡雄腐霉菌)的防病壯苗、提高產量的作用效果均表現突出, 其中以T6 的促進改善效果最佳。本次試驗還有不足之處, 微生物菌劑為活性生物, 對微生物菌劑的最適生存條件未進行調整和探討, 可在后續試驗中進行補充添加。