竹纖維微生物肥對‘巨峰’葡萄發(fā)育和土壤養(yǎng)分的影響

彭言劼，宋春草，康穎，張丹丹，潘露嘉，潘自輝，陳小溪，周勇,3*

（1. 樂山師范學(xué)院，四川樂山 614000；2. 竹類病蟲防控與資源開發(fā)四川省重點(diǎn)實(shí)驗室，四川樂山 614000；3. 峨眉山生物多樣性保護(hù)與利用研究所，四川樂山 614000；4. 湖北省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，武漢 430079；5. 襄陽市林業(yè)科學(xué)技術(shù)推廣站，湖北襄陽 441022）

葡萄是世界四大水果之一，其中鮮食葡萄因其市場需求量大，效益穩(wěn)定，已成為我國廣大農(nóng)村重點(diǎn)發(fā)展的果樹之一[1]。鮮食葡萄種植對生產(chǎn)環(huán)境和種植技術(shù)要求較高，特別是水肥調(diào)控和土壤管理對葡萄品質(zhì)影響較大。近年來，由于農(nóng)戶在大規(guī)模生產(chǎn)中片面追求產(chǎn)量，過量施用農(nóng)藥化肥，造成土壤等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境惡化，葡萄品質(zhì)逐漸下降，生產(chǎn)效益難以提升[2]。微生物肥是一類添加了有益微生物的有機(jī)肥料或菌劑。研究表明，微生物肥能夠培肥地力，改良土壤，改善水果的產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤環(huán)境，有利于水果生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[3-6]。目前，微生物肥主要分為養(yǎng)分釋放型，如添加固氮、溶磷、解鉀、溶鐵等微生物類型；有益代謝產(chǎn)物型，如添加分泌促進(jìn)生長物質(zhì)的微生物；抗病耐逆型，如添加抗病、抗蟲、耐旱、降低重金屬吸附的微生物，這些微生物肥已被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中[7-8]。很多研究發(fā)現(xiàn)，微生物肥與有機(jī)肥配合施用能夠有效地改良葡萄園的土壤狀況，并提高葡萄的產(chǎn)量與品質(zhì)[9-11]。

竹纖維微生物肥是一種添加了高吸水性改性竹纖維的新型菌肥，其除了具有常規(guī)微生肥固氮、解磷鉀，促進(jìn)植物生長，提高植株抗病耐性特點(diǎn)外，還具有保肥增墑，改善土壤水肥供給的效果。已有研究表明，竹纖維微生物肥在提高番茄單株產(chǎn)量，增加果實(shí)可溶性糖和維生素，促進(jìn)果實(shí)轉(zhuǎn)色方面具有顯著的效果[12]。葡萄與番茄同屬漿果類植物，竹纖維微生物肥在葡萄上的應(yīng)用尚無報道，對葡萄品質(zhì)的影響及作用機(jī)制也不清楚。本研究通過竹纖維微生物肥與有機(jī)肥配施，探索該菌肥對葡萄光合能力、品質(zhì)提升和葡萄園土壤水肥環(huán)境的影響，以探討竹纖維微生物肥在優(yōu)質(zhì)葡萄生產(chǎn)中的作用，為葡萄控肥定產(chǎn)、提質(zhì)增效，推進(jìn)綠色可持續(xù)葡萄產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試驗地概況

試驗材料為4年生‘巨峰’葡萄，每壟種植1行，壟寬2.5 m，壟間挖排水溝，株距約0.7 m，采用“Y”型架避雨栽培模式。

供試肥料為科斯?jié)櫸⑸锓剩ㄋ拇析悟湏P(yáng)生物科技有限公司生產(chǎn)），含有高濃度、高活性的有益微生物菌群（枯草芽孢桿菌、棕色固氮菌等），有效活菌數(shù)≥5×108cfu/g，有機(jī)質(zhì)≥60%，且添加了高吸水性的改性竹纖維，能夠同時對土壤起到增肥保墑效果。

試驗地點(diǎn)位于四川省樂山市夾江縣甘江鎮(zhèn)新生村葡萄產(chǎn)業(yè)基地內(nèi)（E102°52′，N28°25′），海拔400 m。土壤類型為紫色沖積土，pH6.0，有機(jī)質(zhì)含量15.12 g/kg，速效氮含量125.38 g/kg，有效磷含量36.65 g/kg，速效鉀含量160.82 g/kg。

1.2 試驗處理

秋末每667 m2按6 kg竹纖維微生物肥、150 kg油枯、75 kg發(fā)酵有機(jī)肥（N＋P2O5＋K2O≥5%，有機(jī)質(zhì)≥45%）混勻，作為基肥均勻撒施在距葡萄樹干基部20～60 cm。翻土混勻，施肥后及時覆蓋地膜并滴灌清水，對照（CK）除不添加竹纖維微生物肥外，施用的肥料種類和數(shù)量與施肥處理（T）相同，各處理葡萄樹按照隨機(jī)區(qū)組排列。

1.3 指標(biāo)測定

1.3.1 果實(shí)品質(zhì)的測定

于果實(shí)發(fā)育的膨大期、轉(zhuǎn)色期和成熟期分別隨機(jī)選擇穗形大小一致的果穗5穗，每穗取上、中、下部各2粒果實(shí)，每個處理30粒，3次重復(fù)，及時對葡萄外觀品質(zhì)和食用品質(zhì)進(jìn)行測定。其中，果實(shí)橫徑和縱徑使用游標(biāo)卡尺測量（精度0.02 mm），每粒測量2次取平均值；使用電子天平稱量30粒果實(shí)，計算平均粒質(zhì)量；可溶性固形物使用PAL-1數(shù)顯糖度計（愛拓，日本）測定。可滴定酸測定采用電位滴定法[13]，計算固酸比[2]。果色測定方法參照孟祥云[14]的方法。

1.3.2 葡萄葉片氣體交換參數(shù)和營養(yǎng)的測定

在果實(shí)轉(zhuǎn)色中期，用TPS-2光合作用測定系統(tǒng)（PP Systems，美國）對葡萄葉片氣體交換參數(shù)進(jìn)行測定。具體操作為：上午9:00—11:00，每處理隨機(jī)選取5株，測定其最頂端成熟葉片的凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）和蒸騰速率（Tr），使用紅藍(lán)光源設(shè)置光照強(qiáng)度第8檔 [2023 μmol/(m2·s)]，每葉片測定3次取平均值。同時使用植物營養(yǎng)測定儀（托普云農(nóng)，中國）測定其葉綠素相對含量和含N量，每葉片測定3次，取平均值。

1.3.3 土壤養(yǎng)分含量和含水量的測定

葡萄成熟采摘后，使用系統(tǒng)布點(diǎn)法，在葡萄樹干基部水平距離30～50 cm，挖深度10～20 cm的土壤，裝入自封袋，標(biāo)記密封。每個處理單獨(dú)采集10個樣點(diǎn)的土壤。

土壤含水量采用烘干法測定。取烘干土壤研磨后，采用重鉻酸鉀法測定土壤有機(jī)質(zhì)含量[15]，采用聯(lián)合浸提法測定土壤有效磷和速效鉀含量[16]，采用氯化鉀浸提法測定土壤銨態(tài)氮含量[17]。

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

測試數(shù)據(jù)使用Excel 2019進(jìn)行初步整理，使用SPSS25進(jìn)行統(tǒng)計分析，作圖采用Origin 9作圖軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 竹纖維微生物肥對葡萄果實(shí)品質(zhì)的影響

在葡萄膨大期、轉(zhuǎn)色期和成熟期對施用和未施用竹纖維微生物肥的果實(shí)進(jìn)行品質(zhì)分析，發(fā)現(xiàn)竹纖維微生物肥對葡萄果實(shí)的生長發(fā)育有顯著的影響，且主要表現(xiàn)在果實(shí)成熟期。

從表1可知，在果實(shí)成熟前，施用竹纖維微生物肥的葡萄果實(shí)縱徑、橫徑、果形和粒質(zhì)量與對照均無顯著差異。果實(shí)成熟后，除果形指數(shù)無顯著差異外，處理的果實(shí)縱徑、橫徑和粒質(zhì)量均顯著高于對照。菌肥處理過后，平均粒質(zhì)量可達(dá)11.18 g，較未施菌肥的葡萄提高了21.0%。

表1 竹纖維微生物肥對葡萄果實(shí)大小和形狀的影響Table 1 Influence of BFMF on grape berry size and shape

由表2可知，進(jìn)入轉(zhuǎn)色期后，竹纖維微生物肥顯著提高了果實(shí)的可溶性固形物含量，但對可滴定酸的影響不大。在轉(zhuǎn)色期，施用竹纖維微生物肥的葡萄可溶性固形物含量為14.92%，較對照提高了1.62%；果實(shí)成熟后，菌肥處理的葡萄可溶性固形物含量可達(dá)18.46%，較不施肥的葡萄提高了1.54%，固酸比可達(dá)37.3∶1，表明竹纖維微生物肥對果實(shí)糖分積累和口感提升有顯著促進(jìn)作用。

表2 竹纖維微生物肥對‘巨峰’葡萄糖酸含量的影響Table 2 Influence of BFMF on grape sugar and acid content

果實(shí)成熟后，竹纖維微生物肥處理與對照的‘巨峰’果色光澤明亮度（L*）、黃藍(lán)色差（b*）和總色差（ΔE）均有顯著差異（圖1）。菌肥處理‘巨峰’葡萄果色L*值較對照更小，表明果色更暗，著色更深；b*值較對照更小，表明果色與對照相比更偏向藍(lán)色，而對照與之相比更偏向黃色；與白紙相比，施肥處理的葡萄總色差ΔE值更大，亦表明其著色更深。與對照相比，施用竹纖維微生物肥的葡萄紅綠色差（a*）值更大，表明果色更紅，而對照果色較之偏綠，但差異未達(dá)到顯著水平。總體上講，竹纖維微生物肥對‘巨峰’葡萄的轉(zhuǎn)色有促進(jìn)效果。

圖1 竹纖維微生物肥對‘巨峰’葡萄果色指標(biāo)的影響Figure 1 Influence of BFMF on grape color

2.2 竹纖維微生物肥對‘巨峰’葉片光合效率的影響

竹纖維微生物肥對‘巨峰’葉片的光合作用影響顯著（圖2）。施用菌肥后，‘巨峰’葡萄葉片的Pn顯著升高，達(dá)到21.83 μmol/(m2s)，較對照提升了27.3%；Gs和Tr分別較對照提高了36.6%和9.4%，但差異并未達(dá)到顯著水平。在葉片營養(yǎng)方面，竹纖維微生物肥施用后的‘巨峰’葉片葉綠素相對含量較未施肥的葉片提高了4.4%，葉片N含量提高了3.6%，但差異均未達(dá)到顯著水平（圖3）。

圖2 竹纖維微生物肥對‘巨峰’葉片氣體交換參數(shù)的影響Figure 2 Influence of BFMF on leaf gas exchange parameters

圖3 竹纖維微生物肥對‘巨峰’葉片營養(yǎng)的影響Figure 3 Influence of BFMF on leave nutrients

2.3 竹纖維微生物肥對葡萄土壤養(yǎng)分的影響

竹纖維微生物肥對葡萄土壤養(yǎng)分和含水率有較大的影響（表3）。在成熟期，施用竹纖維微生物肥的葡萄土壤中有效磷和速效鉀含量顯著高于未施用菌肥的土壤，分別比對照高出2.8%和7.9%。施過菌肥的土壤含水率高達(dá)32.4%，而對照土壤含水率僅為27.8%，說明竹纖維微生物肥能促進(jìn)土壤維持更高的含水率。施用竹纖維微生物肥土壤有機(jī)質(zhì)含量為14.10 g/kg，而對照土壤的有機(jī)質(zhì)含量為16.68 g/kg，顯著高于施菌肥的土壤。此外，施用竹纖維微生物肥土壤銨態(tài)氮含量略高于對照，但差異未達(dá)到顯著水平。

表3 竹纖維微生物肥對‘巨峰’葡萄園土壤理化性質(zhì)的影響Table 3 Influence of BFMF on soil physical and chemical property

3 討論

大量研究表明，合理施用微生物肥料可以增加水果含糖量、固酸比和Vc含量等，明顯改善果實(shí)品質(zhì)[9,18-20]。樂小鳳等[21]研究發(fā)現(xiàn)，葡萄果實(shí)可溶性固形物含量隨粒徑的增大而降低，Roby和Mtthews[22]認(rèn)為這種情況主要是由于土壤水分不足造成的，本研究的結(jié)果支持這種觀點(diǎn)。

光合同化產(chǎn)物是葡萄果實(shí)干物質(zhì)的最主要來源，因此，光合作用能夠直接影響到葡萄樹的生長狀況和葡萄品質(zhì)的形成[23]。土壤水分狀況是影響植物葉片的光合速率的關(guān)鍵因子之一，土壤含水量較低時，水分是植物光合速率的主要限制性因素[24-26]。在葡萄栽培中，可采用滴灌和覆膜相結(jié)合的方法，提高土壤水分含量和水分的有效利用率，也可施用竹纖維微生物肥等含保水性生物炭的肥料，以保證土壤水分充足。

土壤速效氮磷鉀和有機(jī)質(zhì)含量是土壤肥力的重要指標(biāo)。胡誠等[27]對土壤長期施肥研究發(fā)現(xiàn)，長期配施菌肥和有機(jī)肥能夠明顯提高土壤肥力。其中，磷能促進(jìn)葡萄的糖分運(yùn)輸與積累，鉀能提高葡萄漿果的含糖量，二者皆對葡萄果實(shí)品質(zhì)有重要的影響[28]。在葡萄生產(chǎn)中施用竹纖維微生物肥能夠通過激活土壤磷鉀庫，促進(jìn)土壤中固定態(tài)磷和鉀的釋放，顯著提高了土壤有效磷和速效鉀含量，從而促進(jìn)葡萄果實(shí)含糖量的提高。同時，在葡萄果實(shí)的膨大期對葉片噴施適量的速效磷鉀肥，也可促進(jìn)果實(shí)品質(zhì)的提升。

對葡萄采收后土壤有機(jī)質(zhì)含量測定發(fā)現(xiàn)，施用竹纖維微生物肥的土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著低于對照水平。土壤有機(jī)質(zhì)可被土壤微生物分解，產(chǎn)生許多可被利用的礦物營養(yǎng)素和CO2[29]，而施用菌肥的土壤中，微生物數(shù)量較對照顯著升高[30]，大量分解了有機(jī)質(zhì)，這可能是造成施用微生物肥后土壤有機(jī)質(zhì)含量降低的原因。

由此可見，竹纖維微生物肥可以通過功能菌促進(jìn)土壤養(yǎng)分釋放，改善土壤墑情，提高植株體光合效率，提升葡萄品質(zhì)，在葡萄生產(chǎn)上具有較大的應(yīng)用潛力。