復合微生物肥對茶樹生長的促進作用初探

肖開興，肖析蒙,楊瑤君，易志飛，唐 雪

(1.樂山師范學院 竹類病蟲防控與資源開發四川省重點實驗室，樂山 614000；2.樂山師范學院 生命科學學院，樂山 614000；3.西華大學， 食品與生物工程學院，成都 610039)

農藥化肥對茶樹品質造成嚴重破壞，急需要生態環保的新技術。近年來，微生物菌肥對植物的促生、抗病等領域的研究速度迅猛，已發現其對谷類和豆科等植物的增產、增收效果顯著[1]，根際促生菌有助于增加植物鹽脅迫能力，增強植株耐受性[2]，為滿足農業可持續發展的需要，使用菌肥代替部分化肥已經受到了研究人員的關注[3],復合微生物肥是一種經過特殊的加工工藝制成的、含有活菌的生物肥料，可通過解磷、固氮、解鉀來提升土壤中營養元素的效果[4],在本實驗中，以植株的生長狀態，葉片中茶多酚、葉綠素的含量，土壤中氮磷鉀的含量作為體現復合微生物肥促生、抗病效果的主要檢測指標。

茶葉源自中國，早期是作為祭品使用，茶葉飲品也被譽為“世界三大飲品之一”，茶多酚(tea polyphenols, TPs)是茶葉中多類物質的總稱。研究表明，飲茶對人體健康具有重要的保護作用，且其藥理作用和安全性已經得到證實[5～6]

葉綠素(chlorophyll)是植物光合作用最重要的色素之一,也是評價葉片光合能力的主要指標之一[7]，植物先通過葉綠素利用光能來進行光合作用從而為植物提供營養，經研究表明，對植物使用菌肥后植株葉片中葉綠素含量的提高[8]。

土壤中的營養元素的存在狀態對植物來說至關重要，其含量也是影響植物生長發育的重要條件，氮、磷、鉀作為大量元素，對植物的生長尤為重要，本實驗分析了復合微生物肥對茶樹土壤中的銨態氮、速效磷、有效鉀的影響，以期研究復合微生物肥對增加茶葉產量和改善茶葉品質的作用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料

1.1.1.1 試驗材料

1.1.1.1.1 茶樹株高測試材料 該實驗所有測試項目實驗材料由樂山市夾江縣迎江鄉郭坪村(經度：103.50緯度：29.78)茶樹種植基地提供，測量初次選取長勢大致相同的植株，共測試樣品60株，其中1～30號樣品為處理組(生長期間施加復合微生物肥)； 31～60號樣品為對照組(生長期間施加普通化肥)，處理組用地和對照組用地之間相隔7 m，處于同一水平面上，初次測量時間為2018年3月，二次測量時間為2018年12月。

1.1.1.1.2 茶多酚測試材料 在以下3個測試項目中，實驗材料的選取與上述茶樹株高測試材料選取的地區一致，海拔相同，茶樹長勢以及前期施肥情況相同。本項目測試樣品共30組，其中1～15號樣品為處理組(生長期間施加復合微生物肥)；16～30號樣品為對照組(生長期間施加普通化肥)。茶葉樣品的采制參考《茶樹種質資源描述規范和數據標準》[9]。2019年1月12—15日進行樣品茶多酚含量測定[10]。

1.1.1.1.3 葉綠素測試材料 該項目共測試樣品30組，其中1～15號樣品為處理組(生長期間施加復合微生物肥)；16～30號樣品為對照組(生長期間施加普通化肥)。樣品在采制時選取頂部成熟葉片，避免采摘的葉片出現破損、蟲病等情況，采摘的大小要求基本一致2019年1月21—24日進行樣品葉綠素含量測定[11]。

1.1.1.1.4 土壤中主要營養元素測量材料 該項目共測試樣品30組，其中1～15號樣品為處理組(生長期間施加復合微生物肥)；16～30號樣品為對照組(生長期間施加普通化肥)。選取植株根系附近土壤作為實驗樣品，為避免土壤物質理化性質遭到破壞，將樣品于通風處自然風干約10 d，所得干燥樣品便于實驗后續操作。

1.1.1.2 化學試劑 茶多酚純品、酒石酸鉀鈉、氯化亞鐵、丙酮、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鈉(以上試劑均為AR級)、土壤養分測定相關試劑(由托普云農科技股份有限公司提供)。

復合微生物肥 由四川鑫鑫驕揚生物科技有限公司提供，產品含枯草芽孢桿菌等有效菌5億CFU/克，有機質70%，蓄水倍數60倍。

酒石酸亞鐵溶液 準確稱取硫酸亞鐵樣品1g，酒石酸鉀鈉樣品5 g，加水溶解后定容至1L(可加少量鐵粉防止配置好的溶液發生氧化)。

pH7.5磷酸緩沖溶液 準確稱取磷酸二氫鉀9.08 g(經過100 ℃、2.5h烘干處理)，加水溶解后定容至1L;準確稱取磷酸氫二鈉23.9 g，加水溶解后定容至1L,需用時取上述兩種溶液按照KH2PO4∶Na2HPO4=17∶3的比例均勻混合使用。

1.1.2 實驗儀器

分光光度計、土壤測定儀(本項目測定使用土壤測定儀由托普云農科技股份有限公司研發)、搖床、烘箱、水浴鍋、電子天平。

1.2 方法

1.2.1株高測量方法

測量植株基部至主莖頂部記為主莖生長點之間的距離。根據實際情況，本實驗采用軟皮尺進行數據測量。

1.2.2 葉片樣品處理方法

樣品采集后，將樣品放至0 ℃冰箱保存，實驗時，取大小大致相同葉片，在其同一部位，避開比較粗大的葉脈，選取約1 cm2,均勻切成1 mm寬、5 mm長的細絲狀，切成20份。

1.2.3 土壤樣品處理方法

將土壤放置于通風口，均勻鋪在干凈的紙板上，風干10 d，待風干后，將樣品碾磨處理，過80目篩，去除土壤中植物根莖等雜質。收集處理好的樣品(完成每項測量指標需處理好的土壤樣品4～5 g)。

1.2.4 樣品中茶多酚的檢測

1.2.4.1 制作茶多酚標準曲線 茶多酚類的物質能夠和亞鐵離子結合，形成藍色的絡合物，并且在一定波長有最大的吸收度，茶多酚在溶液中的含量與形成的絡合物的吸光度在一定范圍內成正比，因此可用分光光度法測量茶多酚在溶液中的含量。本實驗需準確稱取0.5 g茶多酚純品，用水定容至100 mL，用移液槍量取0.00 mL、0.10 mL、0.20 mL、0.30 mL、0.40 mL、0.50 mL，加水至10 mL,再向其加入酒石酸亞鐵溶液5 mL[12]，混合均勻加入磷酸緩沖液至刻度，搖勻，靜置10 min。在550 nm處用空白溶液作為參比，測定其吸光度，從而繪制茶多酚標準曲線。

1.2.4.2 樣品中茶多酚含量的測定 每組取茶葉樣品0.5 g倒入裝有20 mL水的玻璃管中，放置于水浴鍋中，水浴溫度為60 ℃，浸提時間為120 min[13]。水浴完成后，用移液槍吸取茶葉樣品浸提液2 mL，同時，加入配制好的酒石酸亞鐵溶液5 mL，再加入蒸餾水8 mL，搖勻，加入磷酸緩沖液至容量瓶刻度線，搖勻，靜置10 min。在550 nm處用空白溶液作為參比，測定其吸光度，根據繪制好的茶多酚標準曲線(見圖1)計算得出樣品中的茶多酚濃度。

圖1 茶多酚標準曲線

1.2.5 樣品中葉綠素含量的測定

1949年經Arnon解釋和推導以來[14],丙酮法作為Arnon法在國際上被廣泛應用至今[15]。將處理好的葉片樣品倒入20 mL、80%丙酮溶液中，在黑暗條件下提取24 h。根據Lambert-Beer定律，在645 nm和663 nm處用80%丙酮溶液作為參比，測定其吸光度，根據以下公式計算得出樣品中葉綠素的含量：

C=Ca+Cb=8.04A663+20.29A645[16]

(1)

1.2.6 土壤樣品中銨態氮、速效磷、有效鉀含量的測定

本項目測定使用托普云農科技股份有限公司研發的土壤養分測試儀。

1.2.6.1 銨態氮含量的測定 每組準確稱取土壤樣品4 g，放入容量為100 mL三角瓶中，加入20 mL蒸餾水以及1號粉末1 g，在搖床中搖勻10 min，160 r·min-1，過濾，所得濾液用移液槍吸取 1 000μL于比色皿中，此為待測液；用移液槍吸取900 μL蒸餾水，再加入100 μL氮標準溶液，混勻，所得溶液為標準液；用移液槍吸取2 mL蒸餾水于比色皿中，此為空白液。向標準液和待測液中各加入100 μL氮1號試劑，混勻，再加入100 μL氮2號試劑，混勻。停放20 min,再加入800 μL蒸餾水，立即上機操作，記錄數據。

1.2.6.2 速效磷含量的測定 每組準確稱取土壤樣品4 g，放入容量為100 mL三角瓶中，加入20 mL蒸餾水以及2號粉末0.5 g(用精確pH試紙測定土壤為弱堿性)，在搖床中搖勻10 min，160 r·min-1，過濾，所得濾液用移液槍吸取200 μL于比色皿中，再加入800 μL蒸餾水，此為待測液；用移液槍吸取900 μL蒸餾水，再加入100 μL磷標準溶液，混勻，所得溶液為標準液；用移液槍吸取 2 000 μL蒸餾水于比色皿中，此為空白液。向標準液和待測液中各加入100 μL磷1號試劑和800 μL蒸餾水，混勻，再加入50 μL磷2號試劑，混勻。立即上機操作，記錄數據。

1.2.6.3 有效鉀含量的測定 每組準確稱取土壤樣品4 g，放入容量為100 mL三角瓶中，加入20 mL蒸餾水以及1號粉末1 g，在搖床中搖勻10 min，160 r·min-1，過濾，所得濾液用移液槍吸取 1 000 μL于比色皿中，此為待測液；用移液槍吸取900 μL蒸餾水，再加入100 μL鉀標準溶液，混勻，所得溶液為標準液；用移液槍吸取2mL蒸餾水于比色皿中，此為空白液。向標準液和待測液中各加入100 μL鉀1號試劑，混勻，再加入100 μL鉀2號試劑，混勻。停放5 min,再加入800 μL蒸餾水，立即上機操作，記錄數據。

2 結果與分析

2.1 株高測量結果與分析

從圖2可以看出，在經過施肥處理的茶樹處理組中，在第二次記錄數據時，第7組的長速最快，增長達到了56 cm，第30組的生長速度較慢，增長了11 cm，在經過復合微生物肥施肥處理的30株樣品植株中，其平均株高達到了102.73 cm，初次測量時平均株高為74.67 cm，植株平均增高達到了28.06 cm，增幅達37.58%。

從圖3中可以看出，沒有經過施肥處理的對照組，在進行第二次測量的時候，第47組的長速最快，增長達到了30 cm，第35組的生長速度較慢，僅生長了2 cm，在未經過復合微生物肥施肥處理的30株樣品植株中，其平均株高為89.90 cm, 初次測量時平均株高為73.87 cm，植株平均增高達到了16.03 cm，增幅為21.66%。

圖2 實驗組株高測量結果

圖3 對照組株高測量結果

圖4 實驗組與對照組株高平均值比較結果

結合實驗組和對照組的數據來看，在初次測量時，為保證實驗的科學性、準確性，在選擇實驗對象時，選取的實驗組樣本即施肥處理的30株茶樹比選取的對照組即未施肥處理的30株茶樹在平均株高上僅高出0.8 cm，在第二次測量時，實驗組即施肥處理的茶樹比對照組即未施肥處理的茶樹僅高達12.83 cm，在實驗組的30組樣本中，有29組的增長高度高于對照組的平均水平，有1組的增長高度略低于對照組的平均水平。經Excel的顯著性分析結果顯示，復合微生物肥對茶樹的生長具有促進作用，且效果明顯。

2.2 茶多酚含量測量結果與分析

由表1可以看出，經過施肥處理的15組茶樹樣品中，其茶葉中的茶多酚含量最高可達411.43 g·kg-1，最低為309.49 g·kg-1，極差為101.94 g·kg-1，平均含量為374.86 g·kg-1；未經過處理的15株茶樹樣品中，其茶葉中的茶多酚最高為406.58 g·kg-1，最低為293.31 g·kg-1，極差為113.27 g·kg-1,平均含量為334.99 g·kg-1；經過施肥處理的15株茶樹的茶葉的平均茶多酚含量比未經過處理的15株茶樹樣品中茶葉的平均茶多酚含量高出36.87g·kg-1。在實驗組的15組樣本中，有13組的增長高度高于對照組的平均水平，有2組的增長高度略低于對照組的平均水平，增長率達86.7%，且實驗組和對照組的差異性極顯著(P=0.002832<0.01)。經實驗測量結果表明，復合微生物肥對茶樹的生長具有促進作用，且效果明顯。實驗結果顯示，該復合微生物肥有助于提高茶樹中茶多酚含量，進一步提升茶葉的品質。

表1 茶葉中茶多酚含量的測量數據

Tab.1 The measurement data of contents of tea polyphenols

處理組對照組平均值371.86334.99最大值411.43406.58最小值309.49293.31變異系數%(CV)0.07380.1092

2.3 葉綠素含量測量結果與分析

由表2我們可以知道經過施肥處理的15組茶樹樣品中，其茶葉中的葉綠素含量最高可達1.04 mg·g-1，最低為0.98 mg·g-1，極差為0.06 mg·g-1，平均含量為1.00 mg·g-1；未經過處理的15株茶樹樣品中，其茶葉中的茶多酚最高為1.01 mg·g-1，最低為0.96 mg·g-1，極差為0.05 mg·g-1,平均含量為0.986 mg·g-1；經過施肥處理的15株茶樹的茶葉的平均茶多酚含量比未經過處理的15株茶樹樣品中茶葉的平均茶多酚含量高出0.02 mg·g-1。在實驗組的15組樣本中，有13組的增長高度高于對照組的平均水平，有2組的增長高度略低于對照組的平均水平，且實驗組和對照組的差異極顯著(P=0.000253<0.01)，實驗結果顯示，該復合微生物肥有助于茶樹中葉綠素含量的提高。

表2 茶葉中葉綠素含量的測量數據

Tab.2 The measurement data of contents of chlorophyll

處理組/(mg·g-1)對照組/(mg·g-1)平均值1.004320.98563最大值1.03537 1.01085 最小值0.98560 0.96176 變異系數%(CV)0.0125710.012715

2.4 土壤中銨態氮、速效磷、有效鉀含量測量結果與分析

2.4.1 銨態氮含量測量結果與分析

銨態氮是氮元素的一種自然存在狀態，它可以與其他形式的氮元素在某些條件下相互轉化，易溶解，因此能夠被植物快速吸收，同時也容易被水分帶走。從表3可以看出在經過施用復合微生物肥處理的15個樣品中，銨態氮平均值達到了122.134 mg·kg-1，最大值為297.62 mg·kg-1，而未經過施用復合微生物肥處理的15個樣品中，銨態氮的平均值為40.571 mg·kg-1，最大值為129.63 mg·kg-1，在平均值上增長了81.563 mg·kg-1，增幅達49.74%。增長態勢穩定、良好，且實驗組和對照組差異性極顯著(P=0.000772<0.01)。經過試驗結果證明，復合微生物肥有助于土壤中的銨態氮的固定，增加土壤中銨態氮的含量，有利于植物的生長。

2.4.2 速效磷含量測量結果與分析

速效磷指的是在土壤中容易被植株吸收的磷成分，也是評價土壤提供磷水平的一個重要指標，當速效磷的含量達到25 mg·kg-1時，即被稱為含磷較高的土壤[17]。由測量數據可以得出，復合微生物肥對速效磷在土壤中的固定并無顯著性差異(P=0.374855>0.05)，從表3可以看出，施用復合微生物肥的土壤速效磷的平均含量為58.169 mg·kg-1，降幅為6.09%，屬于含磷較高的土壤，未使用菌肥的土壤速效磷的含量為61.941 mg·kg-1，同屬于含磷較高的土壤。研究表明，施用枯草芽孢桿菌后，植物中的全氮、全磷、全鉀含量均增加[18]，即植物吸收的礦質元素增加，有利于植物的生長。

2.4.3 有效鉀含量測量結果與分析

有效鉀含量是土壤提供鉀水平的一個重要指標，據表3可以看出，經過施肥處理的土壤，有效鉀的含量被控制在了 1 048.442 mg·kg-1，而未經過施用復合微生物肥處理的土壤，有效鉀的含量達到了 1 566.292 mg·kg-1，施用菌肥后土壤中的有效鉀含量降低了約33%，且實驗組和對照組具顯著性差異(0.01

表3 土壤中銨態氮、速效磷、有效鉀含量測量結果與分析

Tab.3 The contents measurements data and analysis of ammonium nitrogen、quick-impact phosphorus and effective potassium of chlorophyll

平均值(mg·kg-1)最大值(mg·kg-1)最小值(mg·kg-1)變異系數/%(CV)銨態氮(處理組)122.134 297.620 23.020 0.843752銨態氮(對照組)40.571 129.630 8.440 0.60022速效磷(處理組)58.169 163.040 10.940 0.375622速效磷(對照組)61.941 118.540 19.730 0.636471有效鉀(處理組)1 048.442 2 128.900 311.300 0.587958有效鉀(對照組)1 566.292 3 244.560 332.700 0.550017

3 討論

本實驗所使用的復合微生物肥有助于茶樹的生長，促生長率達96%以上，選取樣本在9個月的時間里，普遍生長28 cm以上，增幅達37.58%；該菌肥對茶葉中茶多酚含量增加也很明顯，平均含量比未經過施肥處理的植株增長了36.87g·kg-1，相較于未施肥處理的植株，茶多酚含量增長約11%；葉片中的葉綠素含量在經過施肥處理后也有所提高，有利于植株進行光合作用積累有機物，有利于植株的生長；同時，菌肥的使用對土壤中的營養物質有所影響，尤其是對銨態氮的作用，平均增長了81.563 mg·kg-1，極大地提高了土壤中的氮成分含量，也對肥力不均的現象有所改善，有效控制了土壤中高鉀含量的現象。

近幾年來，在農民的種植方面，施肥是一個十分普遍的現象，種植和施肥已經緊密地聯系在了一起，但是根據大量的實驗證明，土地中作物對肥料的利用率不斷下降，由此可知，施用化肥不能保證土地常年增產，且大量施用化肥還會造成土壤污染、水污染等一系列問題。微生物菌肥的出現極大地改善了這一情況，菌肥中的枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌在活化后產生的分解酶，能有效的將土壤中的有機質分解為小分子，釋放出無機鹽[20]。在植物發育的早期， 植物根際促生菌的使用會直接影響芽和植物根系的生長，從而提高植物吸收營養的能力以達到提高作物產量的作用[21]。將有機肥和復合微生物肥搭配使用，將會減少施肥用量，緩解土壤中肥力不均的問題[22]。除此之外，有研究證明，根際促生菌也有利于提高植物在干旱脅迫條件下造成的極端環境的存活率[23]，將菌肥與改性吸水性竹纖維搭配使用，還可以運用到干旱土壤的種植，解決土壤板結，具有有效涵養水源，穩定供給營養成分的作用。