微生物菌劑對“海爾特茲”紅樹莓產量和品質的影響

王曉香,王鐵軍,劉雙楠,張雪梅,李寒,齊國輝,郭素萍

(1河北農業大學 林學院,河北 保定 071000;2河北省林業和草原局宣傳中心,河北 石家莊 050081)

紅樹莓(Rubusidaeus)為薔薇科(Rosaceae)懸鉤子屬(Rubus)多年生落葉灌木。別名山莓、托盤,被譽為新興的“第三代黃金水果”[1]。在中醫當中為覆盆子[2]。紅樹莓果實營養價值高,果實甜而微酸,口感極佳,富含多種維生素和微量元素,樹莓在防止衰老、抗癌和治療心腦血管等方面有一定的醫用保健價值[3-4]。其果實的系列深加工產品在美國等發達國家十分暢銷,風靡歐美市場,果實中富含的天然抗氧化劑,能夠減弱一些人體慢性病發生的風險[5]。在食品、保健、化妝和醫藥等方面應用廣泛,樹莓在國際上被稱為“生命之果”[6]。由于樹莓的營養價值很高,需求量逐年增加[7]。樹莓在國外的發展較早,我國于20世紀70年代才開始發展,近年來發展迅速[8]。

微生物菌劑作為一種環保新型肥料對作物生長和土壤的改善作用已經得到大量研究和驗證[9-10]。微生物菌劑的添加可以顯著改善土壤理化性質,增加新梢長度、葉面積及葉綠素含量,促進蘋果樹體生長,提高蘋果產量和豆類作物的蛋白質含量[11-12]。而對于紅樹莓施用微生物菌劑的增產效果、品質改善的應用和報道較少。

目前,紅樹莓主要栽培區域普遍存在著施肥不均衡,肥料利用率低,施肥方式不正確,施肥濃度掌控不好等問題,導致土壤退化,土壤理化性狀下降,產量不高,果實品質差等問題。然而隨著經濟的發展,對果實品質要求的日益提高。掌握正確的施肥時間、施肥種類、施肥數量和方式對果實的產量和質量有很大的影響[13]。陳光研究表明,施用復合微生物菌劑,西瓜產量增加效果明顯,且西瓜品質提升顯著,VC含量和糖度均有較大程度的提高[14];付華軍研究表明,施用復合微生物菌劑處理馬鈴薯,提高了馬鈴薯產量和品質,較常規施肥增產30.86%[15]。為探明紅樹莓果園微生物菌劑適宜施用量,避免盲目施肥,研究不同濃度微生物菌劑對“海爾特茲”紅樹莓果實產量和品質的影響,以期為當地果園秋果型紅樹莓“海爾特茲”微生物菌劑的科學施用提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于河北省邢臺市內丘縣金店鎮冢圪塔村樹莓基地(E 114° 63′,N 37°29′),平均海拔高度78 m,年均氣溫13 ℃,年平均最高氣溫18 ℃,年平均最低氣溫8 ℃。日均最低溫度9 ℃,日均最高溫度20 ℃,平均無霜期200 d。

1.2 試驗材料

以5年生秋果型紅樹莓品種“海爾特茲”為試驗材料,供試肥料由河北潤沃生物技術有限公司提供,主要菌種為巨大芽孢桿菌、膠凍樣類芽孢桿菌,有效活菌數≥2.0 億/g。

1.3 試驗設計

試驗于2018年3月—2018年12月在河北省邢臺市內丘縣樹莓示范基地進行,春季施有機肥(30 t/hm2),營養生長期施尿素,花期追施磷鉀肥,正常水肥管理?；h架栽培,以0.3 m×2.0 m的株行距雙行栽植,帶寬1 m。隨機選取4 行,根據秋果型紅樹莓雙季結果的特點,試驗于7月20日和9月20日果實成熟前將微生物菌劑分別以20%、25%和30%用噴壺在距離根部10 cm處噴施(每單行每10 cm噴施液肥1 000 mL),不施肥為CK,共4個處理,每處理10 株,3次重復,共120 株。

1.4 試驗方法

2018年7月20日—8月5日在果實成熟期調查、取樣。從植株果實成熟開始,每處理隨機選取3 株,每隔3 d采摘1 次,記錄每次采摘果實個數,統計敗育和受日灼危害的壞果數量,計算壞果率;用游標卡尺量取紅樹莓單果(去花托)的橫徑(以果實寬度最寬處為橫徑)和縱徑,計算果實的果形指數(縱徑/橫徑);各處理果實成熟期及時采摘稱重,直至果實采收結束,計算果實單株產量,同時將8月5日、8月20日、10月5日、10月20日、11月5日5個時期采集各處理的紅樹莓果實鮮樣于超低溫保存,用于果實品質的測定。

1.5 項目測定

產量測定：從植株果實成熟開始,對各處理果實及時采收,并用天平依次進行稱重和記錄。將10株果實產量的平均值為單株產量;

縱橫徑測定：用游標卡尺測量果實的縱橫徑,并計算果形指數,果形指數=果實縱徑/果實橫徑;

可滴定酸測定采用氫氧化鈉滴定法進行[8];

可溶性糖測定采用蒽酮比色法進行[16];

花青素含量測定采用pH示差法進行[17];

POD酶活性測定采用愈創木酚法[18];

SOD酶活性測定采用 NBT(氮藍四唑)光還原法[19];

CAT酶活性測定采用分光光度法[20];

黃酮類化合物含量的測定采用分光光度計法進行測定[21]。

1.6 數據分析

試驗數據用SPSS 17.0軟件進行分析。

2 結果與分析

2.1 不同濃度微生物菌劑對“海爾特茲”秋果型紅樹莓單株產量的影響

施用微生物菌劑后不同結果時期紅樹莓單株產量變化,見圖1。

圖1 紅樹莓不同結果時期果實產量變化Figure 1 Changes in fruit yield of red raspberry in different fruiting periods

由圖1可知,CK紅樹莓果實單株產量的變化趨勢呈平緩增長,從夏季果結果初期開始一直到秋季果結果末期為止單株產量均表現緩慢上升,在秋季果的末期(11月5日)單株產量達到最大值331.39 g/株。20%、25%和30%施肥處理的產量變化趨勢是第1次施肥之后(7月20日)緩慢增長,第2次施肥(9月20日)之后的產量明顯增加。25%施肥處理紅樹莓果實單株產量的最大,為761.77 g/株。結果后期20%、25%、30%施肥處理的紅樹莓單株果實產量迅速提高,較CK果實單株產量依次高出121.04%、129.87%、108.83%。從圖中可以看出,秋季果的果實產量(第2次結果)顯著高于夏季果。8月20日—9月20日正處于夏季炎熱的時期,紅樹莓花芽分化和果實發育因高溫影響,長勢緩慢甚至停止生長,導致該時期果實產量沒有增長,植株主要進行營養生長,形成花蕾,也說明了溫度過高會影響紅樹莓的生長和果實發育,導致紅樹莓產量的降低。

2.2 不同濃度微生物菌劑對不同成熟期紅樹莓果實單果重的影響

施用微生物菌劑后不同結果時期紅樹莓單果重,見圖2。

圖2 不同結果時期紅樹莓果實的單果重Figure 2 Single fruit weight of red raspberry fruit in different fruit periods注：不同小寫字母代表同一時期CK、20%、25%、30%之間的顯著性差異(P<0.05)。下同。

由圖2可知,不同時期各處理的單果重,除8月20日外,CK果實單果重顯著大于各施肥處理,這可能是因為施肥之后,各處理的結果數量增加,導致每個果實的單果重低于CK。夏季果中8月5日CK單果重最大,為1.11 g,秋季果中果實單果重最大的是10月20日的CK,為2.40 g。且秋季果(第2次結果時期)單果重顯著高于夏季果(第1次結果時期)單果重。不同處理的果實單果重存在顯著差異,其中不同的結果時期以20%微生物菌劑處理的果實單果重在10月20日以前呈先增高再降低的趨勢,其他處理均呈先降低再上升然后再降低的趨勢。

2.3 不同濃度微生物菌劑對秋果型紅樹莓果實果形指數的影響

施用微生物菌劑后不同結果時期紅樹莓果實果形指數變化,見圖3。

圖3 果實果形指數變化Figure 3 Changes of fruit shape index

由圖3可知,10月5日和11月5日不同處理之間的果形指數沒有明顯差異,且不同施肥處理和CK的紅樹莓果實果形指數均呈現逐漸增大的趨勢,均以30%處理的果形指數最大,CK的果形指數最小。不同施肥處理與CK的果形指數接近,從2次施肥的效果來看,2次施肥30 d后對果形指數的效果均最好,且30%處理的果形指數均高于其他處理。8月20日即第1次施肥后30 d,30%處理的果形指數最高,其果形指數達到0.85。10月20日即第2次施肥后30 d,果形指數達到0.82。果形指數最低的為8月5日的CK,其果形指數為0.70。

2.4 不同濃度微生物菌劑對秋果型紅樹莓果實可溶性糖含量的影響

施用微生物菌劑后不同結果時期紅樹莓果實可溶性糖含量,見圖4。

圖4 紅樹莓果實中可溶性糖含量Figure 4 Soluble sugar content in red raspberry fruit

由圖4可知,除8月20日和11月5日的處理外,不同處理的果實可溶性糖含量存在顯著差異。9月20日施肥15 d后即10月5日,各施肥處理的果實可溶性糖含量顯著高于CK且達到最大值,其含量分別為14.00%、14.28%和14.11%。秋季果可溶性糖含量(第2次結果時期)高于夏季果(第1次結果時期)的可溶性糖含量。施肥處理紅樹莓果實中的可溶性糖含量顯著高于CK紅樹莓果實的含量。20%處理的紅樹莓果實可溶性糖含量在8月20日最小,為11.23%;25%處理的紅樹莓果實可溶性糖含量在8月5日最小,為10.80%;30%處理的紅樹莓果實可溶性糖含量在10月20日最小,為10.98%。CK在不同結果期果實可溶性糖含量呈先上升再下降的趨勢,秋季果在10月5日達到最大值,為13.10%,夏季果在8月5日達到最小值,為10.30%。因此,微生物菌劑的施用可顯著提升果實可溶性糖含量。

2.5 不同濃度微生物菌劑對秋果型紅樹莓果實可滴定酸含量的影響

施用微生物菌劑后不同結果時期紅樹莓果實可滴定酸含量,見圖5。

圖5 紅樹莓果實中可滴定酸的含量Figure 5 Titratable acid content in red raspberry fruit

由圖5可知,不同處理的果實可滴定酸含量均顯著低于CK,CK的果實可滴定酸含量呈先下降再上升再下降的變化趨勢,且在10月20日達到最大值,為1.96%;在11月5日達到最小值,為1.54%。20%和25%處理的果實可滴定酸含量在10月20日達到最大值,分別為1.70%、1.68%;在11月5日達到最小值,均為1.24%。30%處理的果實可滴定酸含量在10月5日達到最大值,為1.42%;在8月5日達到最小值,為1.00%。因此,微生物菌劑的施用可顯著降低果實可滴定酸的含量。

2.6 不同濃度微生物菌劑對秋果型紅樹莓果實糖酸比的影響

施用微生物菌劑后不同結果時期紅樹莓果實糖酸比,見圖6。

圖6 紅樹莓果實中糖酸比Figure 6 Sugar-acid rate in red raspberry fruit

由圖6可知,不同處理的果實糖酸比存在顯著差異,CK和25%處理的果實糖酸比呈先上升后下降再上升的趨勢,其中糖酸比的最大值出現在秋季果結果初期,分別為7.75,10.90。在第1次施用20%和30%微生物菌劑后15 d(8 月5日)紅樹莓果實糖酸比顯著高于CK,分別較CK高出了67.83%和96.5%。在第2次施肥15 d后,施肥濃度為20%、25%和30%紅樹莓果實的糖酸比顯著高于CK,分別較CK高出30.84%、40.65%和28.26%。秋季果(第2次結果時期)果實中糖酸比顯著高于夏季果(第1次結果時期)紅樹莓果實中的糖酸比。20%處理的果實糖酸比在10月20日最小,其糖酸比為7.69;25%處理的果實糖酸比在8月5日最小,為6.28;30%處理的果實糖酸比在11月5日最小,為7.59;CK的果實糖酸比在10月20日最小,為5.71。因此,微生物菌劑的施用可顯著提高果實的糖酸比。

2.7 不同濃度微生物菌劑對秋果型紅樹莓果實POD 活性的含量的影響

施用微生物菌劑后不同結果時期紅樹莓果實POD活性含量變化,見圖7。

圖7 不同結果時期紅樹莓果實POD活性變化Figure 7 Changes of POD activities in different fruiting ripening periods

由圖7可知,不同處理不同結果時期果實POD活性均顯著高于CK,各處理果實POD活性高峰值分別出現在10月5日和10月20日,CK、20%和30%處理的果實POD活性在10月5日最大,分別為14.85、18.56、17.54 U/(g·min) FW;25%處理的果實POD活性在10月20日最大,為18.72 U/(g·min) FW。在結果末期11月5日,各處理果實POD活性最低,CK、20%、25%、30%處理的果實POD活性分別為3.88、5.45、8.91、7.43 U/(g·min) FW。在第1次施肥30 d后,施肥濃度為25%和30%的果實POD活性顯著高于CK,其活性分別為16.24 U/(g·min) FW和14.58 U/(g·min) FW,較CK分別高 26.18%和13.28%。在第2次施肥30 d后,施肥濃度25%和30%處理秋季果POD活性變化顯著高于CK,分別是18.72、17.11 U/(g·min) FW,較CK分別高43.70%和39.33%。綜上可知,秋季果POD活性較高,夏季果POD活性較低,但是秋季果末期POD活性最低。

2.8 不同濃度微生物菌劑對秋果型紅樹莓果實SOD 活性的影響

施用微生物菌劑后不同結果時期紅樹莓果實SOD活性變化,見圖8。

由圖8可知,不同處理不同結果時期的果實SOD活性均顯著高于CK,CK的SOD活性有2個峰值,第1個峰值是8月20日即第1次施肥30 d后,為39.06 U/(g·min) FW;第2個峰值是10月20日即第2次施肥后30 d,為44.40 U/(g·min) FW;CK的果實SOD活性在11月5日最低,為9.03 U/(g·min) FW。施肥濃度為20%、25%的夏季果果實SOD活性在第1次施肥15 d后達到最高值,分別為65.76、62.40 U/(g·min) FW,較CK分別高229.13%、212.31%。施肥濃度為20%、25%和30%的秋季果果實SOD活性在第2次施肥15 d后達到最高值,分別為65.64、78.36、70.66 U/(g·min) FW,較CK分別高80.53%、115.51%和94.33%。20%和25%處理的果實SOD活性在8月20日達到最低,分別為44.63、50.40 U/(g·min) FW;30%處理的果實SOD活性在8月5日最低,為42.30 U/(g·min) FW。因此,秋季果的SOD活性顯著比夏季果SOD活性高。

2.9 不同濃度微生物菌劑對秋果型紅樹莓果實CAT 活性的影響

施用微生物菌劑后不同結果時期紅樹莓果實CAT活性變化,見圖9。

圖9 不同結果時期紅樹莓果實CAT活性變化Figure 9 Changes of CAT activities in different fruiting ripening periods

由圖9可知,不同處理不同結果時期的果實CAT活性存在顯著差異。20%微生物菌劑處理的紅樹莓果實CAT酶活性在8月5日最高,為5.11 U/(g·min) FW,顯著高于CK,較CK高209.70%;25%處理的果實CAT活性在11月5日最大,其活性為3.87 U/(g·min) FW,較CK高48.85%;30%處理的紅樹莓果實CAT活性在8月20日達到最大,為5.00 U/(g·min) FW,顯著高于CK,較CK高14.44%。各施肥處理的果實CAT活性在10月20日最小,20%、25%、30%處理的果實CAT活性分別為3.10、1.60、1.50 U/(g·min) FW;CK的果實CAT活性在8月5日最小,為1.65 U/(g·min) FW。因此,秋季果的CAT活性明顯比夏季果CAT活性大。

2.10 不同濃度微生物菌劑對秋果型紅樹莓果實花青素含量的影響

施用微生物菌劑后不同結果時期紅樹莓果實花青素含量變化,見圖10。

圖10 不同結果時期紅樹莓果實花青素含量變化Figure 10 Changes of anthocyanin contents in different fruiting ripening periods

由圖10可知,不同處理不同結果時期的果實花青素含量存在顯著差異,CK的果實花青素含量的變化呈先上升后下降的趨勢,且在10月20日含量最大,為0.16 mg/g;在8月5日最小,為0.11 mg/g。施肥濃度為20%處理的紅樹莓果實花青素含量在第2次施肥15 d后(10月5日)達到最大值,為0.16 mg/g;在第1次施肥15 d后(8月5日)達到最小值,為0.12 mg/g。施肥濃度為25%和30%處理的花青素含量在第2次施肥30 d后即10月20日達到最大值時,其含量分別是0.17 mg/g和0.16 mg/g;在第1次施肥15 d后(8月5日)達到最小值,分別為0.11、0.12 mg/g。因此,夏季果的花青素含量顯著低于秋季果花青素的含量。

2.11 不同濃度微生物菌劑對秋果型紅樹莓果實黃酮含量的影響

施用微生物菌劑后不同結果時期紅樹莓果實黃酮類化合物含量變化,見圖11。

圖11 不同結果時期紅樹莓果實黃酮類化合物含量變化Figure 11 Changes of flavonoid contents in different fruiting ripening periods

由圖11可知,不同處理不同結果時期的果實黃酮類化合物含量均顯著高于CK,CK與20%處理的紅樹莓果實黃酮類化合物含量呈先上升再下降再上升最后再下降的趨勢,25%與30%處理的紅樹莓果實黃酮類化合物含量呈先上升再下降的趨勢。CK中黃酮類化合物含量在8月20日達到最大值,為0.51 mg/g;在11月5日最小,為0.29 mg/g。各施肥處理的紅樹莓黃酮類化合物含量在第1次施肥后30 d(8月20日)均達到最大值,20%、25%、30%處理的果實黃酮類化合物含量分別為0.53、0.57、0.55 mg/g;20%處理的果實黃酮類化合物含量在11月5日最小,為0.35 mg/g;25%和30%處理的果實黃酮類化合物含量在8月5日最小,分別為0.44、0.39 mg/g。因此,夏季果紅樹莓果實黃酮類化合物高于秋季果紅樹莓果實黃酮類化合物含量。

3 討論與結論

3.1 討論

大量的研究表明,施用微生物菌劑可顯著提高果實產量,并且對果實品質也有一定的改善作用[22-26]。施用微生物菌劑西瓜果實產量較CK提高了8.40%,施用微生物菌劑可使老齡蘋果樹產量提高8.45%～22.86%,平均增長量達到16.71%,這與本研究結果一致,施用不同濃度微生物菌劑紅樹莓果實產量較CK有明顯增長,其中施肥濃度25%的試驗處理可使紅樹莓果實產量增加129.87%[14,27]。庫永麗研究發現,施用微生物菌劑可提高果實品質,可溶性糖、單果重分別提高了8.01%和18.71%[28];可滴定酸降低了5.16%。本研究發現,施微生物菌劑的紅樹莓果實可溶性糖含量均顯著高于CK,但是單果重低于CK,這主要是施用微生物菌劑提高了紅樹莓產量和結果數量,致使果實的單果重下降。生產上可根據果實用途適當進行疏花疏果。30%微生物菌劑處理的紅樹莓果實8月5日可滴定酸含量最低,顯著低于CK,較CK降低了44.44%。果實花青素含量顯著高于CK,25%和30%微生物菌劑處理在10月20日的果實花青素含量最高,分別為0.17 mg/g和0.16 mg/g。25%微生物菌劑處理在8月20日的果實黃酮類化合物含量最高,為0.57 mg/g。施肥濃度為25%的秋季果果實SOD活性在第2次施肥15 d后達到最高值,為78.36 U/(g·min) FW,較CK高115.51%。紅樹莓果實的POD活性在施肥濃度25%的試驗處理效果最好,在第2次施肥30 d后到達了最大值18.72 U/(g·min) FW,較CK高43.70%。

建議生產中,每隔15 d施1次微生物菌劑,從而達到提高紅樹莓果實產量和果實品質的目的。紅樹莓是多年生的經濟林作物,其果實產量和質量會受到多方面限制,這其中包括樹體的年齡、生長狀況、土壤的理化性狀、肥料種類、環境氣候、栽培管理水平等多方面的影響,本試驗只是對多年生的紅樹莓進行1年的施肥處理,僅設計了3個濃度,在時間上具有一定的局限性,尚需開展關于施肥對果樹生長、紅樹莓園施肥量、施肥時間和間隔的試驗研究,從而為紅樹莓的栽培管理提供可靠的理論指導。

3.2 結論

以盛果期“海爾特茲”紅樹莓作為試驗材料,于果實膨大期施用不同濃度的微生物菌劑,研究其對不同果實產量和品質的影響。

(1)20%、25%和30%微生物菌劑3個濃度處理的紅樹莓果實單株產量分別為732.49、761.77、692.03 g/株,均顯著高于CK,處理之間無顯著差異;秋季果果實產量顯著高于夏季果;不同時期各處理的單果重,除8月20日外,CK果實單果重顯著大于各施肥處理。秋季果單果重顯著高于夏季果單果重。

(2)25%微生物菌劑處理的紅樹莓可溶性糖含量在10月5日最高,為14.28%,顯著高于CK,與其他處理無顯著差異;其果實可滴定酸含量在8月20日最小,較CK低19.23%,與其他處理無顯著差異;不同處理的果實糖酸比存在顯著差異,25%處理的果實糖酸比最大值出現在秋季果結果初期,為10.90。

(3)各處理果實POD活性高峰值分別出現在10月5日和10月20日,CK、20%和30%處理的果實POD活性在10月5日最大,分別為14.85、18.56、17.54 U/(g·min) FW;25%處理的果實POD活性在10月20日最大,為18.72 U/(g·min) FW。施肥濃度為20%的果實SOD活性在第1次施肥15 d后達到最高值,為65.76 U/(g·min) FW,施肥濃度為25%和30%的果實SOD活性在第2次施肥15 d后達到最高值,分別為78.36、70.66 U/(g·min) FW。20%微生物菌劑處理的紅樹莓CAT酶活性在8月5日最高,為5.11 U/(g·min) FW;25%處理的果實CAT活性在11月5日最大,其活性為3.87 U/(g·min) FW,30%處理的紅樹莓果實CAT活性在8月20日達到最大,為5.00 U/(g·min) FW。

(4)25%和30%微生物菌劑處理在10月20日紅樹莓花青素含量最高,分別為0.17 mg/g和0.16 mg/g,顯著高于CK;20%、25%和30%處理在8月20日紅樹莓黃酮類化合物含量最高,分別為0.53、0.57和0.55 mg/g。

綜上所述,施用微生物菌劑可顯著提高秋果型紅樹莓產量和果實品質,效果明顯。25%的微生物菌劑每隔15 d噴1次對盛果期紅樹莓果實增產效果最好。