段曾平，周晓罡，汉瑞林，姚春馨，乔 琦，王奕文，曾黎琼*，杨自光

(1.云南省农业科学院生物技术与种质资源研究所/云南省农业生物技术重点实验室/农业部西南作物基因资源与种质创制重点实验室，云南 昆明 650231；2.厦门大学化学化工学院，福建 厦门 421005；3.昆明市西山区农业技术推广站，云南 昆明 650100；4.云南农业大学园林园艺学院，云南 昆明 650201)

【研究意义】魔芋是天南星科(Araceae)魔芋属(Amorphophallus)植物，其球茎中含有大量葡甘露聚糖。葡甘露聚糖具有高吸水性和高膨胀性，是较好的水溶性膳食纤维，在食品、医药、化工等领域都有一定的开发应用。云南具有独特的地理环境和丰富的魔芋资源，是发展魔芋产业的适宜地[1]。近几年云南魔芋种植面积约占全国的30%，2018年云南魔芋种植面积为4.45万hm2，占全国14.89万hm2的29.9%。魔芋产业是云南高原特色产业，生产优质魔芋是调整山区半山区农业产业结构、增加农民收入的重要途径之一，对云南推进农业供给侧结构性改革、打赢脱贫攻坚战和实施乡村振兴战略具有重要意义。【前人研究进展】微生物菌剂含有大量有益活菌及多种天然活性物质，这些微生物在土壤中繁殖，能改变微生物菌群、改善土壤养分状况、提高土壤酶活性，为作物生长提供良好的根区环境，起到促进作物生长、降低土传病害、提高产量的作用，施用微生物菌剂目前成为改善土壤理化和生物性状、防治土壤生态环境污染、保障作物优质高产的重要措施[2-10]。【本研究切入点】云南省农科院生物所目标性筛选获得的肥效微生物菌剂是固氮解磷解钾复合菌制剂。为了进一步实现云南高原特色作物魔芋“绿色、生态、环保”种植生产，加速云南科技成果的转化应用，提升云南魔芋科研和生产团队素质，增强西山区魔芋产品的市场竞争力，推进西山区乡村振兴计划，实现农业强、农民富、乡村美的目标，在西山区政府的支持下，进行了肥效微生物菌剂对魔芋生长及其种植土壤影响的研究。【拟解决的关键问题】通过施用微生物菌剂旨在提高土壤有益微生物数量和土壤酶活性，改善土壤养分状况，提高肥料利用效率，提升魔芋品质和产量。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验魔芋为丽江花魔芋(AmorphophalluskonjacLijiang)。试验所用肥效微生物菌剂为云南省农业科学院生物技术与种质资源研究所目标性筛选获得的固氮解磷解钾复合菌制剂。

1.2 试验地点

魔芋种植地设在昆明市西山区团结乡蔡家社区大平地村，海拔2071 m。2019年1月31日取土壤送交云南三标农林科技有限公司检测，分析结果如下：pH值为6.33，有机质为48.11 g·kg-1，水解性氮、有效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁、有效铜、有效锌、有效铁、有效锰、有效硫、水溶性氯离子含量分别为219.97、93.2、389.6、2678.68、586.29、2.13、4.39、126.74、16.98、86.67、26.95 mg·kg-1。

1.3 试验设计和调查检测方法

1.3.1 试验设计 播种时间：2019年4月9日。播种方式为双行魔芋-玉米-双行魔芋。播种种芋平均重量为66(60～70)g·个-1。小区面积26.4 m2( 1.1 m×24.0 m)，每小区播种192株，即：4行魔芋×48株/行，1行玉米。底肥为沃夫特控释肥(总养分42%，N-P2O5-K2O 22-8-12)，用量600 kg·hm-2。肥效微生物菌剂为1.18×108CFU·mL-1，T1为不施微生物菌剂对照，T2、T3、T4分别为施用稀释100、300、500倍微生物菌剂，用量200 mL·株-1。分别于7月4日、7月18日、8月20日分3次进行浇施，每次用量一致。重复3次，共12个小区。中耕锄草、病虫害防治等按常规魔芋生产规程进行。

1.3.2 调查检测方法 在开始施用菌剂后15 d(7月18日)、30 d(8月3日)和60 d(9月4日)采用5点取样法取魔芋根际周围土壤，分析检测土壤可培养微生物数量、有机质、碱解氮、有效磷、有效钾含量和蛋白酶、蔗糖酶、脲酶、中性磷酸酶活性。可培养微生物的数量采用稀释涂平板方法测定；有机质测定采用水合热重铬酸钾氧化比色法；土壤氮按LY/T1228—2015中水解性氮测定；有效磷测定方法为NY/T1121.7—2014；速效钾测定方法为NY/T 889—2004；蛋白酶活性采用茚三酮与氨基酸反应方法测定；以30 ℃下24 h内1 g土壤中甘氨酸的微克数表示蛋白酶活性(U)；蔗糖酶活性采用3,5-二硝基水杨酸比色法测定，以37 ℃下24 h内1 g土样生成葡萄糖毫克数表示蔗糖酶活性(U)；脲酶采用改良靛酚蓝比色法测定，以37 ℃下24 h内1 g土壤中NH3-N的毫克数表示土壤脲酶活性(U)；中性磷酸酶采用磷酸苯二钠法测定，以37 ℃下24 h内1 g土壤中释放出酚(苯酚)的毫克数表示磷酸酶活性(U)。

定期测定魔芋株高、开展度、叶柄周长、地下部分长势等。采收时测产，并测定球茎含水量、粘度(准确称取新鲜魔芋25.0 g，加水定容至500 mL，匀浆后按NY/T 494—2010测定)、葡甘露聚糖(按NY/T 494—2010测定)和蛋白质含量(全自动定氮仪测定)。

1.4 数据分析处理方法

采用Excel和SPSS19.0软件进行试验数据的分析比较，多重比较采用LSD法。

2 结果与分析

2.1 施用肥效微生物菌剂后魔芋根际土壤微生物的变化

魔芋根际土壤样品中可培养微生物的数量测定结果见表1。微生物菌剂处理15、60 d时土壤中细菌、真菌、放线菌数量均高于T1(CK)，T1(CK)与T2差异显著。细菌数量增长率最高为113.06%；真菌数量增长率最高为163.16%；放线菌数量增长率最高为27.64%。30 d时4个处理细菌、放线菌数量差异均不显著，除T2土壤中细菌、真菌、放线菌数量均高于对照外，其它处理低于对照。

表1 施用微生物菌剂对魔芋根际土壤可培养微生物数量的影响

2.2 施用肥效微生物菌剂后魔芋根际土壤酶活性的变化

由表2所示，施用微生物菌剂后魔芋根际土壤蛋白酶活性均高于对照。15和30 d时T1(CK)、T2、T3、T4差异均不显著，T4的蛋白酶活性最高，分别为495.71U和539.47U，比T1(CK)提高了20.88%和25.2%；60 d时T2与T3差异不显著，2者与T1(CK)、T4差异显著，T2的蛋白酶活性最高，为772.8 U，比T1(CK)提高了44.6%，说明施用高浓度肥效微生物菌剂有利于提高魔芋根际土壤蛋白酶活性。

表2 施用肥效微生物菌剂对魔芋根际土壤酶活性的影响

施用菌剂后魔芋根际土壤蔗糖酶活性均高于对照。15 d时T1(CK)、T2、T3、T4差异极显著，T2的蔗糖酶活性最高，为34.65 U，比T1(CK)提高了104.3%；30 d时T2与T3、T1(CK)与T4差异不显著，但是T2、T3与T1(CK)、T4差异极显著，T2的蔗糖酶活性最高，为31.25 U，比T1(CK)提高了88.71%；60 d时T2与T1(CK)、T3、T4差异极显著，但T1(CK)、T3、T4差异不显著，T2的蔗糖酶活性最高，为33.73 U，比T1(CK)提高了224.95%，说明高浓度施用肥效微生物菌剂显著提高魔芋根际土壤蔗糖酶活性。

施用菌剂后15、30和60 d时T2的脲酶活性均最高，分别为1.38、1.43、1.20 U，比T1(CK)增加35.29%、34.91%、20.00%，T2与T1、T3、T4差异显著，说明高浓度施用肥效微生物菌剂显著提高魔芋根际土壤脲酶活性。

施用菌剂后15 d，T2与T3中性磷酸酶活性差异不显著，但与T1(CK)、T4差异极显著；30 d时T2与T1(CK)、T3、T4之间中性磷酸酶活性差异显著；60 d时T2与T1(CK)、T3、T4中性磷酸酶活性差异极显著，但T3与T4之间中性磷酸酶活性差异不显著，T1(CK)与T3、T4中性磷酸酶活性差异显著。15、30和60 d时处理T2的中性磷酸酶活性均最高，分别为0.73、0.64、0.67 U，比T1(CK)增加56.93%、9.36%、28.90%，说明高浓度施用肥效微生物菌剂显著提高魔芋根际土壤中性磷酸酶活性。

2.3 施用肥效微生物菌剂后魔芋根际土壤有机质和有效氮磷钾的变化

由表3所示，施用菌剂后魔芋根际土壤有机质比对照有所提高。15 d时高浓度施用菌剂处理T2与对照T1(CK)的有机质含量差异显著，比T1(CK)提高了5.21%，但T3、T4与T1(CK)差异不显著；30 d时T2与T1(CK)、T3、T4的有机质含量差异均不显著，有机质含量最高的是T3，比T1(CK)提高了7.85%；60 d时T1(CK)、T2、T3、T4的有机质含量差异均不显著，T3、T4的有机质含量低于对照。

表3 施用肥效微生物菌剂对魔芋根际土壤有机质和有效氮磷钾的影响

施用菌剂后魔芋根际土壤碱解氮均高于对照。15 d时T1(CK)、T2、T3、T4之间差异均不显著；30 d时T2土壤碱解氮含量最高为264.07 mg·kg-1，比T1(CK)提高了18.87%，T2、T3、T4与T1(CK)之间差异极显著，但T2、T3、T4之间差异不显著；60 d时T2土壤碱解氮含量最高为245.52 mg·kg-1，比T1(CK)提高了18.91%，与T1(CK)、T3、T4之间差异极显著，但T1(CK)、T3、T4之间差异不显著。

施用菌剂后魔芋根际土壤有效磷均高于对照。15 d时T2有效磷含量最高为83.32 mg·kg-1，比T1(CK)提高了12.32%，与T1(CK)、T3、T4之间差异极显著；30 d时T2与T1(CK)、T3、T4之间差异显著，但是T1(CK)、T3、T4之间差异不显著；60 d时T2有效磷含量最高为76.09 mg·kg-1，比T1(CK)提高了18.74%，与T1(CK)、T4之间差异极显著，与T3差异显著，但是T1(CK)、T3、T4之间差异不显著。

15 d时T2土壤速效钾最高为349.50 mg·kg-1，比T1(CK)提高了3.38%，与T4差异显著；30 d时T2速效钾最高为340.27 mg·kg-1，比T1(CK)提高了4.42%，与T1(CK)、T3、T4之间差异极显著，但是T1(CK)、T3、T4之间差异不显著；60 d时T2速效钾最高为324.83 mg·kg-1，比T1(CK)提高了2.54%，4个处理之间差异不显著。

2.4 微生物菌剂对魔芋植株农艺性状的影响

8月19日每个小区随机挖取植株，调查了其长势，结果见表4。T2的株高、根状茎数、最大根长、地下部分重量都最大，分别比T1(CK)增长4.5 cm、4.5个、6.5 cm、92.17 g；4个处理的株高、开展度、叶柄周长、最大根长差异不显著；T2、T3的根状茎数和地下部分重量比T1(CK)、T4大，但与T1(CK)差异不显著，与T4差异显著；T4的株高、叶柄周长、根状茎数、最大根长、地下部分重量比T1(CK)小。可见，施用高浓度菌剂处理的魔芋植株农艺性状优于对照，说明该菌剂能促进魔芋植株的生长发育，改善魔芋农艺性状。

表4 不同处理对魔芋农艺性状的影响

2.5 微生物菌剂对魔芋产量的影响

从表5可以看出，11月12日进行测产，结果显示，施用菌剂处理的大芋平均重量、子芋平均重量、单株产量、烂芋和死株占比均高于对照。T2子芋平均重量最高为15.8 g；T4单株产量最高为0.432 kg，生长系数为6.55，折合单产为31 455 kg·hm-2，比T1(CK)增产12.41%。T2的烂芋和死株占比最大为29.17%。T2、T3、T4大芋重量显著高于T1(CK)，但是T2、T3、T4大芋重量差异不显著，说明菌剂浓度对其影响不大。4个处理的子芋重量和单株产量差异不显著。

表5 施用肥效微生物菌剂对魔芋产量的影响

2.6 微生物菌剂对魔芋品质的影响

不同处理魔芋的品质分析结果见表6。4个处理大芋含水量差异不显著，为87.1%～87.6%。T2鲜芋粘度最大，为1950 mPa·s，比T1(CK)提高了600 mPa·s，T2与T1(CK)、T4差异极显著，与T3差异不显著。葡甘露聚糖含量也是T2最大，为18.51%，比T1(CK)提高了4.45%，T2与T1(CK)、T4差异极显著，T4与T1(CK)差异不显著。蛋白质含量最大的是T4，为10.79%，比T1(CK)提高了3.76%，T4与T1(CK)、T2、T3差异极显著。可见，施加菌剂能够提高魔芋球茎粘度、葡甘露聚糖和蛋白质含量。

表6 施用微生物菌剂对魔芋品质的影响

3 讨 论

种植的丽江花魔芋是农户自留种，有部分混杂种，故魔芋倒苗不整齐。总体来看，施用肥效微生物菌剂处理的倒苗时间比对照提前20～25 d。由于土壤水分较高，造成部分魔芋球茎腐烂，尤其是处理T2的烂芋+死株占比达到了29.17%，明显高于T1(CK)。今后，施用菌剂的魔芋应及时采收，避免魔芋腐烂减产。

施用微生物菌剂目前已经成为改善土壤理化和生物性状、防治土壤生态环境污染、保障蔬菜优质高产的重要措施，在蔬菜生产示范中得以广泛应用[2-10]。试验中施用肥效微生物菌剂后魔芋种植的土壤细菌数量均高于对照，说明肥效微生物在土壤中存活并繁殖。蛋白酶参与土壤中蛋白质及其它含氮有机物的转化，其活性与土壤剖面深度、有机质含量、氮素含量等有关；蔗糖酶与土壤有机质、氮和磷含量、微生物数量、土壤呼吸强度等有关，能表征土壤生物学活性、评价土壤熟化程度和土壤肥力水平；脲酶能水解尿素生成氨和碳酸，其活性与土壤的微生物数量、有机物质含量、全氮和速效磷含量等有关，能表征土壤的氮素状况[5,7]；磷酸酶能将土壤中的有机磷化合物转化成植物可吸收利用的无机磷化合物，在调节土壤磷素供应中发挥着重要作用[10]。

4 结 论

施用菌剂后魔芋根际土壤蛋白酶、蔗糖酶、脲酶、中性磷酸酶活性均有所提高。60 d时T2的蛋白酶活性最高，比T1(CK)提高了44.6%；15、30和60 d时T2的蔗糖酶、脲酶、中性磷酸酶活性均最高，分别比T1(CK)提高了104.3%、88.71%、224.95%，35.29%、34.91%、20.00%，56.93%、9.36%、28.90%。施用菌剂后魔芋根际土壤有机质、碱解氮、有效磷、有效钾比T1(CK)有所提高，尤其是T2表现最为明显，比T1(CK)分别提高了5.21%、18.91%、18.74%、4.42%。呈现菌剂中功能菌的迅速繁殖加快了土壤有机物质的分解，促进土壤中固定养分向有效养分的转化，进而促进魔芋植株的生长，提高了魔芋球茎的粘度、葡甘露聚糖和蛋白质含量。