微生物菌剂对“海尔特兹”红树莓产量和品质的影响

王晓香,王铁军,刘双楠,张雪梅,李寒,齐国辉,郭素萍

(1河北农业大学 林学院,河北 保定 071000;2河北省林业和草原局宣传中心,河北 石家庄 050081)

红树莓(Rubusidaeus)为蔷薇科(Rosaceae)悬钩子属(Rubus)多年生落叶灌木。别名山莓、托盘,被誉为新兴的“第三代黄金水果”[1]。在中医当中为覆盆子[2]。红树莓果实营养价值高,果实甜而微酸,口感极佳,富含多种维生素和微量元素,树莓在防止衰老、抗癌和治疗心脑血管等方面有一定的医用保健价值[3-4]。其果实的系列深加工产品在美国等发达国家十分畅销,风靡欧美市场,果实中富含的天然抗氧化剂,能够减弱一些人体慢性病发生的风险[5]。在食品、保健、化妆和医药等方面应用广泛,树莓在国际上被称为“生命之果”[6]。由于树莓的营养价值很高,需求量逐年增加[7]。树莓在国外的发展较早,我国于20世纪70年代才开始发展,近年来发展迅速[8]。

微生物菌剂作为一种环保新型肥料对作物生长和土壤的改善作用已经得到大量研究和验证[9-10]。微生物菌剂的添加可以显著改善土壤理化性质,增加新梢长度、叶面积及叶绿素含量,促进苹果树体生长,提高苹果产量和豆类作物的蛋白质含量[11-12]。而对于红树莓施用微生物菌剂的增产效果、品质改善的应用和报道较少。

目前,红树莓主要栽培区域普遍存在着施肥不均衡,肥料利用率低,施肥方式不正确,施肥浓度掌控不好等问题,导致土壤退化,土壤理化性状下降,产量不高,果实品质差等问题。然而随着经济的发展,对果实品质要求的日益提高。掌握正确的施肥时间、施肥种类、施肥数量和方式对果实的产量和质量有很大的影响[13]。陈光研究表明,施用复合微生物菌剂,西瓜产量增加效果明显,且西瓜品质提升显著,VC含量和糖度均有较大程度的提高[14];付华军研究表明,施用复合微生物菌剂处理马铃薯,提高了马铃薯产量和品质,较常规施肥增产30.86%[15]。为探明红树莓果园微生物菌剂适宜施用量,避免盲目施肥,研究不同浓度微生物菌剂对“海尔特兹”红树莓果实产量和品质的影响,以期为当地果园秋果型红树莓“海尔特兹”微生物菌剂的科学施用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于河北省邢台市内丘县金店镇冢圪塔村树莓基地(E 114° 63′,N 37°29′),平均海拔高度78 m,年均气温13 ℃,年平均最高气温18 ℃,年平均最低气温8 ℃。日均最低温度9 ℃,日均最高温度20 ℃,平均无霜期200 d。

1.2 试验材料

以5年生秋果型红树莓品种“海尔特兹”为试验材料,供试肥料由河北润沃生物技术有限公司提供,主要菌种为巨大芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌,有效活菌数≥2.0 亿/g。

1.3 试验设计

试验于2018年3月—2018年12月在河北省邢台市内丘县树莓示范基地进行,春季施有机肥(30 t/hm2),营养生长期施尿素,花期追施磷钾肥,正常水肥管理。篱架栽培,以0.3 m×2.0 m的株行距双行栽植,带宽1 m。随机选取4 行,根据秋果型红树莓双季结果的特点,试验于7月20日和9月20日果实成熟前将微生物菌剂分别以20%、25%和30%用喷壶在距离根部10 cm处喷施(每单行每10 cm喷施液肥1 000 mL),不施肥为CK,共4个处理,每处理10 株,3次重复,共120 株。

1.4 试验方法

2018年7月20日—8月5日在果实成熟期调查、取样。从植株果实成熟开始,每处理随机选取3 株,每隔3 d采摘1 次,记录每次采摘果实个数,统计败育和受日灼危害的坏果数量,计算坏果率;用游标卡尺量取红树莓单果(去花托)的横径(以果实宽度最宽处为横径)和纵径,计算果实的果形指数(纵径/横径);各处理果实成熟期及时采摘称重,直至果实采收结束,计算果实单株产量,同时将8月5日、8月20日、10月5日、10月20日、11月5日5个时期采集各处理的红树莓果实鲜样于超低温保存,用于果实品质的测定。

1.5 项目测定

产量测定：从植株果实成熟开始,对各处理果实及时采收,并用天平依次进行称重和记录。将10株果实产量的平均值为单株产量;

纵横径测定：用游标卡尺测量果实的纵横径,并计算果形指数,果形指数=果实纵径/果实横径;

可滴定酸测定采用氢氧化钠滴定法进行[8];

可溶性糖测定采用蒽酮比色法进行[16];

花青素含量测定采用pH示差法进行[17];

POD酶活性测定采用愈创木酚法[18];

SOD酶活性测定采用 NBT(氮蓝四唑)光还原法[19];

CAT酶活性测定采用分光光度法[20];

黄酮类化合物含量的测定采用分光光度计法进行测定[21]。

1.6 数据分析

试验数据用SPSS 17.0软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同浓度微生物菌剂对“海尔特兹”秋果型红树莓单株产量的影响

施用微生物菌剂后不同结果时期红树莓单株产量变化,见图1。

图1 红树莓不同结果时期果实产量变化Figure 1 Changes in fruit yield of red raspberry in different fruiting periods

由图1可知,CK红树莓果实单株产量的变化趋势呈平缓增长,从夏季果结果初期开始一直到秋季果结果末期为止单株产量均表现缓慢上升,在秋季果的末期(11月5日)单株产量达到最大值331.39 g/株。20%、25%和30%施肥处理的产量变化趋势是第1次施肥之后(7月20日)缓慢增长,第2次施肥(9月20日)之后的产量明显增加。25%施肥处理红树莓果实单株产量的最大,为761.77 g/株。结果后期20%、25%、30%施肥处理的红树莓单株果实产量迅速提高,较CK果实单株产量依次高出121.04%、129.87%、108.83%。从图中可以看出,秋季果的果实产量(第2次结果)显著高于夏季果。8月20日—9月20日正处于夏季炎热的时期,红树莓花芽分化和果实发育因高温影响,长势缓慢甚至停止生长,导致该时期果实产量没有增长,植株主要进行营养生长,形成花蕾,也说明了温度过高会影响红树莓的生长和果实发育,导致红树莓产量的降低。

2.2 不同浓度微生物菌剂对不同成熟期红树莓果实单果重的影响

施用微生物菌剂后不同结果时期红树莓单果重,见图2。

图2 不同结果时期红树莓果实的单果重Figure 2 Single fruit weight of red raspberry fruit in different fruit periods注：不同小写字母代表同一时期CK、20%、25%、30%之间的显著性差异(P<0.05)。下同。

由图2可知,不同时期各处理的单果重,除8月20日外,CK果实单果重显著大于各施肥处理,这可能是因为施肥之后,各处理的结果数量增加,导致每个果实的单果重低于CK。夏季果中8月5日CK单果重最大,为1.11 g,秋季果中果实单果重最大的是10月20日的CK,为2.40 g。且秋季果(第2次结果时期)单果重显著高于夏季果(第1次结果时期)单果重。不同处理的果实单果重存在显著差异,其中不同的结果时期以20%微生物菌剂处理的果实单果重在10月20日以前呈先增高再降低的趋势,其他处理均呈先降低再上升然后再降低的趋势。

2.3 不同浓度微生物菌剂对秋果型红树莓果实果形指数的影响

施用微生物菌剂后不同结果时期红树莓果实果形指数变化,见图3。

图3 果实果形指数变化Figure 3 Changes of fruit shape index

由图3可知,10月5日和11月5日不同处理之间的果形指数没有明显差异,且不同施肥处理和CK的红树莓果实果形指数均呈现逐渐增大的趋势,均以30%处理的果形指数最大,CK的果形指数最小。不同施肥处理与CK的果形指数接近,从2次施肥的效果来看,2次施肥30 d后对果形指数的效果均最好,且30%处理的果形指数均高于其他处理。8月20日即第1次施肥后30 d,30%处理的果形指数最高,其果形指数达到0.85。10月20日即第2次施肥后30 d,果形指数达到0.82。果形指数最低的为8月5日的CK,其果形指数为0.70。

2.4 不同浓度微生物菌剂对秋果型红树莓果实可溶性糖含量的影响

施用微生物菌剂后不同结果时期红树莓果实可溶性糖含量,见图4。

图4 红树莓果实中可溶性糖含量Figure 4 Soluble sugar content in red raspberry fruit

由图4可知,除8月20日和11月5日的处理外,不同处理的果实可溶性糖含量存在显著差异。9月20日施肥15 d后即10月5日,各施肥处理的果实可溶性糖含量显著高于CK且达到最大值,其含量分别为14.00%、14.28%和14.11%。秋季果可溶性糖含量(第2次结果时期)高于夏季果(第1次结果时期)的可溶性糖含量。施肥处理红树莓果实中的可溶性糖含量显著高于CK红树莓果实的含量。20%处理的红树莓果实可溶性糖含量在8月20日最小,为11.23%;25%处理的红树莓果实可溶性糖含量在8月5日最小,为10.80%;30%处理的红树莓果实可溶性糖含量在10月20日最小,为10.98%。CK在不同结果期果实可溶性糖含量呈先上升再下降的趋势,秋季果在10月5日达到最大值,为13.10%,夏季果在8月5日达到最小值,为10.30%。因此,微生物菌剂的施用可显著提升果实可溶性糖含量。

2.5 不同浓度微生物菌剂对秋果型红树莓果实可滴定酸含量的影响

施用微生物菌剂后不同结果时期红树莓果实可滴定酸含量,见图5。

图5 红树莓果实中可滴定酸的含量Figure 5 Titratable acid content in red raspberry fruit

由图5可知,不同处理的果实可滴定酸含量均显著低于CK,CK的果实可滴定酸含量呈先下降再上升再下降的变化趋势,且在10月20日达到最大值,为1.96%;在11月5日达到最小值,为1.54%。20%和25%处理的果实可滴定酸含量在10月20日达到最大值,分别为1.70%、1.68%;在11月5日达到最小值,均为1.24%。30%处理的果实可滴定酸含量在10月5日达到最大值,为1.42%;在8月5日达到最小值,为1.00%。因此,微生物菌剂的施用可显著降低果实可滴定酸的含量。

2.6 不同浓度微生物菌剂对秋果型红树莓果实糖酸比的影响

施用微生物菌剂后不同结果时期红树莓果实糖酸比,见图6。

图6 红树莓果实中糖酸比Figure 6 Sugar-acid rate in red raspberry fruit

由图6可知,不同处理的果实糖酸比存在显著差异,CK和25%处理的果实糖酸比呈先上升后下降再上升的趋势,其中糖酸比的最大值出现在秋季果结果初期,分别为7.75,10.90。在第1次施用20%和30%微生物菌剂后15 d(8 月5日)红树莓果实糖酸比显著高于CK,分别较CK高出了67.83%和96.5%。在第2次施肥15 d后,施肥浓度为20%、25%和30%红树莓果实的糖酸比显著高于CK,分别较CK高出30.84%、40.65%和28.26%。秋季果(第2次结果时期)果实中糖酸比显著高于夏季果(第1次结果时期)红树莓果实中的糖酸比。20%处理的果实糖酸比在10月20日最小,其糖酸比为7.69;25%处理的果实糖酸比在8月5日最小,为6.28;30%处理的果实糖酸比在11月5日最小,为7.59;CK的果实糖酸比在10月20日最小,为5.71。因此,微生物菌剂的施用可显著提高果实的糖酸比。

2.7 不同浓度微生物菌剂对秋果型红树莓果实POD 活性的含量的影响

施用微生物菌剂后不同结果时期红树莓果实POD活性含量变化,见图7。

图7 不同结果时期红树莓果实POD活性变化Figure 7 Changes of POD activities in different fruiting ripening periods

由图7可知,不同处理不同结果时期果实POD活性均显著高于CK,各处理果实POD活性高峰值分别出现在10月5日和10月20日,CK、20%和30%处理的果实POD活性在10月5日最大,分别为14.85、18.56、17.54 U/(g·min) FW;25%处理的果实POD活性在10月20日最大,为18.72 U/(g·min) FW。在结果末期11月5日,各处理果实POD活性最低,CK、20%、25%、30%处理的果实POD活性分别为3.88、5.45、8.91、7.43 U/(g·min) FW。在第1次施肥30 d后,施肥浓度为25%和30%的果实POD活性显著高于CK,其活性分别为16.24 U/(g·min) FW和14.58 U/(g·min) FW,较CK分别高 26.18%和13.28%。在第2次施肥30 d后,施肥浓度25%和30%处理秋季果POD活性变化显著高于CK,分别是18.72、17.11 U/(g·min) FW,较CK分别高43.70%和39.33%。综上可知,秋季果POD活性较高,夏季果POD活性较低,但是秋季果末期POD活性最低。

2.8 不同浓度微生物菌剂对秋果型红树莓果实SOD 活性的影响

施用微生物菌剂后不同结果时期红树莓果实SOD活性变化,见图8。

由图8可知,不同处理不同结果时期的果实SOD活性均显著高于CK,CK的SOD活性有2个峰值,第1个峰值是8月20日即第1次施肥30 d后,为39.06 U/(g·min) FW;第2个峰值是10月20日即第2次施肥后30 d,为44.40 U/(g·min) FW;CK的果实SOD活性在11月5日最低,为9.03 U/(g·min) FW。施肥浓度为20%、25%的夏季果果实SOD活性在第1次施肥15 d后达到最高值,分别为65.76、62.40 U/(g·min) FW,较CK分别高229.13%、212.31%。施肥浓度为20%、25%和30%的秋季果果实SOD活性在第2次施肥15 d后达到最高值,分别为65.64、78.36、70.66 U/(g·min) FW,较CK分别高80.53%、115.51%和94.33%。20%和25%处理的果实SOD活性在8月20日达到最低,分别为44.63、50.40 U/(g·min) FW;30%处理的果实SOD活性在8月5日最低,为42.30 U/(g·min) FW。因此,秋季果的SOD活性显著比夏季果SOD活性高。

2.9 不同浓度微生物菌剂对秋果型红树莓果实CAT 活性的影响

施用微生物菌剂后不同结果时期红树莓果实CAT活性变化,见图9。

图9 不同结果时期红树莓果实CAT活性变化Figure 9 Changes of CAT activities in different fruiting ripening periods

由图9可知,不同处理不同结果时期的果实CAT活性存在显著差异。20%微生物菌剂处理的红树莓果实CAT酶活性在8月5日最高,为5.11 U/(g·min) FW,显著高于CK,较CK高209.70%;25%处理的果实CAT活性在11月5日最大,其活性为3.87 U/(g·min) FW,较CK高48.85%;30%处理的红树莓果实CAT活性在8月20日达到最大,为5.00 U/(g·min) FW,显著高于CK,较CK高14.44%。各施肥处理的果实CAT活性在10月20日最小,20%、25%、30%处理的果实CAT活性分别为3.10、1.60、1.50 U/(g·min) FW;CK的果实CAT活性在8月5日最小,为1.65 U/(g·min) FW。因此,秋季果的CAT活性明显比夏季果CAT活性大。

2.10 不同浓度微生物菌剂对秋果型红树莓果实花青素含量的影响

施用微生物菌剂后不同结果时期红树莓果实花青素含量变化,见图10。

图10 不同结果时期红树莓果实花青素含量变化Figure 10 Changes of anthocyanin contents in different fruiting ripening periods

由图10可知,不同处理不同结果时期的果实花青素含量存在显著差异,CK的果实花青素含量的变化呈先上升后下降的趋势,且在10月20日含量最大,为0.16 mg/g;在8月5日最小,为0.11 mg/g。施肥浓度为20%处理的红树莓果实花青素含量在第2次施肥15 d后(10月5日)达到最大值,为0.16 mg/g;在第1次施肥15 d后(8月5日)达到最小值,为0.12 mg/g。施肥浓度为25%和30%处理的花青素含量在第2次施肥30 d后即10月20日达到最大值时,其含量分别是0.17 mg/g和0.16 mg/g;在第1次施肥15 d后(8月5日)达到最小值,分别为0.11、0.12 mg/g。因此,夏季果的花青素含量显著低于秋季果花青素的含量。

2.11 不同浓度微生物菌剂对秋果型红树莓果实黄酮含量的影响

施用微生物菌剂后不同结果时期红树莓果实黄酮类化合物含量变化,见图11。

图11 不同结果时期红树莓果实黄酮类化合物含量变化Figure 11 Changes of flavonoid contents in different fruiting ripening periods

由图11可知,不同处理不同结果时期的果实黄酮类化合物含量均显著高于CK,CK与20%处理的红树莓果实黄酮类化合物含量呈先上升再下降再上升最后再下降的趋势,25%与30%处理的红树莓果实黄酮类化合物含量呈先上升再下降的趋势。CK中黄酮类化合物含量在8月20日达到最大值,为0.51 mg/g;在11月5日最小,为0.29 mg/g。各施肥处理的红树莓黄酮类化合物含量在第1次施肥后30 d(8月20日)均达到最大值,20%、25%、30%处理的果实黄酮类化合物含量分别为0.53、0.57、0.55 mg/g;20%处理的果实黄酮类化合物含量在11月5日最小,为0.35 mg/g;25%和30%处理的果实黄酮类化合物含量在8月5日最小,分别为0.44、0.39 mg/g。因此,夏季果红树莓果实黄酮类化合物高于秋季果红树莓果实黄酮类化合物含量。

3 讨论与结论

3.1 讨论

大量的研究表明,施用微生物菌剂可显著提高果实产量,并且对果实品质也有一定的改善作用[22-26]。施用微生物菌剂西瓜果实产量较CK提高了8.40%,施用微生物菌剂可使老龄苹果树产量提高8.45%～22.86%,平均增长量达到16.71%,这与本研究结果一致,施用不同浓度微生物菌剂红树莓果实产量较CK有明显增长,其中施肥浓度25%的试验处理可使红树莓果实产量增加129.87%[14,27]。库永丽研究发现,施用微生物菌剂可提高果实品质,可溶性糖、单果重分别提高了8.01%和18.71%[28];可滴定酸降低了5.16%。本研究发现,施微生物菌剂的红树莓果实可溶性糖含量均显著高于CK,但是单果重低于CK,这主要是施用微生物菌剂提高了红树莓产量和结果数量,致使果实的单果重下降。生产上可根据果实用途适当进行疏花疏果。30%微生物菌剂处理的红树莓果实8月5日可滴定酸含量最低,显著低于CK,较CK降低了44.44%。果实花青素含量显著高于CK,25%和30%微生物菌剂处理在10月20日的果实花青素含量最高,分别为0.17 mg/g和0.16 mg/g。25%微生物菌剂处理在8月20日的果实黄酮类化合物含量最高,为0.57 mg/g。施肥浓度为25%的秋季果果实SOD活性在第2次施肥15 d后达到最高值,为78.36 U/(g·min) FW,较CK高115.51%。红树莓果实的POD活性在施肥浓度25%的试验处理效果最好,在第2次施肥30 d后到达了最大值18.72 U/(g·min) FW,较CK高43.70%。

建议生产中,每隔15 d施1次微生物菌剂,从而达到提高红树莓果实产量和果实品质的目的。红树莓是多年生的经济林作物,其果实产量和质量会受到多方面限制,这其中包括树体的年龄、生长状况、土壤的理化性状、肥料种类、环境气候、栽培管理水平等多方面的影响,本试验只是对多年生的红树莓进行1年的施肥处理,仅设计了3个浓度,在时间上具有一定的局限性,尚需开展关于施肥对果树生长、红树莓园施肥量、施肥时间和间隔的试验研究,从而为红树莓的栽培管理提供可靠的理论指导。

3.2 结论

以盛果期“海尔特兹”红树莓作为试验材料,于果实膨大期施用不同浓度的微生物菌剂,研究其对不同果实产量和品质的影响。

(1)20%、25%和30%微生物菌剂3个浓度处理的红树莓果实单株产量分别为732.49、761.77、692.03 g/株,均显著高于CK,处理之间无显著差异;秋季果果实产量显著高于夏季果;不同时期各处理的单果重,除8月20日外,CK果实单果重显著大于各施肥处理。秋季果单果重显著高于夏季果单果重。

(2)25%微生物菌剂处理的红树莓可溶性糖含量在10月5日最高,为14.28%,显著高于CK,与其他处理无显著差异;其果实可滴定酸含量在8月20日最小,较CK低19.23%,与其他处理无显著差异;不同处理的果实糖酸比存在显著差异,25%处理的果实糖酸比最大值出现在秋季果结果初期,为10.90。

(3)各处理果实POD活性高峰值分别出现在10月5日和10月20日,CK、20%和30%处理的果实POD活性在10月5日最大,分别为14.85、18.56、17.54 U/(g·min) FW;25%处理的果实POD活性在10月20日最大,为18.72 U/(g·min) FW。施肥浓度为20%的果实SOD活性在第1次施肥15 d后达到最高值,为65.76 U/(g·min) FW,施肥浓度为25%和30%的果实SOD活性在第2次施肥15 d后达到最高值,分别为78.36、70.66 U/(g·min) FW。20%微生物菌剂处理的红树莓CAT酶活性在8月5日最高,为5.11 U/(g·min) FW;25%处理的果实CAT活性在11月5日最大,其活性为3.87 U/(g·min) FW,30%处理的红树莓果实CAT活性在8月20日达到最大,为5.00 U/(g·min) FW。

(4)25%和30%微生物菌剂处理在10月20日红树莓花青素含量最高,分别为0.17 mg/g和0.16 mg/g,显著高于CK;20%、25%和30%处理在8月20日红树莓黄酮类化合物含量最高,分别为0.53、0.57和0.55 mg/g。

综上所述,施用微生物菌剂可显著提高秋果型红树莓产量和果实品质,效果明显。25%的微生物菌剂每隔15 d喷1次对盛果期红树莓果实增产效果最好。