不同菌肥对油茶叶内源激素及氮磷钾含量和林下土壤理化性质的影响

王晓艳

(福建省三明市林业局，福建 三明 365000)

油茶(Camelliaoleifera)是我国特有的木本油料植物，属山茶科(Theaceae)山茶属。油茶林的经济效益提升依赖于高强度的人为经营，特别是对土壤肥力的管控，其中速效化学肥料的施用占比较大。然而，高密度施肥增加经济效益的同时也随之出现了土壤环境的恶化，极大限制了油茶产量的稳定性和持久性[1]，切实可行的土壤改良方法是解决该问题的重要途经[2]。

目前，土壤改良可由微生物菌肥调控[3]，但由于菌肥中菌种种类和稳定性及有效定值目前存在很大差异，因此其改良效果也大有不同。复合微生物菌是根据土壤生态学、植物营养学原理和现代有机可持续发展农林业研制出来的生物肥料[4]。它通过微生物活动供给植物养分和调节植物生长，从而达到改善植物品质的目的，为农业绿色施肥和生产指明方向[5]。此外，据调查研究发现，不同的施肥处理会给土壤环境造成不同的影响，从而导致土壤微生物群落结构的变化，而土壤微生物的变化在肥料被利用过程中有着十分重要的作用，其中有机肥与菌肥配合施用对土壤微生物效果最佳[6]。应用复合微生物菌肥可直接影响土壤理化性质，调节土壤含水率、电导率和pH等，改善土壤状况，并通过土壤微生物活动改变植物体内激素和大量元素含量，从而调节植物生长发育。

近年来，农林业生产中为追求高产，常配施高量的氮磷钾肥，但肥料利用率不高，不仅会造成肥料的浪费，同时也会加重农林业面源污染。目前应用于油茶的肥料类型比较多，各肥料的肥效缺乏研究，对油茶林区施用功能微生物菌肥的相关报道较少，本文旨在通过对施用具有固氮能力、助益磷代谢和促钾吸收的6种复合微生物菌肥，研究其对油茶林地土壤和油茶生长的影响，从土壤理化性质、植物内源激素和N，P，K元素水平上对比分析，探寻有利于油茶林地生长的复合微生物菌肥，为减少化学肥料的施用、提高肥料利用率和减少面源污染提高理论依据，为加快油茶林生长提供有效途径，为后续的经营管理方式提供充足的依据[7]。

1 材料与方法

1.1 样本信息

所有试验样品均于2021年6月21日采集自福建省清流县山珍源有限公司(东经116.90°，北纬25.92°，海拔652.485 m)，油茶林采样区选择在6个不同菌肥试验区内和1个空白对照区，区内油茶生长状态良好。试验所用的6种改良型复合微生物菌肥 (以下简称为微生物菌肥)由福建农林大学海峡联合研究院提供(见表1)。

表1 不同菌肥组合及其功能

每种菌肥由1 L液体菌与10 kg有机肥混合而成，每种液体菌的OD值为0.6。1月在油茶林地投影区下方离主干4 m的位置沟施，因为7月为雨季，所以在6月中下旬采集土样和叶样。

1.2 样品采集与处理

于6个菌肥区和空白对照区选择长势良好的油茶林分别设置3个采样点，每个采样点取样品5份混成待测样品1个。即共设置采样点21个，采集测定样21个。分别取深20—40 cm层次的林下土壤50 g于封口袋中。在21个采样点分别选取5个单株生长状态良好的叶片混合成测试样品1个，共21个叶片样品，装入纸袋，冰盒运送，于-20 ℃冰箱中冷藏保存。

1.3 土壤指标测定

土壤样品放入已知质量的铝盒中并测量其质量m1，置于实验室烘箱中，在105 ℃温度下烘3 d至恒定质量，取出后放入干燥器内冷却至室温。从干燥器内取出铝盒，称量铝盒加烘干土的质量m2[8]。

烘干土过2 mm筛孔，称取10 g于50 mL烧杯中，加入水50 mL，充分混合后静置30 min。使用OHAUS ST3100 pH计测定pH值(可直接读取pH值)[9]。再称取20 g土于250 mL的锥形瓶中并加入纯水100 mL，将锥形瓶放到20 ℃的振荡培养箱中震荡30 min后，取出静置30 min，放到3 000 r/min的离心机上离心30 min，将上清液过滤到100 mL的锥形瓶中。使用OHAUS ST3100C电导率仪直接读取电导率值。

1.4 油茶叶片激素及N，P，K含量的测定

将植物样品在液氮中分别研磨成粉末，冷冻备用。每个植物样品称取0.03 g于1.5 mL离心管(各3个重复)，加入200 μL PBS(pH 7.4)，涡旋振荡混匀，5 000 r/min离心20 min，收集上清液，待测。通过Plant GA ELISA KIT(ml072782，MLBIO，Shanghai),Plant IAA ELISA KIT(ml022829，MLBIO，Shanghai),Plant ABA ELISA KIT(ml064270，MLBIO，Shanghai)与Plant BR ELISA KIT(ml036309，MLBIO，Shanghai)试剂盒处理，使用TECAN Infinite 200Pro酶标仪，将空白孔调零，在450 nm波长下测定OD值[10]。以试剂盒内标准物的浓度为横坐标，测得的OD值为纵坐标，绘制标准曲线，得到直线回归方程式，计算样品含量。

将采集回来的油茶叶片洗净，用牛皮纸包好后置入110 ℃条件下杀青30 min，置入90 ℃烘箱中，烘干至恒重后研磨并过0.25 mm孔筛，叶N含量的测定采用碳氮元素分析仪(VARIO MAX，Elementar，德国)测定[11]；样品采用微波消解仪(ETHOS UP，Milestone，意大利)消解萃取，再用电感耦合等离子体发射光谱仪(PE OPTIMA 8000，PerkinElmer，美国)测定叶P，K含量[12]。叶片相对N,P,K含量为所有数据除以对照的平均值，因此为相对含量(没有单位)。

1.5 数据处理

采用 Microsoft Excel 2016 进行试验数据的处理与图表制作，并用 SPSS 26.0进行单因素方差分析(ANOVA)和多重比较(LSD-t)。

2 结果与分析

2.1 不同菌肥对土壤理化性质的影响

对土壤样品进行含水率、电导率与pH值等3种理化性质的测定，结果如表2所示。

表2 不同菌肥处理的土壤含水率、电导率与pH

试验结果表明，在土壤含水率方面: 4号土壤含水率最高，且4号与1号、3号、5号、6号含水率相比差异显著，2号、4号与对照组相比无显著差异，2号、6号与对照相比无显著差异，3号、5号含水率无显著差异，1号土壤含水率最低且与对照组有显著差异。在电导率方面， 1号、2号、3号电导率无显著差异，2号、3号、4号、6号电导率无显著差异，5号电导率最高，对照组电导率最低，1—6号电导率与对照组差异显著。在pH值方面，5号pH值最高且与4号无显著差异，1号、2号、3号、6号与对照的pH值无显著差异，4号、5号pH值与1号、2号、3号、6号、对照的pH值差异显著。

2.2 不同菌肥对油茶叶内源激素的影响

试验结果表明(见表3)，GA激素含量方面，1—6号的GA含量与对照组相比具有显著差异，1号与3号、4号、5号及对照之间的GA含量相比具有显著差异，2号与3号、对照的GA含量相比具有显著差异，1号、2号、6号之间的GA含量无显著差异，2号、4号、5号、6号之间的GA含量无显著差异，3号、4号、5号、6号之间的GA含量无显著差异；IAA激素含量方面，2号与对照菌肥之间IAA激素含量有显著差异，1—6号IAA激素含量平均值无显著差异，1号、3号、4号、5号、6号、对照之间IAA激素含量无显著差异；ABA激素含量方面，1—6号ABA激素含量平均值均显著高于对照菌肥, 而1—6号之间的ABA激素含量平均值无显著差异；BR激素含量方面，6种菌肥与对照之间BR激素含量平均值无显著差异。

表3 不同菌肥处理下油茶叶内GA，IAA，ABA，BR含量

2.3 不同菌肥对油茶叶片N，P，K含量的影响

试验结果表明(见图1)，N元素相对含量：1—6号菌肥使用后油茶叶片内的N相对含量与对照组相比都会上升，尤以2号、3号、4号菌肥处理下叶片N相对含量与对照组相比具有显著性差异，1号、5号、6号菌肥处理下叶片N相对含量与对照组相比无显著差异。

不同小写字母表示差异性显著(t test, P<0.05)图1 油茶叶片中的N,P,K相对含量

P元素相对含量：1—6号菌肥使用后油茶体内的P相对含量与对照组相比都会上升，6号菌肥处理下P相对含量最高，且与5号菌肥处理无显著差异。5号、6号菌肥处理下P相对含量与2号菌肥、对照组相比具有显著性差异，1号、3号、4号菌肥处理下P相对含量与对照组相比无显著差异，1号、2号、3号、4号菌肥处理下P相对含量无显著差异。

K元素相对含量：1—6号菌肥使用后油茶体内的K相对含量与对照组相比都会上升，6号菌肥处理下K相对含量最高，且与其他处理组相比具有显著差异，1号、2号、3号、4号、5号菌肥处理与对照组相比无显著差异。

3 结论与讨论

肥料对植物生长发育有至关重要的作用，与土壤营养的循环及健康状态密切相关，研究不同组合功能微生物菌肥对油茶的响应，可以了解不同组合功能微生物菌肥对油茶的影响。土壤是气候、植被、地形和土壤结构的综合反映[13]，而土壤水分作为土壤的重要组成部分，是植物生长发育、营养物质汲取的必要条件，通常用土壤含水率来表征土壤的水分状况。通过施加6种复合微生物菌肥，1号、3号、5号菌肥与对照组相比土壤含水率显著性降低，这与李甜江等[14]研究结果不一致，这很有可能与微生物群落有关，本研究地土壤为花岗岩类风化的残坡积物发育的亚热带红壤[15]，可蚀性高，施肥后土壤有机质含量较高，土层中腐殖质较多[16]，使得耕作层土壤比较疏松，土壤微生物丰度大，其土壤含水量低。但是，油茶耕作层土壤含水量在一个适中范围，表明施肥后其土壤的保水性和通气性良好。精密农林业研究不可或缺的参数是土壤电导率[17]，本文结果表明1—6号菌肥处理下的土壤导电率均显著高于对照组，因施加菌肥后微生物大量扩散和繁殖造成了土壤可溶性离子数目较多,导致土壤电导率增加，这与许逸林等[18]研究结果一致。研究区地处福建省清流县，属酸性红壤区，若想缓解土壤pH，可适量补充菌肥[19]。欲施用菌肥改良酸性土壤，因酸性土壤中存在大量酸性物质，故必须使用耐酸性微生物菌株制备微生物菌肥，筛选出效果最优菌株，并将其投入肥料生产以减少化学肥料的使用，进而减少环境污染。通过施加不同组合的微生物菌肥与空白对照样地做比较，pH整体呈酸性，但4号、5号与对照组相比有显著缓解作用。土壤pH从4.07提升到了4.53，使油茶的生长更符合其生物学特性，这与刘应珍等[20]研究结果一致。

研究表明不同激素对植物有不同的调控作用, 张笑等[21]曾指出ABA可抑制细胞伸长，促进叶子脱落；GA，IAA与BR参与调控细胞伸长、分裂，促进植物生长发育。在本试验结果中，施加不同菌肥的样地，叶内1—6号GA、2号IAA、1—6号ABA激素含量显著高于空白对照，BR激素含量与对照无显著差异。这与袁小军等[22]的研究结果一致，土壤中适量加施氮、钾肥可提高IAA 含量；ABA 被认为是植物感知逆境的信息物质，施用复合微生物菌肥可显著提高油茶叶片 ABA 含量，这与罗帅等[23]的研究结果一致。此外，在叶片中存在GA与BR的关联，BR通过促进GA合成来调控植物的生长[24]。在一定范围内合理利用氮肥，可促进油茶的光合作用，加速有机物的转化和养分的积累[25]，在本试验结果中，2号、3号、4号N相对含量与对照相比显著上升，这与曹永庆等[26]的研究结果总体上相符合。本文采用不同配比方式，施加复合微生物菌肥后，土壤微生物活动加强，土壤中有机质含量变高，土壤pH降低速率就变小，可减缓土壤酸化进程，提高土壤pH值，尤以5号菌肥的pH最大。2号、3号、4号菌肥配比不同，4号菌肥配比较2号和3号菌肥更利于提高土壤的pH。施用5号菌肥(Am1+G3)比对照的pH显著提高，说明5号菌肥可促进P吸收，相关文献也表明施用P肥，可显著提高试验地pH含量。土壤中的磷元素主要是以有机磷和无机磷的形式存在，有机磷不容易被植物体吸收，经G3菌肥转化后变成无机磷[27]。油茶需要足够的磷元素来维持正常的生长发育，且福建是缺磷地区，而磷元素的获得主要依赖于油茶根系从土壤内吸收游离态无机磷，本研究通过随油茶林地施加不同的复合微生物菌肥，发现在施用5号和6号菌肥后磷含量显著上升，这也在罗东汉[28]的研究中得到验证。钾元素是公认的植物品质元素，合理施用钾元素可以提高油茶林的抗旱性，提高油茶果的产量和品质，增加其种子含油量，降低裂果率。而钾元素的吸收依赖于氮元素和磷元素[29]，6号菌肥与其他处理组相比具有显著差异，此结果也与黄眯等[30]的研究相符。

综上所述，人为添加有益菌能快速培养形成优势菌群，通过施加功能性菌肥等有目的地调节土壤理化性质，进而改变油茶叶片内源激素的含量，从而协调氮、磷、钾在油茶叶片内的积累和分配，促进油茶对氮、磷、钾的吸收，尤以5号菌肥效果最好。5号菌肥不仅能改变土壤微生物的营养结构，还能为作物生长提供养分，改善土壤环境，在合理范围内提升电导率和pH，调控试验地土壤酸性，保证油茶处于适宜生存的土壤条件，也可为花岗岩类风化的残坡积物发育的亚热带红壤地区油茶的栽培推广提供理论参考，减少化学肥料的使用，缓解土壤污染状况，活化土壤肥素，促进油茶林健康生长[16]。但由于油茶林还处于幼苗期，短时间内对油茶增益影响较小，长期施肥将对油茶成林的影响更为显著。因此，下一步在长期施加菌肥的基础上对油茶果实大小、出籽率、含油率进行研究。