王 穎，孫啟原，李金英，王連君

（1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春130118；2.合肥學(xué)院，安徽 合肥 230601）

秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)是一項(xiàng)以微生物菌種、植物疫苗等為原料，將農(nóng)作物秸稈進(jìn)行定向分解，從而為作物的生長(zhǎng)提供所需的二氧化碳、熱量、有機(jī)質(zhì)、礦質(zhì)元素等必要元素的技術(shù)[1]。秸稈生物反應(yīng)堆能夠極好的取代傳統(tǒng)化肥，不但能在不對(duì)土壤造成負(fù)面影響的情況下滿足植物對(duì)生長(zhǎng)要素的需求，長(zhǎng)期使用還能反饋周?chē)耐寥拉h(huán)境，使土壤疏松透氣、肥力充足，是一項(xiàng)可持續(xù)產(chǎn)生效益的先進(jìn)技術(shù)。而值得肯定的是，這項(xiàng)技術(shù)產(chǎn)生的各種生物效應(yīng)都是良性循環(huán)的，是一項(xiàng)真正的無(wú)公害生產(chǎn)技術(shù)。將該技術(shù)應(yīng)用于大棚葡萄生產(chǎn)，必將提高葡萄品質(zhì)，提高經(jīng)濟(jì)效益，以促進(jìn)我國(guó)葡萄產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。本試驗(yàn)在大棚葡萄生產(chǎn)中應(yīng)用內(nèi)置式秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)，對(duì)比不同菌種濃度對(duì)“寒香蜜”、“藤稔”兩種葡萄的生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，嘗試找到最佳菌種施用濃度，為廣大果農(nóng)采用該技術(shù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

3a生大棚“藤稔”葡萄，“寒香蜜”葡萄。試驗(yàn)用菌種為遼寧宏陽(yáng)生物有限公司的秸稈生物降解專(zhuān)用菌種，主要成分含量：酵母菌、乳酸菌、光合菌、硝化細(xì)菌和放線菌等微生物大于150億個(gè)/g。秸稈反應(yīng)堆材料為干燥玉米秸稈、麥麩、發(fā)酵好的干鹿糞等。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)在吉林省長(zhǎng)春市綠園區(qū)綠豐集團(tuán)校外教學(xué)實(shí)踐基地進(jìn)行，大棚為塑料薄膜大棚，入口設(shè)在大棚一側(cè)，通風(fēng)條件良好。大棚占地面積468m2，耕層土壤為壤土。

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以種植寒香蜜葡萄的大棚為大棚1，以種植藤稔葡萄的大棚為大棚2，按行進(jìn)行小組設(shè)置。由于存在邊界效應(yīng)，選取位于中間位置的種植行為試驗(yàn)行，并從大棚入口起第5個(gè)植株開(kāi)始，每5個(gè)植株設(shè)為1個(gè)試驗(yàn)小組，每2個(gè)小組之間設(shè)置3個(gè)植株作為隔離組，依次進(jìn)行。試驗(yàn)施用菌種濃度從100～180kg/hm2，每10kg/hm2為1個(gè)梯度，共設(shè)9種菌種施用濃度。每種濃度為1個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，在試驗(yàn)行內(nèi)進(jìn)行隨機(jī)排列，每個(gè)大棚內(nèi)共27個(gè)試驗(yàn)小組，同時(shí)每個(gè)大棚內(nèi)選取1個(gè)空白對(duì)照組，采取相同的工藝進(jìn)行挖土及回填，但是不添加秸稈和反應(yīng)物。

1.2.3 秸稈反應(yīng)堆的鋪設(shè)

試驗(yàn)在2013年1～10月之間進(jìn)行，于1月15日搭建秸稈生物反應(yīng)堆，采用行間內(nèi)置式秸稈生物反應(yīng)堆，于試驗(yàn)種植行一側(cè)堆有機(jī)肥，另一側(cè)搭建反應(yīng)堆。首先于試驗(yàn)所在種植行一側(cè)平行于種植行進(jìn)行開(kāi)溝，開(kāi)溝位置距離植株根部約20cm，溝寬30cm，深40cm，長(zhǎng)度與每小區(qū)實(shí)際長(zhǎng)度相等；開(kāi)溝之后在溝內(nèi)鋪設(shè)第一層秸稈，鋪勻踏實(shí)，將處理好的菌種與麥麩的混合物均勻撒在秸稈上，用鐵鍬略微拍震，使之填補(bǔ)進(jìn)秸稈之間的空隙中；之后鋪設(shè)第二層秸稈，鋪勻踏實(shí)后將處理好的菌種與麥麩的混合物均勻撒在秸稈上，同樣用鐵鍬拍震后踏實(shí)，此時(shí)溝內(nèi)秸稈厚度約30cm；最后在秸稈之上將起土回填一部分，溝兩頭露出10cm左右秸稈茬，以便及時(shí)補(bǔ)充反應(yīng)堆所需氧氣。反應(yīng)堆建好后，立即進(jìn)行灌水，灌水過(guò)程中要保證秸稈完全被浸濕，灌水之后將剩余的起土進(jìn)行回填，使秸稈上土層厚度約15cm，填土后反應(yīng)堆略高于原來(lái)地面。此時(shí)在反應(yīng)堆上以20cm為間距進(jìn)行打孔，打孔時(shí)保證完全穿透秸稈層。生長(zhǎng)期內(nèi)每月打孔1～2次，每次打孔位要錯(cuò)開(kāi)[2]。

1.3 項(xiàng)目測(cè)定

1.3.1 大棚葡萄生長(zhǎng)發(fā)育情況的相關(guān)測(cè)定

定期觀察并記錄各處理與對(duì)照相應(yīng)的物候期；每組取10個(gè)結(jié)果母枝，于葡萄定枝前記錄萌發(fā)芽眼占結(jié)果母枝芽眼總數(shù)的百分率平均值以計(jì)算葡萄萌芽率；每組取5個(gè)果穗，計(jì)算葡萄結(jié)果數(shù)占總開(kāi)花數(shù)的百分率平均值作為葡萄自然結(jié)果率；葉綠素為第4～5節(jié)功能葉片的葉綠素含量，用分光光度計(jì)法進(jìn)行測(cè)定。

1.3.2 大棚葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)的測(cè)定1.3.2.1 大棚葡萄產(chǎn)量的測(cè)定

當(dāng)葡萄的漿果完全成熟時(shí)，以每個(gè)小組為單位分別進(jìn)行計(jì)產(chǎn)，記錄每小組內(nèi)每株葡萄的平均果穗數(shù)、平均單果重以及平均每個(gè)果穗上的果粒數(shù)，進(jìn)而估算每個(gè)處理的預(yù)期產(chǎn)量（kg/667m2）。

1.3.2.2 大棚葡萄品質(zhì)的測(cè)定

盛果期各處理每個(gè)重復(fù)隨機(jī)采摘5個(gè)葡萄果穗進(jìn)行外觀品質(zhì)和內(nèi)在品質(zhì)的測(cè)定。采用蒽酮比色法測(cè)定可溶性總糖含量；采用折光儀測(cè)定可溶性固形物含量；采用NaOH滴定法測(cè)定有機(jī)酸含量[2-3]。

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)處理對(duì)大棚葡萄生長(zhǎng)發(fā)育的影響

2.1.1 不同菌種濃度處理對(duì)大棚葡萄物候期的影響

表1列出了不同菌種濃度處理下，2個(gè)葡萄品種進(jìn)入相應(yīng)物候期的日期。由表1可以看出：藤稔葡萄在各菌種濃度處理下均比對(duì)照提前進(jìn)入萌芽期（提前 3～5d）和開(kāi)花期（提前 3～7d），在100～160kg/hm2菌種濃度處理下，提前了果實(shí)成熟期，但在170kg/hm2和180kg/hm2菌種濃度處理下延遲了果實(shí)成熟期；對(duì)于寒香蜜葡萄來(lái)說(shuō)，不同菌種濃度處理對(duì)寒香蜜葡萄的萌芽期、開(kāi)花期影響較小，漿果開(kāi)始成熟期明顯提前，在120～170kg/hm2菌種濃度處理下，縮短了果實(shí)成熟的時(shí)間，但是180kg/hm2菌種濃度處理對(duì)葡萄果實(shí)的成熟有著較顯著的抑制。說(shuō)明秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)處理對(duì)葡萄物候期有一定的影響，不同菌種濃度均可提前花期，在120～150kg/hm2濃度范圍內(nèi)可使葡萄果實(shí)提前成熟1周左右，可提高經(jīng)濟(jì)效益20%左右，但高濃度（170～180kg/hm2）的菌種卻可使葡萄的成熟期延遲。

表1 不同菌種濃度處理對(duì)葡萄物候期的影響

2.1.2 不同菌種濃度處理對(duì)大棚葡萄萌芽率和自然坐果率的影響

表2表明：秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)應(yīng)用后對(duì)同一品種葡萄萌芽率的影響效果差異不顯著，但隨著處理濃度的提高，均呈現(xiàn)增加趨勢(shì)；技術(shù)的應(yīng)用對(duì)坐果率的影響較大，隨著處理濃度的升高，坐果率出現(xiàn)先是上升而后下降的趨勢(shì)?？梢钥闯鎏亠咸言?50kg/hm2菌種濃度處理下可顯著提高坐果率，坐果率增加12.24%；寒香蜜葡萄在150kg/hm2菌種濃度處理下坐果率增加了10.53%。觀察中發(fā)現(xiàn)兩個(gè)葡萄品種在170kg/hm2和180kg/hm2菌種濃度處理下產(chǎn)生了很多徒長(zhǎng)枝，尤以180kg/hm2菌種濃度處理為多，如果不經(jīng)處理一定會(huì)在第2年之后對(duì)葡萄的萌芽率產(chǎn)生不利的影響。這些結(jié)果說(shuō)明秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)處理會(huì)不同程度地促進(jìn)葡萄植株的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)，但高濃度的菌種處理會(huì)過(guò)多的促進(jìn)葡萄植株的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，反而抑制了生殖生長(zhǎng)。對(duì)兩個(gè)葡萄品種來(lái)說(shuō)，藤稔葡萄對(duì)于菌種濃度帶來(lái)的變化較為敏感。

表2 不同菌種濃度處理下葡萄萌芽率和坐果率的變化

2.1.3 不同菌種濃度處理對(duì)大棚葡萄葉片葉綠素含量的影響

由圖1、圖2可見(jiàn)：藤稔葡萄和寒香蜜葡萄在各個(gè)處理?xiàng)l件下葉片葉綠素含量均呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)，在180kg/hm2菌種濃度處理下藤稔葡萄葉片葉綠素含量顯著低于其他處理和對(duì)照，在120～160kg/hm2菌種濃度處理下葉片葉綠素含量顯著高于對(duì)照，其中以150kg/hm2菌種濃度處理值為最高；寒香蜜葡萄葉片葉綠素含量也以150kg/hm2菌種濃度處理值為最高。表明兩種葡萄對(duì)于不同菌種濃度的敏感程度不同，使其葉片葉綠素含量達(dá)到最高值的最適菌種施用濃度在120～160kg/hm2之間。

圖1 不同菌種濃度處理下藤稔葡萄葉片葉綠素含量

圖2 不同菌種濃度處理下寒香蜜葡萄葉片葉綠素含量

2.2 秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)處理對(duì)大棚葡萄產(chǎn)量的影響

根據(jù)實(shí)際調(diào)查測(cè)得的平均單果重（kg）、單穗平均果粒數(shù)（個(gè)），以及每株葡萄平均所結(jié)的果穗數(shù)（個(gè)），估算出平均果穗重（kg），平均株產(chǎn)量（kg）及667m2平均產(chǎn)量（kg）的均值列于表3。結(jié)果表明：不同菌種濃度處理下的藤稔葡萄產(chǎn)量是呈現(xiàn)明顯規(guī)律性的，以120～150kg/hm2濃度處理效果最佳，與對(duì)照相比均達(dá)到顯著或極顯著水平，160kg/hm2菌種濃度處理效果其次，170kg/hm2菌種濃度處理效果較差，180kg/hm2菌種濃度處理效果最差的變化規(guī)律。從寒香蜜葡萄的產(chǎn)量來(lái)看，150kg/hm2菌種濃度處理下，株產(chǎn)和667m2平均產(chǎn)量均達(dá)到顯著水平，其他處理與對(duì)照相比不顯著。說(shuō)明不同菌種濃度的施用對(duì)不同品種葡萄的產(chǎn)量有著不同的影響。

表3 葡萄產(chǎn)量的相關(guān)估算值

藤稔葡萄在150kg/hm2濃度處理下產(chǎn)生的超高產(chǎn)量可視為秸稈生物反應(yīng)堆的作用所致，與空白組對(duì)照后發(fā)現(xiàn)，180kg/hm2濃度處理下兩種葡萄一致表現(xiàn)出的低產(chǎn)量與菌種施用濃度過(guò)高是有著直接關(guān)系的，原因是該處理下反應(yīng)堆在植株生殖生長(zhǎng)旺盛的時(shí)期恰恰很好地發(fā)揮著促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的作用，從而抑制了生殖生長(zhǎng)。

2.3 秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)處理對(duì)大棚葡萄品質(zhì)的影響

2.3.1 秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)處理對(duì)大棚葡萄外觀品質(zhì)的影響

在試驗(yàn)中通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用了秸稈生物反應(yīng)堆的葡萄，相對(duì)于未應(yīng)用的葡萄葉色更深，葉片多呈濃綠色，葉面積大幅提高而葉片加厚，產(chǎn)生了肉眼可見(jiàn)的差異，可見(jiàn)反應(yīng)堆對(duì)植株的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)促進(jìn)作用顯著（圖3），若反應(yīng)堆持續(xù)保持最大效力將會(huì)在后期抑制葡萄的生殖生長(zhǎng)。應(yīng)用了秸稈生物反應(yīng)堆之后的葡萄看起來(lái)更加健壯，通過(guò)手拉等物理方式發(fā)現(xiàn)它們的葉片和果穗不易脫落，且對(duì)物理?yè)p傷的抵抗及修復(fù)能力較未應(yīng)用秸稈生物反應(yīng)堆的葡萄有著顯著提高，兩種葡萄植株外觀均在150kg/hm2菌種濃度處理下表現(xiàn)最優(yōu)。值得注意的是，在180kg/hm2菌種濃度處理下雖然也出現(xiàn)了上述效應(yīng)，但是在同一株葡萄上往往體現(xiàn)出以下差異，如：一部分葉片濃綠肥厚，另一些則看起來(lái)發(fā)育不良、葉色極淺、葉片不足手掌大，看起來(lái)仿佛兩株處在不同生長(zhǎng)期的葡萄密植在一起一樣；部分枝條徒長(zhǎng)嚴(yán)重，一部分枝條則發(fā)育不良，每株葡萄所結(jié)的果穗數(shù)相對(duì)其他組減少了1～2穗（圖3.4），嚴(yán)重影響了葡萄產(chǎn)量；同一果穗上，部分葡萄果粒膨大很快，提前于對(duì)照組的葡萄染色完全，但是剩下接近一半的果粒直到采收都呈現(xiàn)青綠色或半綠半紫（圖3.2），且果粒較小，雖然口感幾乎相同，但嚴(yán)重影響了整個(gè)果穗的外觀品質(zhì)，且部分果穗排列不緊密，出現(xiàn)易落果等現(xiàn)象。

圖3 不同菌種濃度處理下葡萄植株和果實(shí)外觀

通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用了秸稈生物反應(yīng)堆的藤稔葡萄在120～150kg/hm2菌種濃度處理下果穗顯著增大，果粒著生較緊密，縱橫徑大幅提高，且著色率較高，著色深度大，著色較勻；果皮較厚、較堅(jiān)韌，果粒比空白組飽滿，質(zhì)感較硬；果汁酸度較低，口感更好，更加適合鮮食。應(yīng)用了秸稈生物反應(yīng)堆的寒香蜜葡萄果穗更大，果粒著生極其緊密，外觀勻稱(chēng)，著色較好，口感甜度較高，酸度較低，有明顯的蜜糖香味；果皮較薄、較脆，易受物理?yè)p傷，試驗(yàn)組比空白組果皮略厚，韌性有所提高；果粒內(nèi)果汁很多，比空白組的更濃稠。

180kg/hm2濃度處理下，試驗(yàn)組的葡萄則體現(xiàn)出顯著的劣勢(shì)，首先果粒大小不一，藤稔葡萄部分果穗只有幾個(gè)大果粒完全著色，其他果粒一律沒(méi)有著色完全；果實(shí)酸度較高，口感發(fā)澀，明顯低于空白組，果粒彈性較差，果皮較其他處理顯著增厚，占單果重的很大比例。除此之外，120～140kg/hm2和160kg/hm2濃度處理和150kg/hm2菌種濃度處理之間的區(qū)別不大，但以150kg/hm2菌種濃度處理下果實(shí)外觀品質(zhì)最佳（圖版3.1，圖3.3）。

2.3.2 秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)處理對(duì)大棚葡萄糖酸含量的影響

表4顯示了不同菌種濃度處理下2種葡萄果實(shí)可溶性糖含量的對(duì)比，可以看到對(duì)葡萄來(lái)說(shuō)3種濃度處理下變化幅度不超過(guò)2mg/g，但是仍體現(xiàn)出了很顯著的規(guī)律性。藤稔葡萄可溶性糖含量在150kg/hm2濃度處理下最高，與其他處理和對(duì)照達(dá)到顯著水平，為20.68%；在120～140kg/hm2和160kg/hm2菌種濃度處理下其次，可溶性糖含量為19.59%和19.99%；在170kg/hm2和180kg/hm2菌種濃度處理下最低，可溶性糖含量分別為17.62%和17.10%；有機(jī)酸含量隨著處理菌種濃度的提高呈現(xiàn)逐步上升趨勢(shì)，在180kg/hm2菌種濃度處理下達(dá)到顯著水平，而糖酸比則呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)。對(duì)于寒香蜜葡萄來(lái)說(shuō)，可溶性糖含量在150kg/hm2和160kg/hm2菌種濃度處理下數(shù)值高于其他處理和對(duì)照，但各處理和對(duì)照均未達(dá)到顯著水平；有機(jī)酸含量隨著處理濃度的升高呈現(xiàn)逐步下降趨勢(shì)，故而糖酸比呈現(xiàn)逐漸上升趨勢(shì)。

綜合來(lái)看，隨著菌種處理濃度的提高，葡萄可溶性糖含量呈現(xiàn)先升高后下降趨勢(shì)，有機(jī)酸含量呈現(xiàn)逐步下降趨勢(shì)，由此可以認(rèn)為一定濃度的菌種處理可提高葡萄果實(shí)含糖量，降低含酸量，提高糖酸比值；但過(guò)于高濃度的菌種處理下會(huì)不利于葡萄果實(shí)糖分的累積，對(duì)葡萄果實(shí)口感和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值將會(huì)造成很大損失，故而認(rèn)為在120～160kg/hm2菌種濃度范圍內(nèi)的處理對(duì)葡萄果實(shí)品質(zhì)的提高有較好的作用，最適菌種濃度為150kg/hm2。

表4 不同菌種濃度處理下葡萄糖酸含量

3 討論

秸稈作為微生物的養(yǎng)料，在腐爛分解過(guò)程中提高了土壤有機(jī)質(zhì)和無(wú)機(jī)養(yǎng)分含量，改善了土壤理化性質(zhì)，增強(qiáng)了保肥、保水能力，培肥了地力[4]。秸稈生物反應(yīng)堆對(duì)果蔬的生長(zhǎng)發(fā)育均有不同的促進(jìn)作用，如提前花期、提高品質(zhì)和產(chǎn)量等[5-8]，進(jìn)而節(jié)約成本，增加了經(jīng)濟(jì)效益。

以往的研究證實(shí)秸稈生物反應(yīng)堆的效力自搭建起是逐漸升高的，菌種施用濃度一般為130～150kg/hm2，搭建反應(yīng)堆時(shí)間從秋季至春季[9-10]。本試驗(yàn)秸稈生物反應(yīng)堆搭建時(shí)間為早春，從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，菌種濃度對(duì)反應(yīng)堆的效力可產(chǎn)生不同程度的影響，是隨著菌種濃度的升高而升高的，這與前人研究的結(jié)果一致[5，11]，但對(duì)于葡萄生長(zhǎng)發(fā)育及果實(shí)品質(zhì)來(lái)說(shuō)則并不是隨著菌種濃度的升高而促進(jìn)和改善，而是呈現(xiàn)先升高后抑制的現(xiàn)象。分析其原因認(rèn)為搭建反應(yīng)堆的時(shí)間應(yīng)在葡萄采收后一定時(shí)間進(jìn)行，以確保反應(yīng)堆從葡萄開(kāi)始生長(zhǎng)時(shí)就發(fā)揮最大效力，而到了花期之后反應(yīng)堆的效力自然降低或進(jìn)行一定人為控制使其效力適當(dāng)降低。試驗(yàn)中雖然發(fā)現(xiàn)兩個(gè)葡萄品種對(duì)反應(yīng)堆菌種濃度的要求有著一定程度的差別，但綜合來(lái)看，在早春搭建反應(yīng)堆時(shí)適合的菌種濃度應(yīng)為150kg/hm2，考慮到節(jié)約成本，認(rèn)為秋季搭建反應(yīng)堆最適菌種濃度為180kg/hm2。讓廣大果農(nóng)能夠直接依照該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)，達(dá)到最大生產(chǎn)效益。

試驗(yàn)基地葡萄生產(chǎn)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為綠色果品生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，不使用農(nóng)藥和化肥。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)前期一些試驗(yàn)組的葡萄發(fā)生了輕微蟲(chóng)害，但是隨著反應(yīng)堆效力的發(fā)揮，這些蟲(chóng)害自然得到了抑制，這提示了我們?cè)诜磻?yīng)堆建成前期不能忽略其效力不足帶來(lái)的損失。通過(guò)估算秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)的應(yīng)用對(duì)大棚葡萄栽培的增收效益顯著，可增加20%以上的經(jīng)濟(jì)效益，能夠有效提高果品品質(zhì)，且完全符合生產(chǎn)綠色果品的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，引用該技術(shù)將對(duì)北方各省經(jīng)濟(jì)和果樹(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)很大進(jìn)步。

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