BN菌肥对马铃薯叶片抗氧化特性及其品质的影响.pdf

收稿日期:2023-03-07作者简介:张凯煜(1990),女,陕西榆林人,讲师,博士,主要从事固体废弃物处置及生态修复研究。基金项目:陕西省技术创新引导专项(2021QFY04-03);陕西省科技资源开放共享平台(2022PT-13);榆林市青年科技新星人才项目(cxy-2022-138)BN 菌肥对马铃薯叶片抗氧化特性及其品质的影响张凯煜,刘馨月,亢福仁,艾海舰,王 梅(榆林学院 陕西省陕北矿区生态修复重点实验室,陕西 榆林 719000)摘 要:本试验以榆林农业科技示范园区马铃薯为研究对象,以常规施肥为对照(CK),分别施用 BN 菌肥 1 kg/亩(BN-1)和2kg/亩(BN-2),研究不同 BN 菌肥施用量对马铃薯叶片抗氧化特性和马铃薯薯块品质以及马铃薯产量的影响。结果表明,BN-2 处理中马铃薯叶片过氧化氢酶(CAT)和葡萄糖氧化酶(GOD)活性显著高于 CK 和 BN-1 处理,BN-1 和 BN-2 处理中多酚氧化酶(PPO)活性较 CK 处理分别提高了 26.08%和 47.12%。BN-2 处理中的马铃薯维生素 C 含量和淀粉含量显著高于 CK 和 BN-1 处理。BN-1 和 BN-2 处理后的粗蛋白含量为 11.91 mol/g 和 14.27 mol/g,BN-2 较 CK 处理显著增加了21.47%。从产量来看,BN-1 和 BN-2 处理后的马铃薯产量为1 243.20 kg/亩 和1 095.00 kg/亩,BN-2 显著高于 CK 和 BN-1,分别提高了 26.04 和 28.30%。BN-2 马铃薯商品率较 CK 和 BN-1 提高了14.76%和 14.95%。综上,添加 2 kg/亩的 BN 菌肥可以有效提高马铃薯产量、品质及其叶片抗氧化活性。关键词:微生物菌肥;马铃薯;抗氧化;品质中图分类号:S532 文献标志码:A 文章编号:1008-3871(2023)05-0033-05DOI:10.16752/ki.jylu.2023.05.008 马铃薯营养丰富,适应性强,栽培面积广,被认为是继小麦、水稻、玉米之后的第四大粮食作物,在保障全球粮食安全中扮演重要角色。2015 年,农业部正式提出“马铃薯主粮化战略”,有力推动了中国马铃薯产业发展1。作为榆林市特色作物之一,马铃薯在区域农业经济发展中发挥着重要作用,已成为榆林发展现代农业的一张名片。马铃薯是一种高产喜肥的作物,而传统粗放型施肥管理会大量使用化肥,造成土壤板结,肥力下降,进而导致马铃薯植株抗性低、减产、品质降低,还会导致严重的连作障碍,使马铃薯产量和质量受到严重影响。生物菌肥在农作物中的应用范围很广,试验结果也比较显著,可以显著改变传统肥料施用方式,对作物的生长、质量、产量、抗逆性和可持续发展都有很大的作用。微生物菌肥具有改良土壤、提高植物吸收和利用营养、提高作物的抗逆性和抗病性的作用2-3。微生物肥料中的有益微生物可以改善土壤的团粒结构,预防土壤板结,土壤疏松,透气性好,有利于根系的生长,同时微生物还可以分解土壤中的有机物,增加土壤的营养成分。另外,微生物还可以将土壤中的化肥农药等污染物进行降解,从而达到减少土壤污染的目的。研究表明,在常规生产下生物菌肥及其有益菌的代谢产物能有效促进马铃薯的生长、提高其产量4。何志刚等4采用 PGPR 菌肥进行田间试验,研究了 PGPR 对马铃薯产量及 N、K养分的影响,结果表明,增施促生菌肥比常规施肥,地下块茎部分钾素吸收率高出 9.98%,氮素吸收率高出 19.61%,磷素吸收率高出 20.1%。马铃薯产量比常规施肥提高 12.4%,明显提高肥料利用率。李星星5在马铃薯上施用生物菌肥,产量较对照提高了 16%,不同处理增产幅度 2.5%15.99%,其增产效应明显。与传统肥料比较,其商品率明显高于对照。与未施微生物菌肥相比,使用微生物菌肥的农产品在蛋白质、糖、维生素、氨基酸等方面均有不同程度的改善,使其籽粒饱满、饱满、减少畸形果、增加果色、改善品质6。韩雪莲等人对西瓜施用生物菌肥,发现西瓜地上部分生长强劲、根系活力高、叶绿素高,细胞膜保护酶活性强、抗逆性提高7。王书娟等8研究发现施用微生物菌肥处理的番茄果实较大,皮色深红,果皮较薄,汁液较多,生长势强、2023 年 9 月第 33 卷 第 5 期榆 林 学 院 学 报JOURNAL OF YULIN UNIVERSITYSep.2023Vol.33 No.5抗病性好。生物菌肥显著增加了土壤中微生物的数量,提高了土壤中脲酶和糖酶的活性,保证了微生物群落及农田生态系统的平衡,有利于形成稳定的菌群结构9。为了探究生物菌肥在马铃薯种植上的应用效果,本研究施用 2 种 BN 菌肥对马铃薯叶片抗氧化特性、薯块品质及产量的影响进行探究,以期为 BN 菌肥应用于榆林沙地马铃薯种植提供数据支撑和理论指导。1 材料与方法1.1 试验设计本课题以陕西省榆林市榆阳区农业示范园的马铃薯(“冀张薯 226”)为对象,该区域已连续种植 3年马铃薯,连作障碍严重。研究 BN 菌肥对马铃薯产量、品质和叶片抗氧化活性的影响。BN 菌肥是来自北京农科院提供的一种新型微生物菌肥,其主要成分为一种放线菌,正处于试验阶段。于 2021 年 5月进行马铃薯田间试验,小区面积 100 m3(520 m),设置 3 个处理,CK、BN-1、BN-2 处理,分别施用 0 kg/亩、1 kg/亩、2 kg/亩 BN 菌肥,每个处理 5 个重复。试验设计见表 1。表 1 试验设计处理实施方法BN-1常规基肥+北农菌肥 1 kg/亩BN-2常规基肥+北农菌肥 2 kg/亩CK常规基肥(未加 BN 菌肥)1.2 测定方法叶片抗氧化酶活包括 CAT、GOD、PPO,根据索莱宝试剂盒说明书进行操作,采用酶标仪进行吸光值测定,测定光谱分别为 240 nm、500 nm 和 410 nm,根据公式计算酶活。2021 年 10 月 6 日在榆林市榆阳区农业示范园区进行马铃薯测产,称量其大果、烂果和总产量,并记录数据。马铃薯品质指标包括 Vc、淀粉、粗蛋白含量,均按照试剂盒说明书进行。1.3 数据统计与分析用 SPSS19.0 进行数据统计分析。使用单因素方差分析进行统计分析及各组间差异显著性分析,显著性水平为 P 0.05,结果表示为平均值标准误。2 结果与分析2.1 BN 菌肥对马铃薯叶片抗氧化特性的影响2.1.1 BN 菌肥对马铃薯叶片 CAT 活性的影响 过氧化氢酶(CAT)是活性氧清除酶系统中重要保护酶,它们能有效阻止高浓度氧积累,防止膜脂的过氧化作用,延缓植物衰老,从而使植物维持正常的生长和发育10。从图 1 知,通过不同处理,CK 处理的马铃薯叶片 CAT 酶活性为 97.68 mol/min,施用BN-1 处理后的叶片 CAT 酶活性为 97.74 mol/min,施用 BN-2 处理后的叶片 CAT 酶 活 性 为106.47 mol/min,BN-1、BN-2 处理中 CAT 酶活较 CK 处理升高了 0.06%、8.99%,BN-1 处理和 CK处理之间无显著性差异,BN-2 处理显著增加了马铃薯叶片 CAT 酶活(P 0.05),说明 BN-2 可以有效延缓叶片衰老。图 1 不同处理马铃薯叶片 CAT 酶活性注:不同字母表示差异显著 P0.05,下同。2.1.2 BN 菌肥对马铃薯叶片 GOD 活性的影响 GOD(葡萄糖氧化酶)广泛存在于动物和植物中,催化葡萄糖氧化生成葡萄糖酸,并产生 H2O2,是生物体中产生活性氧的代谢途径之一。从图 2 知,通过不同处理,施用 CK 处理后的马铃薯叶片 GOD酶活性为 76.66 mol/min,施用 BN-1 处理后的叶片 GOD 酶活性为 68.72 mol/min,较 CK 处理降低了 10.36%。施用 BN-2 处理后的叶片 GOD 酶活性为 86.66 mol/min,而 BN-2 处理显著增加了马铃薯叶片 GOD 酶活性(P 0.05),说明 BN-2 菌肥可以有效提高马铃薯叶片酶活性。图 2 不同处理马铃薯叶片 GOD 酶活性2.1.3 BN 菌肥对马铃薯叶片 PPO 活性的影响 PPO(多酚氧化酶)活性越强,多酚含量越高,43榆林学院学报 2023 年第 5 期(总第 169 期)对马铃薯品质越有利。从图 3 知,通过不同处理,施用 CK 处理后的马铃薯叶片 PPO 酶活性为 55.60 mol/min,施用 BN-1 处理后的叶片 PPO 酶活性为70.10 mol/min,施用 BN-2处理后的叶片 PPO 酶活性为 81.80 mol/min,BN-1、BN-2处理中 PPO 酶活性比 CK 处理后的分别提高了 26.08%、47.12%。同一浓度下,处理效果比较为 CKBN-1BN-2,BN-2 处理后马铃薯叶片的 PPO 活性较好。图 3 不同处理马铃薯叶片 PPO 酶活性2.2 BN 菌肥对马铃薯品质的影响2.2.1 BN 菌肥对马铃薯 Vc 含量的影响 从图 4 知,通过不同处理,施用 CK 处理后的马铃薯 Vc 含量为161.67 mg/kg,施用 BN-1 处理后的Vc 含量为 159.89 mg/kg,施用 BN-2 处理后的 Vc含量为 163.33 mg/kg,BN-1 处理后的马铃薯 Vc 含量比 CK 处理后的降低了 1.10%,而 BN-2 处理显著增加了马铃薯 Vc 含量(P 0.05),表明施用 BN-2 菌肥比 BN-1 更能提高马铃薯品质。图 4 不同处理薯块 Vc 含量2.2.2 BN 菌肥对马铃薯淀粉含量的影响 从图 5 知,通过不同处理,施用 CK 处理后的马铃薯淀粉含量为 17.13 mg/g,施用 BN-1 处理后的淀粉含量为 16.09 mg/g,较 CK 处理后降低了 6.07%,施用BN-2处理后的淀粉含量为18.51 mg/g,而BN-2处理提升了8.06%,显著增加了马铃薯淀粉含量(P 0.05),所以多施加 BN-2 菌肥来提高马铃薯的口味。图 5 不同处理薯块淀粉含量2.2.3 BN 菌肥对马铃薯粗蛋白含量的影响 从图 6 知,通过不同处理,施用 CK 处理后的马铃薯粗蛋白含量为 11.75 mol/g,施用 BN-1 处理后的粗蛋白含量为 11.91 mol/g,施用 BN-2 处理后的粗蛋白含量为 14.27 mol/g,BN-1 处理后的马铃薯粗蛋白含量和 CK 处理后的无显著性差异,BN-2 处理中显著增加了马铃薯粗蛋白含量(P0.05),提高了马铃薯的营养品质。图 6 不同处理薯块粗蛋白含量2.3 BN 菌肥对马铃薯产量的影响从表 2 知,CK 处理后的马铃薯产量为 1 265.43 kg,施用 BN-1 处理后的马铃薯亩产量为 1 243.20 kg/亩,施用 BN-2 处理后的马铃薯亩产量为 1 595.00 kg/亩,BN-1 处理后的马铃薯产量和 CK 处理后无显著性差异,BN-2 处理中显著增加了马铃薯产量(P 0.05)。施用 BN 菌肥处理减少了马铃薯烂薯量,BN-1 降低了 1.39%,BN-2 降低了 8.53%。BN-2商品率较 CK 处理提高了 14.76%,说明 BN-2 能有效提高马铃薯产量和商品率。表 2 不同处理马铃薯产量大薯(kg/亩)总产量(kg/亩)烂薯(kg/亩)商品率(%)CK756.280.58b1265.431.09b340.430.82b 60.19BN-1 745.920.66b1243.200.97b319.680.78b 60.00BN-2 1195.400.74a1595.000.88a222.000.56a 74.95注:表中数据为平均值标准误,同列不同字母表示差异显著53张凯煜,刘馨月,亢福仁,艾海舰,王 梅:BN 菌肥对马铃薯叶片抗氧化特性及其品质的影响P0.05。3 讨论榆林地区是我国马铃薯的主要产区,马铃薯也是榆林地区的一大地方特色,是榆林地区农民的主要收入来源之一。为了明确 BN 菌肥对马铃薯叶片抗氧化特性、薯块品质和产量的影响,进行不同菌肥施用量对马铃薯影响的田间试验。BN-1 和 BN-2 处理后的过氧化氢酶(CAT)活性为 97.74 mol/min 和 106.47 mol/min,BN-2 显著高于 CK,提高了 8.99%。BN-1 和 BN-2 处理后的葡萄糖氧化酶(GOD)活性为 68.72 mol/min 和86.66 mol/min,BN-1 和 BN-2 处理之间的差异性显著,BN-1 低于 CK,降低了 10.36%;BN-2 显著高于 CK,提高了 13.04%。BN-1 和 BN-2 处理后的多酚氧化酶(PPO)活性分别为 70.10 mol/min 和81.80 mol/min,显著高于 CK,分别提高了 26.08%、47.12%,这与钱建民11的研究结果相似。这可能是因为 BN 菌肥中含有促进土壤中难溶磷和钾释放的细菌等,促进其土壤中养分的分解和释放,新加入的微生物增强了土壤土著微生物活性,同时增强了植株抗氧化特性,延缓了马铃薯叶片衰老12。这种有益的效果也随着菌肥施用量的增加而增加,BN-2处理中 CAT、GOD 和 PPO 酶活性均为最高。从马铃薯品质来看,其营养丰富,Vc 含量远超大多数的粮食作物,蛋白含量又远超一般蔬菜。BN-2 处理后的 Vc 含量为 163.33 mg/kg,较 CK 处理提高了 1.03%。BN-2 处理薯块淀粉含量为 18.51 mg/g,显著高于 CK(P 0.05),提高了 8.06%。结合上述抗氧化特性分析,可能是因为 BN-2 菌肥增强了马铃薯植株抗氧化能力,延缓了植株衰老,增长了马铃薯的周期生育,有利于马铃薯淀粉积累13。各处理粗蛋白含量分别为 11.75 mol/g(CK)、11.91 mol/g(BN-1)和 14.27 mol/g(BN-2),BN-2 显著高于 CK 处理(P 0.05),提高了 21.47%。BN-1 和 BN-2 处 理 后 的 马 铃 薯 产 量 为1 243.20 kg/亩和 1 595.00 kg/亩,BN-1 和 BN-2处理之间的差异性显著,BN-2 显著高于 CK,提高了 26.04%。这一结果与大多研究结果相似,不同的微生物菌肥均有一定的增产效果5-10。BN 菌肥改善了土壤菌群结构提高肥料利用效率。BN 菌肥作为一类对马铃薯生长有益的菌肥,具有较大的研发价值和空间。施加 2 kg/亩的 BN 菌肥能够显著提高马铃薯叶片所含抗氧化酶的活性以及马铃薯产量和品质,为优化马铃薯施肥提供了新方向。同时,也说明 BN 菌肥对马铃薯连作障碍也有一定的缓解效果14,可能通过 BN 菌肥的施入,增加了土著微生物活性,对连作土壤中残留的有害物质具有一定的抗性和分解能力。4 结论研究针对马铃薯提质增产,通过施用 BN 菌肥测定不同处理马铃薯叶片抗氧化特性、马铃薯品质及产量。结果表明,在常规施肥的基础上,加入 BN菌肥马铃薯叶片抗氧化活性优于未加菌肥处理,BN-2 显著增加了叶片抗氧化活性,CAT、GOD、PPO 酶活性较 CK 增加了 8.99%-47.12%,延缓了马铃薯叶片衰老。BN-2 可以有效提高马铃薯的品质,Vc、淀粉、粗蛋白含量分别为 163.33 mg/kg、18.51 mg/g、14.27 mol/g。BN-2 处理降低了烂果量,显著提高了马铃薯产量和商品率。综上所述,在大田试验中 2 kg/亩菌肥施用量可以提高马铃薯叶片抗氧化能力,改善马铃薯品质,提高马铃薯产量。参考文献:1杨雅伦,郭燕枝,孙君茂.我国马铃薯产业发展现状及未来展望J.中国农业科技导报,2017,19(1):29-36.2李小炜,田丽.菌肥对西北半干旱区大棚黄瓜生长及产质量的影响J.贵州农业科学,2019(8):93-96.3王涛,乔卫花,李玉奇,等.轮作和微生物菌肥对黄瓜连作土壤理化性状及生物活性的影响J.土壤通报,2011,42(3):578-583.4何志刚,王秀娟,董环,等.PGPR 菌肥对马铃薯含量与肥料利用率影响的初步研究J.中国土壤与肥料,2013(2):100-103.5李星星.复合微生物菌剂对土壤特性及马铃薯生长与产量的影响D.呼和浩特:内蒙古农业大学,2020.6王润芝,孙璐.浅谈微生物菌肥的特点与功效J.新农业,2022(3):18.7韩雪莲,陈志,柯凤云,等.“金满田 863”生物菌肥在西瓜育苗上的应用效果J.中国园艺文摘,2011,27(11):37-58.8王书娟,齐合玉,孙超,等.微生物菌肥对大棚番茄的影响J.蔬菜,2020(1):34-37.63榆林学院学报 2023 年第 5 期(总第 169 期)9王梦雅,符云鹏,贾辉,等.不同菌肥对土壤养分、酶活性和微生物功能多样性的影响J.中国烟草科学,2018,39(1):57-6310孙军.露地红辣椒栽培技术J.上海蔬菜,2007(4):41-42.11钱建民,王晓岑,段雪娇,等.微生物肥对马铃薯产量及品质的影响J.作物杂志,2015(1):99-102.12高虹,常磊,王仕娥,等.不同覆盖方式对旱地马铃薯叶片抗氧化生理及产量的影响J.分子植物育种,2021,19(4):1373-1382.13王睿豪.微生物菌肥对小粒黑豆生长发育及生理特性的影响D.杨凌:西北农林科技大学,2017.14决超.微生物菌肥与土壤改良基质对连作马铃薯土壤性质及微生物群落的影响J.江苏农业科学,2023,51(1):218-224.(责任编辑:邵治亮)Effects of BN Bacterial Fertilizer on Antioxidant Properties and Quality of Potato LeavesZHANG Kai-yu,LIU Xin-yue,KANG Fu-ren,AI Hai-jian,WANG Mei(Key Laboratory of Ecological Restoration of Northern Shaanxi Mining Area,Yulin University,Yulin 719000,China)Abstract:This experiment is conducted to analyze the effects of BN microbial fertilizer on the activities of antioxi-dant enzymes in potato leaves,potato quality and yield in Yulin Agricultural Science and Technology Demonstration Park.On the basis of conventional fertilization(CK treatment),1 kg/mu BN fertilizer(BN-1 treatment)and 2 kg/mu BN fertilizer(BN-2 treatment)are added respectively to study the activities of CAT,GOD and PPO en-zymes in potato leaves under different application rates of BN fertilizer.In order to provide theoretical support for local potato fertilization.The activities of catalase(CAT)and glucose oxidase(GOD)in potato leaves in BN-2 treatment are significantly higher than those in CK and BN-1 treatment(P 0.05).The activity of polyphenol oxidase(PPO)in BN-1 and BN-2 treatments increase by 26.08%and 47.12%compared with CK treatment,re-spectively.The content of Vc and starch in BN-2 treatment are significantly higher than those in CK and BN-1 treatment(P 0.05).After BN-1 and BN-2 treatments,the crude protein content is 11.91 mol/g and 14.27 mol/g,and BN-2 is significantly higher than CK,increased by 21.47%.In terms of yield,the potato yield after BN-1 and BN-2 treatments is 1243.20 kg/mu and 1595.00 kg/mu,and BN-2 is significantly higher than CK and BN-1(P 0.05),which is increased by 26.04%and 28.30%.Compared with CK and BN-1,BN-2 pota-to commodity rate increase by 14.76%and 14.95%.In conclusion,adding BN fungus fertilizer of 2 kg/mu can ef-fectively improve potato yield,quality and leaf antioxidant capacity.Key words:bacterial fertilizer;potato;antioxidant;quality73张凯煜,刘馨月,亢福仁,艾海舰,王 梅:BN 菌肥对马铃薯叶片抗氧化特性及其品质的影响