柠檬是营养和药用价值极高的水果，富含维生素 C、H、E、黄酮类、挥发油、橙皮甙、柠檬酸和 K、P、Ca、Mg 等多种矿物质元素^[1]。在世界柑橘种植业中，柠檬占第三位，中国是全球第三大柠檬生产国^[2]。据联合国粮农组织数据显示，2019 年我国柠檬（含酸橙）种植面积 13.15 万 hm²，产量达 271.22 万 t，分别占全球的 10.70% 和 13.50%。然而，随着柠檬栽培面积的不断扩大，带来经济效益的同时，果农为了提高柠檬的品质和产量，注重施某单一元素，造成土壤中的元素过度积累等一系列问题^[3]。在一定程度上改变了土壤理化性质，造成土壤板结，破坏了土壤原有的微环境、造成了土壤的污染，打破了生态平衡^[4]，引发生态环境恶化、植株过早衰退、经济结果寿命缩短、树体弱和产量下降等问题^[5]；影响产业的健康持续发展。

土壤是柠檬栽培和生长的基础，土壤质量直接影响柠檬的生长发育^[6]。土壤也是生态系统中最活跃的生命层次^[7]，土壤中的很多微生物能与植物根系共生。相关研究表明，微生物菌剂是以微生物与植物的共生关系为基础，高效利用其代谢产物，使植物得到高效率的吸收利用肥料效应的一种微生物制品^[8]。其可替代部分化肥，能改善土壤质量状况，提高植株的光合效率，有助于提高柠檬的产量和质量。雷卉等^[9]的研究表明，减量施肥、接种丛枝菌根均促进了柑橘苗的生长、土壤养分的积累和土壤酶活性的提高，且这些效应随施肥量减少而增强；有研究表明，青霉菌具有生长繁殖快、产孢能力强、可分解有机物^[10]、溶磷^[11]等特点；枯草芽孢杆菌在改善土壤微生物群落结构，维持土壤养分供给和病虫害防治等方面起着重要作用^[12]。酵母菌在土壤中可以起到疏松土壤，提高土壤透气性的作用，其菌株繁殖能产生大量抗生素，可增强植株的抗性^[13]；侯海军等^[14] 采用有机肥替代 30% 的氮或稻草替代 8% 的氮和 20% 的钾这两种施肥方式，有利于提高湘西北椪柑的产量。但有关不同微生物菌剂-化肥配施的最佳比例对柠檬苗植株生长状况和土壤理化性质的影响少有报道。为此，开展柠檬种植的不同微生物菌剂-化肥配施比例相关研究工作尤为重要。

云南省德宏州是柠檬的优质生产基地之一，为全国第二大柠檬生产基地，在柠檬生产过程中亦存在过度施用化肥、化肥利用率低、肥料养分流失、土壤质量下降等问题^[15]。因此，本试验选用 4 种不同的微生物菌株配施化肥，研究不同微生物菌株配施化肥对柠檬生长和土壤理化性质的影响，从提高柠檬苗生长状况和改良土壤理化性质的角度确定最佳的微生物菌剂-化肥组合，以期为柠檬高产高效栽培提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 试验地概况

试验于 2020～2021 年在云南省农业科学院热带亚热带经济作物研究所瑞丽试验站进行，采用自然温度、自然光源、人工控水。试验材料为 1 年生柠檬，品种为“云柠 1 号”，于 2020 年 12 月移栽至试验盆。盆栽基质为有机肥∶椰糠∶土 =1∶2∶3，容器为上口内径 36 cm、下口内径 25 cm、高为 29 cm 的塑料盆，基质重 25 kg。试验前检测基础土样各理化指标，结果为：pH 值 6.1，有机质 8.62 g/kg，碱解氮 172.22 mg/kg，有效磷 20.48 mg/kg，速效钾 0.364 mg/kg，钙 8.25 g/kg，镁 22.55 g/kg，有效铜 0.591 mg/kg，有效锌 0.769 mg/kg，有效铁 3.253 mg/kg，有效锰 91.533 mg/kg。试验地所属区域为南亚热带季风气候类型，年平均气温在 20～30℃之间。

1.1.2 供试菌株和肥料

4 种菌株分别是丛枝菌根、拜赖青霉、芽孢杆菌、复合菌株。其中，A-丛枝菌根，为摩西斗管囊霉 Funneliformis mosseae（ 登录号 BGC GZ01A，记为 F.m），购于北京市农林科学院植物营养与资源研究所“丛枝菌根真菌种质资源库”（BGC），菌剂包括基质、孢子、根系和菌丝，活性孢子数量为 700～800 个 /10 g；B-拜赖青霉，有效活菌数 ≥ 0.5 亿 /mL，购于云南信收生物科技开发有限公司；C-枯草芽孢杆菌，有效活菌数≥ 200 亿 /g，购于山东霖添生物科技有限公司；D-进口复合菌株，成分为 55.00% 葡萄糖、20.00% 蔗糖、3.00% 氨基酸（水解大豆蛋白）、3.00% 啤酒酵母提取物、3.00% 活性酵母、2.00% 腐植酸、1.25% 海带、0.75% 水合硅铝酸钙，购于美国佛罗里达州莱克兰 TransorCanic Technology LLC 公司；CK-柠檬专用肥，总养分：35% （N-P₂O₅-K₂O=16-4-15），GB15063-2009，购于云南省玉溪化肥厂有限责任公司。

1.2 试验设计与处理

在种植好的盆栽里，每 30 d 环树浅沟施一次柠檬专用肥 20 g/株（参照云南省农业科学院热带亚热带经济作物研究所营养课题组试验结果的最佳用量），间隔 20 d（避免化肥对菌株产生影响）后接种菌株，采用双因素随机区组设计。每种菌株接种 4 个水平，T₀ 为生产商推荐接种量，4 个水平按接种剂量由少至多分别记为 ${\mathrm{T}}_1=\frac{2}{3}{\mathrm{T}}_0$，T₂=T₀，${\mathrm{T}}_3=\frac{4}{3}{\mathrm{T}}_0$，T₄=2T₀，只施用柠檬专用肥 20 g/ 株的处理标记为 CK。施肥用量及菌肥配比组合见表1。以下各处理简称 AT1，BT1……，为防止盆内土壤流失，栽培容器底部放有托盘，及时将流出的基质倒回盆中。各处理均设 3 次重复，每处理 9 株柠檬苗，肥料于 2020 年 1 月 29 日开始施用，于 2021 年 9 月 10 日开始采样测定相关指标。

1.3 项目测定

1.3.1 植株生长指标测定

植株茎粗用游标卡尺测定；叶长、叶宽用刻度尺测定；鲜叶重用分析天平称量；叶面积用叶形纸称重法；叶绿素含量采用紫外分光光度计测定。

1.3.2 土壤理化性质测定

土壤 pH 值用酸度计测定；有机质用 K₂Cr₂O₇-H₂SO₄ 外加热法；碱解氮用碱解扩散法；有效磷用 NaHCO₃ 浸提，用 660 nm 波长在分光光度计上比色测定；速效钾用 NH₄OAc-火焰光度法；有效铁、有效锰、有效铜、有效锌用 HCL 浸提-原子吸收分光光度计测定；交换性钙、交换性镁用 NH₄OAc 浸提-原子吸收分光光度计测定^[16]。

1.4 数据处理

采用 Excel2016、SPSS 25.0 进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 不同微生物菌剂-化肥配施对柠檬苗生长状况的影响

由表2 可知，不同微生物菌剂-化肥配施的各处理间柠檬苗生长状况存在显著差异，整体看来，丛枝菌根处理的植株生长状况表现为，AT1 处理下营养枝叶长和叶宽显著高于 CK，变异系数分别是 106.00% 和 40.00%；在 T2 水平下，植株株高和鲜叶重效果显著；T3 水平下，南北冠幅和营养枝叶面积、鲜叶重效果显著；T4 水平下，东西冠幅、结果枝叶面积、鲜叶重、植株茎粗（嫁接口上 5 cm 直径）、结果枝叶长、叶宽分别比 CK 高 13.92%、 250.00%、46.55%、2.32%、9.42%、15.38%。

拜赖青霉处理的植株生长状况表现为：BT1 处理的株高和茎粗显著高于其他处理，分别为 142.60 cm和 14.40 mm；BT2 处理中植株南北冠幅、叶面积和叶长表现显著；BT3 处理中植株东西冠幅、鲜叶重、叶宽受菌肥影响显著；随着菌肥浓度的增加，植株生长受到抑制，BT4 处理下，植株的长势较其他处理较弱。

枯草芽孢杆菌处理中，植株生长状况表现为： CT1 处理表现为茎粗和南北冠幅比其他处理较优； CT2 处理的结果枝叶面积和鲜叶重及叶宽分别比 CK 处理高 254.00%、35.34% 和 11.84%；CT3 处理的东西冠幅、营养枝叶面积、鲜叶重、营养枝和结果枝叶长生长效果显著，变异系数分别为 2.50%、 13.90%、16.40%、3.26%、1.02%；CT4 处理的株高比 CK 高 13.03%，其他指标表现不明显。

复合菌株处理的植株生长状况表现为：DT1 处理下植株南北冠幅和茎粗表现较优，其他指标不显著；DT2 处理下结果枝的叶面积和鲜叶重较其他处理表现较优，分别比 CK 高 180.55% 和 18.96%； DT3 处理对植株生长表现不显著；DT4 处理下株高营养枝的生长表现显著，其他指标在高浓度的施肥处理下促进作用较弱。

续表

注：表中数据为加权平均值 ± 标准差；同列数据相同供试菌下小写字母不同表示不同处理间差异显著（P<0.05）。下同。

2.2 不同微生物菌剂-化肥配施对柠檬苗叶绿素含量的影响

由图1 可知，不同微生物菌剂-化肥配施的处理间植株叶绿素含量存在显著差异；其中，丛枝菌根、拜赖青霉和枯草芽孢杆菌处理组中，植株叶绿素含量均随着浓度的增加，呈现逐渐下降又上升再缓慢下降的趋势，分别在 AT3、BT3、CT1 处达到最大值，分别比 CK 高 11.92%、32.66%、13.14%； 复合菌株处理组则随着菌肥浓度的增加呈逐渐上升又缓慢下降再上升的趋势，在 DT2 处理下达到最大值，比 CK 高 28.69%。

注：同一微生物菌剂小写字母不同表示差异显著（P<0.05）。下同。

2.3 不同微生物菌剂-化肥配施对柠檬苗土壤理化性质的影响

2.3.1 不同微生物菌剂-化肥配施对柠檬苗土壤有机质和 pH 的影响

由图2 可知，不同施肥条件下均显著提高了土壤有机质含量，各处理之间存在显著差异。丛枝菌根处理组中，随着菌浓度的增加，土壤中有机质含量逐渐下降又上升，在 AT4 浓度时达到最大值，为 49.99 g/kg；拜赖青霉处理组中，随着菌肥浓度的增加，土壤中有机质含量呈“V”字形变化趋势，在 BT1、BT4 出现两个峰值，分别是 61.14、58.90 g/kg； 枯草芽孢杆菌处理组中，随着浓度的增加，土壤中有机质含量逐渐增加又缓慢下降，在 CT3 浓度处理中达到最大值，为 35.30 g/kg；对于复合菌株处理组，土壤中有机质含量随着菌浓度的增加呈逐渐下降趋势，DT1 浓度下达到最大值，为 47.18 g/kg。综合来看，以施拜赖青霉效果较好。由图3 可知，各处理的 pH 值均在 3.5～6.1 之间，丛枝菌根处理下土壤 pH 值较 CK 无显著差异；拜赖青霉处理组中， BT1 和 BT2 较 CK 均增加了 13.55%；枯草芽孢杆菌处理组中，CT2 较 CK 无变化，其他 3 个浓度处理较 CK 降幅 11.32%～16.98%；复合菌株处理组中，DT1 较 CK 增幅 15.09%；其他 3 个处理较 CK 降幅 15.09%～33.96%。

2.3.2 不同微生物菌剂-化肥配施对柠檬苗土壤碱解氮的影响

图4a 所示，不同处理间存在显著差异，丛枝菌根、拜赖青霉、复合菌株处理下的碱解氮含量均随着菌肥浓度的增加而增加，丛枝菌根处理的土壤碱解氮含量较 CK 增幅 11.12%～44.45%；拜赖青霉处理下的土壤碱解氮含量较 CK 增幅 15.57%～72.22%； 复合菌株处理下的土壤碱解氮含量较 CK 增幅 0.00%～104.45%；枯草芽孢杆菌处理的碱解氮含量则相反，随着菌肥浓度的增加而下降，CT4 较 CK 降幅为 32.22%，其他 3 个浓度处理均无显著差异。各菌肥处理土壤中碱解氮含量表现为 B>D>C>A。

2.3.3 不同微生物菌剂-化肥配施对柠檬苗土壤有效磷的影响

图4b 所示，各处理土壤中有效磷含量存在显著差异，丛枝菌根处理组中土壤有效磷含量随着菌肥浓度的增加表现为缓慢上升后又逐渐下降，在 T3 浓度时含量达到最大，较 CK 增幅为 208.29%～385.89%； 拜赖青霉处理的土壤有效磷含量在T1～T3 浓度时含量变幅较小，T4 浓度时达到最大为 189.79 mg/kg。枯草芽孢杆菌处理的土壤有效磷含量随浓度增加呈“V”字形变化趋势，CT1 处理含量最高，达到 263.75 mg/kg，CT3 处理含量最低，为 89.52 mg/kg，CT4 处理含量缓慢上升，为 145.08 mg/kg。复合菌株处理组土壤有效磷含量随着菌肥浓度的增加出现了两个在峰值，分别在 DT1 和 DT3 均出现较高含量，分别为 281.83、181.57 mg/kg。各菌肥处理土壤有效磷含量表现为 C>A>D>B。

2.3.4 不同微生物菌剂-化肥配施对柠檬苗土壤速效钾的影响

图4c 所示，各处理的土壤速效钾含量较 CK 都显著升高，丛枝菌根处理的土壤速效钾含量随着菌肥浓度的增加呈缓慢升高再降低的趋势，AT3 处理含量达到最高，为 1787.67 mg/kg；拜赖青霉、枯草芽孢杆菌处理的速效钾含量均随着处理浓度的增加而呈现上升趋势，其中，BT4 处理的土壤速效钾含量最显著，为 4225.00 mg/kg；C 处理下随着浓度增加，速效钾含量在 CT4 时达到最大，为 1487.67 mg/kg，比 CK 高出 101.03%；复合菌株处理组中土壤速效钾含量随着菌肥浓度的增加，在 DT2 处理速效钾含量最低，为 835.33 mg/kg，DT3 处理含量最高，为 1846.00 mg/kg。各菌肥处理土壤速效钾含量表现为 B>A>D>C。

2.3.5 不同微生物菌剂-化肥配施对柠檬苗土壤微量元素养分状况的影响

由表3 可知，不同菌处理间土壤中 Fe、Mn、Zn、 Ca、Mg 存在显著差异，Cu 含量变化较不显著，丛枝菌根处理下，随着菌剂浓度的增高，对土壤中养分含量影响较显著，AT3 浓度下，Fe、Zn 含量达到最大值，分别为 0.70、2.82 mg/kg；AT4 浓度下 Mn、Ca、Mg 含量达到最大，分别比 CK 高 34.12%、65.49%、44.99%； 拜赖青霉处理组中 BT1 的 Ca 含量达到最高值，BT2 处理的土壤中各养分含量增长较缓慢，BT3 处理下 Mn 含量达到最大值，BT4 处理下 Fe、Zn、Mg 含量达到最大，分别比 CK 高 623.08%、84.38%、56.06%；枯草芽孢杆菌处理组，在 CT1 浓度下 Zn、Ca 含量较其他浓度处理下表现显著，CT2 浓度下 Mn、Mg 含量表现显著，分别为 10.62，446.25 mg/kg，CT3 浓度下土壤各养分含量增长较为缓慢，CT4 浓度下 Fe 含量达到最大值，为 1.08 mg/kg；复合菌株处理组，随着菌剂量的增加，土壤养分含量表现显著，在 DT3 浓度下 Mn、Mg 含量表现显著，DT4 浓度下，其他几个指标均达到最大值，比 CK 高 163.72%～5.48%。

3 讨论

3.1 不同微生物菌剂-化肥配施对柠檬苗植株生长状况的影响

微生物菌剂中的有益微生物能产生糖类物质并参与腐殖质的形成，改善植物根际土壤物理性状并释放或活化土壤中的矿质元素，如固氮、解磷和解钾作用等，提高根际土壤养分活性^[17-19]，从而促进植株生长发育。本研究结果表明，微生物菌剂-化肥配施可促进柠檬苗植株新梢和叶片生长，增加叶面积和鲜叶重等，有利于柠檬后期的开花坐果、果实膨大、枝梢老熟及果实提前成熟且新梢不徒长等。这一结果与前人在柑橘^[20]、葡萄^[21]、龙眼和荔枝^[22]、猕猴桃^[23]等的研究结果一致。叶绿素含量是反映光合作用强度的重要指标之一，光合作用增强有利于植株对碳同化物的积累^[24]。本试验中，拜赖青霉菌剂处理能显著提高柠檬叶片叶绿素含量，且较 CK 显著。这可能是由于拜赖青霉菌剂处理的土壤中氮、磷、钾的含量较其他处理显著，这些元素是光合作用的必要元素^[25]，能够加强光合作用并促进干物质的积累^[26-28]，有利于植株生长。

3.2 不同微生物菌剂-化肥配施对土壤理化性质的影响

微生物菌剂-化肥配施可以增加土壤中有机质的含量，土壤有机质的数量和质量在决定土壤质量方面起着核心作用，它不仅为植物提供多种养分，还能直观反映土壤肥力^[29]，也是土壤生物的能量来源，有机质含量高有利于土壤菌群的繁衍，进一步提升土壤物理、化学及生物学性质，提高土壤的肥力和缓冲能力^[30-31]。本试验表明，微生物菌剂-化肥配施可提高柠檬苗土壤的有机质含量，而常规化肥施用则不明显。4 种处理中，有机质总量表现为 B>A>D>C，其中含量最高的是 BT1 处理，为 61.14 g/kg，含量最低的是 CT1 处理，为 16.41 g/kg。土壤有机质提高更能保证柠檬苗土壤肥力的全面性和持久性，同时还进一步促进土壤有益菌群的繁衍，以及土壤结构改善。本试验中各菌肥处理使得土壤 pH 值有所下降，柠檬苗土壤呈酸化趋势，与试验前相比较 pH 值下降幅度顺序为 D>C>A>B。土壤养分的有效性受土壤 pH 的干扰，同时也会直接影响植株根系对养分的吸收。相关研究表明，土壤中氮的施入会加速土壤的酸化，土壤中硝酸盐的淋溶作用、NH₄⁺ 的硝化作用和植株对阴阳离子的不均衡吸收是土壤酸化加速的重要原因^[32-34]。也有研究表明，施用生物菌肥也可能使土壤 pH 下降^[35-36]，土壤中的微生物菌群在分解有机物的过程中产生的酸类物质和呼吸放出的二氧化碳与水形成的碳酸在土壤中积累可能会造成土壤 pH 降低^[37]。土壤 pH 缓冲能力的变化受土壤有机质含量的影响，有机质含量的提高对土壤酸碱缓冲能力具有积极作用。因此，施用有机质含量高的微生物菌剂可使土壤酸碱缓冲能力得到提高，土壤酸化趋势得到缓解^[38]。

N、P、K 是植物所必须的大量营养元素，植物主要从土壤中吸收获得，土壤养分的丰缺直接影响着作物的生长。施用微生物菌剂补充了大量有益微生物，有利于土壤营养元素的矿化释放^[39-40]，其作用是较缓慢而持效的。有研究表明菌肥可以改善土壤环境，影响土壤微生物数量和土壤酶活力，培肥地力，提高肥料利用率，促进植物生长^[41-42]。本试验结果中氮磷钾养分及中微量元素的变化证实了这一点，微生物菌剂-化肥配施对土壤养分含量的提升效果大于普通化肥，能保障土壤养分释放的长久性。土壤各处理浓度中氮含量最高的是 DT4，为 45.94 mg/kg，磷含量最高的是 DT1，为 281.83 mg/kg，钾含量最高的是 BT4，为 4225.00 mg/kg。对于植物来说，中微量元素的需求较少，但起到的作用很大，当缺乏某一种微量元素时，植株相应的生理过程就会受到很大影响，通过表观反映出来^[43-44]，导致植株的生长受到限制，造成产量和品质下降。本试验中不同浓度菌剂处理的 Fe、Mn、 Cu、Zn、Ca、Mg 等中微量元素也表现出了比普通化肥施用高的情况。导致这一现象的原因是土壤中大量有益微生物代谢过程中产生的多种有机酸类物质促进了土壤中微量元素的释放。

微生物菌肥的施用，一方面对土壤环境有很好的改善，土壤不仅为植物提供生长介质，是人类粮食的生产基地，也是未来能源的重要供应基地。土壤质量影响人类的生活质量和发展状态，与人类的健康息息相关^[45]。科学适量的施肥对保护土壤质量和植株健康生长有着至关重要的决定性作用^[46-47]。丛枝菌根真菌是农业生态系统中活化土壤 P、Zn 等矿质养分能力最强、效应最大的土壤微生物成员，在有效磷缺乏的土壤中，其作用尤为显著^[48-49]。有学者已证实，丛枝菌根真菌的主要功能是溶解、活化土壤中的 P、Zn 等矿质养分，并具有强大的吸收能力，提高植物体内养分含量，从而改善植物的矿质营养状况^[50-52]。有试验还表明，菌根对 N、 K、Mg、Ca、Fe 等的吸收也有一定的促进作用。丛枝菌根真菌对微量元素特别是 Zn、Cu 具有更强的吸收能力，更为重要的是丛枝菌根真菌能消除果树 P、Zn、Cu 缺素症，减轻 P-Zn-Cu 相互作用。这在柑橘生产中是十分重要的^[53]。拜赖青霉是一种真菌微生物，前人在小麦、油菜和豆科植物中也做了相关研究，结果表明，拜赖青霉能够促进一些农作物对土壤中磷的吸收，同时对植株具有促进生长的作用^[54]，本文在柠檬上的研究与之相符。另一方面，施用微生物菌肥也可以改善土壤微生物群落结构，抑制有害病菌，减少土传病害的发生。

4 结论

根据柠檬苗的生长状况来看，4 种不同浓度微生物菌剂-化肥配施均能改善土壤的养分含量；保证树体所需营养的供应，改善植株生长状况，增大叶面积和鲜叶重、提高叶绿素含量等。综合来看，拜赖青霉施用效果最佳，最佳组合是 BT3，既拜赖青霉施用量为 83.3 mL/ 株 + 柠檬专用肥 20 g/ 株的处理。

参考文献