不同复合菌剂对甘薯产量和品质的影响.pdf

现代农业科技2023 年第 22 期农艺学不同复合菌剂对甘薯产量和品质的影响李昊坤1韩燕红2刘全兰1*王家林1（1青岛科技大学海洋科学与生物工程学院，山东青岛 266045；2青岛市黄岛区农业农村局，山东青岛 266400）摘要植物促生菌对植物的生长发育和品质形成具有一定的影响。本文以甘薯品种朝日 8 号为试验材料，研究不同复合菌剂对甘薯产量和品质的影响。结果表明：不同复合菌剂对甘薯产量均有一定影响，其中以组合1含苏云金芽孢杆菌（Bt1）、肠杆菌属（Es）、戊糖片球菌（Pp1）对甘薯的增产效果最好，与对照相比，增产率达到17.03%；复合菌剂处理后，薯块大部分营养品质指标得到了提升，DPPH 自由基清除率变幅为 64%95%，说明复合菌剂对甘薯品质也产生了一定影响。关键词甘薯；植物促生菌；复合菌剂；产量；营养成分；DPPH 自由基清除率中图分类号S531文献标识码A文章编号 1007-5739（2023）22-0024-04DOI：10.3969/j.issn.1007-5739.2023.22.008开放科学（资源服务）标识码（OSID）：Effects of Different Microbial Agents on Yield and Quality of Ipomoea batatas L.LI Haokun1HAN Yanhong2LIU Quanlan1*WANG Jialin1(1College of Marine Science and Biological Engineering,Qingdao University of Science and Technology,Qingdao Shandong 266045;2Huangdao District Agriculture and Rural Bureau of Qingdao City,Qingdao Shandong 266400)AbstractPlant growth promoting rhizobacteria have a certain impact on the growth,development,and qualityformation of plants.This paper used Ipomoea batatas L.variety Zhaori 8 as the experimental material to study the effectsof different microbial agents on the yield and quality of Ipomoea batatas L.The results showed that different microbialagents had a certain impact on the yield of Ipomoea batatas L.,among which,combination 1(containing Bacillusthuringiensis,Enterobacter soli,Pediococcus pentosus)had the best yield increase effect on Ipomoea batatas L.,with ayield increase rate of 17.03%compared with the control.After the treatment with microbial agents,most of thenutritional quality indicators of sweet potato blocks were improved,and the DPPH free radical clearance rate varied from64%to 95%,which indicated that microbial agents had a certain impact on the quality of Ipomoea batatas L.KeywordsIpomoea batatas L.;plant growth promoting rhizobacterium;microbial agent;yield;nutritionalcomposition;DPPH free radical clearance rate甘薯（Ipomoea batatas L.）是旋花科番薯属植物，在我国和世界粮食和工业原料供给方面均发挥重要作用。甘薯营养丰富，口味绵甜，富含 VC、胡萝卜素、多酚等活性物质，对延缓衰老、提升抵抗力、提高代谢等均具有一定功效。甘薯产量高，管理较为简单，是深受种植企业欢迎的一种作物1。但是，甘薯种植过程中面临着病毒病带来减产甚至绝产的风险；种植企业在栽播脱毒苗时，面临着脱毒苗需求量大、成本高、技术要求高的困难。这些风险和困难会影响种植户的积极性2。因此，甘薯苗的研发亟须引起研究人员的重视。已有研究表明，植物促生菌（plant growth promo-ting rhizobacteria，PGPR）可影响植物的生长发育和品质。贾峥嵘等3研究表明，植物促生菌可促进甘薯生基金项目青岛西海岸新区2021年科技计划专项科技攻关“揭榜制”高效生态农业项目（2021-22）。第一作者李昊坤（1996），男，硕士研究生在读。研究方向：微 生 物-植 物 互 作 模 式 和 调 控 机 制。E-mail：*通信作者收稿日期 2023-02-1024长，提升甘薯产量；贾峥嵘等4研究还表明，芽孢杆菌可提升甘薯产量和品质；李腾杰等5研究表明，特基拉芽孢杆菌 XK29 挥发物 2-甲基丁酸对甘薯长喙壳菌有抑制作用，可提高甘薯品质；周益帆等6综述了植物促生菌通过化学交流的复杂方式与农作物、土壤相互作用，进而促进农作物生长。综上所述，植物促生菌在甘薯苗培育、甘薯产量和品质提升方面具有巨大潜能。朝日 8 号是青岛金朝日农业科技发展有限公司的甘薯主要栽培品种，公司每年栽播面积计划在66.67 hm2左右。但是，如果脱毒苗生产数量不足，公司甘薯的栽培和后续加工生产将会受到严重制约。基于脱毒苗大规模扩繁时的成本和技术特征，根据植物促生菌提升甘薯产量和品质的特征，本试验开展了不同植物促生菌复合菌剂对甘薯产量和品质的影响研究，以期为探究植物促生菌对甘薯产量和品质提升的作用提供一定的依据。1材料与方法1.1试验材料供试甘薯品种为朝日 8 号，由青岛金朝日农业科技发展有限公司提供。供试促生菌共有 7 种，包括苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis，Bt1）、肠 杆 菌 属（Enterobactersoli，Es）、根瘤菌属（Rhizobium sp.，R1）、福氏志贺氏菌（Shigella flexneri，Sf）、戊 糖 片 球 菌（Pediococcuspentosus，Pp1）、戊 糖 片 球 菌（Pediococcus pentosus，Pp2）、植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum，Lp）。7 种菌株均由青岛科技大学海洋科学与生物工程学院刘全兰老师提供。按照菌株特征，7 种菌共形成 9 种复合菌剂，命名为组合 19（表 1）。试验中的菌株为液体剂型，有效活菌数为 1.01083.0108CFU/mL。将上述菌剂用无菌水稀释 100 倍，充分混匀后倒入桶表 1不同复合菌剂的菌株种类组成注：表格中“+”表示有，空白表示“无”。复合菌剂组合 1组合 2组合 3组合 4组合 5组合 6组合 7组合 8组合 9菌株种类苏云金芽孢杆菌（Bt1）+肠杆菌属（Es）+根瘤菌属（R1）+福氏志贺氏菌（Sf）+戊糖片球菌（Pp1）+戊糖片球菌（Pp2）+植物乳杆菌（Lp）+中，用于甘薯或甘薯苗的浸泡。1.2试验方法1.2.1甘薯苗的培育将种薯在不同菌剂中浸泡 40 min，取出后排入沙壤土中发芽；当长出的苗长达 25 cm 左右时，分别剪取并栽播在青岛金朝日农业科技发展有限公司的大棚基地；当甘薯苗长到 1 m 左右时，进行剪切和再次栽播。每次栽播苗的长度为 25 cm 左右。1.2.2田间小区试验采用田间小区试验，将甘薯苗种植在青岛金朝日农业科技发展有限公司的大田里。甘薯苗栽播前，分别在组合 1 至组合 9 菌液中浸泡 45 min，以脱毒苗为对照（CK）。每个处理 3 次重复，栽培好的甘薯苗按照相同方法进行种植管理。在霜降前收获甘薯，统计甘薯产量，并选择收获的甘薯用于营养成分相关指标的测定。1.2.3营养成分测定水分含量根据 食品安全国家标准 食品中水分的测定（GB 5009.32016）中的烘箱法进行测定7。灰分含量根据 食品安全国家标准 食品中灰分的测定（GB 5009.42016）中的方法进行测定8。粗蛋白含量根据 食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定（GB 5009.52016）中的凯氏定氮法进行测定9。粗纤维含量根据 植物类食品中粗纤维的测定（GB/T5009.102003）中的方法进行测定10。甘薯还原糖和总糖含量均采用 DNS 比色法11（加以改进）进行测定。胡萝卜素含量参考李 坚等12的方法（加以改进）进行测定。VC含量根据 食品安全国家标准 食品中抗坏血酸的测定（GB 5009.862016）中的方法进行测定13。多酚类物质采用福林酚法14进行测定。李昊坤等：不同复合菌剂对甘薯产量和品质的影响25现代农业科技2023 年第 22 期农艺学1.2.41，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基清除率的测定DPPH 自由基清除率的测定参考 Sok-towska等15的方法。分别配制 10、20、30、40、50 mg/mL 的甘薯提取液，与 0.2 mmol/L 的 DPPH 乙醇溶液等体积混合，摇匀后避光静置 30 min，在 517 nm 下测定吸光度。按照公式（1）计算 DPPH 自由基清除率。P（%）=()1-A1-A2A3100（1）式中：P 为 DPPH 自由基清除率；A1为样品和DPPH 溶液混合后测定的吸光度；A2为样品与无水乙醇混合后测定的吸光度；A3为 DPPH 溶液测定的吸光度。1.3数据处理使用 Excel 2010 和 Origin 2021 软件整理数据，采用 SPSS 26.0 进行单因素方差分析和相关分析，显著性检验水平为 0.05。2结果与分析2.1复合菌剂对甘薯产量的影响不同复合菌剂处理下甘薯产量表现不同。对照组的甘薯产量为 25 656 kg/hm2，组合 1 的甘薯产量为 30 024 kg/hm2，组合 2 的甘薯产量为 20 508 kg/hm2，组合 7 的甘薯产量为 19 812 kg/hm2，组合 8 的甘薯产量为 17 208 kg/hm2，其他组合的甘薯产量均低于15 000 kg/hm2。各处理增产促进作用大小排序为组合1CK组合 2组合 7组合 8组合 9组合 5组合 6组合 4组合 3。由此表明，菌剂处理可改变甘薯产量，组合 1、组合 2 和组合 7 甘薯产量较高，有较好的应用前景。其中，以苏云金芽孢杆菌（Bt1）、肠杆菌属（Es）和戊糖片球菌（Pp1）组成的组合 1 增产效果最好，较对照增产达 17.03%。2.2复合菌剂对甘薯营养成分的影响2.2.1对甘薯中水分和灰分的影响已有研究表明，不同品种甘薯水分含量一般在68.4%71.1%之间16，个别品种水分含量高，如烟薯25 的含水量为 75.50%、红香蕉的含水量为 78.2%、北京 553 的含水量为 75.8%17。由表 2 可知，甘薯的含水量在不同菌剂处理间有显著差异，对照甘薯中的含水 量（60.86%）低 于 菌 剂 处 理 组 甘 薯 的 含 水 量（62.08%70.92%）。说明菌剂处理改变了甘薯的水分含量。已有研究表明，不同品种甘薯灰分含量一般在2.12%5.05%之间18，也有研究表明，品种间灰分含量在 0.74%1.10%之间16。由表 2 可知，甘薯的灰分含量在不同菌剂处理间有显著差异，对照甘薯中的灰分含量为 1.01%，菌剂处理组甘薯的灰分含量在0.77%1.76%之间，其中组合 1 和组合 5 处理组甘薯的灰分含量低于对照组，分别为 0.77%和 0.92%；组合 2 和组合 7 处理组甘薯的灰分含量分别是 1.07%和 1.03%，与对照组相当；其他处理组的灰分含量均高于对照组。说明菌剂处理改变了甘薯的灰分含量。2.2.2对甘薯粗蛋白和粗纤维含量的影响已有研究表明，芽孢杆菌可提高甘薯的蛋白含量4。由表 2 可知，甘薯的粗蛋白含量在不同菌剂处理间有显著差异，对照甘薯中的粗蛋白含量为 5.62%，菌剂处理组甘薯的粗蛋白含量为 4.11%8.51%。表明菌剂可增加或降低甘薯粗蛋白含量。已有研究表明，干燥方式对甘薯粗纤维和粗蛋白含量没有明显影响19，不同甘薯品种中粗纤维含量有变化，波动范围为 1.80%（烟薯 176）2.40%（徐 25-2）20。由表 2 可知，甘薯的粗纤维含量在不同菌剂处理间有显著差异，对照甘薯中的粗纤维含量为 3.49%，菌剂处理组甘薯的粗纤维含量为 1.08%3.22%。表明菌剂处理可显著降低甘薯粗纤维含量。2.2.3对甘薯总糖和还原性糖含量的影响由表 2 可知，甘薯的总糖含量在不同菌剂处理间有显著差异，对照甘薯中的总糖含量为 5.47%，菌剂处理组甘薯的总糖含量为 8.97%15.09%。表明菌剂处理可显著增加甘薯总糖含量。已有研究表明，芽孢杆菌可提高甘薯的可溶性糖含量4，同时，不同甘薯品种的可溶性糖含量不同，如龙薯 9 的可溶性糖含量为 2.21%，烟薯 25 的可溶性糖含量为 4.98%17。由表 2 可知，甘薯的还原性糖含量在不同菌剂处理间有显著差异，对照甘薯中的还原性糖含量为 3.14%，菌剂处理组甘薯的还原性糖含量为 3.84%9.32%。可见，菌剂处理可显著增加甘薯还原性糖含量。2.2.4对甘薯胡萝卜素、VC和多酚含量的影响甘薯的胡萝卜素、VC和多酚含量是在干物质重基础上测定的。已有研究表明，芽孢杆菌可提高甘薯的胡萝卜素含量4，同时，不同甘薯品种的胡萝卜素含量不同，变化幅度为 0.017.31 mg/100 g18。由表 2 可26知，胡萝卜素含量在不同菌剂处理间有显著差异，对照甘薯中的胡萝卜素含量为 188.59 mg/100 g，菌剂处理组甘薯的胡萝卜素含量为 80.87384.58 mg/100 g。可见，菌剂处理可增加或降低甘薯胡萝卜素含量。已有研究表明，不同甘薯品种的 VC含量不同，变化幅度为 1534 mg/100 g16。由表 2 可知，甘薯的 VC含量在不同菌剂处理间有显著差异，对照甘薯中的 VC含量为 21.37 mg/100 g，菌剂处理组甘薯的 VC含量为17.7735.77 mg/100 g。可见，菌剂处理可增加或降低甘薯 VC含量。已有研究表明，不同甘薯品种的多酚含量不同，变化幅度为 0.53.3 mg/100 g21。由表 2 可知，甘薯的多酚含量在不同菌剂处理间有显著差异，对照甘薯中的多酚含量为 16.14 mg/100 g，菌剂处理组甘薯的多表 2不同复合菌剂对甘薯品质的影响注：同列不同字母表示差异显著（P0.05）。复合菌剂对照组合 1组合 2组合 3组合 4组合 5组合 6组合 7组合 8组合 9水分/%60.861.43 c65.872.14 b67.520.94 ab70.480.78 a66.040.41 b62.082.29 c69.241.83 ab70.921.32 a67.840.72 ab66.181.92 b灰分/%1.010.04 de0.770.03 f1.070.13 de1.190.06 d1.690.07 a0.920.09 e1.330.07 c1.030.02 de1.490.06 b1.760.09 a粗蛋白/%5.620.20 cd6.830.26 b4.830.18 e8.510.48 a6.060.07 c8.280.21 a4.190.12 f4.110.11 f5.720.16 cd5.490.18 d粗纤维/%3.490.15 a1.080.04 f1.640.04 e1.210.07 f2.540.07 d1.660.03 e1.550.05 e3.220.13 b2.850.07 c1.770.05 e总糖/%5.470.19 g12.530.51 d8.970.24 f13.810.18 b10.420.20 e13.070.13 c14.250.13 b15.090.20 a13.960.19 b12.340.22 d复合菌剂对照组合 1组合 2组合 3组合 4组合 5组合 6组合 7组合 8组合 9还原性糖/%3.140.19 g3.840.18 f7.670.09 b9.320.10 a7.090.07 c9.190.07 a5.310.05 e7.110.10 c9.200.21 a6.710.08 d胡萝卜素/mg （100 g）-1188.5938.6 cd261.4832.47 bc384.5816.65 a265.1211.02 bc204.1420.41 c98.693.91 d83.7011.06 d320.2032.64 ab80.8710.34 d295.9018.44 abcVC/mg （100 g）-121.370.71 e35.601.15 a22.070.49 e20.171.07 e32.670.67 b28.030.60 c23.931.56 d35.770.97 a20.300.92 e17.770.60 f多酚/mg （100 g）-116.140.35 a25.701.69 a19.620.49 a24.631.87 a17.891.77 a16.832.89 a22.262.72 a17.182.31 a18.862.06 a27.130.85 a酚含量为 16.8327.13 mg/100 g。可见，菌剂处理可增加甘薯多酚含量。2.3复合菌剂对甘薯 DPPH 自由基清除率的影响由图 1 可知，甘薯的 DPPH 自由基清除率在不同菌剂处理间有显著差异，对照甘薯中的 DPPH 自由基清除率为 79%，菌剂处理组甘薯的 DPPH 自由基清除率为 64%95%。可见，菌剂处理可增加或降低甘薯DPPH 自由基清除率。已有研究表明，不同甘薯品种的多酚氧化酶活性不同，变化幅度为 0.291.884 U18；不同肉色甘薯块根 DPPH 自由基清除率不同，变化幅度为 70.61238.54 mol Trolox/100 g 干物质重22。本研究中菌剂处理改变了甘薯的 DPPH 自由基清除率，可能是菌剂改变了甘薯抗氧化物质的含量和相关酶的活性导致的。3结论朝日 8 号甘薯作为一种食用型甘薯品种，薯肉橘红色，蒸煮食味好，具有良好的市场前景。该试验结果表明，不同组合的菌剂处理均可对甘薯薯块的营养品质成分产生影响，与空白对照组相比，菌剂处理后大部分品质得到了提升。其中，组合 1含有苏云金芽孢杆菌（Bt1）、肠杆菌属（Es）及戊糖片球菌（Pp1）在粗蛋白、还原性糖、VC、多酚含量上较对照均有提升，且具（下转第 33 页）注：图柱上不同小写字母表示差异显著（P0.05）。图 1不同复合菌剂对甘薯 DPPH 自由基清除率的影响1009080706050403020100对照组合 1组合 2组合 3组合 4组合 5组合 6组合 7组合 8组合 9处理组DPPH 自由基清除率/%abcaabcabcababcabcabcc李昊坤等：不同复合菌剂对甘薯产量和品质的影响271196-1201.27 王林虹.不同比例有机肥对烤烟生长发育及品质的影响D.郑州：河南农业大学，2014.28 王玉胜，管成伟，李旭华，等.饼肥配施对烤烟产质量与土壤改良的影响J.广东农业科学，2018，45（3）：45-50.29 王靖渊.有机肥料对烤烟根际土壤微生物多样性及烤烟产质量影响D.长沙：湖南农业大学，2016.30 王军，丁效东，张士荣，等.不同碳氮比有机肥对沙泥田烤烟根际土壤碳氮转化及酶活性的影响J.生态环境学报，2015，24（8）：1280-1286.31 樊武广，王振海，牛书金，等.不同氮源对烤烟碳氮代谢关键酶和化学成分的影响J.江西农业学报，2012，24（10）：50-52.32 汤宏，曾掌权，张杨珠，等.化学氮肥配施有机肥对烟草品质、氮素吸收及利用率的影响J.华北农学报，2019，34（4）：183-191.33 王永齐，潘义宏，符秀华，等.不同土壤改良措施对植烟土壤理化性质及烟叶品质的影响J.江苏农业学报，2020，32（4）：84-89.34 张良，刘好宝，顾金刚，等.复合菌剂与有机无机肥配施对烤烟生长及产量品质的影响J.烟草科技，2013，46（12）：67-73.35 韩毅，陈发元，赵铭钦，等.生物炭与有机无机肥配施对烟草和土壤汞含量及保护酶活性的影响J.山东农业科学，2016，48（8）：74-79.36 熊德中，蔡海洋，张仁椒，等.福建烟区土壤中量和微量营养元素含量状况的研究J.中国生态农业学报，2007，15（4）：36-38.（上接第 27 页）有较高的 DPPH 自由基清除率，具有较好的综合优势。参考文献1 王欣，李强，曹清河，等.中国甘薯产业和种业发展现状与未来展望J.中国农业科学，2021，54（3）：10.2 顾建强，张小华，仇智灵，等.甘薯脱毒苗的甘薯茎腐病发病及产量表现初探J.南方农业，2019，13（1）：4.3 贾峥嵘，郝佳丽，郝艳芳，等.4 种促生菌剂对甘薯生长及土壤肥力的影响J.干旱区资源与环境，2022，36（9）：166-172.4 贾峥嵘，郝佳丽，郝艳芳，等.四种芽孢杆菌菌剂对甘薯不同时期产量及品质的影响J.作物杂志，2023（1）：170-175.5 李腾杰，梁孙妍，郭健衡，等.特基拉芽孢杆菌 XK29 挥发物 2-甲基丁酸对甘薯长喙壳菌的抑制作用研究J.微生物学报，2022，62（12）：5018-5028.6 周益帆，白寅霜，岳童，等.植物根际促生菌促生特性研究进展J.微生物学通报，2023，50（2）：644-666.7 中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会.食品安全国家标准 食品中水分的测定：GB 5009.32016S.北京：中国标准出版社，2016.8 中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会.食品安全国家标准 食品中灰分的测定：GB 5009.42016S.北京：中国标准出版社，2016.9 中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会，国家食品药品监督管理总局.食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定：GB 5009.52016S.北京：中国标准出版社，2016.10 中华人民共和国卫生部，中国国家标准化管理委员会.植物类食品中粗纤维的测定：GB/T 5009.102003S.北京：中国标准出版社，2003.11 杨军胜，刘晓桓.红薯中含糖量测定方法的研究J.陕西科技大学学报（自然科学版），2010，28（1）：75-78.12 李坚，滕葳，柳琪，等.甘薯中胡萝卜素含量测定方法的探讨J.莱阳农学院学报，1991（2）：154-157.13 中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会.食品安全国家标准 食品中抗坏血酸的测定：GB 5009.862016S.北京：中国标准出版社，2016.14 汤丽琴，徐玉娟，唐道邦，等.4 种甘薯的营养成分分析J.食品工业，2020，41（11）：336-339.15 SOK-TOWSKA A，KUCHARSKA A Z，WISKA K，et al.Composition and antioxidant activity of red fruitliqueursJ.Food Chemistry，2014，157：533-539.16 张立明，王庆美，王荫墀.甘薯的主要营养成分和保健作用J.中国食物与营养，2003，9（7）：45-48.17 高璐阳，房增国，史衍玺.7 个鲜食型甘薯产量、产量构成及主要品质性状分析J.中国粮油学报，2013，28（12）：37-41.18 刘鲁林，木泰华，孙艳丽.不同品种甘薯块根营养成分及相关性分析J.中国粮油学报，2008，23（1）：39-43.19 丁媛媛，毕金峰，木泰华，等.不同干燥方式对甘薯产品品质的影响J.食品科学，2011，32（16）：108-112.20 刘桂玲，张鹏，郑建利，等.不同类型甘薯品种主要经济性状和营养成分差异J.中国粮油学报，2012，27（2）：10-13.21 唐忠厚，魏猛，陈晓光，等.不同肉色甘薯块根主要营养品质特征与综合评价J.中国农业科学，2014，47（9）：1705-1714.22 张贺，尹昱婷，王娟紫，等.不同肉色甘薯块根抗氧化活性和食味比较J.食品科技，2020，45（3）：69-73.赵 雪等：有机无机肥配施对宣威高端烟叶产出率及品质的影响33