微生物肥料在桑樹上的應用效果及對家蠶的安全性探討

劉偉富 廉宇強 劉 芬 郭勇軍 魏建影 周堅兵 李擇桂 劉吉平

(1華南農業大學動物科學學院,亞太地區蠶桑培訓中心,廣東廣州 510642; 2佛山市植寶生態科技有限公司,廣東佛山 528000)

a.微生物菌劑處理;b.生物有機肥處理;c.復合微生物肥料處理;d.清水對照。

a.微生物菌劑處理;b.生物有機肥處理;c.復合微生物肥料處理;d.空白對照。

a.微生物菌劑處理;b.生物有機肥處理;c.復合微生物肥料處理;d.空白對照。

a.復合微生物肥料稀釋10倍;b.復合微生物肥料稀釋100倍;c.復合微生物肥料稀釋300倍;d.復合微生物肥料稀釋500倍;e.清水對照。

中國種桑養蠶歷史悠久,蠶桑產業作為我國的傳統功勛產業,在我國農業經濟發展中占有重要地位。隨著國家“一帶一路”倡議的實施以及鄉村振興戰略的大力推進,蠶桑產業正逐漸成為我國多個扶貧地區農民脫貧、農村經濟繁榮的新型主導產業,引導貧困地區發揮蠶桑優勢特色產業“造血”功能,可帶動區域經濟發展和蠶農脫貧致富[1-2]。桑樹作為家蠶的唯一天然飼料,廣泛種植于寒帶、溫帶、亞熱帶與熱帶地域,是蠶桑產業發展的物質基礎,也是一種重要的經濟林作物[3-4]。隨著“立桑為業”[5]的提出,現代的蠶桑產業不再拘泥于傳統的“種桑養蠶”,桑產業作為現代蠶桑產業體系的重要組成部分,逐漸發展形成了一個涉及種植業、養殖業、醫藥保健業、食品業、畜牧業、飼料工業、生態治理等跨行業的新型桑產業,在畜牧養殖、食品、醫藥等方面都有廣泛的應用[5-6]。

隨著農村產業結構的調整、桑樹新種養模式的推廣以及生態環境的逐漸惡化使得桑園病蟲草害的發生日趨嚴重,桑園每年都要進行大量的施肥來提高桑葉產量。但長期大量、不科學地使用化肥和植保產品,也導致了土壤酸化、板結、有機質降低和作物易發生病蟲害以及環境污染等問題。微生物肥料作為一種新型肥料生物制品,通過微生物的生命活動來發揮作用,具有改善土壤結構、提升土壤肥力、提高作物抗病蟲害能力、促進作物增產增質等特點,在減少化肥用量和提高肥料利用率方面發揮著重要作用,符合綠色可持續農業的發展需要,在蔬菜、果樹、中草藥等經濟作物的種植中廣泛應用[7-9]。

面對桑園化肥大量使用對環境造成的威脅,同時針對市面上農用微生物產品種類繁多、質量參差不齊的問題,篩選安全有效的微生物肥料應用于蠶桑產業,對促進我國蠶桑種養及多元化產業體系的安全持續健康可持續發展具有重要意義。在農業農村部登記的微生物肥料產品中,微生物菌劑、生物有機肥和復合微生物肥料是最主要的3種微生物肥料,本研究將微生物菌劑、生物有機肥和復合微生物肥料施用于桑樹,探討微生物菌劑等3種微生物肥料對桑樹的應用效果,并采用浸葉法對微生物菌劑等3種微生物肥料進行家蠶安全性評價研究,以期為微生物肥料在蠶桑生產上的合理應用提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 供試微生物肥料 試驗中所用的3種微生物肥料均由佛山市植寶生態科技有限公司提供,分別為微生物菌劑、生物有機肥和復合微生物肥料,具體肥料登記情況詳見表1。

表1 供試微生物肥料在農業農村部登記情況

1.1.2 供試桑樹種子 試驗中所用桑樹種子品種為桂桑6號,共360粒,由廣西壯族自治區蠶業技術推廣站林強研究員提供。

1.1.3 供試桑苗 試驗中所用桑苗品種為桂桑6號,32棵,由課題組所保存的桂桑6號桑樹種子播種所得。

1.1.4 供試桑樹 微生物肥料對剪伐桑樹生長的影響試驗所用的桑樹品種為桂桑6號,栽植年限為2年,行距30 cm,株距20 cm;微生物肥料對桑樹的安全性試驗所用的桑樹品種為強桑1號,栽植年限為3年,行距60 cm,株距40 cm;桂桑6號和強桑1號均為由課題組在華南農業大學亞太地區蠶桑培訓中心試驗基地所種。田間施用微生物肥料對桑樹的影響試驗所用的桑樹品種為抗青10號,于英德市浛洸鎮鎮南村蠶桑示范基地(東經113.11度,北緯24.23度)成行壓條栽植,土壤為黃紅壤土,行間距1.1 m,栽植年限為30年,栽植密度為75 000株/hm2。

1.1.5 供試家蠶品種 試驗中所用家蠶品種為雄蠶品種秋華×平30,共360頭,由課題組養蠶室飼養。

1.1.6 主要儀器設備 RXZ型智能人工氣候箱,寧波江南儀器廠制造;HM-YD型葉綠素測定儀,山東恒美科技有限公司產品;JJ600型電子天平,常熟市雙杰測試儀器廠制造;MY-1903型電動修枝剪,邁越工具有限公司產品;直徑90 mm玻璃培養皿、移液器、卷尺等,均為常規市售產品。

1.1.7 大漢泥炭土 試驗中所用大漢泥炭土為德國K牌大漢泥炭土,主要成分為白泥炭土,商家檢測無蟲卵,無雜菌,無草種,無重金屬,無肥料,pH值為5.5～6.0。

1.2 試驗方法

1.2.1 微生物肥料對桑樹種子萌發的影響試驗 取桂桑6號種子分別于10.0 g/L的微生物菌劑溶液、10.0 g/L的生物有機肥溶液和兌水稀釋400倍的復合微生物肥料溶液中浸種,設置清水浸種作為對照,24 h后取出桑樹種子均勻置于墊有一層吸水紙的玻璃培養皿中,于人工氣候箱內培養,設置溫度為28 ℃、光照為16 h、黑暗為8 h處理,每組3個重復,每個重復30粒種子,觀察桑樹種子萌發情況。

1.2.2 微生物肥料對桑苗生長發育的影響試驗 選取同一批栽培的桂桑6號桑苗并隨機分為4個組,每組重復8盆,每盆1株,第1組桑苗以拌入質量分數為10.0%微生物菌劑的大漢泥炭土移栽,第2組桑苗以拌入質量分數為10.0%生物有機肥的大漢泥炭土移栽,第3組以大漢泥炭土移栽后澆灌兌水稀釋400倍的復合微生物肥料并每隔7 d進行重復施肥;第4組桑苗以大漢泥炭土移栽不做處理作為對照;移栽至組培室內培養,設置溫度為26 ℃、光照為16 h、黑暗為8 h處理。在1個月后觀察并比較施肥組與對照組桑樹幼苗之間的生長情況。

1.2.3 微生物肥料對剪伐桑樹生長的影響試驗 選取同一批生長的桂桑6號桑樹并隨機分為4組,每組重復8盆,每盆1株,經剪伐后留6 cm長的莖枝,在第1組中加入質量分數為10.0%的微生物菌劑,第2組中加入質量分數為10.0%的生物有機肥,第3組灌根兌水稀釋400倍的復合微生物肥料溶液并每隔7 d進行1次重復灌根,第4組以不施肥處理作為對照,在1個月后觀察桑樹的生長情況。

1.2.4 微生物肥料對桑樹的安全性試驗 將微生物菌劑和生物有機肥以土壤質量分數為0.1%、1.0%和10.0%分別施肥于強桑1號桑樹,以未作施肥處理的桑樹作為對照;將復合微生物肥料兌水稀釋500倍、300倍、100倍和10倍分別進行桑樹灌根施肥并每隔7 d進行1次重復灌根,設置清水灌根作為對照,觀察不同稀釋倍數復合微生物肥料施肥下的桑樹生長狀況,每組重復8盆,每盆1株。

1.2.5 田間施用微生物肥料對桑樹的影響試驗 于廣東省英德市浛洸鎮鎮南村蠶桑示范基地桑園進行田間施用微生物肥料對桑樹的影響試驗,隨機選取5塊桑園,每塊桑園面積均為666.7 m2。微生物菌劑和生物有機肥均以3 000 kg/hm2溝間施肥后覆土,以未進行溝間施肥作為對照(CK1);復合微生物肥料兌水稀釋400倍灌根,以清水灌根作為對照(CK2)。試驗前,每塊桑園選擇株高在35～40 cm之間、葉片數大于6的桑樹植株(從芽往下葉長大于6 cm的開始計數為第一片葉)5株,依次往下計數葉片數6片,剔除下方多余桑葉。試驗前后調查桑樹的株高、葉片數及葉長、葉寬、葉綠素含量作為3種微生物肥料肥效的評價指標,并進行比較分析。

1.2.6 微生物肥料對家蠶的安全性評價 參考GB/T 31270.11—2014《化學農藥環境安全評價試驗準則第11部分:家蠶急性毒性試驗》[10]的方法并進行了改進。選取雄蠶品種秋華×平30良卵置于家蠶飼養盒(30 cm×20 cm×10 cm)內孵化,以10.0 g/L的微生物菌劑溶液、10.0 g/L的生物有機肥溶液和兌水稀釋200倍的復合微生物肥料溶液浸漬桑葉分別飼育家蠶,并以清水浸漬桑葉飼育家蠶作為對照,每組3個重復,每個重復30頭家蠶。從孵化的蟻蠶開始飼育浸漬桑葉,觀察各飼育組家蠶的生命力和眠起率,2齡起蠶后,每個養蠶盒留30頭家蠶繼續飼養至上蔟,除供試桑葉不同外,其他方面的技術操作完全一致,調查家蠶的上蔟率、結繭率、健蛹率以及全繭量、繭層量、繭層率。

1.3 統計分析

試驗數據采用Excel 2016進行統計整理,并用SPSS數據分析軟件對桑樹株高、葉片數、葉長、葉寬、葉綠素含量和家蠶的上蔟率、結繭率、健蛹率、全繭量、繭層量、繭層率進行方差分析及多重比較。

2 結果與分析

2.1 微生物肥料對桑樹種子萌發的影響情況

從微生物肥料處理桑樹種子在第10天的萌發情況(圖1)可以看出,微生物肥料促進了桑樹種子的萌發,微生物菌劑處理桑樹種子的萌發率為97.78%,生物有機肥處理桑樹種子的萌發率為94.44%,復合微生物肥料處理桑樹種子的萌發率為95.56%,清水對照桑樹種子的萌發率為93.33%。與對照組比較,微生物肥料處理均增加了桑樹種子的萌發率。

2.2 微生物肥料對桑苗生長的影響情況

從微生物肥料處理桑苗1個月后的生長情況(圖2)可以看出,未施用微生物肥料的空白對照組的桑苗矮小瘦弱,且出現1株幼苗死亡的情況;微生物菌劑等微生物肥料處理均促進了苗期桑樹的生長,與未作施肥處理的桑苗比較,施用了微生物菌劑等微生物肥料的桑苗長勢更好,表現出一定的抗病促生長能力。

2.3 微生物肥料對剪伐桑樹生長的影響情況

從微生物肥料處理剪伐桑樹1個月后的生長情況(圖3)可以看出,未施肥組桑樹的新生枝條矮小、葉片較少、長勢較差,與未作處理的清水對照組的桑樹比較,施用微生物肥料的桑樹長勢更好,施肥組桑樹的新生枝條高大、桑葉茂盛。

2.4 復合微生物肥料對桑樹的安全性

微生物菌劑和生物有機肥以土壤質量分數為0.1%、1.0%和10.0%分別施肥于桑樹時,與未作施肥處理的清水對照組的桑樹進行比較,0.1%、1.0%和10.0%的微生物菌劑和生物有機肥均對桑樹生長無害,且對桑樹有促進生長的作用。從不同濃度復合微生物肥料處理桑樹1個月后的生長情況(圖4)可以看出,與未施肥處理的清水對照組的桑樹比較,兌水稀釋500倍和300倍的復合微生物肥料灌根的桑樹生長良好,但隨著復合微生物肥濃度的增加,桑樹的生長反受其害,將兌水稀釋10倍的復合微生物肥料溶液灌根桑樹,在一個月后觀察桑樹的生長情況時,桑樹新生幼芽出現了卷曲變形的情況。

2.5 微生物肥料在田間桑樹上的應用效果

從微生物肥料處理桑樹的株高、葉片數、葉長、葉寬和葉綠素含量方差分析結果(表2)可以看出:微生物菌劑處理組桑樹的株高與未進行溝間施肥對照組比較增加了9.39%,差異顯著(P<0.05,下同),但其葉片數、葉長、葉寬和葉綠素含量與未進行溝間施肥對照組比較差異不顯著(P>0.05,下同);生物有機肥處理組桑樹的株高與未進行溝間施肥對照組比較增加了5.71%,差異顯著,但其葉片數、葉長、葉寬和葉綠素含量與未進行溝間施肥對照組比較差異不顯著;復合微生物肥料處理組桑樹的株高和葉片數與清水灌根對照組比較分別增加12.80%和12.86%,差異顯著,但其葉長、葉寬和葉綠素含量與清水灌根對照組比較差異不顯著。

表2 微生物肥料處理桑樹的株高、葉片數、葉長、葉寬和葉綠素含量方差分析結果

2.6 微生物肥料對家蠶的安全性的影響情況

2.6.1 微生物肥料處理桑葉對家蠶發育經過的影響情況 微生物肥料處理桑葉飼育家蠶,結果發現飼喂微生物肥料處理桑葉的家蠶發育經過與飼喂清水對照桑葉的家蠶差異不顯著,家蠶眠起率基本一致,且均無急性中毒或致病死亡現象,但對進入5齡的家蠶,復合微生物肥料處理桑葉組家蠶的體質狀況要顯著高于其他各組,且家蠶長勢均勻,狀態良好。

2.6.2 微生物肥料處理桑葉對家蠶生命力的影響情況 從微生物肥料處理桑葉飼育家蠶的上蔟率、結繭率和健蛹率(表3)可以看出:微生物菌劑處理桑葉飼育家蠶的上蔟率、結繭率和健蛹率與清水對照組比較差異不顯著。生物有機肥處理桑葉飼育家蠶的上蔟率與清水對照組比較增加了4.36個百分點,差異顯著;結繭率與清水對照組比較增加了6.90個百分點,差異顯著;健蛹率與清水對照組比較差異不顯著。復合微生物肥料處理桑葉飼育家蠶的上蔟率與清水對照組比較增加了5.55個百分點,差異顯著;結繭率與清水對照組比較增加了10.77個百分點,差異顯著;健蛹率與清水對照比較差異不顯著。

表3 微生物肥料處理桑葉飼育家蠶的上蔟率、結繭率和健蛹率

2.6.3 微生物肥料處理桑葉對家蠶繭質成績的影響情況 從微生物肥料處理桑葉飼育家蠶的全繭量、繭層量和繭層率(表4)可以看出:微生物菌劑處理桑葉飼育家蠶的全繭量與清水對照組比較增加了0.08 g,差異顯著;繭層量和繭層率與清水對照組比較差異不顯著。生物有機肥處理桑葉飼育家蠶的全繭量與清水對照組比較增加了0.05 g,差異顯著;繭層量與清水對照組比較增加了0.03 g,差異顯著;繭層率與清水對照組比較增加了1.65個百分點,差異顯著。復合微生物肥料處理桑葉飼育家蠶的全繭量與清水對照組比較增加了0.12 g,差異顯著;繭層量與清水對照組比較增加了0.04 g,差異顯著;繭層率與清水對照組比較差異不顯著。

3 小結與討論

本次試驗結果顯示,微生物菌劑、生物有機肥和復合微生物肥料均能促進桑樹生長,使桑園增產,3種微生物肥料對田間桑樹的作用效果依次為復合微生物肥料>微生物菌劑>生物有機肥。試驗中的3種微生物肥料均對家蠶安全或有益,綜合家蠶的發育經過、生命力和繭質成績,3種微生物肥料對家蠶的有益性效果大小依次為復合微生物肥料>生物有機肥>微生物菌劑。

化肥被稱為是“糧食的糧食”,其作為農業生產中農作物增產的一個重要因素,對我國的糧食增產、保證糧食供應發揮著巨大貢獻,然而化肥過量施用以及化肥利用率低等也導致了資源浪費、農產品質量不高和環境污染等問題[11]。微生物肥料作為現代的一種新型綠色肥料,其使用可提高化肥利用率,減少化肥用量,促進化肥的減量增效[12-13]。桑園合理使用微生物肥料以代替或減少化肥用量,對于促進蠶桑產業的綠色健康可持續發展至關重要。吳靈芝等[14]將富硒光合菌肥施用于桑樹,顯著影響了桑樹的株高和葉片數,桑樹的株高和葉片數均增加。莫小敏等[15]研究表明,桑樹施用南國春系列生物肥,既能改良桑園土壤,增加土壤肥力,又能增加桑葉產量,提高桑葉質量,從而增加養蠶效益。本次試驗研究結果表明,田間桑樹施用3種微生物肥料,桑樹的株高均顯著增加,施用復合微生物肥料桑樹葉片數顯著增加,與吳靈芝等[14]、莫小敏等[15]的研究結果相符。家蠶對環境非常敏感,桑園生產中桑葉受到污染,進而容易影響家蠶的健康狀況,甚至對家蠶的安全構成嚴重威脅。微生物肥料能否應用于蠶區桑園生產中,不僅要考慮微生物肥料對桑樹的促生長作用和促進桑園增產效果,同時也要考慮微生物肥料對家蠶的安全性。姚祥等[16]研究表明,桑樹噴施EM菌劑并用EM噴施葉飼蠶,對結繭率、上繭率和健蛹率均無不良影響,而產繭量提高,EM菌劑提高了全繭量和繭層量,而對繭層率影響不大。汪增超等[17]研究表明,通過施用生物有機肥,能增加桑葉產量和質量,增加熟蠶體質量、全繭量、繭層量、繭層率,從而提高蠶繭產量和質量。本研究參考GB/T 31270.11—2014《化學農藥環境安全評價試驗準則第11部分:家蠶急性毒性試驗》的方法并進行了改進,通過使用肥料溶液浸葉飼喂的方法評估3種微生物肥料對家蠶的安全性,研究結果表明,3種微生物肥料對家蠶的發育經過、生命力和繭質成績均無不良影響,微生物菌劑顯著提高了家蠶的全繭量,生物有機肥顯著提高了家蠶的上蔟率、結繭率、全繭量、繭層量和繭層率,復合微生物肥料顯著提高了家蠶的上蔟率、結繭率、全繭量和繭層量,與姚祥等[16]、汪增超等[17]的研究結果相符。桑園作為蠶桑生產的組成部分,在實際生產中許多蠶農施肥不科學、不合理,尤其在養蠶期間盲目地大量使用化肥,不僅容易造成家蠶中毒,而且導致桑園土壤板結、鹽漬化,桑園系統生產力遭到破壞,嚴重影響桑園的后續生產力和桑葉產量。桑園施入適用、適量的微生物肥料,可減少桑園化肥用量,改善桑園土壤,減少桑園環境污染,保持桑園土壤后續生產力穩定,并促進桑葉增產增質。

致謝

本試驗工作得到國家蠶桑產業技術體系桑樹細菌病毒病防控崗位科學家團隊的師生、佛山市植寶生態科技有限公司的同事以及廣東絲源集團英德分公司及英德市浛洸鎮鎮南村蠶桑示范基地的同志等的大力協助,在此表示感謝。