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蔡振学, 赫兰保, 徐永清, 周晶, 李飞, 李延琪, 苗宇, 胡宝忠, 李风兰. EM菌生物有机肥对鲁梅克斯农艺特性及品质的影响. 草业科学, 2016,33(10):2054-2061
Cai Zhen-xue, He Lan-bao, Xu Yong-qing, Zhou Jing, Li Fei, Li Yan-qi, Miao Yu, Hu Bao-zhong, Li Feng-lan. Effects of EM biological organic fertilizer on growth characteristics and quality of Rumex . Pratacultural Science,2016,33(10): 2054-2061  
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EM菌生物有机肥对鲁梅克斯农艺特性及品质的影响
蔡振学1, 赫兰保1, 徐永清1, 周晶1, 李飞1, 李延琪1, 苗宇1, 胡宝忠1,2, 李风兰1
1.东北农业大学生命科学学院,黑龙江 哈尔滨150030
2.哈尔滨学院,黑龙江 哈尔滨 150086
胡宝忠(1962-),男,吉林省吉林人,教授,博士,主要从事植物生物学研究。E-mail:[email protected]李风兰(1973-),女,黑龙江哈尔滨人,副教授,博士,主要从事植物生物学研究。E-mail:[email protected]

第一作者:蔡振学(1989-),男,黑龙江牡丹江人,在读硕士生,主要从事植物学研究。E-mail:[email protected]

收稿日期: 2016-04-05
基金: 国家国际科技合作专项(2013DFR30270)黑龙江省应用技术研究与开发技术新创办企业项目(GC15F010)
摘要

鲁梅克斯( Rumex patientia×Rumex tianschanicus cv. Rumex)具有抗寒、耐盐碱、营养价值高等特点,是畜牧业上广泛应用的牧草,而EM菌生物有机肥可以提高作物的产量和品质,改良土壤,因此,施用EM菌生物有机肥对鲁梅克斯种植的推广具有重要的意义。本研究以从俄罗斯引进的鲁梅克斯品种(Щавель Чемпион)和国内的鲁梅克斯K-1杂交酸模品种为材料,在鲁梅克斯种植过程中施用EM菌生物有机肥,研究此有机肥对牧草的农艺特性及品质的影响。结果表明,EM菌生物有机肥的施加,能够有效地促进鲁梅克斯的生长发育,明显地增加引进和国内品种的产量,显著地提高牧草的经济效益( P<0.05),并且可以显著地提高鲁梅克斯叶簇期叶片中叶绿素的含量( P<0.05),但对单宁含量影响不显著( P>0.05)。对引进品种施用EM菌有机肥时,发现其品质也显著地提高( P<0.05)。综上研究可知,在鲁梅克斯的种植过程中施加EM菌生物有机肥,不仅能够显著提高牧草的农艺特性,同时也能有效提高其品质。

关键词: 鲁梅克斯; 品质; EM菌生物有机肥; 农艺特性
文献标志码:A 文章编号:1001-0629(2016)10-2054-08 doi: 10.11829/j.issn.1001-0629.2015-0674
Effects of EM biological organic fertilizer on growth characteristics and quality of Rumex
Cai Zhen-xue1, He Lan-bao1, Xu Yong-qing1, Zhou Jing1, Li Fei1, Li Yan-qi1, Miao Yu1, Hu Bao-zhong1,2, Li Feng-lan1
1.Life Science College, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China
2.Harbin University, Harbin 150086, China
Corresponding author:Hu Zhong-bao E-mail:[email protected] Li Feng-lan E-mail:[email protected]
Abstract

Rumex has the characteristics of higher cold resistance, salt tolerance and nutritional value, it's widely used in animal husbandry. The EM bio-organic fertilizer can increase the yield and quality of crops, andimprove soil. Therefore, the promotion of EM biological organic fertilizer on Rumex planting iseconomically important. We used the Russian Rumex species(Щавель Чемпион)and domestic varieties Rumex K-1 as material, spraying EM biological organic fertilizer in Rumex planting area to investigate the effects of organic manure on forage agronomic characteristics and quality. The results indicated that EM microbial bio-organic fertilizer can effectively promote the growth and development of Rumex, It significantly improved the economic benefit of forage grass. EM biological organic fertilizer applied can significantly improve the chlorophyll content of the leaves in Rumex leaf cluster period, but effect on tannin content was not significant. The quality of imported EM bacteria could be improved significantly by using the organic fertilizer. These results indicated that the biological organic fertilizer could not only improve the agronomic characteristics of the pasture, but also improve the quality of the EM during the cultivation of Rumex.

Keyword: Rumex; quality; EM bio-organic fertilizer; agronomic characteristics

鲁梅克斯(Rumex patientia× Rumex tianschanicus cv. Rumex)为蓼科(Polygonaceae)酸模属(Rumex)多年生宿根草本植物[1], 其主产区主要分布在北温带, 在我国各地区分布较广[2]。其中我国以鲁梅克斯K-1杂交酸模的种植最为广泛, 它是以巴天酸模(R. patientia)为母本, 天山酸模(R. tianschanicus)为父本, 经过杂交培育而成的品种[3, 4, 5, 6, 7]。

鲁梅克斯营养丰富, 蛋白质含量较高, 同时还含有丰富的胡萝卜素和维生素及多种矿物质等, 茎叶鲜嫩且适口性好, 适于饲喂畜、禽和鱼等[8, 9, 10]。鲁梅克斯具有根系发达、抗寒、抗旱、耐盐碱、生长速度快且产量高等优点, 可以在不同的气候条件下生长, 也可在多种土质中栽培且长势良好, 特别是其具有较强的抗旱、耐盐碱能力[11]。赫兰保等[12]对从俄罗斯引进的6个鲁梅克斯品种(Щ а в е л ь Ш и р о к о л и с т н ы й 、Щ а в е л ь Ч е м п и о н 、Щ а в е л ь И з у м р у д н ы й С н е г 、Щ а в е л ь Б е л ь в и л ь и с к и й 、Щ а в е л ь К р у п н о л и с т н ы й 和Р у с с к и й Р а з м е р )的适应性进行了评价, 确定Щ а в е л ь Ч е м п и о н 为适合黑龙江种植的品种, 具有抗盐碱、品质好及产量高等优点。本研究采用的引进品种即为该品种。

EM菌生物有机肥, 是EM复合微生物菌对各种有机物原料进行发酵而制成的微生物有机肥。该肥料养分丰富, 除了含有植物生长所必需的氮、磷、钾等营养元素外, 同时, 还含有大量对植物生长有益的微生物菌群。EM菌生物有机肥集无机肥、有机肥和生物肥的速效、长效和增效的特点于一体, EM菌生物有机肥中高活性的EM菌能够活化土壤, 促进植物生长, 提高作物产量和品质, 同时还能改善土壤环境, 修复受污染的土壤, 是生产绿色有机农作物的理想肥料, 在农业生产中已被广泛使用[13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]。近年来, 我国大部分土地由于化肥的大量施用, 随之带来的是土壤生态环境恶化、盐碱、板结等一系列的农业生态问题[20, 21]。因此, 为了解决化肥的施用对土壤污染的问题, 迫切需要一种新型的环保肥料来替代无机化肥, 而EM菌生物有机肥是可以被高效利用的微生物有机复合型肥料[22]。因此, 在牧草生产中研究和开发EM菌生物有机肥料是可持续发展的必然趋势[23]。

目前, 健康无公害、绿色、有机食品已越来越受到社会的关注, 而种植绿色、有机牧草, 提高牧草品质, 可以为家畜提供绿色安全的饲料, 是生产安全肉、蛋、奶的基础和保障, 是提高有机牧业的重要前提。孙启忠等[24]在甘肃的河西走廊、内蒙古境内的库布齐沙地和科尔沁沙地3个地区的研究表明, 施用EM菌生物有机肥, 不仅能够大幅度地提高牧草的产量和品质, 而且能够有效降低土壤及牧草中有害物质的残留量, 从而减少了畜禽等对有毒物质的采食量, 为生产安全绿色的畜禽产品提供了安全保障; 在紫花苜蓿(Medicago sativa)种植过程中施用EM菌生物有机肥, 可以显著地改良其株高、茎粗、叶面积、分枝数和茎叶(P< 0.05)等农艺特性。与未施肥相比, 施用污泥有机肥后, 紫花苜蓿叶中营养元素和微量元素(N、P、K、Zn、Fe、Cu、Mn)含量均有所提高, 且未对作物产生毒害作用[25]。目前, 有关生物有机肥在鲁梅克斯中的应用鲜见报道。

EM菌生物有机肥对农业的生产起到了至关重要的作用, 而且筛选出的优质鲁梅克斯牧草能够解决我国牧草品种单一的问题, 因此, 本研究以国外引进的鲁梅克斯和国内品种鲁梅克斯K-1杂交酸模为材料, 在种植过程中施用EM菌生物有机肥, 研究有机肥对牧草的农艺特性及品质的影响, 旨为EM菌生物有机肥的推广和对鲁梅克斯的有机种植推广提供理论依据, 为我国的畜牧业的发展奠定良好的试验基础。

1 材料与方法
1.1 试验材料

本研究中供试植物为俄罗斯引进品种Щ а в е л ь Ч е м п и о н , 记为L, 购买于俄罗斯莫斯科; 国内对照品种为鲁梅克斯K-1杂交酸模, 记为CK, 购买于山东曹县农牧科技研究所。以上供试种子均为2013年新收获的新种子。

本研究中所使用的肥料为EM菌生物有机肥, 由黑龙江省农科院提供, 其中干物质含量89.8%, 粗蛋白28.8%, 粗纤维12.7%, 可消化蛋白14.4%, 无氮浸出物28.8%, 磷2.6%, 钙8.7%。牧草种植地为黑龙江省肇州县新府乡, 土壤养分中速效磷含量为25.15 mg· kg-1, 速效钾为64.3 mg· kg-1, 碱解氮108.27 mg· kg-1, 有机质9.63 g· kg-1, pH为8.75。

1.2 试验方法

1.2.1 区域种植试验设计 对种植区域的地块进行两种处理, 一种为不施肥, 另一种为施加EM菌生物有机肥, 采用小区随机区组排列, 每个小区面积为35 m2, 3次重复, 试验区面积为300 m2, 于2013年6月施加有机肥, 施肥量为210 g· m-2, 施肥7 d后, 在两种处理区域以条播种植方式种植俄罗斯引进品种(L)及国内对照品种(CK), 垄宽大约35 cm, 播种深度1~2 cm, 播种量为0.75~1 g· m-2。种植后及时进行田间调查, 做好田间调查记录, 正常进行田间管理, 在叶簇期取样测定品质。

1.2.2 EM菌生物有机肥对鲁梅克斯农艺特性影响的研究 在鲁梅克斯展叶后期(叶簇期)对进行不同处理的两种鲁梅克斯牧草的农艺性状进行测定, 分别测定株高、叶宽、单株叶片数、分枝数、单株叶面积及生物产量。增产率的计算公式如下:

增产率=(施加有机肥年总产量-未施肥的年总产量)/未施肥年总产量× 100%。

1.2.3 EM菌生物有机肥对鲁梅克斯叶绿素及单宁含量影响的研究 在叶簇期对不同处理的引进和国内鲁梅克斯牧草品种的叶绿素及单宁含量进行测定, 测定方法采用分光光度法[26, 27]。

1.2.4 EM菌生物有机肥对引进鲁梅克斯品种营养品质影响的研究 在鲁梅克斯展叶后期(叶簇期)对不同处理的引进品种(L)进行取样, 测定叶片中营养指标, 主要包括粗蛋白(CP)、粗脂肪(EE)、粗纤维(CF)、粗灰分(Ash)、盐分、维生素D、维生素E、胡萝卜素、维生素K1、维生素B2、维生素B6、烟酸和泛酸。

营养品质测定依照杨胜[28]的方法, 其中粗蛋白(CP)采用凯氏定氮法测定, 主要仪器为FOSS全自动凯氏定氮仪; 粗脂肪(EE)采用索氏浸提法测定, 主要仪器为索氏脂肪提取器; 粗纤维(CF)采用酸碱分次水解法测定, 主要仪器为ANKOMA200i型半自动纤维分析仪; 粗灰分(Ash)采用灼烧法测定; 盐分、维生素D、维生素E、胡萝卜素、维生素K1、维生素B2、维生素B6、烟酸和泛酸采用高效液相色谱法测定。

1.2.5 施用EM菌生物有机肥的经济效益 经济效益根据增收公式计算所得。

增收=[(施加EM菌生物有机肥的干草产量-未施肥的干草产量)× 单价]-有机肥成本。

1.3 数据分析

所得数据及分析结果均采用Microsoft Excel录入, 并作图。对鲁梅克斯的农艺特性、经济效益、叶绿素含量以及单宁含量的影响采用SPSS 17.0软件进行单因素方差分析, 对鲁梅克斯营养品质的影响采用Excel独立样本T检验。

2 结果与分析
2.1 EM菌生物有机肥对鲁梅克斯农艺特性的影响

2.1.1 EM菌生物有机肥对鲁梅克斯营养生长的影响 在不施EM菌生物有机肥的情况下, 引进品种(L)的株高、叶宽、单株叶片数、分枝数和单株叶面积均显著高于(P< 0.05)国内品种(CK)的(表1)。在施用了EM菌生物有机肥后, 引进品种(L)的株高、单株叶片数、分枝数和单株叶面积均显著高于(P< 0.05)未施EM菌生物有机肥处理的, 但叶宽差异不显著(P> 0.05); 国内品种(CK)株高、叶宽、单株叶片数、分枝数和单株叶面积也均显著高于(P< 0.05)未施EM菌生物有机肥处理。对植株的叶片形态观察表明, 在EM菌生物有机肥处理的鲁梅克斯植株的叶片比较完整, 而未施加EM菌生物有机肥的植株叶片有破损现象。这些结果说明, EM菌生物有机肥对鲁梅克斯的生长有较大的促进作用。

表1 施用EM菌生物有机肥对鲁梅克斯生长的影响 Table 1 Effect of applying EM biological organic fertilizer on growth of Rumex

2.1.2 EM菌生物有机肥对鲁梅克斯产量的影响 施EM菌生物有机肥可以显著提高引进品种(L)和国内品种(CK)生物产量和干物质产量, 引进品种(L)增产率为24.51%, CK增产率为16.15%(表2)。同一处理下, 引进品种(L)在叶簇期的生物产量和干物质产量显著(P< 0.05)高于国内品种(CK)的。对鲁梅克斯种植地施加EM菌生物有机肥, 能够明显提高两个品种的生物产量和干物质产量。

表2 施用EM菌生物有机肥对鲁梅克斯产量的影响 Table 2 Effect of applying EM biological organic fertilizer on yield of Rumex
2.2 施用EM菌生物有机肥的经济效益

施EM菌生物有机肥均提高了两个鲁梅克斯品种的经济效益(表3)。肥料、干草均以市场价(EM菌生物有机肥1.5元· kg-1, 引进鲁梅克斯干草3.05元· kg-1, 国内鲁梅克斯干草1.95元· kg-1)计, 与未施EM菌生物有机肥相比, 施用EM菌生物有机肥后的引进品种(L)每公顷可以增产干草重5 253.2 kg, 国内品种(CK)每亩可以增产干草重3 059.7 kg, 引进品种(L)经济效益比未施加EM菌生物有机肥每公顷增收了12 873.2元, 经济效益十分明显, 而国内品种(CK)经济效益比未施加EM菌生物有机肥每公顷增收了2 815.2元。

表3 施用EM菌生物有机肥的经济效益 Table 3 Effect of applying EM biological organic fertilizer on economic benefit of Rumex
2.3 EM菌生物有机肥对鲁梅克斯叶绿素和单宁含量的影响

在不施EM菌生物有机肥的情况下, 引进品种(L)在叶簇期的叶绿素含量与国内品种(CK)相比无显著差异(P> 0.05); 在施EM菌生物有机肥的情况下, 引进品种(L)和国内品种(CK)的叶绿素含量为显著增加(P< 0.05)(表4)。这些结果表明, 施EM菌生物有机肥能够促进鲁梅克斯叶绿素的生成。

单宁是普遍存在于大多数植物中的一种抗营养因子, 饲草中单宁含量的高低直接影响着动物对饲草的适口性[29]。同一供试鲁梅克斯品种施用EM菌生物有机肥前后, 叶簇期的单宁含量差异不显著(P> 0.05); 不同品种之间单宁含量存在显著差异, 在同一处理下, 引进品种(L)在叶簇期的单宁含量显著低于(P< 0.05)国内品种(CK)的(表4)。说明, EM菌生物有机肥对鲁梅克斯叶簇期的单宁含量无影响, 引进品种(L)的适口性强于国内品种(CK)的。

表4 施用EM菌生物有机肥对鲁梅克斯叶绿素和单宁含量的影响 Table 4 Effect of applying EM biological organic fertilizer on on chlorophyll content and tannin content of Rumex
表5 EM菌生物有机肥对引进鲁梅克斯(L)营养成分影响(以干物质计) Table 5 EM biological organic fertilizer effect on nutrients of Rumex (L) (DM basis)
2.4 EM菌生物有机肥对鲁梅克斯营养成分的影响

施用EM菌生物有机肥的引进品种(L)在叶簇期的粗蛋白、粗脂肪和粗灰分的含量均高于未施EM菌生物有机肥的含量; 粗纤维、盐分及维生素K1含量均低于未施EM生物有机肥的含量, 其它维生素及烟酸的含量均高于未施EM菌生物有机肥的含量, 其中维生素E、维生素B2、维生素B6及烟酸的含量显著增加(P< 0.05), 分别为未施EM菌生物有机肥的2.10、1.78、5.32和2.63倍。泛酸的含量显著降低(P< 0.05), 为未施EM菌生物有机肥的0.52倍。这些结果表明, 施EM菌生物有机肥能够提高鲁梅克斯的营养品质。

3 讨论

施用EM生物有机肥可有效促进甜玉米(Zea mays)叶片的生长, 明显提高甜玉米叶面积生长速度, 增加植株叶面积, 提高作物光合面积, 促进植株光合作用, 进而达到增产增收的目的[30]。在本研究中, 通过在鲁梅克斯种植区域内施加EM菌生物有机肥, 其株高、单株叶片数、分枝数和单株叶面积、生物产量以及叶绿素含量均显著高于未加EM菌生物有机肥, 这些结果表明, 施加EM菌生物有机肥可以有效提高鲁梅克斯的生长特性。

施用生物有机肥后, 水稻(Oryza sativa)、荔浦芋(Colocasia sp.)、黑皮果蔗(Saccharum officinarum)、白菜(Brassica pekinensis)和西瓜(Citrullus lanatus)产量增加明显, 品质大有改观, 果实甜度增加, 口感变好[13]。施入酵素菌生物有机肥的寒富苹果(Malus pumila), 树势有所增强, 苹果树粗皮病有所缓解, 产量高于对照(不施)30%; 对果实品质影响明显, 果实总糖、可溶性固形物含量、硬度均高于对照(不施), 维生素C含量大部分高于对照(不施)[31]; 施用EM生物肥可促进茶(Camellia sinensis)树芽头早发, 可提高茶叶产量, 改善茶叶品质, 促进茶树根系发育等[32]。本研究发现, 施EM菌生物有机肥后, 鲁梅克斯引进品种叶片中粗纤维、盐分、维生素K1及泛酸含量低于未施EM生物有机肥的含量, 其它营养品质的含量均高于未施EM菌生物有机肥的含量, 且其中维生素E、维生素B2、维生素B6以及烟酸含量达到显著水平(P< 0.05)。

牧草的营养价值主要取决于所含营养成分的种类和数量[33]。牧草饲用营养物质主要包括粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维及无氮浸出物等, 提高牧草蛋白质含量, 降低纤维素含量是优良牧草选育的一种重要方面[34], 本研究发现, 在鲁梅克斯种植过程中, 施EM菌生物有机肥可以有效提高粗蛋白的含量, 并且降低粗纤维的含量, 这些结果表明, EM菌生物有机肥可以提高鲁梅克斯的营养价值。

植物的生长发育离不开肥的作用, 一份新的种质资源能否在当地得到推广和种植, 产量的高低和品质的好坏是决定其推广成功与否的保证, 牧草资源也不例外, 好的肥料能够更好地促进植物的生长及品质的提升[35, 36]。本研究中所使用的肥料为EM菌生物有机肥, EM菌生物有机肥中的有益微生物菌群能够分泌与合成各种有机酸、氨基酸、活性激素、酶及抗氧化酵素等[37], 这些物质能够促进植物的生长。并且鲁梅克斯种植中施EM菌生物有机肥可以显著提高牧草的生物产量, 特别是对于引进品种, 每公顷增收达到12 873.2元, 经济效益非常可观。这些结果表明, 在鲁梅克斯种植中合理使用EM菌生物有机肥对于牧草的种植和推广具有重要的应用价值。

The authors have declared that no competing interests exist.

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