A Multifunctional Endophytic Bacillus Fertilizer Improves the Quality of Off-season Fresh Maize

Xu Zheng, Qiu Shiming

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Chinese Agricultural Science Bulletin ›› 2020, Vol. 36 ›› Issue (18) : 130-133. DOI: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb19030099

A Multifunctional Endophytic Bacillus Fertilizer Improves the Quality of Off-season Fresh Maize

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Abstract

An endogenous and multifunctional bacillus fertilizer has been developed, to study its fertilization efficiency, a simple comparative experiment was conducted with off-season fresh maize growing in the sloping land of red-brown-purple soil. Compared with the control of applying 76.048 kg organic and inorganic compound fertilizer in 210 m2 soil (the normal fertilizer level), after applying 2.94 kg bacillus fertilizer in the 210 m2 soil, the quality of fresh maize was improved obviously. The water-soluble amino acids, water-soluble reducing sugar and vitamin C increased by 40%, 198% and 30%, respectively. At the same time, the crude fiber and starch content decreased by 0.15% and 10.68%, respectively. This bacterial fertilizer is valuable for further research on soil fertility.

Key words

Bacillus megaterium / endophytic / bacterial manure / fresh maize / quality

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Xu Zheng , Qiu Shiming. A Multifunctional Endophytic Bacillus Fertilizer Improves the Quality of Off-season Fresh Maize. Chinese Agricultural Science Bulletin. 2020, 36(18): 130-133 https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb19030099

0 引言

当前农产品消费市场对高品质的农产品需求极大,而农业生产的状况,一是饱受土壤污染的困扰,二是能提供肥效而又兼顾提高农产品口感、营养价值并且可供选择的肥料范围较窄。
有研究表明,自然界中的某些巨大芽孢杆菌属,有的有自生固氮作用,有的又或具有解钾、溶磷作用等土壤肥效,在自然状态下,这些肥效并不高[1]。但当具有土壤肥力作用的微生物与植物形成固定共生关系,甚至成为植物根系的内生型微生物[2],其肥效可以得到大幅提高,对有些植物而言,进而还演化成了一种必须的共生关系。如果将这种共生模式在技术上突破,将任意具有高效肥力的益生菌,变成农作物的共生型内生菌,这样的菌肥极有可能成为替代化肥的一种新型供肥方式。
基于多功能的内生型巨大芽孢杆菌的菌肥研制,包括三个研究阶段:第一阶段,将选育自土壤中的巨大芽孢杆菌进行固氮、解钾、溶磷等多功能筛选培育;第二阶段,通过原位土壤消毒后与目标植物、筛选的优势菌株进行缺素无菌富集培养,在特殊的生理物质刺激下,经过别构调节作用,促使菌株变成植物的内生菌,在目标植物根际提取优势菌株,多次重复,直到培养出稳定的内生型的多功能菌株;第三阶段,将培育成的菌种制成可以在田间简便施用的菌肥,此系列菌肥暂取名为“VA生物肥”,相关详细参见笔者硕士毕业论文[5]
本文研究的出发点,正是基于上述问题而设计,并成功研制的一种多功能内生型巨大芽孢杆菌菌肥,本研究的目的就是验证这种菌肥对鲜食玉米品质提升的效果。

1 材料与方法

1.1 材料

多功能化巨大芽孢杆菌的菌肥,自制,有效活菌数>109 CFU/g。
复合化肥,(N、P2O5、K2O含量为15%、15%、15%)购于当地农资公司;有机肥,N、P2O5、K2O含量分别为1.9%、2.4%和1.6%,有机质含量48.2%,购于当地农资公司。
玉米,‘登海西星糯玉一号’,市售。
试验在重庆市渝北区方家沟村坡地进行,海拔458 m,供试土壤为红棕紫泥,土壤基础理化性质:有机质21. 06 g/kg,全氮213 mg/kg,速效氮45.32 mg/kg,速效磷62.5 mg/kg,速效钾50.8 mg/kg,pH 6.8。
鲜食玉米为反季节玉米,播种时间为2018年8月5日,收获时间为2018年10月1日。生长周期2个月。

1.2 试验设计及处理

试验肥料施用量为因子,采用简单对比方差设计,设置2个施肥处理,小区面积30 m2,随机区组排列,重复7个区组,每小区设置种植28株玉米,每个处理种植14株。
试验设计处理如表1所示。
表1 试验设计处理表
试验因子 试验编号 试验施肥水平/hm2 每株施肥水平
底肥 追肥
1、复合农家肥处理
(当地农民施肥习惯)
Agro 复合化肥1500 kg 28 g 10 g
有机肥15000 kg 250 g 100 g
2、生物肥处理 MX 生物肥900 kg 15 g 0 g

1.3 检测指标

(1)鲜食玉米品质检测指标
鲜食玉米品质包括口感和营养价值相关指标,通常具有代表性的指标为:水分(g/100g)、粗纤维(g/100g)、可溶性还原糖(g/100g)、淀粉(g/100g)、水溶性氨基酸总量(mg/g)、维生素C(mg/100g),检测方法参照GB 5009.3-2016;GB/T 5009.10-2003;GB/T 8314-2013;GB 5009.86-2016等[8]
(2)鲜食玉米品质感官评审指标
有研究表明,鲜食玉米口感相关指标,可以选用甜度口感、糯度口感、果皮口感、风味口感等4个指标[9]

2 结果与分析

2.1 鲜食玉米品质感官评审对比

反季节鲜食玉米,经历重庆8月份伏旱高温,产量普遍降低,单株玉米棒子数2个处理没有显著差异,均集中在1个,少数收获有2个,其外观差异不显著。如图1
图1 收获玉米外观对比图

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鲜食玉米商品性集中表现在“甜度、糯度、果皮化渣、风味”这4个主要的指标,甜度是食品入口的甜味感觉,通常在鲜食的食品中,甜度主要由水溶性还原糖含量多少决定;玉米的糯度,主要是食品入口的持续的细腻丝滑的肤感,主要由玉米水溶性固形物、支链淀粉多少决定;果皮化渣的感觉,主要看玉米皮渣比例及粗纤维含量多少而定,一个好的化渣感觉可以用“入口即化”来形容;风味是看鲜食玉米中特殊的玉米香味浓厚的感觉,通常香味物质的多寡,可以从水溶性氨基酸及维生素C的多寡看出。
为保证专家打分的客观性,玉米由专人煮制,单独标记后送达每位专家工作台,专家打分后,再由专人复原两个处理的实际得分。
专家打分时,首先针对每项指标进行“好、中、差”的分级,然后再根据评级进一步细化打分,好等级为7~10分;中等级为4~6.9分,差为0.1~3.9分;所有分值最小量度为0.1分。
7位评委的评审打分结果详见下表2表3
表2 生物肥处理(MX)玉米评审结果表
打分指标 专家1 专家2 专家3 专家4 专家5 专家6 专家7
5.4 9.5 5.5 8.5 6.2 9 9.5
5.5 9.5 8 8 8 8 9.3
果皮化渣 6.3 8.8 7 7 8 9 9.3
风味 5.8 9.5 6 7 7 8.5 9.1
单列总分 23 37.3 26.5 30.5 29.2 34.5 37.2
表3 复合农家肥处理(Agro)玉米评审结果表
打分指标 专家1 专家2 专家3 专家4 专家5 专家6 专家7
5.2 5.5 6 7.5 5 8.5 8.9
4.5 5.2 5 8 6 9 9
果皮化渣 6.2 8.8 6 7 5 8 9
风味 6.1 8.9 6.5 7 5 9 5.9
单列总分 22 28.4 23.5 29.5 21 34.5 32.8
将生物肥处理和复合农家肥处理感官审评的打分情况进行对比分析,可以看出:7位专家对2个处理的玉米的感官评审分值趋势评价完全一致,即生物肥处理在“甜度、糯度、果皮化渣、风味”这4个主要的指标上,明显优于农家肥处理。
同时,在感官审品时,对2个处理的玉米在口感上的特点,专家一致认为,生物肥处理的玉米,在感官综合特征上,具有入口化渣、风味突出、丝滑爽顺,甜而不腻的特点。而农家肥处理的玉米,相对于生物肥的处理,有明显的干涩、水感突出、风味不足的劣势。

2.2 鲜食玉米理化品质检测对比

通过对生物肥处理和农家肥处理收获的鲜食玉米进行水分(g/100g)、粗纤维(g/100g)、可溶性还原糖(g/100g)、淀粉(g/100g)、水溶性氨基酸总量(mg/g)、维生素C(mg/100g)等6个指标的检测,结果见表4
表4 各处理品质理化指标检测结果表
样品名称 生物肥处理 农家肥处理
以湿基(鲜玉米)计 以干基(绝干玉米)计 以湿基(鲜玉米)计 以干基(绝干玉米)计
水分/(g/100g) 74.05 / 67.65 /
粗纤维/(g/100g) 0.70 2.69 0.85 2.59
可溶性还原糖/(g/100g) 1.55 5.96 0.52 1.56
淀粉/(g/100g) 13.25 50.98 23.93 72.52
水溶性氨基酸总量/(mg/g) 2.77 10.67 1.98 6.01
维生素C/(mg/100g) 4.26 16.40 3.27 9.90
上述检测结果,与感官审评结论吻合,由此可以得出生物肥对鲜食玉米品质有显著的提高。
结果同时表明,生物肥处理不仅可以增加了鲜食玉米对人体健康的有益营养成分,也能降低玉米淀粉含量,减少玉米的高糖分对人体不利的影响。

3 结论与讨论

试验结果的数据分析表明,该生物肥为提高农产品商品性和价值提供了一条便捷的方式,鲜食玉米的口感和营养价值的大幅提升,对农产品的商品性和价值有直接的提升作用,相对于传统意义上的鲜食玉米专用品种培育的方式,施用该生物肥,更为迅捷、简便。
试验也发现,采用该菌肥之后,复合化肥以及有机肥的施入量有极大的下调空间,但具体可以减少多少量的化肥及有机肥,还需要进一步研究。
同时对试验地土壤理化指标的对比分析,也发现该生物肥对土壤有显著的培肥作用,具体情况另外撰文展开论述。
试验过程中,对植株的叶绿素等指标的检测中,以及在相关的后续研究中,也发现该生物肥或许具有更长期的肥效,需要进一步的长期定位肥效试验验证。
试验结果表明,该生物肥能显著提高鲜食玉米的口感和营养价值,相对于当地农民习惯施肥,生物肥在水分(g/100g)、粗纤维(g/100g)、可溶性还原糖(g/100g)、淀粉(g/100g)、水溶性氨基酸总量(mg/g)、维生素C(mg/100g)等6个内在营养指标上大幅度提高,提高范围分别为:水溶性氨基酸40%、可溶性还原糖198%、维生素C 30%。

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摘要
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