飼用高粱和野生大豆根浸提液對飼用高粱根際微生物的影響

摘要：研究不同生長時(shí)期的飼用高粱和野生大豆根浸提液對飼用高粱根際微生物的影響。通過采集飼用高粱和野生大豆根，制備飼用高粱根、野生大豆根及飼用高粱+野生大豆混合根浸提液，將不同根浸提液注入苗期飼用高粱培養(yǎng)皿作為試驗(yàn)組，對照組注入蒸餾水，測定根浸提液對飼用高粱根部微生物的影響。結(jié)果表明，飼用高粱根、野生大豆根及飼用高粱+野生大豆混合根浸提液組都可增加飼用高粱根區(qū)土壤的細(xì)菌數(shù)量，其中效果最明顯的是飼用高粱+野生大豆混合根浸提液；認(rèn)為飼用高粱和野生大豆混播時(shí)，2種作物的分泌物存在相互促進(jìn)作用，從而更加有利于飼用高粱根際微生物繁殖。

關(guān)鍵詞：飼用高粱；野生大豆；根浸提液；微生物

中圖分類號(hào)：S154.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2014）07-0215-03

收稿日期：2013-10-28

基金項(xiàng)目：河北省張家口市自然科學(xué)基金（編號(hào)：zjk2013Z2009）。

作者簡介：王廷河（1961—），男，河北懷來人，碩士，副教授，主要從事化學(xué)、科學(xué)課程的教學(xué)研究及化學(xué)科學(xué)研究。E-mail：wth_zjk@126.com。一年生野生大豆別稱野大豆、落豆秧、烏豆，屬于豆科牧草，有較好的固氮養(yǎng)地效果，是栽培牧草中的常見作物[1-2]。飼用高粱由于其較高的飼用價(jià)值和對環(huán)境較好的適應(yīng)性而在我國廣泛種植[3-4]；在我國不少地區(qū)，往往將飼用高粱和野生大豆進(jìn)行混播[5-6]。目前關(guān)于飼用高粱和野生大豆混播領(lǐng)域的研究往往集中在混播模式對于作物產(chǎn)量的影響、混播形成的連作障礙以及混播的化感作用等等[7]。近年來有研究證實(shí)，不同作物的混播能夠影響作物根系附近的土壤微生物數(shù)量與種類[8]。在農(nóng)業(yè)與牧業(yè)的生產(chǎn)過程中，由于不同作物的混播所帶來的負(fù)面影響比較常見[9]，例如地力衰退、產(chǎn)量不穩(wěn)定等等，其中重要的因素之一便是作物根系附近的土壤微生物變化。土壤微生物的數(shù)量與種類均與外界環(huán)境的變化有著密切關(guān)聯(lián)，因此微生物的特征能夠反映土壤的肥力與養(yǎng)分情況。為了探討在混播情況下飼用高粱根際附近土壤微生物變化規(guī)律與影響機(jī)制，本試驗(yàn)以飼用高粱根浸提液、野生大豆根浸提液和飼用高粱+野生大豆混合根浸提液處理飼用高粱根部附近的土壤，研究這3種根浸提液對飼用高粱根部附近土壤微生物的作用，以期為制定合理的農(nóng)牧管理措施提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

本試驗(yàn)于2013年在張家口學(xué)院宣化區(qū)試驗(yàn)田進(jìn)行，該區(qū)域?qū)儆诖箨懶约撅L(fēng)氣候，每年平均無霜期為158 d，平均溫度為6.9 ℃，降水量347.6 mm。日照強(qiáng)，晝夜溫差大。試驗(yàn)材料為飼用高粱（百綠公司提供的大力士品種）和野生大豆（采自山東黃河三角洲），由張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所提供。

1.2土樣采集

在試驗(yàn)地按飼用高粱單作、飼用高粱+野生大豆混作進(jìn)行種植。播前及作物生長期間均未施肥。2013年4月1日整地，4月3日播種，定期除草，并于5月10日及6月1日澆足水。在單作飼用高粱處于幼苗期時(shí)選取健康的植株，采用抖動(dòng)法采集土壤作為根際土，于實(shí)驗(yàn)室保存。

1.3制備根浸提液

采集不同生長時(shí)期的飼用高粱和野生大豆根，制備飼用高粱根、野生大豆根及飼用高粱+野生大豆混合根浸提液。將采集的根部風(fēng)干后冷藏。使用時(shí)，將干重為160 g的根部組織粉碎后過2 mm篩處理，在24 ℃以2 L蒸餾水浸泡 36 h，再用3層紗布與濾紙過濾，得到浸提液待用。

1.4微生物的測定

將不同時(shí)期采集制作的等量浸提液（包括不同時(shí)期的飼用高粱根、野生大豆根以及飼用高粱+野生大豆混合根）注入苗期飼用高粱培養(yǎng)皿，作為試驗(yàn)組，對照組注入蒸餾水。表1為土壤樣本。

2.3土壤樣本的微生物主成分分析

對所采集的全部土壤樣本進(jìn)行主成分分析，提取了2個(gè)主成分[10]。主成分1為任意土壤樣本里的3類細(xì)菌，細(xì)菌因子載荷為95.08%，真菌因子載荷為93.68%，放線菌因子載荷為92.96%；主成分2為其他因素。最終以點(diǎn)集的方式生成4個(gè)根浸提液類群，分別為：飼用高粱+野生大豆混合、野生大豆、飼用高粱、蒸餾水，其中前3個(gè)類群均明顯不同于蒸餾水對照組類群，進(jìn)一步證明了飼用高粱和野生大豆根浸提液對飼用高粱根際微生物的影響。

3結(jié)論與討論

在飼用高粱和野生大豆根浸提液的作用之下，野生大豆根部土壤的細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量均發(fā)生了明顯的變化，可知在各種浸提液的影響下，野生大豆根部微生物受到了影響。當(dāng)飼用高粱和野生大豆根部所含有的化感物質(zhì)與土壤作用的時(shí)候，這些化感物質(zhì)有可能與微生物產(chǎn)生相互作用，從而有利于其繁衍。

Fons等的研究結(jié)果表明，在三葉草根部土壤加入皂角苷，能夠使其根際細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量以及微生物總數(shù)發(fā)生顯著變化，最終導(dǎo)致土壤中的有效養(yǎng)分的供給受到影響[11]；馬云華等的研究結(jié)果表明，以一定濃度的酚酸類試劑作用于黃瓜根際土壤，可以顯著增加細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量[12]；鞠會(huì)艷等的研究結(jié)果表明，大豆根分泌物能夠顯著改善半裸鐮孢菌、粉紅黏帚菌和尖鐮孢菌的生長[13]。可見對根部土壤施以不同的浸提液或其他物質(zhì)，對根際微生物影響也不同。可能的原因是根部浸提液中的化感物質(zhì)作用在土壤中的時(shí)候，能夠逐漸轉(zhuǎn)化為影響或者抑制微生物生長的能源物質(zhì)，進(jìn)而促進(jìn)或者阻礙微生物生長；還有一些浸提液能夠改變根區(qū)土壤的物理性質(zhì)如pH值等，從而影響了微生物生長[14]。

本研究的結(jié)果表明，以飼用高粱+野生大豆的根浸提液作用下的飼用高粱根部微生物數(shù)量顯著上升，表明在飼用高粱和野生大豆混播的情況下，2種作物的分泌物可能存在相互促進(jìn)的作用，從而更加有利于飼用高粱根際微生物繁殖。而處于不同生長時(shí)期的3種根浸提液對飼用高粱微生物數(shù)量影響不存在顯著性差異，處于同一生長期的3種根浸提液則對飼用高粱微生物數(shù)量影響存在顯著性差異（P<0.05），原因可能是不同生長時(shí)期的根分泌物構(gòu)成基本一致，而飼用高粱與野生大豆根分泌物在性質(zhì)上不同所導(dǎo)致。本研究結(jié)論可以進(jìn)一步證實(shí)飼用高粱+野生大豆混播的有效性。

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