固氮芽孢桿菌C2菌劑施用量對小麥生長和土壤速效養分的影響

王繼雯　劉瑩　劉莉　岳丹丹　趙俊杰　李冠杰　甄靜　鞏濤　楊文玲　慕琦　陳國參

摘要：為探索固氮芽孢桿菌C2菌劑的施用劑量對小麥生長和土壤速效養分的影響，得出C2菌劑最佳施用劑量，通過盆栽試驗，設計C2菌劑05、10、20、30、40 gkg的不同施用劑量處理，20 d后取土樣，測定土壤的有機質、有效磷、有效鉀、全氮含量以及小麥的出芽率，同時測量小麥株高和主根長。結果表明，固氮芽孢桿菌C2菌劑的施用劑量在05～40 gkg之間時，與對照組相比各劑量組的主根長明顯增加，差異極顯著，但小麥的出芽率、株高在各劑量處理組之間差異均不顯著；施用劑量在10～40 gkg時，與不接菌對照組相比，土壤有效磷、全氮含量極顯著增加，對速效鉀含量影響不大。施用固氮芽孢桿菌C2菌劑在一定施用劑量范圍內能明顯提高小麥主根長，增加土壤的有效磷、全氮的含量，但對小麥出芽率和株高影響很小。綜合考慮，C2菌劑對小麥的最佳施用劑量為 10～20 gkg，可為下一步大田試驗提供科學依據。

關鍵詞：固氮芽孢桿菌；菌劑；盆栽試驗；施用劑量；小麥生長；土壤養分

中圖分類號： S512106文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）21-0066-03

收稿日期：2016-05-30

基金項目：河南省重大科技專項（編號：121100110100）；河南省轉制機構研究發展專項編號：豫財政（2014）383號]；基礎前沿項目（編號：162300410174）。

作者簡介：王繼雯（1970—），女，河南駐馬店人，碩士，副研究員，主要從事農業微生物技術研究。Tel：（0371）63382181；E-mail：wangjiwen2005@126com。

通信作者：陳國參，碩士，研究員，主要從事生物技術研究。E-mail：swschenggc@sinacom。

化學氮肥生產需要消耗大量的石油、天然氣和煤炭等化石能源，能源成本占直接生產成本的70%以上，是資源消耗型的石化農業。隨著世界資源的短缺和環境污染的日益嚴重，資源消耗型石化農業正向循環經濟型生態農業過渡1]。生物固氮是生命科學中的重大基礎研究課題之一，在實際生產中發揮著重要作用。它可為植物尤其是農作物提供氮素營養，提高產量，降低化肥用量和生產成本，減少水土污染，防止土地荒漠化，建立生態平衡和促進生態農業的可持續發展等2]。目前，生物固氮研究取得的重大進展和成果主要集中在對根瘤菌資源的收集與研究，并建立了龐大的數據庫。Oliverira等發現了固氮基因，在固氮基因表達調節基礎上，構建了固氮基因工程菌株，并應用在農業生產中3-4]。目前具有生物固氮能力的微生物大多數為細菌，有100多屬，占細菌系統發育分支的50%以上，但產芽孢的菌種類別相對較少5]。因此，篩選高效的固氮芽孢桿菌菌種，并把它制成固氮微生物菌劑或固氮微生物肥料應用于農業生產中，提高氮素營養、改善作物根際生態環境、提高土壤肥力、減少化肥的用量，是當今世界各國研究的熱點6]。本研究將筆者所在實驗室篩選的高效固氮巨大芽孢桿菌C2制成菌劑，并通過小麥盆栽試驗來確定其最佳施用劑量，為固氮微生物肥料的工業化生產和田間推廣應用提供技術支持。

1材料與方法

11試驗材料

111菌種本研究所用固氮芽孢桿菌為巨大芽孢桿菌C2，為筆者所在實驗室保存菌種。

112吸附載體泥炭土，購自河南省鄭州市雙橋花卉市場。

12試驗方法

121固氮芽孢桿菌C2菌劑的研制將固氮芽孢桿菌C2進行液體發酵產芽孢，然后用泥炭土吸附干燥而制成C2菌劑，測定有效活菌數達到02×108 CFUg以上為合格。

122確定固氮芽孢桿菌C2菌劑的使用劑量設計6個盆栽試驗，6個處理分別為空白對照，以及05、10、20、30、40 gkg C2菌劑土中接種量。

除空白對照外，每個處理還要設1組基質對照，每個處理重復3次，每盆裝土175 kg，每盆播種50粒小麥。試驗要求：（1）每個處理組所用的花盆和土要均一；（2）保證有一定的含水量，并且每盆土含水量基本一致，有利于菌劑的微生物生長和小麥的生長；（3）保證各處理組小麥的生長條件一致。觀察并記錄：（1）分別在試驗前以及播種小麥后20 d取土樣，測定土壤的有機質、有效磷、有效鉀、有效氮含量，同時觀察作物的生長及出芽情況；（2）以20 d為1個周期，20 d 后取出小麥，測量小麥的株高以及主根長；（3）試驗期間及時收集各處理照片資料。

13數據處理

采用SPSS 170軟件處理數據和進行差異顯著性分析。

2結果與分析

21C2菌劑施用劑量對小麥出芽率的影響

由圖1可知，與不接菌的空白對照組相比，各劑量處理組對小麥出芽率影響差異不顯著；雖然施用劑量為20 gkg時出芽率較高，但各劑量處理組之間差異不顯著。因此可知，C2菌劑的不同施用劑量對小麥出芽率基本沒有影響。

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22C2菌劑施用劑量對小麥主根長度的影響

取盆栽20 d的小麥洗凈根部泥土后，每個處理隨機抽取10株測量其主根長，結果如圖2所示。與不施菌的對照組相比，施用各劑量菌劑處理組主根長均極顯著增加。雖然接種量為10 gkg土時主根最長，為1538 cm，但與其他各劑量組相比，差異不顯著。因此，施用固氮芽孢桿菌C2菌劑能促進小麥主根生長，并且施用劑量為10 gkg時效果較好，但各施用劑量處理對小麥的主根長影響不大。

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23C2菌劑施用劑量對小麥株高的影響

每個處理隨機抽取10株測量其株高，結果如圖3所示。各劑量組之間以及各劑量組與對照組相比，小麥株高變化不大，差異不顯著。因此，C2菌劑施用劑量對小麥株高基本沒有影響。endprint

24C2菌劑施用劑量對土壤有效磷含量的影響

盆栽試驗結束后，取處理土樣風干，用碳酸氫鈉提取-鉬銻抗比色法測定土壤中有效磷含量，結果如圖4所示。隨著施用劑量的增加，土壤有效磷含量總體呈增加趨勢。JP2]施用劑量為40 gkg時，有效磷含量最高，與處理4（20 gkg）和處理5（30 gkg）相比，差異不顯著；處理3（施用劑量為 10 gkg）

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與處理4（施用劑量為20 gkg）、處理5（30 gkg）相比，差異顯著（001

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25C2菌劑施用劑量對土壤全氮含量的影響

取盆栽試驗處理土樣風干，用半微量凱氏定氮法測定土壤中全氮含量。由圖5可知，隨著施用劑量的增加，土壤中的全氮含量基本也隨之增加，但施用劑量在10～40 gkg范圍內的各處理組間差異不顯著，處理2與處理1（對照組）之間差異也不顯著。因此，施用C2菌劑在一定劑量范圍內可以明顯地提高土壤中全氮含量，同時也說明C2菌劑具有固氮功能。

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26C2菌劑施用劑量對土壤有效鉀含量的影響

取盆栽試驗處理土樣風干，用乙酸銨提取-火焰光度法測定土壤樣品中有效鉀含量。由圖6可知，與對照組相比，施用C2菌劑的各處理組的有效鉀含量差異未達到極顯著水平，并且各劑量處理組之間差異也不顯著。隨著施用菌劑劑量的增加，當施用劑量為20～40 gkg時，土壤樣品中有效鉀含量比對照組顯著增加。由此可知，施用C2菌劑對土壤有效鉀含量影響不大。

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27C2菌劑施用劑量對土壤有機質含量的影響

取盆栽試驗處理土樣風干，用茂福爐灰化法（油浴加熱重鉻酸鉀容重法）測定土壤樣品中有機質的含量。由圖7可看出，隨著各處理組施用劑量的增加，有機質含量也隨之增加，但在施用劑量≥20 gkg時，有機質含量才有極顯著增加。因此，施用C2菌劑劑量在20 gkg以上時能極顯著提高土壤中有機質的含量。

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3結論與討論

施用固氮芽孢桿菌C2菌劑在一定施用劑量范圍內能明顯提高小麥主根長，增加土壤的有效磷、全氮、有機質含量，但對小麥出芽率和株高影響很小。綜合考慮，C2菌劑對小麥的最佳施用劑量為10～20 gkg，可為下一步大田試驗提供科學依據。

固氮微生物一般為根際促生菌，與植物的生長、發育有著密切關系，它們不僅可直接為植物尤其是農作物提供所需要的氮素，還可以改變根系周圍的微生態環境、活化土壤、改善土壤結構，從而間接促進植物生長7-9]。結果表明，巨大芽孢桿菌C2不但能促進小麥根系生長，而且具有很強的固氮解磷能力，從而使土壤全氮含量和有效磷含量增加，還可以為農作物提供營養、提高土壤肥力。在一定劑量范圍內加大C2菌株接種量雖然能提高土壤中有效磷和有機質的含量，但施用劑量大會在一定程度上增加生產成本，因此，綜合考慮各方面的因素，本研究選用10～20 gkg接種劑量作為下一步大田試驗的依據。

由于功能菌株不同和試驗作物對象不同等差異，導致本試驗結果與其他研究結果有所差異。例如王濤等利用微生物菌肥處理黃瓜植株的長勢明顯好于對照，葉綠素含量、根系活力、土壤pH值及土壤有機質、堿解氮、有效磷、有效鉀含量明顯高于對照10]。賀國強等報道，使用復合菌劑比單菌菌劑在小麥種子發芽率、芽長、根長、單株生物量干質量、單株生物量鮮質量、發芽指數及活力指數方面效果好，并且產量也高11]。曹恩琿等也曾報道，使用復合菌劑能提高土壤有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀等土壤養分的質量分數，降低土壤酸度，同時還能顯著增強土壤脲酶、磷酸酶、纖維素酶及過氧化氫酶的活性12]。因此，對固氮芽孢桿菌C2菌劑與其他功能菌混合制成的復合菌劑，需要進一步研究其使用效果。

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