生物膜化生物肥對馬尾松幼苗氣體交換和生物量累積的影響

摘要：生物膜化生物肥是目前國際上流行的一種生物肥，因不同的植物所需的微生物種類不同，在其應用到實際生產之前需進行相應的實驗，為了更好地培育馬尾松幼苗，本研究利用一種自制的生物膜化生物肥，將其應用到馬尾松幼苗的培育上，以期檢驗其效果。實驗結果表明，生物膜化生物肥的使用可以顯著地增加馬尾松幼苗的凈光合速率，而顯著地降低其胞間二氧化碳濃度，但顯著降低光能和水分利用效率。生物膜化生物肥可以顯著地增大Y（II）、ETR和Fv/Fm，而對qP和qN沒有顯著的影響。光合速率的增大導致馬尾松幼苗的根、地上部分以及總生物量地顯著增加。這些結果表明，本生物膜化生物肥能夠應用到馬尾松幼苗的培育。

關鍵詞：生物膜化生物肥；馬尾松；氣體交換；生物量累積

中圖分類號：S723.1+3文獻標識碼：A文章編號：1004-3020（2017）05-006-04The Effects of Biofilmed Biofertilizer Infection on Gas Exchange

and Biomass Accumulation of Pinus massoniana SeedlingsXiang Qingsong

（Forestry Bureau of JianshiEnshi445300）

Abstract： Biofilmed biofertilizers （BFBF） are different from regular biofertilizers. Different plants symbiose with different microorganisms， therefore BFBF should be tested before they are used in agriculture and forestry. In the present study， a new BFBF was used in culture of Pinus massonicana seedlings. These results showed that the BFBF significantly increased net photosynthesis rate and decreased intercellular CO2 concentration， and at the same time significantly reduced the use efficiency of water and light. The BFBF significantly increased Y（II）， ETR， and Fv/Fm， but showed no effect on qP and qN. Increase in net photosynthesis rate induced by the BFBF resulted in significant increase in root biomass， shoot biomass， and total biomass.

Key words：biofilmed biofertilizer；Pinus massoniana；gas exchange；biomass accumulation

在中國目前的經濟發展狀況下，農村大部分青壯年勞力紛紛進入城市工作，留守在農村的為老弱婦女。這些人無力在保證農作物生長良好、產量高的條件下，繼續保持農田肥力的持續維持。在農作過程中，他們大量使用化學肥料，而極少使用有機肥，從而使農田肥力持續下降，同時對農田周圍的河流湖泊造成面源污染。

面對嚴重的環境問題，環境友好型的農業耕作栽培技術得到了廣泛的推廣[1]。這些技術的推廣旨在維持農田土壤的持續性以及農業害蟲的管理。在這種大背景下，生物膜化生物肥的使用為人們大力提倡。

生物膜化生物肥是指由多種有益的微生物構成的復雜群落以及具有粘性的細胞外聚合物質組成的復合體薄膜 。這些有益的微生物包括固氮菌和溶磷真菌。在生物膜化生物肥中，有益微生物是固定的，它們被包裹在細胞外聚合物中，與環境中的其它微生物建立緊密聯系。在生物膜化生物肥中，微生物占其干重的比例低于10%，而細胞外聚合物則超過90%。這類生物膜附著在植物根系表面，可被用作生物膜化的生物肥和非豆科植物的生物控制劑。目前，國際上生物膜化生物肥已在水稻、茶葉、小麥、玉米、西紅柿、辣椒、大白菜等農作物上得到評價與應用[15]。生物膜化生物肥的優點是：①生物膜化生物肥中的聚合物可以為自身的微生物和植物根際微生物提供營養；②生物膜化生物肥可以加強土壤顆粒形成團粒結構以改善土壤結構；③聚合物可以幫助植物免遭水分脅迫；④生物膜內的微生物可以促進植物對養分的吸收；⑤生物膜內的微生物可以增強植物的抗病和抗蟲能力。在農田條件下，生物膜化生物肥可以節省50%的化肥而不降低農作物的產量[6]。這樣，生物膜化生物肥比傳統的生物肥對農民更具有吸引力。正因為如此，目前在國外大力開展生物膜化生物肥的基礎研究和應用研究[5，78]。

湖北林業科技第46卷第5期向青松：生物膜化生物肥對馬尾松幼苗氣體交換和生物量累積的影響生物膜化生物肥是當前國際上流行的新型生物肥，它與通常的生物肥不同。目前，生物膜化生物肥在園藝作物生產上應用較多，而在林業苗木生產運用較少，而且不同的植物所共生的微生物不同，因此，生物膜生物肥在應用林木苗木生產之前，需進行實驗，然后確定生物膜生物肥的微生物組成，最后才能在實際生產上進行應用。本研究試圖將生物膜化生物肥應用于林業苗木生產上，為苗木生產節省生產成本，同時為維持苗床土壤肥力提供一種新途徑。

1材料與試驗方法

1.1試驗材料

馬尾松種子從林木種子公司購買。以05%高錳酸鉀溶液對馬尾松種子進行消毒 15 min，清洗后播入裝有素沙的塑料盆中。待發芽長出一片真葉后移入裝有培養基質的塑料盆（直徑25 cm），每盆栽植3棵小苗。一周后對小苗進行接種處理：每盆加入20 mL生物膜化生物肥。該生物膜化生物肥由銅綠假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa）、哈茨木霉（Trichoderma harzianum Rifai）、巨大芽孢桿菌（Bacillus megaterium de Bary）等菌種和1%的生物聚合物組成。對照處理只澆灌20 mL的1%生物聚合物。各個處理均20盆。所有苗木放在露天培養，根據培養基質的水分情況進行澆水。endprint

1.2氣體交換和熒光的測定

氣體交換采用LiCor 6400 光合儀（美國LI-COR公司）測定。在晴朗的上午900～1200，采用該光合儀的配件針葉葉室測定，每個處理選擇生長狀況一致的20株小苗進行測定。熒光參數測定采用JuniorPAM熒光儀（德國 WALZ 公司），在已測定氣體交換的馬尾松幼苗上選擇3根針葉，并攏后夾上熒光葉室。測定時PAR強度設置為190 μmol·m-2· s-1。

1.3生物量分析

將馬尾松幼苗從培養基質中取出，用自來水清洗干凈后帶回實驗室，將幼苗用吸水紙吸干表面水分后裝入信封，然后在烘箱中以80 ℃溫度烘12 h。帶樣品冷卻后，用剪刀從根頸處將幼苗分開，然后以分析天平分別稱量。

1.4數據處理

根莖比以各幼苗的根生物量除以其地上部分的生物量計算。以SPSS軟件（v10）對氣體交換和熒光各參數進行統計分析，以p=005為差異顯著性檢驗水平，分析處理組和對照組各參數之間的差異。

2試驗結果

2.1接種對馬尾松幼苗氣體交換的影響

接種顯著地增加了馬尾松幼苗的凈光合速率和蒸騰速率（圖1A，p<005），而顯著降低葉片胞間二氧化碳的濃度（圖1B，p<005）。接種對氣孔導度沒有顯著的影響（圖1C，p>005），而顯著地增大了水分虧缺（圖1C，p<005）。

2.2接種對水分和光能利用效率的影響

接種對馬尾松幼苗水分和光能利用效率產生了影響（圖2）。從圖2來看，接種顯著地降低了馬尾松幼苗的水分利用效率（圖2A）和光能利用效率（圖2B）（p<005）。

2.3接種對葉綠素熒光參數的影響

接種對不同的葉綠素熒光參數的影響不同（圖3）。接種顯著地增加了Y（Ⅱ）（圖3A， p<005），而對qL沒有顯著地影響（圖3A，p>005）。接種對NPQ沒有顯著地影響（圖3B，p>005），而顯著地增

加Fv/Fm （圖3B，p<005），也顯著增大ETR（圖3C， p<005）。接種對熒光參數Y（NO）和Y（NPQ）均沒有顯著的影響（圖3D，p>005），對熒光參數qP和qN也沒有顯著的影響（圖3E，p>005）。

2.4接種對生物量累積和根莖比的影響

接種顯著地增加了馬尾松幼苗根、莖和總生物量（圖4A，p<005），但對根莖比沒有顯著地影響（圖4B，p>005）

3討論

本研究所用的生物膜化生物肥的使用可顯著地增大馬尾松幼苗凈光合作用速率（圖1A），這種效果來自生物膜化生物肥對光合作用機制的影響。它對光合作用機制的影響又分為兩個方面，其一是該生物膜化生物肥可以顯著地降低馬尾松幼苗葉片的胞間二氧化碳的濃度（圖1B），其次，這種生物膜化生物肥的使用顯著增加了Y（II）、Fv/Fm和ETR，盡管它沒有對qP和qN沒有顯著的影響（圖3E），對Y（NO）和Y（NPQ）也沒有顯著的影響（圖3D）。

凈光合作用速率的顯著增加（圖1A）引起了馬尾松幼苗生物量累積的變換。盡管生物膜化生物肥中的微生物在植物根際活動會增大植物向根際的碳輸送，但并沒有引起根生物量和總生物量的下降，反而導致根生物量、地上部分生物量和總生物量的顯著增加（圖4A）。從此可以看出該生物膜化生物肥對馬尾松幼苗的增效作用。

從圖2A來看，該生物膜化生物肥顯著地降低了馬尾松幼苗的水分利用效率，因此建議在使用該生物膜化生物肥時，需加強其水分管理以增強該生物膜化生物肥的效果。

參考文獻

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2017年10月湖 北 林 業 科 技endprint