微生物改良曹妃甸鹽堿土壤種植效果的研究

郭 瑋，楊 宸，孫朝陽，郭之樂，路思晗，王巍杰

（1.華北理工大學 生命科學學院，河北 唐山 063210；2.唐山市豐南區惠福園生態養殖有限公司，河北 唐山 063300）

近年來，隨著鹽堿地面積不斷擴大以及農業用地和水資源的枯竭，對鹽堿地的改良和治理問題成為國際熱門話題。我國鹽堿地面積巨大且具有分布廣泛的特點,研究和改良鹽堿地并對其進行合理利用對修護我國生態環境,特別是在保證耕地總量平衡等方面具有極其重要的意義。河北唐山曹妃甸地區海水養殖場和鹽田廣泛分布，土壤鹽分高度聚集，為重壤質濱海鹽土，土壤鹽分以氯鹽和鈉鹽為主，土壤容重大、通透性差，鹽堿化嚴重增加了對植物的脅迫作用，影響植物的生長，不利于當地經濟發展。

目前，鹽堿地改良主要采用物理改良、化學改良和生物改良3種方法。本研究以地衣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌為主要生物改良微生物，以雞糞為菌劑載體制備一種具有改良鹽堿土壤的微生物菌劑，通過盆栽試驗，考察地衣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌不同混合比例對四季青小白菜生長情況、可溶性糖和維生素C含量，以及土壤中所含有機質、氮、磷、鉀含量的變化，探索微生物改良曹妃甸鹽堿土壤的種植效果。

1 材料和方法

1.1 試驗土壤

供試鹽堿土來自唐山市曹妃甸區華北理工大學生命科學學院前空地，采樣時土壤表面布滿堿斑，采樣深度2～10 cm。

1.2 試驗肥料

本研究所用肥料為新鮮雞糞，加入稻殼、鋸末、水，比例為3∶1∶1∶3，發酵2周后制得。

1.3 試驗菌種、四季小白菜

地衣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌（由華北理工大學生命科學學院試驗室提供）。

四季青小白菜品種為F（購于淘寶金種子農資店），前期將種子播種于營養土中獲得幼苗供后期移苗用于試驗。

1.4 試驗儀器

T6型紫外分光光度計；OK-V24型土壤肥料養分速測儀；THZ-92A型氣浴恒溫振蕩器；pH測試儀。

1.5 試驗設計

根據鹽堿土壤中是否加入肥料及加入菌劑比例不同，設置為7個處理組，各組處理條件如表1。

表1 盆栽試驗分組及處理

每個處理重復3次，所有盆栽其他無關變量均一致。待四季青小白菜成熟，剪取葉片進行可溶性糖和維生素C含量測定；土壤測定pH值、有機質、銨態氮、全鉀、磷含量。

1.6 測定項目與方法

1.6.1 菌種拮抗試驗 采用劃線法將地衣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌的菌液涂布在培養皿中，37℃恒溫培養24 h，觀察2條線交叉處2種菌種是否正常生長。圖1為菌種拮抗試驗圖，由圖中方框兩線交叉處可知2種菌可共同存在，驗證2種菌種制成微生物菌劑的可行性。

圖1 拮抗試驗圖

1.6.2 微生物菌劑的制備 分別活化地衣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌，采用分光光度計測定OD值，控制數值在0.6～0.8范圍內。用Design-Experts設計地衣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌配比試驗,按比例混合2種菌種制備微生物菌劑。

1.6.3 四季青小白菜可溶性糖、維生素C含量測定采用蒽酮法測定可溶性糖。精密稱取葡萄糖0.1 g，用蒸餾水稀釋成1 mL含200 μg葡萄糖的溶液，精密吸取0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0 mL溶液，分別加水稀釋至總體積2.0 mL，測定OD值，以葡萄糖含量為橫坐標，吸光度值為縱坐標進行線性回歸，得到回歸方程=0.007+0.000 5，=0.999 5(n=6),葡萄糖在0～200 μg·mL范圍內有良好的線性關系。

采用紫外分光光度法測維生素C含量。精密稱取維生素C 0.1g，用2%偏磷酸溶液稀釋成1 mL含0.1 mg維生素C的溶液，精密吸取0，1，2，4，6，8，10 mL溶液，分別加2%偏磷酸溶液稀釋至總體積為100 mL，測定OD值，以維生素C含量為橫坐標，吸光度值為縱坐標進行線性回歸，得出回歸方程=0.060 5-0.000 7，=0.999 5(n=7)，維生素C在0～10 μg·mL范圍內有良好的線性關系。

根據不同處理下葉片勻漿后所測吸光度計算四季小白菜維生素C、可溶性糖含量。

1.6.4 土壤理化性質檢測 使用土壤肥料養分速測儀檢測土壤銨態氮、全鉀、全磷、有機質含量，使用pH測試儀對土壤pH值進行測定。

1.7 數據處理

試驗數據用Origin2017軟件繪制柱狀圖，IBM SPSS Statistics 25軟件分析顯著性。

2 結果與分析

2.1 不同處理對土壤理化性質的影響

曹妃甸地區適量生長植物的表層土pH值為6.9。表2為不同處理條件下土壤各項指標，空白組和試驗組1、2a、2b、2c、2d、2e試驗結果比較，試驗組1 pH值仍偏堿性，試驗組2a、2b、2c、2d、2e為適合植物生長的pH值，表明地衣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌能不同程度改善鹽堿地pH值；試驗組2a、2b、2c、2d、2e土壤有機質、銨態氮、全磷濃度均高于試驗組1，其中試驗組2a土壤有機質濃度和全磷濃度升高最多,分別為86.56‰和24.17‰；試驗組2d銨態氮濃度增加最多，為281.91‰；試驗組1、2a、2b、2c、2d、2e全鉀的含量均高于空白組，除試驗組2e全鉀濃度均比試驗組1高外，試驗組2a、2b、2c、2d全鉀濃度比試驗組1低，土壤全鉀含量的變化可能和復合菌劑中地衣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌配比有關。

表2 不同處理對土壤理化性質的影響

2.2 不同處理對四季青小白菜可溶性糖、維生素C含量的影響

2.2.1 不同處理對四季青小白菜葉片可溶性糖含量的影響 由圖2可知，試驗組1、2a、2b、2c、2d、2e可溶性糖含量均高于空白組，分別為3.0，9.81，13.6，14.1，15.0，15.7 mg·g，不同處理下各組四季青小白菜可溶性糖含量均具有明顯差異。微生物菌劑能明顯提高四季青小白菜可溶性糖含量，地衣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌的比例為1∶3時，可溶性糖含量最高。

圖2 不同處理對四季青小白菜可溶性糖含量影響

2.2.2 不同處理對四季青小白菜葉片維生素C含量影響 由圖3可知，試驗組1、2a、2b、2c、2d、2e維生素C含量均高于空白組，分別為0.19，0.38，0.44，0.52，0.57，0.63 mg·g，除空白組與試驗組1試驗結果無明顯差異外，各組間均具有明顯差異。微生物菌劑能明顯提高四季青小白菜維生素C含量，地衣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌的比例為1∶3時，維生素C含量最高。

圖3 不同處理對四季青小白菜維生素C含量影響

2.2.3 不同處理對四季青小白菜長勢的影響由空白組、試驗組1、2a、2b、2c、2d、2e四季青小白菜長勢圖（圖4）可以看出，試驗組1、2a、2b、2c、2d、2e四季青小白菜長勢優于空白組，試驗組1四季青小白菜葉片呈黃綠色，試驗組2e四季青小白菜葉片面積最大且綠色較深。結果表明，微生物菌劑具有促進植物生長的作用，地衣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌的比例為1∶3時，促進蔬菜效果最佳。

圖4 不同處理蔬菜長勢圖

3 結論與討論

土壤是自然界最復雜的生態系統之一，是維持植物正常生長和保證糧食安全的必要條件。土壤pH值和有機質、氮、磷、鉀等營養成分含量對植物生長至關重要。曹妃甸大部分地區為鹽堿地，且植物生長必須的營養成分含量偏低，不適合植物生長，造成土地資源嚴重浪費。

本研究進行微生物改良曹妃甸鹽堿土壤種植效果的探索，通過施加雞糞、地衣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌制成的微生物菌劑研究四季青小白菜盆栽生長情況和葉片可溶性糖、維生素C含量，以及鹽堿土壤pH值、有機質、全、磷、銨態氮含量變化。試驗結果表明，雞糞和微生物菌劑聯合應用能夠明顯改善土壤理化性質，促進四季青小白菜生長，地衣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌制成的微生物菌劑的作用效果和2種菌種混合比例有關，地衣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌1∶3混合制備的菌劑改良曹妃甸鹽堿土壤種植效果最好，土壤pH值為6.6，土壤有機質為80.97‰、銨態氮為277.84‰、全磷為17.92‰、全鉀為14.51‰，土壤營養成分濃度提高幅度較大；四季青小白菜葉片可溶性糖和維生素C濃度明顯提高，分別為15.7，0.63 mg·g。

我國鹽堿地資源豐富，土地貧瘠，鹽堿地治理是關系到國計民生的重要舉措，合理利用微生物改良鹽堿地，擴增植物種植面積，在“雙碳”經濟背景下，具有重要的經濟效益和社會效益。