腐植酸生物菌肥对保护地次生盐渍化土壤改良的影响

腐植酸生物菌肥对保护地次生盐渍化土壤改良效果及对根结线虫的影响_2013年论文集

腐植酸生物菌肥对保护地次生盐渍化土壤改良效果及对根结线虫的影响

高　亮　谭德星

(山东省潍坊岛本微生物研究所　潍坊　261041)

摘　要：利用解淀粉芽孢杆菌和粉状毕赤酵母菌接种到褐煤腐植酸中，经好气性发酵生产出生物菌肥，应用于保护地次生盐渍化土壤改良，保护地土壤理化性状显著改善，土壤微生物数量明显增多，生物量碳、土壤的呼吸作用和酶活性也有一定增加；土壤中南方根结线虫数量明显减少，有益的小杆线虫数量增多；黄瓜666.7 m2产量9918.4 kg，比CK增产22.61%；黄瓜根系中根结比率降低；黄瓜长势良好，植株健壮，叶色浓绿，未出现盐渍化危害症状。试验表明，腐植酸生物菌肥对于改良保护地次生盐渍化土壤，抑制根结线虫具有一定效果。

关键词：解淀粉芽孢杆菌　粉状毕赤酵母菌　腐植酸　生物菌肥　保护地　次生盐渍化　黄瓜　根结线虫

Improve Effects of Humic Bacteria Fertilizers in Secondary Salinization Soil of Greenhouse and Its Impacts on Root Knot Nematode

Gao Liang, Tan Dexing

(Weifang Institute of Shimamoto Microbial Technology Shandong Province, Weifang, 261041)

Abstract: Bacillus amyloliquefaciens and Pichia farinosa were inoculated in lignite humic acids, and bacteria fertilizers were produced with aerobic fermentation.They were used in secondary salinization soil of greenhouse.They could enhance the soil microorganisms quantity and improve the physicochemical properties of soil significantly by increasing microbial biomass carbon, soil respiration and soil enzyme activities.The quantity of Moidogyne incognita reduced significantly, and  the quantity of Caenorhabditis elegans increased.The yield of cucumber was 9918.4kg per 666.7m2, increase production was up to 22.61% comparing CK.Root tubercle rates were reduced in the roots of cucumber.Cucumber showed good growth with dark green leaves and robust plants as well as no symptoms of salnization after using the humic acids bacteria fertilizers.The results indicated that the humic acids bacteria fertilizers are effective for improving secondary salinization soil of greenhouse and controlling root knot nematode.

Key words: Bacillus amyloliquefaciens; Pichia farinosa; humic acid; bacteria fertilizer; greenhouse; secondary salinization; cucumber; root knot nematode

当前，土壤盐渍化和根结线虫为害是保护地蔬菜生产的重要限制因子。土壤次生盐渍化是由于保护地土壤环境封闭、盲目施肥、不合理灌溉等致使土壤含盐量增加，从而引起作物生长发育受到抑制，产量和品质降低的现象。如不注意采取措施防治，盐渍化程度会随设施种植年限的增加而加剧，不仅影响到农产品的产量和品质，还对环境污染存在潜在威胁。

山东省潍坊岛本微生物技术研究所承担了利用腐植酸微生物技术进行保护地次生盐渍化土壤生物改良的工作，先后在山东省寿光市、青州市，山西省怀仁县、太谷县、清徐县，陕西省华县等地进行了利用腐植酸生物菌肥进行保护地次生盐渍化土壤改良试验的研究，取得了一定的效果。

本试验通过筛选耐盐碱的有益微生物，并将其作为功能菌接种到褐煤腐植酸中，发酵生产出生物菌肥，用于保护地次生盐渍化土壤处理，通过分析土壤变化和黄瓜生长发育情况，探讨该技术对保护地盐渍化土壤改良的作用效果和对根结线虫的影响。

1　材料和方法

1.1　试验设计

试验于2010-2012年在山东省寿光市蔬菜高科技示范园进行。试验设4个处理。处理1：腐植酸生物菌肥75 kg/666.7 m2；处理2：竞品生物菌肥75 kg/666.7 m2；处理3：等基质发酵腐植酸生物菌肥(除不接种微生物外，其他同腐植酸生物菌肥) 75 kg/666.7 m2；处理4：空白对照(CK)。试验地耕地，浇水，除草，播种期，种植密度及使用化肥等各项管理措施均一致。日光温室东西走向，长80 m，宽9 m，共75畦，每畦栽植2行，每行栽植32株，畦面呈马鞍状，地膜覆盖。小区面积33.3 m2，随机区组排列，重复3次，设保护行。

1.2　供试材料

供试的巨大芽孢杆菌CGMCC1.2393和粉状毕赤酵母菌AS2.2514购于中国科学院微生物研究所。腐植酸生物菌肥由山东省潍坊市华滨生物科技有限公司生产，其中含有昆虫蛋白，褐煤腐植酸，富含氨基酸、维生素、矿物质等营养元素，其有效活菌数≥0.5亿个/克，其中解淀粉芽孢杆菌≥0.3亿个/克，粉状毕赤酵母菌≥0.2亿个/克。生物菌肥系普通商品，其载体为发酵鸡粪，有效活菌数≥0.2亿个/克。

1.3　供试作物

黄瓜，品种为荷兰品种。

1.4　试验方法

使用生物菌肥方法：挖定植穴，每穴用8～10g菌肥，撒于穴底，与土拌匀后定植黄瓜秧苗。试验期内共使用3次腐植酸生物菌肥，分别于定植后0、30 d、120 d进行。取土方法：每次施菌肥前取土和根系样本，黄瓜拉秧后再取1次，共取4次。采取平衡跳跃法采集根际土样，每个重复定位9个采样点，每个样品点为0～25 cm的采样深度，每点取土1000 mL，混合后，用四分法缩减至500 mL备检。每处理挖取3株黄瓜根际样本，测定其根瘤数量。用浅盘法分离根结线虫。

1.5　测定方法

黄瓜产量和植物学性状为小区实测值；

黄瓜拉秧后取土，进行土壤分析，土壤分析采用常规土壤农化分析方法；

EC值采用1:5水浸提电导法测定；

土壤全盐量采用重量法测定；

土壤阳离子测定Ca2+和Mg2+(采用EDTA法测定)，Na+和K+(采用火焰光度计测定)；

微生物生物量测定采用经典稀释平板培养计数法；

土壤脲酶测定采用靛酚蓝比色法；

土壤过氧化氢酶活性测定方法：称取5 g风干土样，置于150 mL三角瓶中，注入40 mL蒸馏水和5 mL 0.88 mol/L过氧化氢，设置不加土样的对照。放于120 r/min摇床上震荡30 min，然后加入5 mL 6 mol/L的H2SO4以终止反应。用致密滤纸过滤。取滤液25 mL，用0.1 mol/L的KMnO4溶液滴定至微红色。以单位土重的0.1 mol/L的KMnO4毫升数表示酶活性。

土壤基础呼吸作用的测定方法：每个土样准备2只相同容积，可密封的培养瓶，1只做处理，另1只作空白对照。各称取20g新鲜土样平铺于瓶子底部，调节土壤含水率至田间持水量的60%。将1只烧杯放置在土样上，迅速移取5 mL 1 mol/L的NaOH于烧杯中，密封瓶口，在25 ℃下培养24 h，取出NaOH烧杯，加入2 mL浓度为0.5 mol/L的BaCl2溶液及3滴酚酞指示剂，用0.5 mol/L的HCl滴定剩余的NaOH至无色，计算释放的CO2量。对照瓶中只是不加土样，其余完全相同。

微生物生物量碳测定方法：3个处理分别称取20.0g新鲜土样，置于150 mL塑料瓶中，放入内盛100 mL无醇CHCl3烧杯的真空干燥器中，抽真空，使CHCl3沸腾5 min，保持真空并在25 ℃黑暗条件下灭菌24 h，将盛有CHCl3的烧杯取出后，反复抽真空至除尽样品中的CHCl3为止。加入100 mL 0.5 mol/L的K2SO4于塑料瓶中，25 ℃恒温振荡30 min后过滤，滤液中的碳用TOC-VCSN型有机碳分析仪测定，以不熏蒸相同土样作为对照。微生物生物量碳为两者之差除以转换系数0.35，微生物代谢量等于基础呼吸强度与微生物量碳之比。

光学显微镜下，参照Goodey的分类系统(1963)、尹文英的《中国土壤动物检索图鉴》(1998)、刘维志的《植物线虫志》(2004)和谢辉的《植物线虫分类学》(2005)，将线虫鉴定到属，并统计各属线虫的数量，再根据所取黄瓜根系的数量比例计算根系中根结比率。

1.6　数据处理

用Excel2003和SPSS16.0软件进行数据分析和差异显著性检验。

2　结果与分析

2.1　生物菌肥中主要功能微生物的特征特性

2.1.1　解淀粉芽孢杆菌

解淀粉芽孢杆菌的细胞形态和理化试验结果见表1。

表1　解淀粉芽孢杆菌细胞形态和理化试验结果
Tab.1 The results of cellular and bio-chemical character of Bacillus amyloliquefaciens

2.1.2　粉状毕赤酵母菌

粉状毕赤酵母菌的形态特征：在25 ℃YM固体培养基培养5d，细胞卵圆形或柱状，大小为1.5～5.0×3.0～18.0 μm。菌落为白色，奶酪状，表面粉状。能产生4个圆形子囊孢子的子囊。

DNA序列分析：测定了粉状毕赤酵母AS2.2514大亚基rRNA基因(26 S rDNA)的D1/D2区域的碱基序列，正分链验证，确定了572个碱基位点。通过在GenBank/EMBL/DDBJ国际核酸序列数据库内进行同源序列搜索，确定了其微生物学地位。

2.2　对保护地盐渍化土壤理化性状的影响

腐植酸生物菌肥用于保护地盐渍化土壤改良，同CK比较，pH值降低0.71；电导率降低0.83 ms/kg；土壤全氮增加0.14 g/kg；有效磷增加15.87 mg/kg；有效钾增加21.57 mg/kg；土壤有机质增加4.20 g/kg。处理1明显优于未接菌的处理3。其他处理法也有不同程度的改善。见表2。

表2　不同改良法对保护地盐渍化土壤理化性状的影响
Tab.2 The effects of difference improve methods on physicochemical properties of greenhouse soil

2.3　对保护地盐渍化含盐量的影响

腐植酸生物菌肥用于保护地盐渍化土壤改良，同CK比较，土壤阳离子、阴离子和总盐量均明显减低，土壤次生盐渍化得到改善。见表3。

2.4　对保护地盐渍化土壤微生物生物量的影响

腐植酸生物菌肥用于保护地次生盐渍化土壤改良，同CK比较，细菌数增多18.99×107 cfu/ g；放线菌数增多7.81×107 cfu/g；真菌数增多3.44×105 cfu/g；藻类也有显著增多；侵染黄瓜的根结线虫以南方根结线虫(Meloidogyn incognita Chitwood)为主，占根结线虫的85%以上，使用腐植酸生物菌肥的根结线虫发生极少；有益的小杆线虫(Rhobditis spp.)明显增多。土壤微生物数量增多，改善了土壤微生态环境，提高了土壤肥力。处理1明显优于处理3。见表4。

表3　不同改良法对保护地盐渍化土壤含盐量的影响
Tab.3 The effects of difference improve methods on saitnesslinity of greenhouse soil

表4　不同改良法对保护地盐渍化土壤微生物生物量的影响
Tab.4 The effects of difference improve methods on biomass of soil microbe

注：土壤微生物生物量单位为×107 cfu/g；各列中不同小写字母代表处理间达显著差异(P＜0.05)，下同。

2.5　对保护地次生盐渍化土壤生物量碳、呼吸作用和酶活性的影响

从表5看出，腐植酸生物菌肥用于盐碱地保护地次生盐渍化土壤改良，土壤生物量碳比CK提高68.48%；土壤呼吸强度比CK提高47.74%；土壤过氧化氢酶活性提高41.16%；土壤脲酶活性降低29.72%。

表5　不同改良法对保护地次生盐渍化土壤生物量碳、呼吸作用和酶活性的影响
Tab.5 The effects of difference improve methods on bimass carbon, respiration and enzymeatic activities of greenhouse soil

2.6　对黄瓜植物学性状的影响

从表6看出，腐植酸生物菌肥用于盐碱地保护地次生盐渍化土壤改良，黄瓜植物学性状均有所改善。植株叶色浓绿，生长发育正常，未出现盐碱危害症状。根结比率显著降低。

表6　不同改良法对黄瓜植物学性状的影响
Tab.6 The effects of difference improve methods on botany characters of cucumber

2.7　对黄瓜产量的影响

从表7看出，腐植酸生物菌肥应用于保护地次生盐渍化土壤改良，同CK比较，每666.7 m2产量达9918.4 kg，增产率22.61%；同处理3比较，增产率10.33%。

表7　不同改良法对黄瓜产量的影响
Tab.7The effects of difference improve methods on jield of cucumber

3　结论与讨论

本试验通过选择耐盐的巨大芽孢杆菌和粉状毕赤酵母菌优势菌株，发酵生产出腐植酸生物菌肥，其有效活菌数量大，群体效应明显，作用时间长。即使不接种有益微生物，仅限于腐植酸有机肥，也有一定作用。腐植酸生物菌肥用于黄瓜生产，黄瓜生长发育良好，666.7 m2产量达9918.4 kg，增产率22.61%，而且土壤理化性状得到改善，土壤微生物数量增多，由于生物菌肥产品中添加了昆虫蛋白，富含氨基酸、维生素、矿物质等营养元素，在满足微生物快速生长繁殖的同时，诱导了土壤中食细菌线虫、食真菌线虫和杂食捕食线虫等有益线虫的快速增值，从而抑制了植物侵染性根结线虫的发生，减少了其危害，其控制机理仍需要进一步研究。