不同磷細(xì)菌肥對(duì)玉米生育期土壤養(yǎng)分及酶活性的影響

高宏峰

（晉中職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西晉中030600）

由于磷的當(dāng)季利用率較低[1]，當(dāng)土壤供磷水平較低時(shí)，通常采用施肥來(lái)補(bǔ)充調(diào)節(jié)，滿足作物的營(yíng)養(yǎng)需求。磷在土壤中極易被固定而使其有效性降低，因此，對(duì)解磷菌的研究一直受到科學(xué)家的重視[2]。除了人工施用化學(xué)磷肥以外，施用能夠分解土壤中難溶態(tài)磷的解磷細(xì)菌肥料，使其在作物根際形成一個(gè)磷素供應(yīng)較充分的微區(qū)[3]，增加土壤中磷的有效性，改善土壤供磷狀況[4]，提高植物生物量和產(chǎn)量[5]，也是一個(gè)重要途徑。微生物肥料或菌劑能使失去微生物活性的土壤重新建立和恢復(fù)土壤微生物體系[6-8]。張文敏等[9-12]研究表明，使用菌肥能夠明顯改善土壤質(zhì)量、熟化土壤。開展解磷高效微生物的研究與應(yīng)用，對(duì)于挖掘土壤磷資源的利用潛力、節(jié)約磷肥投入、降低生產(chǎn)成本、保護(hù)我國(guó)磷礦資源和農(nóng)業(yè)高效持續(xù)發(fā)展具有重要的理論意義和實(shí)際意義[13]。

本研究通過(guò)盆栽試驗(yàn)，研究了不同磷細(xì)菌肥對(duì)玉米生長(zhǎng)不同生育期土壤養(yǎng)分和酶活性的影響，旨在為更好地研制磷細(xì)菌生物肥料提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試材料

1.1.1 供試土壤 本試驗(yàn)采用盆栽進(jìn)行，供試土壤為石灰性褐土，采自建筑工地下5～6 m 的生土，取回后風(fēng)干，過(guò)1 cm 篩備用。其理化性狀為：堿解氮8.05 mg/kg，速效磷3.74 mg/kg，速效鉀89 mg/kg，全氮0.12 g/kg，全磷0.31 g/kg，全鉀19.5 g/kg，磷細(xì)菌3.1×103個(gè)。

1.1.2 供試作物 供試玉米品種為中原單32 號(hào)。

1.1.3 供試菌肥 本試驗(yàn)所用菌種為有機(jī)磷細(xì)菌（蠟狀芽胞桿菌、巨大芽胞桿菌）和無(wú)機(jī)磷細(xì)菌（黃桿菌、假單胞菌），其分別從花壇土和耕地熟土中分離，根據(jù)菌種類型將磷細(xì)菌按照試驗(yàn)方案中菌群的組成分別制成菌液，在搖床上35 ℃培養(yǎng)3 d，培養(yǎng)結(jié)束后用草炭分別吸附各菌群的菌液，混勻后作為菌肥備用。所加菌種之間無(wú)拮抗反應(yīng)[14]。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 試驗(yàn)方案 本試驗(yàn)采用單因素完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。試驗(yàn)處理分別為：CK.不施菌肥；J1.蠟狀芽胞桿菌與巨大芽胞桿菌混合菌肥；J2.蠟狀芽胞桿菌與假單胞菌混合菌肥；J3.黃桿菌與假單胞菌混合菌肥；J4.黃桿菌與巨大芽胞桿菌混合菌肥。每個(gè)處理重復(fù)4 次。

1.2.2 試驗(yàn)實(shí)施與管理 試驗(yàn)于2009 年2 月25 日開始。所用培養(yǎng)盆規(guī)格為高40 cm，盆口直徑30 cm，盆底直徑20 cm，每盆裝風(fēng)干土10 kg。每個(gè)處理中所施底肥均為：N 0.15 g/kg，K2O 0.1 g/kg，雞糞3.2 g/kg。由于本試驗(yàn)的目的是研究解磷細(xì)菌群將無(wú)效磷轉(zhuǎn)化為有效磷的能力，為了減少誤差，未施磷肥。玉米于3 月2 日播種，每盆播種8 粒，3 月15 日發(fā)芽，定株3 棵，將所有培養(yǎng)盆隨機(jī)排放于溫室內(nèi)，定期輪換盆的位置。定期管理，并于三葉期、拔節(jié)期、大喇叭口期進(jìn)行采樣，測(cè)定其部分土壤養(yǎng)分含量及酶活性。

1.3 測(cè)定方法

土壤堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；速效磷采用NaHCO3浸提-鉬藍(lán)比色法測(cè)定；速效鉀采用NH4AC 浸提-火焰光度法測(cè)定；磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法測(cè)定；脲酶采用次氯酸鈉比色法測(cè)定；生物量磷采用氯仿熏蒸法測(cè)定；全磷采用鉬藍(lán)比色法測(cè)定[15]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel，SPSS 13.0 進(jìn)行計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同磷細(xì)菌肥處理對(duì)玉米不同生長(zhǎng)期土壤養(yǎng)分含量的影響

土壤養(yǎng)分是評(píng)價(jià)土壤自然肥力的重要因素之一。不同的種植措施都會(huì)影響土壤養(yǎng)分的空間變異和生物活性的變化。本試驗(yàn)主要研究的是磷細(xì)菌群對(duì)土壤各種磷含量的影響，玉米不同生育時(shí)期各處理中土壤堿解氮、速效磷、速效鉀、全磷及微生物生物量磷含量的差異顯著性檢驗(yàn)結(jié)果列于表1。

表1 不同磷細(xì)菌肥處理對(duì)玉米不同生育期土壤養(yǎng)分含量的影響

從表1 和圖1 可以看出，施用不同磷細(xì)菌肥均能提高玉米三葉期、拔節(jié)期和大喇叭口期的土壤堿解氮、速效磷、速效鉀、全磷和微生物生物量磷的含量。在玉米生長(zhǎng)的3 個(gè)重要生育時(shí)期，不同細(xì)菌菌肥處理對(duì)土壤養(yǎng)分的提高是不相同的。從圖1 可以看出，在三葉期，4 種菌肥處理土壤的堿解氮含量明顯高于CK，且各處理間差異顯著，J1，J2，J3 和J4 處理分別比CK 提高25.72%，34.35%，28.81%和12.34%，堿解氮含量從大到小的順序?yàn)镴2＞J3＞J1＞J4。在拔節(jié)期，J1，J2，J3，J4 處理分別比CK 提高了14.34%，36.71%，21.86%和15.05%，堿解氮含量由大到小的順序?yàn)镴2＞J3＞J4＞J1。在大喇叭口期，J1，J2，J3，J4處理分別比CK 提高了0.72%，19.07%，0.42%和15.01%，堿解氮含量由大到小的順序?yàn)镴2＞J4＞J1＞J3。

由圖1 和表1 可知，在玉米生長(zhǎng)的三葉期，J1 處理速效磷含量比CK 提高21.66%，J2 處理比CK 提高了43.13%，J3 處理比CK 提高了26.50%，J4 處理比CK 提高了32.88%，其含量由大到小的順序?yàn)镴2＞J4＞J3＞J1。在拔節(jié)期，J2處理比CK 提高的程度最大，提高了18.01%，而J1 處理的提高程度最小，只有1.91%，遠(yuǎn)小于其他3 個(gè)處理，速效磷含量由大到小的順序?yàn)镴2＞J4＞J3＞J1。在大喇叭口期，同前2 個(gè)生長(zhǎng)期相似，J1 處理對(duì)土壤速效磷的影響最小，只有4.31%，J2 處理對(duì)土壤速效磷的影響最大，提高幅度可達(dá)30.11%，遠(yuǎn)大于其他3 個(gè)處理，在此生長(zhǎng)期，速效磷含量由大到小的順序?yàn)镴2＞J3＞J4＞J1。

不同菌肥處理對(duì)土壤速效鉀含量也都有不同程度的提高。在玉米三葉期、拔節(jié)期和大喇叭口期，J1 處理較CK 提高了1.47%～12.30%；J2處理較CK 提高了6.07%～15.66%；J3 處理較CK 提高了3.43%～6.84%；J4 處理較CK 提高了3.69%～15.38%?？梢?，在玉米的3 個(gè)重要生長(zhǎng)時(shí)期，J2 處理對(duì)土壤速效鉀含量的影響較明顯，J4 處理影響次之，而J3 處理的影響最?。▓D1）。

對(duì)于土壤全磷，4 個(gè)菌肥處理也不同程度地影響其含量，在三葉期，J4 處理的提高程度最大，達(dá)到10.94%，J1 處理卻只提高了3.25%；在拔節(jié)期，J4 處理的提高幅度略大于J3 處理，分別為8.73%和8.55%，而J1 處理只有2.61%；在大喇叭口期，J4 處理影響最大，但只提高了5.89%，J2 處理僅次于J4 處理，提高了5.15%，J1 處理提高幅度最小，只有0.74%?？梢姡? 個(gè)菌肥處理中對(duì)玉米生長(zhǎng)的3 個(gè)時(shí)期土壤全磷含量提高最大的是J4 處理，而J1 處理影響最小。在3 個(gè)生育時(shí)期，各處理土壤全磷含量均呈略微下降的趨勢(shì)。

微生物生物量磷是解磷微生物分離出的一部分磷，必須考慮到添加菌肥對(duì)土壤磷含量影響的過(guò)程中，其影響對(duì)所分解的磷的吸收和同化利用。對(duì)于這部分磷，添加菌肥的處理比空白處理的增加效果是極其顯著的。在三葉期，J1 處理提高幅度最小，只有78.93%，其余3 個(gè)處理均提高了100%以上，其中，J4 處理提高幅度最大，達(dá)到了141.12%；在拔節(jié)期，J3 和J4 處理的增加幅度相當(dāng)，達(dá)到了115%左右，J1 處理影響最小，但提高幅度也達(dá)到了69.74%；在大喇叭口期，J3 和J4處理的增加幅度都達(dá)到了95%左右。并且可以看出，在玉米生長(zhǎng)三葉期、拔節(jié)期和大喇叭口期，各處理的生物量磷含量整體呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。

所有處理對(duì)玉米生長(zhǎng)的3 個(gè)重要時(shí)期的土壤速效養(yǎng)分的整體影響基本一致，均表現(xiàn)為三葉期＞拔節(jié)期＞大喇叭口期。經(jīng)差異顯著性分析可知，在這3 個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期各處理間差異基本都達(dá)顯著水平（P＜0.05），不同菌群對(duì)土壤堿解氮和速效磷的提高作用相當(dāng)，二者的提高程度均明顯強(qiáng)于速效鉀。

可以看出，J4 處理和J2 處理對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響較明顯，即無(wú)機(jī)與有機(jī)磷細(xì)菌混合處理表現(xiàn)出明顯的促進(jìn)作用，這是由于黃桿菌、假單胞菌屬于分解無(wú)機(jī)磷的菌種，可以分解土壤中無(wú)機(jī)磷，從而提高植株對(duì)磷素的吸收，并進(jìn)一步影響土壤中堿解氮含量；巨大芽胞桿菌、蠟狀芽胞桿菌屬于分解有機(jī)磷的菌種，2 種菌類組合產(chǎn)生的酶發(fā)揮了良好的解磷和溶磷作用，而J1 和J3處理的菌群是單純的有機(jī)磷細(xì)菌或無(wú)機(jī)磷細(xì)菌相混合，沒有形成很好的互補(bǔ)作用，從而在提高土壤養(yǎng)分尤其是各種磷含量方面失去了優(yōu)勢(shì)。

從不同處理對(duì)3 種不同形態(tài)磷含量的變化可知，J4 處理在提高土壤速效磷方面是優(yōu)勢(shì)菌群。說(shuō)明低磷脅迫下，黃桿菌和巨大芽胞桿菌混合菌肥能夠發(fā)揮較好的解溶磷效果，黃桿菌和巨大芽胞桿菌的協(xié)同作用比其他菌群組合更有利于土壤中固定態(tài)磷和緩效態(tài)磷向有效態(tài)轉(zhuǎn)化，增加土壤速效磷的含量，因此，可以緩解石灰性土壤中磷素缺乏的現(xiàn)狀。但是由于在處理不同形態(tài)的磷方面各個(gè)菌群都有自己的優(yōu)勢(shì)，所以，在全磷含量上沒有太大的差異。另外，由于脲酶活性的變化也可引起土壤氮素狀況的改變，所以，其具體機(jī)理還有待于進(jìn)一步研究。

2.2 不同磷細(xì)菌肥處理對(duì)玉米不同生長(zhǎng)期土壤酶活性的影響

2.2.1 不同處理對(duì)土壤磷酸酶活性的影響 土壤磷酸酶是植物根系與微生物的分泌產(chǎn)物，是促進(jìn)土壤有機(jī)磷化合物分解的酶類，也是土壤磷素肥力的指標(biāo)之一。不同解磷菌群活性的差異對(duì)土壤磷素供應(yīng)水平有直接影響。不同磷細(xì)菌肥處理對(duì)玉米生長(zhǎng)3 個(gè)時(shí)期的土壤磷酸酶含量的影響如圖2 所示。

從圖2 可以看出，4 種磷細(xì)菌肥處理在玉米3 個(gè)重要生長(zhǎng)期內(nèi)對(duì)磷酸酶活性都有提高作用。J1 處理在玉米生長(zhǎng)期內(nèi)相對(duì)于各時(shí)期的CK，土壤磷酸酶活性提高了6.96%～39.98%；J2 處理相對(duì)于各時(shí)期的CK，土壤磷酸酶活性提高了20.91%～47.83%；J3 處理相對(duì)于各時(shí)期的CK，土壤磷酸酶活性提高了18.76%～35.87%；J4 處理相對(duì)于各時(shí)期的CK，土壤磷酸酶活性提高了11.79%～51.85%。且4 個(gè)菌肥處理土壤磷酸酶含量在各時(shí)期與CK 相比，差異均顯著（P＜0.05）。

在玉米生長(zhǎng)的3 個(gè)時(shí)期，土壤磷酸酶含量均為J2 處理最高，且呈現(xiàn)略微上升的趨勢(shì)。在三葉期，4 個(gè)處理間磷酸酶含量相差不大；到拔節(jié)期，各處理間差異變化明顯；大喇叭口期，各處理間影響差異有所減小?？梢?，J2 和J4 處理對(duì)土壤磷酸酶含量影響較大，即無(wú)機(jī)與有機(jī)磷細(xì)菌混合菌肥比單純有機(jī)或無(wú)機(jī)磷細(xì)菌菌肥能顯著提高土壤磷酸酶的活性，且蠟狀芽胞桿菌與假單胞菌混合菌肥在提高土壤磷酸酶活性方面為優(yōu)勢(shì)菌群。

2.2.2 不同處理對(duì)土壤脲酶活性的影響 脲酶能酶促尿素的水解，對(duì)尿素在土壤中的轉(zhuǎn)化具有較大的影響。因此，脲酶活性與土壤供氮能力有密切的關(guān)系，對(duì)施入土壤尿素的利用率影響較大。不同磷細(xì)菌肥處理對(duì)玉米生長(zhǎng)3 個(gè)時(shí)期的土壤脲酶含量的影響如圖3 所示。

從圖3 可以看出，在玉米3 個(gè)生長(zhǎng)期，不同處理對(duì)土壤脲酶含量的影響是不同的。在三葉期，J4 處理土壤脲酶含量最大，比CK 增加了52.73%；其次是J2 處理；J3 處理增加最小，只有36.65%。在拔節(jié)期，脲酶含量從大到小依次為J4＞J2＞J3＞J1＞CK，J4 處理最高，比CK 提高了54.23%。在大喇叭口期，J2 處理與CK 相比增加最大，達(dá)31.20%?？梢姡寥离迕竿寥懒姿崦富钚宰兓嗨?，無(wú)機(jī)與有機(jī)磷細(xì)菌混合菌肥比單純有機(jī)或無(wú)機(jī)磷細(xì)菌菌肥能顯著提高土壤脲酶的活性。

3 結(jié)論

3.1 不同磷細(xì)菌肥處理對(duì)玉米不同生長(zhǎng)期土壤養(yǎng)分含量的影響

不同磷細(xì)菌肥處理對(duì)土壤堿解氮含量有不同程度的提高，蠟狀芽胞桿菌與假單胞菌混合菌肥對(duì)土壤堿解氮的影響效果最明顯，其含量提高了19.07%～36.71%。在3 個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期，各處理土壤堿解氮含量均表現(xiàn)為逐步下降趨勢(shì)。

不同時(shí)期不同磷細(xì)菌肥處理對(duì)土壤速效磷的影響較大，蠟狀芽胞桿菌與假單胞菌混合菌肥處理可提高土壤速效磷含量18.01%～43.13%。各處理土壤速效磷含量在拔節(jié)期略有下降，到大喇叭口期又略有回升。

不同時(shí)期不同菌肥處理對(duì)土壤速效鉀的影響不同，蠟狀芽胞桿菌與假單胞菌混合菌肥處理的效果最為明顯，增加的土壤速效鉀含量最大可達(dá)15.65%。

在不同生長(zhǎng)期，黃桿菌與巨大芽胞桿菌混合菌肥對(duì)土壤全磷及微生物生物量磷的影響最明顯，其土壤全磷含量增加的幅度達(dá)到5.89%～10.94%，土壤微生物的生物量磷含量增加了94.31%～141.12%。

3.2 不同磷細(xì)菌肥處理對(duì)玉米不同生長(zhǎng)期土壤酶活性的影響

在玉米的不同生長(zhǎng)期內(nèi)，不同菌肥處理對(duì)土壤磷酸酶和脲酶活性都有顯著提高，其中，黃桿菌與巨大芽胞桿菌混合菌肥對(duì)土壤磷酸酶及脲酶活性的影響最明顯。

綜上所述，無(wú)機(jī)與有機(jī)磷細(xì)菌混合菌肥比單純有機(jī)或無(wú)機(jī)磷細(xì)菌菌肥能顯著提高土壤質(zhì)量，有利于作物的生長(zhǎng)。已有報(bào)道指出，施用解磷菌劑能夠明顯地促進(jìn)油菜、豌豆等作物的產(chǎn)量及品質(zhì)，但不同的磷細(xì)菌其解磷效果存在很大差異，菌群比單菌株的效果要更好[16-18]。本試驗(yàn)篩選出有機(jī)無(wú)機(jī)混合菌群中的黃桿菌與巨大芽胞桿菌混合菌群為優(yōu)勢(shì)菌群。

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