玉米復(fù)合菌肥的篩選與應(yīng)用

玉米復(fù)合菌肥的篩選與應(yīng)用

我國(guó)貧困地區(qū)面積較大，養(yǎng)分缺乏，營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)不足，主要以氮少磷為主。不斷增施化肥,加大除草劑、殺蟲(chóng)劑使用量是目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上提高產(chǎn)量的主要方式。我國(guó)現(xiàn)有耕地約1.2億hm2,年需化肥1.5億t,是世界上最大的化肥進(jìn)口國(guó)、氮肥生產(chǎn)國(guó)和肥料使用國(guó)。但長(zhǎng)期大量施用單質(zhì)化肥,破壞了土壤結(jié)構(gòu),造成土壤肥力下降,另外,對(duì)環(huán)境的污染也越發(fā)嚴(yán)重。因此,開(kāi)發(fā)利用一些新型復(fù)合菌肥代替或部分代替化學(xué)肥料已是當(dāng)務(wù)之急。孫淑榮等研究報(bào)道接種PGPR復(fù)合制劑進(jìn)行田間試驗(yàn),不但增產(chǎn)效果顯著,而且十分穩(wěn)定?？墒褂衩纵^對(duì)照平均增產(chǎn)11.01%,增產(chǎn)幅度為7.35%~15.26%,并可替代10%~20%的化肥。趙麗珍連續(xù)3年研究了菌糠對(duì)玉米的增產(chǎn)作用得出,用菌糠做底肥可促進(jìn)玉米植株生長(zhǎng)發(fā)育,提高玉米產(chǎn)量7.9%~13.8%。試驗(yàn)采用分離自小麥、苜蓿、三葉草、豌豆等多種植物根際的菌株,將優(yōu)選菌株和根瘤菌菌株混合制成復(fù)合菌肥,替代20%~30%的化肥,研究其對(duì)玉米生長(zhǎng)的影響。1材料和方法1.1年生時(shí)期地層和極端氣溫試驗(yàn)地設(shè)在甘肅省武威市涼州區(qū),海拔2100~4800m,地處N37°23′~38°12′,E101°59′~103°23′,年均氣溫為7.8℃,極端氣溫最高為36.6℃,最低為-29.8℃。年均降水量60~160mm,蒸發(fā)量1400~3010mm,年日照時(shí)數(shù)2200h,無(wú)霜期85~165d。pH7.2~7.5。1.2菌株及其制備方法試驗(yàn)采用武科二號(hào)玉米(Zeamays)發(fā)芽率為90%;設(shè)3個(gè)處理和1個(gè)對(duì)照,處理A菌肥甲+70%化肥;處理B菌肥乙+70%化肥;處理C菌肥甲+80%化肥;ck全量化肥(100%化肥),各處理3次重復(fù),共12個(gè)小區(qū),面積為2.8m×8.0m,小區(qū)間距20cm。菌肥甲由甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草地微生物實(shí)驗(yàn)室提供材料場(chǎng)所自制,菌肥乙為市場(chǎng)上成品微生物肥料冀生物磷鉀肥?；什捎媚蛩?含N46%),磷二銨(含P46%,N18%),ck全量化肥量為尿素600kg/hm2,磷二胺495kg/hm2,地膜寬度1.4m。種子按試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行拌種,置于陰涼處2h后可播種。1000mL菌肥拌15kg種子,點(diǎn)播,株行距為0.4m。田間管理時(shí)基、追肥以3∶6∶1為比例施用(3為玉米施用底肥,6為玉米大喇叭口期施用,1為玉米開(kāi)花期時(shí)施用)。復(fù)合菌肥甲的制作:將根瘤菌菌肥和PGPR菌肥兩種發(fā)酵菌液以1∶1的比例混合使用。根瘤菌菌肥的制作:將保存在4℃YMA斜面上的根瘤菌菌株豌豆根瘤菌株GDB27(由甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院提供),置于28℃環(huán)境下1~2h,劃線接種于YMA固體平板培養(yǎng)基上,3~4個(gè)重復(fù),28℃培養(yǎng)24~48h。待各菌株充分生長(zhǎng)后,挑取典型的單菌落劃線接種到Y(jié)MA固體斜面培養(yǎng)基置于28℃培養(yǎng)箱。待生長(zhǎng)充分后,取3~5mL無(wú)菌水于試管中,制成菌懸液。YMA培養(yǎng)基成分如下:NaCl0.1g+K2HPO40.5g+MgSO4·7H2O0.2g+甘露醇10.0g酵母膏0.5g+瓊脂15.0g+蒸餾水1000mLpH6.8500mL三角瓶中裝入200mL滅菌的YMA液體培養(yǎng)基,在無(wú)菌環(huán)境下將菌懸液2~3mL置于三角瓶中,150r/min,28℃搖床培養(yǎng)5~7d。待菌株充分生長(zhǎng)后,利用721型紫外分光光度計(jì)測(cè)定發(fā)酵菌液的D值。當(dāng)D值>0.5(λ=660nm)時(shí),即發(fā)酵菌液中的細(xì)胞數(shù)目為109個(gè)/mL,在無(wú)菌條件下,將發(fā)酵菌液注入滅菌后的玻璃瓶中密封常溫保存。PGPR菌肥制作:從PGPR供試菌株Lx191、Jm92、Jm170、LM4-3、LS1-1、LS1-2、LS3、LS13、LHS4-1、LHS4-2、LHS8、LHS9、LHS11、LHS14、LH11和LH12-3(由甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草地微生物實(shí)驗(yàn)室提供)選出具有農(nóng)牧業(yè)應(yīng)用潛力的優(yōu)良促生菌株混合。菌株篩選方法:(1)菌株溶磷能力測(cè)定利用溶磷圈法和鉬藍(lán)比色法。(2)菌株固氮酶活性測(cè)定利用氣相色譜儀(GC),采用乙炔還原法測(cè)定菌株固氮酶活性。(3)菌株分泌生長(zhǎng)激素(IAA)測(cè)定利用比色法測(cè)定分泌生長(zhǎng)激素(IAA)量。加3~5mL滅菌水置于接種好的混合供試PGPR菌株斜面上,制成菌懸液。在500mL三角瓶?jī)?nèi)裝入200mLLB液體培養(yǎng)基,滅菌后置于室溫下2~3d,經(jīng)檢驗(yàn)無(wú)污染后,分別將各菌株的菌懸液各1mL裝入同一LB液體培養(yǎng)基三角瓶中,28℃,125r/min搖床上培養(yǎng)2~3d。待菌株充分生長(zhǎng)后,利用721型紫外分光光度計(jì)測(cè)定發(fā)酵菌液的D值。當(dāng)D值>0.5(λ=660nm)時(shí),發(fā)酵菌液中的細(xì)胞數(shù)目為109個(gè)/mL,在無(wú)菌條件下,將發(fā)酵菌液注入滅菌后的玻璃瓶中密封常溫保存。1.3玉米生育期測(cè)定株高分別在玉米拔節(jié)期(6月4日)、抽穗期(7月1日)、開(kāi)花期(7月19日)、灌漿期(8月4日)、成熟期(9月8日)測(cè)量各處理的植株絕對(duì)株高,每小區(qū)隨機(jī)取10~15個(gè)樣測(cè)量,計(jì)算平均值。莖粗在玉米成熟期,每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取樣15株,用游標(biāo)卡尺測(cè)量從根以上第1節(jié)至第2節(jié)之間的莖粗,計(jì)算平均值。地上生物量在拔節(jié)期、開(kāi)花期和成熟期,每小區(qū)隨機(jī)取樣5株測(cè)量其地上部分鮮重,待取樣的植株完全風(fēng)干至恒重后稱量其干重,計(jì)算平均值。成熟期玉米植株指標(biāo)每小區(qū)隨機(jī)摘取10~15個(gè)玉米穗測(cè)量穗長(zhǎng)和穗粗,計(jì)算平均值;每小區(qū)摘取一半面積的玉米穗進(jìn)行計(jì)數(shù),單位換算為公頃穗數(shù)?？挤N及籽粒產(chǎn)量每小區(qū)隨機(jī)取樣10~15個(gè)玉米穗計(jì)數(shù)其穗粒數(shù),取每個(gè)玉米穗上200個(gè)玉米粒稱重,除以2作為百粒重,計(jì)算平均值;每小區(qū)摘取1/2面積的玉米穗,待玉米穗完全風(fēng)干至恒重后,脫離籽粒稱重,單位換算為每公頃籽實(shí)產(chǎn)量。2結(jié)果與分析2.1蘑菇的培養(yǎng)及其促生特性通過(guò)綜合篩選法篩選出了具有農(nóng)牧業(yè)應(yīng)用潛力的優(yōu)良促生菌株5株,其在LB培養(yǎng)基上的主要培養(yǎng)特性和促生特性(表1、2)。2.2pg-plast細(xì)菌肥料對(duì)單個(gè)玉米的生長(zhǎng)有影響2.2.1不同處理對(duì)玉米莖粗的顯著性對(duì)拔節(jié)期、抽穗期、開(kāi)花期、灌漿期、成熟期的玉米植株絕對(duì)株高做顯著性分析結(jié)果顯示,各施肥處理下植株株高和對(duì)照相比差異不顯著(表3)。與對(duì)照相比,植株在拔節(jié)期處理B、處理A比對(duì)照ck高7%、5%,為最高,其余各期增長(zhǎng)率在-1%~4%,各處理生育期株高平均增長(zhǎng)率從大到小為:處理C>處理B>處理A。結(jié)果表明施用化肥量減少了20%~30%,代之以菌肥對(duì)玉米植株高度有一定程度的提高。對(duì)成熟期玉米莖粗進(jìn)行顯著性分析結(jié)果表明:3個(gè)處理和對(duì)照之間均差異不顯著(圖1)。處理C和處理B相同,處理A和對(duì)照相同,說(shuō)明減少20%~30%施化肥、代之以復(fù)合菌肥甲和乙后對(duì)玉米成熟期時(shí)的莖粗影響不大。2.2.2不同處理對(duì)地上生物量鮮重增長(zhǎng)率的影響對(duì)開(kāi)花期、成熟期玉米地上生物量鮮重進(jìn)行顯著性測(cè)驗(yàn)分析顯示:開(kāi)花期3個(gè)處理、對(duì)照均無(wú)顯著性差異,與對(duì)照相比地上生物量鮮重增長(zhǎng)率從大到小為:處理C>處理B>處理A;成熟期處理C與對(duì)照及另兩處理有顯著性差異,與對(duì)照相比地上生物量鮮重增長(zhǎng)率從大到小為:處理C>處理A>處理B。對(duì)拔節(jié)期、開(kāi)花期玉米地上生物量干重進(jìn)行顯著性測(cè)驗(yàn)分析顯示:兩期3個(gè)處理、對(duì)照均無(wú)顯著差異,與對(duì)照相比地上生物量干重增長(zhǎng)率從大到小為:拔節(jié)期為處理C>處理A>處理B;開(kāi)花期為處理C>處理A>處理B。由此可見(jiàn),在施用微生物接種劑(菌肥甲)的前提下減少20%化肥用量可使成熟期玉米地上生物量鮮重提高10%,減少30%化肥用量對(duì)玉米植株的地上生物量略有減少,菌肥甲優(yōu)于菌肥乙。2.2.3玉米穗數(shù)、穗粗、百粒質(zhì)量增長(zhǎng)情況各處理與對(duì)照玉米的穗鮮重間均無(wú)顯著性差異。與對(duì)照相比穗鮮重從大到小為:處理C>處理A>處理B。處理A優(yōu)于B,即菌肥甲較菌肥乙的效果好,其原因是菌肥乙中主要含磷鉀肥,微生物菌群為輔,而菌肥甲中全部為有效PGPR復(fù)合菌。在減少20%~30%化肥、代之以微生物接種劑(菌肥)的條件下玉米穗鮮重有所增加。各處理和對(duì)照玉米的穗數(shù)之間均無(wú)顯著性差異,與對(duì)照相比穗數(shù)增長(zhǎng)率從大到小為:處理C=處理B>處理A。玉米的穗長(zhǎng)數(shù)據(jù)顯示,處理C和A之間無(wú)顯著性差異,B和對(duì)照之間無(wú)顯著性差異,處理C和處理B、對(duì)照之間顯著性差異明顯。與對(duì)照相比穗長(zhǎng)從大到小為:處理C>處理A>處理B。各處理和對(duì)照玉米的穗粗之間均無(wú)顯著性差異,與對(duì)照相比穗粗增長(zhǎng)率從大到小為:處理C>處理B>處理A。各處理和對(duì)照玉米的每穗籽粒數(shù)之間均無(wú)顯著性差異。與對(duì)照相比每穗籽粒數(shù)從大到小為:處理C>處理A>處理B。玉米籽粒的百粒質(zhì)量數(shù)據(jù)顯示,處理C和對(duì)照及處理A之間無(wú)顯著性差異,但與處理B差異顯著。與對(duì)照相比百粒質(zhì)量增長(zhǎng)率從大到小為:處理C>處理A>處理B。表中數(shù)據(jù)說(shuō)明,施用微生物接種劑(菌肥)替代20%~30%的化肥后,對(duì)玉米的穗數(shù)、穗長(zhǎng)、穗粗、每穗籽粒數(shù)和百粒質(zhì)量,變幅集中在5%~-3%之間影響不顯著。2.2.4影響玉米產(chǎn)量3玉米不同來(lái)源的生長(zhǎng)趨勢(shì)(1)從18株根際促生菌中篩選出5株具有較高溶磷、固氮、分泌生長(zhǎng)激素和拮抗植物病原菌的PGPR菌株,既Lx191、Jm92、LM4-3、LHS11和LH12-3。將5菌株混合培養(yǎng),與1株根瘤菌混合制成復(fù)合菌肥,應(yīng)用于玉米,當(dāng)采用復(fù)合菌替代正常化肥使用量的20%~30%時(shí),玉米各項(xiàng)指標(biāo)顯示良好,并有一定程度的提高,各菌株間沒(méi)有明顯的抑制作用。(2)田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)了減少部分化肥,用2種復(fù)合菌肥代替部分正?；适褂煤?與正常化肥使用下的玉米作對(duì)照,對(duì)主要生育期內(nèi)的各個(gè)生理指標(biāo)進(jìn)行分析。3個(gè)處理較對(duì)照在各方面的指標(biāo)表現(xiàn)良好。作物的生長(zhǎng)趨勢(shì)為:處理C>處理A>處理B>ck,即使用正常化肥用量的20%復(fù)合菌肥要優(yōu)于使用30%;試驗(yàn)研制的微生物接種劑(菌肥甲)的使用效果要略優(yōu)于市場(chǎng)上成品微生物肥料冀生物磷鉀肥(菌肥乙),以微生物接種劑(菌肥甲)替代20%化肥用量可使成熟期玉米地上生物量鮮重提高10%,以微生物接種劑(菌肥甲)替代20%~30%的化肥可提高4%~8%的籽實(shí)產(chǎn)量。(3)在其他種植條件相同的下,用復(fù)合菌肥代替正?；视昧康?0%~30%,可在一定程度上增加植株的株高、地上生物量和籽實(shí)產(chǎn)量。在產(chǎn)量不降低的前提下,可通過(guò)復(fù)合菌肥的部分使用,減少購(gòu)買(mǎi)性資源(化肥)投入量。據(jù)計(jì)算,減量20%~30%化肥,代之以微生物接種劑(菌肥)可降低購(gòu)買(mǎi)性資源540~800元/hm2。(4)對(duì)用復(fù)合菌肥代替正常化肥用量的20%~30%而玉米不減產(chǎn)進(jìn)行分析,其原因有:(1)土壤微生物對(duì)土壤肥力的形成、植物營(yíng)養(yǎng)的轉(zhuǎn)化起著極其重要的作用,即微生物的活動(dòng)促進(jìn)了土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化,如分解土壤中不可溶的磷、鉀素,提供給植物體吸收利用;(2)菌肥中微生物的代謝有助于植物根系對(duì)水分、養(yǎng)分的吸收能力,促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育;(3)在微生物的代謝活動(dòng)中能分泌一些刺激植物生長(zhǎng)的激素,以及產(chǎn)生一些拮抗植物病害的物質(zhì),在幾方面對(duì)植物的生長(zhǎng)和發(fā)育起到影響和