复合微生态菌剂对黄瓜根际土壤微生物数量及酶活的影响

尹淑丽，张丽萍，张根伟，黄亚丽，崔冠慧，梁然，段普凡，程辉彩，麻耀华

(1.河北省科学院生物研究所，河北石家庄050081;2.河北省主要农作物病害微生物控制工程技术研究中心，河北石家庄050081;3.鹿泉铜冶农业技术推广区域站，河北石家庄050200)

作物土传病害在世界各国普遍发生且危害严重，是一个世界性难以防治的植物病害，其黄瓜枯萎病的病原为镰孢菌属的尖孢镰刀菌Fusarium oxysporum，一般发病率为20%～50%，严重时可达80%以上。研究表明，作物土传病害的发生与根际土壤微生物的数量、组成和群落结构关系密切［1-3］。近年来，人们利用微生态调控措施—施用有益微生物来改善根际微生态环境，达到促进植物生长和调控根际土壤微生物群落结构、减少和控制土传病害发生的目的。对于施用有益微生物对根际土壤微生物种群数量的影响方面，冯莉等［4］利用荧光假单胞菌悬液处理烟草可于第1周提高土壤中细菌和放线菌的数量，降低真菌的数量，同时提高根系活力。陈雪丽等［5］在黄瓜和番茄上施入2株芽胞杆菌可改变土壤中微生物菌群结构。段春梅等［6］施用由3种放线菌组成的菌剂可显著促进黄瓜生长发育。查仙芳等［7］于番茄上施入木霉菌剂可有效抑制土壤中土传真菌病原菌种类。而土壤中微生物类群与土壤酶的活性密切相关［8-11］，土壤酶作为土壤质量的生物活性指标一直是土壤酶学研究的重点，并逐渐成为土壤微生物生态效应研究重要方向和领域［12］，其活性的大小可以较敏感地反映土壤中生化反应的方向和强度。目前复合微生态制剂的研究主要集中在2种微生物构成的复合微生态制剂应用效果及其生态效应上，但关于由1株芽胞杆菌、1株链霉菌和1株绿色木霉菌株组成的复合土壤微生态菌剂对根际土壤中微生物数量、土壤酶活的影响研究少有报道。本研究于移苗时施入该复合菌剂，采用传统微生物培养技术及土壤酶活测定方法，探讨菌剂施入后黄瓜不同生育时期根际土壤微生物数量和土壤酶活性的动态变化，为该菌剂的合理使用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 作物品种黄瓜津春2号。

1.1.2 供试土壤特性pH为6.78，有机质含量4.186%，全氮0.285%，速效磷1 239.46 mg/kg，速效钾444.60 mg/kg。

1.1.3 复合土壤微生态菌剂的制备枯草芽胞杆菌D、链霉菌317和绿色木霉采用适宜的方法单独培养，最后收集芽胞及孢子，按孢子数1∶1∶1的比例复配，用80℃烘干24 h的草炭进行吸附，最终使孢子数达1×109cfu/mL。

1.2 方法

1.2.1 试验设计采用盆栽试验，供试土壤为黄瓜连作土壤，加入适量蛭石(20%)，混匀后以相同的量(4.5 kg)装入20 cm×25 cm的花盆中。5月24日于营养钵中播种，6月12日选取长势一致的黄瓜进行移栽定植，每穴中加入复合土壤微生态菌剂20 g，对照处理加入相同量的草炭，统一管理。试验设置3个处理，处理1为加入含水量20%的草炭20 g处理，处理2为加入复合土壤微生态菌剂处理，处理3为空白对照处理，于黄瓜的苗期(6月22日)、花期(7月12日)、瓜期(8月1日)和拉秧期(8月21日)取黄瓜根际土壤，测定土壤中微生物数量及土壤酶活。

1.2.2 试验测定内容及方法①根际土壤微生物数量的测定:称取10 g采集的新鲜根际土样放入90 mL无菌水中，在摇床上以200 r/min的转速震荡30 min将不同处理样品液倍比稀释涂布平板，(30±1)℃培养2～4 d后，记录可培养真菌、放线菌、细菌和尖孢镰刀菌的数量;②土壤酶活:将根际土壤自然荫干，研磨过80目的筛子后，测定土壤中脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和中性磷酸酶的活性。土壤脲酶活性用靛酚蓝比色法测定，以每克土24 h产生的NH3-N毫克数表示;过氧化氢酶活性用高锰酸钾滴定法测定，以每克土消耗0.1 mol/L KMnO4毫升数表示;蔗糖酶活性用3，5-二硝基水杨酸比色法测定，以每克土24 h产生的葡萄糖毫克数表示;中性磷酸酶活性用磷酸苯二钠比色法测定，以每克土24 h产生的酚毫克数表示;③可培养微生物数量统计:测定土壤中细菌、放线菌、真菌和尖孢镰刀菌的数量，微生物计数采用传统的方法，细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基，放线菌采用改良髙氏1号培养基，真菌采用PDA培养基，尖孢镰刀菌采用选择性培养基(参照KomadaH的方法)。

2 结果与分析

2.1 对根际土壤微生物数量动态变化的影响

由图1～4可知，以草炭为吸附基质对黄瓜不同生育时期土壤中细菌、放线菌、真菌和尖孢镰刀菌的数量影响不大，与空白对照的变化趋势相同，且差异不明显。

土壤中细菌数量动态变化见图1，草炭和空白对照处理从苗期开始至结瓜期根际土壤中细菌的数量呈现增长的趋势，在瓜期细菌数量达到最大，于拉秧期达到整个生育期的最低。复合土壤微生态菌剂处理在苗期根际土壤中细菌的数量最大，可能因为复合菌剂的施入一方面枯草芽胞杆菌在土壤中定殖，另一方面复合菌剂促进根际土壤中细菌数量的繁殖;在瓜期又呈现一个小峰，在拉秧期细菌的数量降为最低，但除瓜期外各生育时期土壤中细菌数量均高于对照处理。本研究中3个处理均在瓜期细菌数量忽然增高，可能与此生育时期根际分泌物及根际环境有关。可见复合土壤微生态菌剂的施入随生育时期的延长细菌数量出现波动式的降低变化，可能因为开始时复合微生态菌剂的施入，增加了土壤中细菌的数量，但随着生育时期的延长以及根际环境的变化，影响了菌剂中细菌的定殖及繁殖能力，使得数量降低。

图1 根际土壤细菌数量的动态变化Fig.1 The dynamic changes of bacteria number in the inrhizosphere soil

土壤中真菌数量动态变化见图2，草炭和空白对照处理根际土壤中真菌的数量在整个生育时期变化幅度很大，于花期真菌的数量降为最低;于瓜期、拉秧期真菌数量迅速增多，在拉秧期达到最高值，可能由于黄瓜不同生育时期，根际分泌物的成分不同，使得根际微生态环境发生改变，影响了真菌的生长和繁殖。复合土壤微生态菌剂处理根际土壤中真菌的数量变化比较平稳，在瓜期稍有提高，但在拉秧期土壤中真菌数量低于对照。

土壤中放线菌数量动态变化见图3，3个处理根际土壤中放线菌的数量在整个生育时期的变化趋势相同，在花期最多，于瓜期土壤中放线菌的数量降至最低，拉秧期稍有回升;复合土壤微生态菌剂处理苗期至花期放线菌的数量变化平稳，各生育时期根际土壤中放线菌的数量高于对照处理。

土壤中尖孢镰刀菌数量动态变化见图4，草炭和空白对照处理根际土壤中尖孢镰刀菌的数量的变化趋势相同，在花期尖孢镰刀菌的数量最低，在苗期和拉秧期的数量最大;复合土壤微生态处理根际土壤中真菌的数量基本处于平稳变化状态，拉秧期根际土壤中尖孢菌的数量低于空白对照处理。

图2 根际土壤真菌数量的动态变化Fig.2 The dynamic changes of fungi number in the inrhizosphere soil

图3 根际土壤放线菌数量的动态变化Fig.3 The dynamic changes of actinomycetes number in the inrhizosphere soil

图4 根际土壤尖孢菌数量的动态变化Fig.4 The dynamic changes of Fusarium oxysporum number in the inrhizosphere soil

综上可见，随着花期放线菌数量的增多，细菌的数量最低，而土壤中真菌和尖孢镰刀菌的数量降为整个生育时期的最低值，可能因为放线菌数量的增加抑制了土壤中真菌和尖孢镰刀菌的数量，同时对细菌的数量产生一定的影响;瓜期细菌数量增多，但放线菌数量减少，而土壤中真菌和尖孢镰刀菌的数量也增加，体现了土壤中放线菌的数量对真菌和尖孢镰刀菌数量的影响较大。由于复合土壤微生态菌剂中含有放线菌、细菌和真菌，因此对土壤中真菌和尖孢镰刀菌数量的影响比较平缓，能够保持土壤中自我缓冲的能力。但同时也体现出随生育时期的延长复合土壤微生态菌剂的作用有所下降，不能在黄瓜整个生育时期一直起到积极的作用。

2.2 对根际土壤酶活性动态变化的影响

土壤中中性磷酸酶活性动态变化见图5，3个处理各生育时期中性磷酸酶活性的变化趋势相同，从苗期开始至拉秧期逐渐降低，于拉秧期达到最低值。其中草炭对照处理与空白对照处理的变化趋势相同，且数值差异不明显;土壤中施入复合土壤微生态菌剂的处理各生育时期中性磷酸酶的活性均高于对照。

图5 根际土壤中性磷酸酶的动态变化Fig.5 The dynamic changes of neutral phosphatase activity in the inrhizosphere soil

土壤中脲酶活性动态变化见图6，草炭对照处理与空白对照处理的变化趋势相同，由苗期开始至拉秧期土壤中脲酶活性逐渐降低，且差异不明显。土壤中施入复合土壤微生态制剂处理在花期土壤中脲酶的活性最高，其他时期与对照的变化趋势相同，但除拉秧期外，其他各生育时期均明显高于对照处理。

图6 根际土壤脲酶的动态变化Fig.6 The dynamic changes of urease activity in the inrhizosphere soil

图7 根际土壤过氧化氢酶的动态变化Fig.7 The dynamic changes of catalase activity in the inrhizosphere soil

图8 根际土壤蔗糖酶的动态变化Fig.8 The dynamic changes of invertase activity in the inrhizosphere soil

土壤中过氧化氢酶活性动态变化见图7，草炭对照处理与空白对照处理的变化趋势相同，由苗期开始至拉秧期过氧化氢酶的活性逐渐降低，且差异不明显。土壤中施入复合土壤微生态制剂的处理在苗期、花期和瓜期与对照处理的变化趋势相同，且差距不明显;结瓜期和拉秧期变化平稳。在苗期、花期和拉秧期土壤中过氧化氢酶活性高于对照。

土壤中蔗糖酶活性动态变化见图8，草炭对照处理与空白对照处理的变化趋势相同，且差异不明显，花期土壤中蔗糖酶的活性最小;施入复合微生态菌剂处理，自苗期开始至拉秧期土壤蔗糖酶活性呈现不断增高的趋势，于拉秧期达到最大值;瓜期和拉秧期土壤中蔗糖酶的活性明显高于对照。

3 讨论

3.1 对黄瓜根际土壤中微生物数量的影响

复合土壤微生态菌剂于移苗时施入土壤后，对不同生育时期黄瓜根际土壤中细菌、放线菌、真菌和尖孢镰刀菌数量变化的结果表明，菌剂施入苗期(菌剂施入后第10天)可明显提高土壤中细菌和放线菌的数量，随生育时期的延长对细菌和放线菌数量的影响效果降低;但于花期后，与对照相比可明显降低黄瓜根际土壤中真菌和尖孢镰刀菌的数量。与冯莉［4］施入荧光假单孢菌后第1周可提高烟草根际细菌和放线菌的数量，3周后根际土壤中真菌数量显著低于对照的结果相一致。复合菌剂的施入可使土壤向细菌型过渡，利于降低土传真菌病害的发生，降低枯萎病的发生。

3.2 对黄瓜根际土壤中酶活的影响

复合微生态菌剂施入后，可于苗期、花期和瓜期明显提高黄瓜根际土壤中中性磷酸酶和土壤脲酶的活性;于苗期、花期和拉秧期提高土壤中过氧化氢酶的活性;于瓜期、拉秧期提高土壤中蔗糖酶的活性。可见复合微生态菌剂对不同土壤酶活的影响效果不同，但可提高土壤中相关酶活性，与赵萌［13］的研究结果相似。

复合微生态菌剂的施入可增加土壤中细菌和放线菌的数量，降低真菌的数量，增加土壤酶活［13］。但随黄瓜生育期的延长影响效果呈现下降趋势，可见外来菌株引入土壤中适应环境并大量定殖繁殖还受到土著菌株及土壤环境的影响。因此复合微生态菌剂要想达到理想的改善土壤及防病效果，需要在适宜时期进行补施。

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