复合微生态制剂对黄瓜根际土壤微生物数量和酶活性的影响

2012-02-28麻耀华尹淑丽张丽萍黄亚丽

植物保护 2012年2期

麻耀华，尹淑丽，张丽萍＊，黄亚丽，张蕾

（1．河北省科学院生物研究所，石家庄 050081； 2．河北师范大学生命科学学院，石家庄 050016）

黄瓜是我国的主栽蔬菜之一，多年连作使得尖孢镰刀菌在土壤中大量积累，引起黄瓜枯萎病的暴发，造成重大的经济损失，已成为影响设施黄瓜高产稳产的主要障碍。目前，主要以杀菌广、见效快的化学药剂进行防治，由于病原菌易产生抗药性，导致化学农药施用量不断增加，造成了严重的农药残留及土壤生物结构的破坏［1］。因此，相对安全的生物防治引起了人们的关注。刘敏等人研究的采用拟康氏木霉和枯草芽胞杆菌对黄瓜枯萎病具有协同防治作用［3］；陈雪丽、王光华等人接种2株生防菌对大豆根腐病、黄瓜和番茄枯萎病具有一定的防治效果，且具有较明显的促生作用［3－4］。土壤微生物数量是标志土壤生物学性质的重要组成部分。王茹华等人通过试验证明植物对土传病害的抗性与根际土壤微生物关系密切［5］。目前，复合微生态制剂的研究主要集中在两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，多种复合的微生态制剂对植物微生态环境、土壤酶活的影响及其与病害防治间关系的系统研究少见报道。本项目组研制出了防治黄瓜等多种植物土传真菌病害的复合微生态制剂，并取得了农业部施肥登记证。本研究采用传统微生物培养技术及土壤酶活测定方法，探讨于黄瓜不同生育时期施用复合微生态制剂对土壤根际微生物数量和土壤酶活性的影响，为明确复合微生态制剂防治黄瓜枯萎病的作用机制提供依据。

1 材料与方法

1．1 试验材料

1.1.1 供试材料

供试黄瓜种子先用复合微生态制剂浸泡4 h后，于花盆（26 c m×26 c m）内种植黄瓜，供试土为大棚中7年连作黄瓜土壤，其中加入10%蛭石混匀。

供试土壤特性：p H 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。

1．1．2 复合微生态制剂

该菌剂为主要由枯草芽胞杆菌BSD－2、放线菌S－317、木霉T36等多种有益微生物构成的液态复合微生态制剂，活菌含量为1×108cf u／mL。

1．1．3 试验设计

试验设4个处理，在黄瓜苗期（6月11日）、花期（7月1日）、瓜期（7月22日）分别施入复合微生态制剂，每盆加入1×108cf u／mL复合微生态制剂20 mL，每个处理3个重复，以不施入复合微生态制剂为对照CK（5月30日）。在拉秧期分别取4个时期处理的黄瓜根际土壤，测定土壤微生物数量和土壤酶活。

1．2 测定方法

1．2．1 土壤微生物数量统计

测定土壤细菌、放线菌、真菌、尖孢镰刀菌数量，微生物计数采用传统方法［6］，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 Komada H 的方法）［7］。

1．2．2 土壤酶活的测定

测定土壤中脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和中性磷酸酶活性。土壤脲酶活性用靛酚蓝比色法［8］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［8］测定，以每克土消耗0．1 mol／L K Mn O4毫升数表示；蔗糖酶活性用3，5－二硝基水杨酸比色法［8］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［9］测定，以每克土24 h产生的酚毫克数表示。

1．3 数据分析方法

数据均为3次重复的平均值，用DPS进行显著性分析。

2 结果与分析

2．1 不同生育期加入复合微生态制剂对黄瓜根际土壤微生物数量的影响

由图1、图2试验结果可知，不同生育期施入复合微生态制剂，苗期、花期、瓜期施入处理与对照相比，细菌数量分别增长了3．8%、27．9%、12．2%；放线菌数量分别增长了12．6%、20．6%、9．7%。花期施入复合微生态制剂处理对根际土壤中细菌和放线菌数量的影响最大，可能是由于施入复合微生态制剂后土壤中细菌和放线菌的积累促进了黄瓜植株的旺盛生长，增加了根系及根系分泌物，从而使微生物生命活动旺盛；在苗期、花期和瓜期施入复合微生态制剂，与对照相比，土壤中细菌和放线菌数量有显著差异。复合微生态制剂对土壤中细菌和放线菌数量有促进作用，其中在花期施入复合微生态制剂对根际土壤中细菌和放线菌数量的影响最大。

图1 不同生育期施入复合微生态制剂对黄瓜根际土壤细菌数量的影响

图2 不同生育期施入复合微生态制剂对黄瓜根际土壤放线菌数量的影响

在花期、瓜期施入复合微生态制剂的处理，土壤微生物真菌数量分别比对照减少了64．5%、17．7%，与对照相比差异显著；苗期施入处理与对照相比差异不显著；苗期、花期与瓜期处理尖孢镰刀菌数量分别比对照减少了7．6%、66．7%、51．8%，各处理与对照相比差异性均显著（图3、图4）。由此看出，复合微生态制剂对土壤真菌和尖孢镰刀菌都表现为抑制作用，其中花期施入复合微生态制剂的处理对真菌及尖孢镰刀菌数量的影响最大。

图3 不同生育期施入复合微生态制剂对黄瓜根际土壤真菌数量的影响

从整个生育期来看，在花期施入复合微生态制剂后，黄瓜根际土壤微生物细菌和放线菌数量显著高于对照，细菌增加了27．9%，放线菌增加了20．6%；真菌和尖孢镰刀菌的数量显著低于对照，真菌减少了64．5%，尖孢镰刀菌减少了66．7%，说明复合微生态制剂的施入能够抑制真菌和尖孢镰刀菌的生长。

图4 不同生育期施入复合微生态制剂对黄瓜根际土壤尖孢镰刀菌数量的影响

2．2 复合微生态制剂对不同生育期黄瓜根际土壤酶活性的影响

2．2．1 复合微生态制剂对土壤脲酶活性的影响

脲酶广泛存在于土壤中，对尿素在土壤中的转化及尿素利用率有重大影响［10］。苗期、花期、瓜期施入处理与对照相比，脲酶活性分别增加了70．6%、130．8%、110．96%，其中在花期处理脲酶活性最高（图5），表明花期施入复合微生态制剂可显著提高土壤脲酶活性。

图5 不同生育时期施入复合微生态制剂对土壤脲酶活性的影响

2．2．2 复合微生态制剂对土壤过氧化氢酶活性的影响

过氧化氢酶是一种分解土壤中过氧化氢进而减小其对植物毒害作用的氧化还原酶，可以用来表征土壤的生化活性［11－12］。由图6可知，苗期、花期、瓜期施菌处理土壤过氧化氢酶活性与对照相比差异显著，均可提高过氧化氢酶活性，但3个处理间无显著差异。土壤过氧化氢酶活性变化较小，表明不同生育时期施入复合微生态制剂对根际土壤中过氧化氢酶活性的影响不明显。

图6 不同生育期施入复合微生态制剂对土壤过氧化氢酶活性的影响

2．2．3 复合微生态制剂对土壤蔗糖酶活性的影响

土壤蔗糖酶是表征土壤生物学活性的重要酶，蔗糖酶活性高，说明土壤生物活性高，土壤状况良好［13－14］。3种处理的土壤蔗糖酶活性均高于对照，差异均显著。花期、瓜期施入处理与对照相比，蔗糖酶活性分别增加了190．5%、206．3%（图7）。不同生育期施入复合微生态制剂与对照相比，均可以提高根际土壤中蔗糖酶活性。

图7 不同生育期施入复合微生态制剂对土壤蔗糖酶活性的影响

2．2．4 复合微生态制剂对土壤中性磷酸酶活性的影响

土壤磷酸酶是催化土壤中磷酸单酯和磷酸二酯水解的酶，它能将有机磷酯水解为无机磷酸［15］。在整个生育期中，各处理土壤中性磷酸酶活性均高于对照，花期和瓜期施菌处理土壤中性磷酸酶活性变化较大，与对照相比，分别增加了123．5%和117．6%；而苗期施用变化相对较小，与对照比增加了52．9%（图8），3个处理与对照相比，差异均显著。因此，不同生育期施入复合微生态制剂与对照相比，均可以提高根际土壤中性磷酸酶活性。

图8 不同生育期施入复合微生态制剂对土壤中性磷酸酶活性的影响

3 讨论

3．1 不同生育期加入复合微生态制剂对黄瓜根际土壤微生物数量的影响

复合微生态制剂促进了土壤微生物中细菌和放线菌的增殖，抑制了真菌和尖孢镰刀菌的生长。与不施入菌剂对照相比，在花期施菌处理，细菌增加27．9%，放线菌增加20．6%，真菌减少64．5%，尖孢镰刀菌减少66．7%。从本试验的结果来看，施入复合微生态制剂后，真菌和尖孢镰刀菌数量明显受到抑制，细菌和放线菌数量明显提高，说明可能是由于复合微生态制剂的施入促进了根际土壤细菌和放线菌等微生物的大量繁殖，从而抑制了真菌和尖孢镰刀菌的生长，减少黄瓜枯萎病发生的可能性。复合微生态制剂的施入可以影响根际土壤中微生物的数量，从而可以达到改善土壤结构的作用。而土壤微生物是土壤酶重要来源之一，土壤微生物的增加，有利于提高土壤酶的活性［16］。这一结果与苗则彦［17］等人在研究不同抗、感枯萎病黄瓜品种不同生育期根际微生物数量消长动态分析所得的结论相似，即根际细菌数量在花期处理达到最高。细菌和放线菌大量增殖，其分泌抗生素等物质对真菌有拮抗作用［18］。之后随着复合微生态制剂的降解，到末期细菌和放线菌的生长繁殖受到抑制，对真菌的拮抗作用逐渐减弱，真菌数量又呈现逐渐上升的趋势，其机理有待进一步研究。

3．2 复合微生态制剂对不同生育期黄瓜根际土壤酶活性的影响

酶类参与了土壤中一切复杂的生物化学过程，包括凋落物的分解，腐殖质及各种有机化合物的分解与合成，土壤养分固定与释放，以及各种氧化还原反应，直接参与了土壤营养元素的有效化过程。土壤酶活性是土壤生物活性较为稳定和灵敏的一个指标，在一定程度上能够反映土壤养分的转化动态［19］。根际土壤酶是土壤中具有生物活性的蛋白质，是由微生物、动植物活体的分泌物或动植物残体、遗骸分解释放于土壤中的一类具有催化能力的生物活性物质，其活性是土壤新陈代谢的重要肥力指标［20－22］。土壤酶活性增强意味着土壤生物活性提高，能增强植株的抗性［20］。其中，脲酶是一种专属性很强的水解酶，能催化酰胺化合物水解为氨，根际土壤中脲酶活性的提高，将加速土壤的各类含氮有机中间产物转化为植物可利用的物质，从而提高根系有效态氮的含量。磷酸酶活性的增加可加速土壤有机磷脱磷速度，改善土壤磷素的供应水平，磷酸酶能促进土壤中有机磷化合物或无机磷酸盐转化成能为黄瓜利用的无机态磷。黄瓜根际土壤中蔗糖酶活性的增加为根际微环境提供了必要的营养物质。过氧化氢酶可促进土壤多种化合物的氧化，并可防止过氧化氢积累对生物体造成毒害。本研究结果表明复合微生态制剂的施入能够提高土壤中脲酶、中性磷酸酶和蔗糖酶的生物活性，改善根际土壤环境，促进微生物繁衍并延缓土壤微生物衰减的速率，有利于实现作物高产的目标。

与对照相比，花期施入复合微生态制剂后，促进了根际土壤中细菌和放线菌的生长，抑制了真菌和尖孢镰刀菌的生长，提高了根际土壤中脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、中性磷酸酶的活性，促进了花期土壤中微生物种类和数量到拉秧期可持续达到最大保护值，为黄瓜根际土壤创造了良好的微生态环境，进而为黄瓜的快速生长提供物质基础。土壤微生物活性提高，可能会增强与其土壤病原菌之间在空间及养分上的竞争，减轻病害的发生。但复合微生态制剂生防机理研究还远远不够深入和细致，很多方面有待进一步研究证实。

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