棘孢木霉对青蒿生长量及土壤水解氮质量分数的影响

唐 磊 赵 敏 张荣沭 韩 颂 吕曼曼 王 慧 朱国栋

(东北林业大学，哈尔滨，150040)

木霉(Trichoderma sp.)作为一种新型的生防因子［1－2］，在改善土壤生态环境方面，具有提高肥料利用率、平衡土壤结构，对生态环境进行生物修复的积极作用。据文献［3］记载，棘孢木霉(T.asperellum)能有效提高植物种子的发芽成活率，且在生长量、花期以及提高作物产量方面有显著作用。然而，以往有关木霉菌促进植物生长的相关研究中，对草本植物的诱导及其种类较为单一，木本占据多数。而两者无论从生理生化、结构形态，还是发育过程等方面，都有显著差异。黄花蒿(Artemisia annua)又名青蒿，菊科艾属，1年生草本;性寒味苦，作为民间传统中药，具有退热止汗、消暑截疟的功效［4］，然而，有关棘孢木霉ACCC30536 根施青蒿并促进其生长的研究少有报道。土壤中的氮、磷、钾是供给植物营养的三大元素，其中氮素营养在土壤中主要以矿质态和易水解态存在。土壤中水解氮的量，既可对土壤肥力作出有效测评，又可为农业施肥标准提供理论依据［5］。本文以黄花蒿为基础实验材料，通过根施棘孢木霉进行诱导，对土壤中水解氮的量以及青蒿生长量进行分析讨论，旨在为今后的农、林、牧业生产及生物菌肥的应用与改进提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

选择专业育苗纸筒5 块，每块60 ～70 个小纸筒，内外相连;将筛选好的青蒿种子均匀撒在上面，期间保证温度适宜、采光充足、水量供应及时。待青蒿幼苗温室内培育45 d 后，转移至东北林业大学苗圃实验基地;早晚浇水2 次，定期除草、间苗、松土。7月10日对根部进行悬浮液的诱导。实验用棘孢木霉ACCC30536(T.asperellum ACCC30536)菌株，来自中国农业微生物菌种保藏中心;供试土壤为哈尔滨市郊外的农田栽培用土。

1.2 实验方法

悬浮液的配制:将棘孢木霉的分生孢子在无菌操作台上接种至培养皿中，培养基为马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)固体培养基，温度控制在25 ℃连续培养10 d，即可分离出大量分生孢子。将分生孢子悬浮液进行不同棘孢木霉菌量浓度梯度的稀释后，显微镜下观察棘孢木霉菌的数量，最后用纯净水配制成实验所需棘孢木霉菌量浓度，即土壤样品中5×102(T1)、5×103(T2)、5×104菌落/cm3(T3)3 个梯度。

青蒿育苗:将青蒿种子与细沙混合均匀，再均匀地撒在浇过水的装满土的纸筒上;撒种后的前3 d用透明的塑料薄膜把上方封闭好，待发出青蒿幼芽后，将薄膜撤去，期间保证棚内的温度适宜、阳光充足、适时供给充足的水量。间苗——生长过程中，定时拔除杂草，防止其阻碍青蒿苗生长，当青蒿苗长的足够茁壮以后，选择粗壮的苗留下，保证一孔一苗，拔除其他的苗。移植——将粗壮的苗移栽到地里生长30 d 左右，期间定时除草、松土、保障充足的水量，以确保苗的成活率。浇菌——7月10日开始用T1、T2、T3悬浮液进行浇菌诱导，具体分组及方案设计:实验样地分为不种植青蒿和种植青蒿2 大组，其中第1 大组(不种植青蒿)包括4 个实验小组，第1实验小组为不种植青蒿且不施用棘孢木霉菌，记作A;第2、3、4 实验小组均不种植青蒿苗，但对应施用T1、T2、T3的木霉菌，分别记作A1、A2、A3。第2 大组(种植青蒿)包括4 个实验小组，即第5 实验小组种植青蒿苗，但不施用木霉菌，记作B，让其在自然条件下生长，以形成对照;第6、7、8 实验小组均种植青蒿，并对应施用T1、T2、T3的木霉菌，分别记作B1、B2、B3。在每组中分别抽取10 株青蒿植物做编号标记处理，用于7 个不同时间点监测其生物量、生长量以及进行土壤样品的采集。

1.3 土壤采样方法

每组诱导各取10 株青蒿的土样，每株约100 g，深度为5～8 cm，取样的时间点分别是8、15、30、45、60 d，同时每组设置3 次平行实验取平均值。进行土壤水解氮质量分数检测之前，需将土样做风干处理，按不同时间点装入密封袋中，待测。

1.4 青蒿生物量检测及生长量的测量

生物量检测:诱导60 d 后，对青蒿的根、茎、叶等不同组织部位进行分离处理，先称量不同组织部位的鲜质量，干燥后再测出干质量，最后进行计算分析。生长量测定:7月10日诱导后，每间隔10 d 分别测量青蒿的主茎高和茎基粗，并计算出相邻时间点各自的差值，记录青蒿诱导后的生长变化过程。分析棘孢木霉菌对青蒿生物量和生长量产生的影响。

1.5 土壤水解氮的检测

本实验选用“碱解—扩散法”［6］测定土壤中水解氮的质量分数，并将不种植青蒿的土壤(A、A1、A2、A3)与种植青蒿的土壤(B、B1、B2、B3)进行比较，从中得出不同处理间水解氮质量分数的差异。

1.6 数据处理

用SPSS19.0 和Microsoft office excel 2003 软件对数据进行统计分析;在青蒿生长量与土壤水解氮质量分数的动态变化之间进行Pearson 相关性分析;在P=0.05、P=0.01 条件下比较差异性，对不同悬浮液量浓度诱导所产生的差异显著性进行方差分析和讨论。

2 结果与分析

2.1 不同量浓度棘孢木霉诱导对青蒿生长量的影响

表1中结果显示:7月10日开始对青蒿根施不同量浓度的棘孢木霉分生孢子悬浮液后，青蒿苗的长势明显。从表2可见:在7月20日—8月20日之间，增高的幅度明显高于其他月份，特别是至8月20日达到最大，B2组的青蒿主茎高生长量为21.41 cm，是对照组(B)的1.38 倍;而在诱导后的10 d(7月10—20日)和生长过程的后10 d(8月30日—9月10日)，长势明显低于中间月份，主茎高生长量分别为16.92、17.58 cm。在诱导40 d 后，B1、B2、B3组的青蒿主茎高增长最为明显，其生长量分别为对照组(B)的1.24、1.38、1.28 倍;在木霉菌诱导50 d后，B2组的株高生长量依然保持在20.55 cm，而B1、B3两组生长速度则比较缓慢，B2组株高生长量的差值分别为B、B1、B3组的1.31、1.34、1.18 倍(见表2)。说明B2组在诱导之后，生长周期长且株高生长量差值大于其他3 个组;B2组在诱导后60 d 内的株高生长量，是对照组(B)株高生长量的1.34 倍，差异更为显著。

表1 不同量浓度棘孢木霉诱导后青蒿的主茎高的比较cm

从表3可以看出:7月10日开始，对青蒿根施不同量浓度的棘孢木霉分生孢子悬浮液后，茎基随着不同时间点的推移逐渐增粗。诱导组B2在7月10日至8月10日，茎基粗增长最为明显;特别在诱导20 d 后，B2组茎基粗生长量为0.84 cm，是B 组茎基的1.47 倍;8月10日至9月10日，茎基粗的增长幅度逐渐减小，平均差值维持在0.59 cm。从表4可见:B2组的规律为，茎基粗生长差值，先缓慢增高，而后逐渐减小并趋于平缓稳定;对照组(B)，在自然状态下生长，波动不明显，茎基粗生长量在0.4 ～0.5 cm。诱导组B1、B3，在7月30日之后增粗的速度相近，之前时间点B1组的大于B3组的。诱导40 d 后，对B2组进行测量，计算得出其茎基粗的平均值为6.95 cm，是对照组(B)的1.05 倍(P＜0.01);诱导6 0 d 后，B2组的平均茎基粗是B、B1、B3的1.06、1.07、1.04 倍(P＜0.01)，7月30日之后，B1、B3组差异不明显。

表2 不同量浓度棘孢木霉诱导后青蒿的主茎高每10 d内的生长量 cm

表3 不同量浓度棘孢木霉诱导后青蒿的茎基粗的比较 cm

表4 不同量浓度棘孢木霉诱导后青蒿的茎基粗每10 d内的生长量 cm

2.2 不同量浓度棘孢木霉诱导对青蒿生物量的影响

对黄花蒿根部施用不同量浓度的棘孢木霉分生孢子悬浮液诱导60 d 后，分别对不同组织部位进行样品的处理和收集，并称量根、茎、叶样品的鲜质量;参照Cornelissen 等［7］方法对样品进行干燥处理，称量干质量;对数据进行SPSS 分析(见表5)。由表5可见:B2组单株样品根、茎、叶鲜质量均为最高，平均值分别为130.776、414.049、223.122 g，是对照组(B)的1.26、1.45、1.42 倍，其中，单株根的质量较B1、B3增加了88.74%、58.45%;B2组的根、茎、叶干质量平均值也均为最高，分别为55.029、157.771、69.399 g，是对照组(B)的1.19、1.56、1.38 倍。在不同时间点，B 和B1组的鲜质量、干质量相近，B3组相比略高;总体生物量比较，从大到小顺序依次为B2、B3、B、B1。

表5 青蒿诱导后不同组织部位的生物量比较 g

2.3 不同量浓度棘孢木霉诱导对土壤水解氮质量分数的影响

由表6可见:对照组的水解氮质量分数最大值出现在A3组中，为216.24 mg/kg。同组内施用木霉45 d 后，相对A、A1、A2组分别提高16.64%、13.41%、9.74%(P＜0.01);在诱导60 d 后，水解氮质量分数依然维持在186.55 mg/kg，是A 组的1.24 倍。可见，随着施用木霉菌量浓度的增加，与土壤相互作用，水解氮质量分数明显升高。

由表6可见:B2组在诱导30 d 后，水解氮质量分数达到最高，是同组中B、B1、B3组的1.65、1.53、1.26 倍;与A、A1、A2组相比较，分别提高19.62%、21.03%、10.4%(P＜0.01)。可见，植物在生长发育过程，要吸收土壤中的氮元素;适量浓度的木霉菌与青蒿相互作用后，对土壤中水解氮质量分数产生影响，故从T1到T2再至T3的试验过程中，水解氮质量分数从总体上呈现先升高后降低的变化规律。

表6 不同量浓度棘孢木霉诱导后各时间点的土壤水解氮质量分数 mg·kg－1

2.4 青蒿生长量与土壤水解氮的相关性

不同量浓度木霉菌诱导青蒿后，主茎高与茎基粗呈正相关，相关系数分别为RB=0.985、RB1=0.971、RB2=0.986、RB3=0.989，P＜0.01。在主茎高与种植青蒿的土壤水解氮分析中，相关性不显著(P＞0.05);主茎高与B2、B3组处理呈正相关，相关系数分别为RB2=0.003、RB3=0.218;主茎高与B1、B 组处理呈负相关，相关系数分别为RB1=－0.072、RB=－0.214。在茎基粗与种植青蒿的土壤水解氮质量分数分析中，相关性不显著(P＞0.05);茎基粗与B3组处理呈正相关，相关系数为RB3=0.311;茎基粗与B1、B2、B 组处理呈负相关，相关系数分别为RB=－0.014、RB1=－289、RB2=－0.029。

3 结论与讨论

以T1、T2、T3不同量浓度棘孢木霉分生孢子悬浮液根施诱导青蒿60 d，试验结果表明:棘孢木霉具有促进青蒿生长和改善土壤水解氮质量分数的作用，且最佳诱导为T2(土壤中5×103菌落/cm3)。主茎高生长量，在7月20日至8月20日之间达到生长高峰，平均值为21.41 cm，是对照组(B)的1.38倍。茎基周长在诱导20 d 后生长量达到0.84 cm，为同组最高。根、茎、叶生物量鲜质量和干质量，由高到低组别依次是B2、B3、B、B1。对照组的水解氮质量分数B3组最高，最大值为216.24 mg/kg，可以看出，棘孢木霉与土壤相互作用，能有效提高水解氮质量分数，但要控制好施用剂量。实验组中，水解氮质量分数最大值出现在T2诱导30 d 后，总体呈现先升高后下降的特点，但最大值和平均值均高于对照组。分析认为，植物的氮素营养主要依靠土壤供给，而适量的木霉量浓度与青蒿相互作用，改变了土壤中的水解氮质量分数，使青蒿在生长过程中获得充足可靠的氮源;株高与茎基周长呈正相关性，而生长量受多种土壤营养元素的影响，与土壤水解氮的动态相关性不显著，其他土壤营养元素如磷、钾等受棘孢木霉诱导而引起的相关性变化，有待于进一步讨论和分析。

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