一种高效光合菌剂对辣椒生长及土壤微生物的影响

田俊岭， 彭桂香， 李永涛， 谭志远， 杨盼盼， 张海春， 刘丽辉， 陈旭东

华南农业大学，广州510642

光合细菌(photosynthetic bacteria，PSB)是具有原始光能合成体系的原核生物的总称［1］。光合细菌在有光照缺氧的环境中能进行光合作用，利用光能同化二氧化碳。20世纪80年代以前，光合细菌主要应用在污水净化、水产畜牧产品养殖［2］，近年来，光合细菌除了应用在食品、医药保健等方面［3］外，也在农业方面得到越来越广泛的应用。研究表明，它能有效改善植物根际土壤的微生态环境，提高植物的抗病能力，降低蔬菜中亚硝酸盐的含量。光合细菌能够利用光能，将一些有机小分子如有机酸、氨基酸固定，其代谢物中含有丰富的营养物质、未知的生长刺激物和抗病毒物质，能刺激植物生长，并提高植物的免疫力［4］。盆栽及大田条件下喷施光合菌剂的上海青、生菜和黑叶白产量均显著提高［5～6］。本实验采用一种高效光合菌剂，研究光合菌剂对辣椒生长和土壤微生物活性的影响。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试土壤 本试验在华南农业大学农场试验田开展。该农田采用常规耕作方式，种植叶菜类蔬菜，土壤较贫瘠。农田距离河水100 m左右，光照充足，土质为沙壤土。采用5点取样，确定供试土壤的理化性质(见表1)。

1.1.2 供试品种 辣椒种子“超级十六号”由广州市绿霸种苗有限公司提供。

1.1.3 供试细菌 液体光合菌剂(胶状红长命菌，Rubrivivax Gelatinosus)由华南农业大学农学院分子遗传实验室提供。

表1 供试土壤理化性质Table 1 Physical and chemical properties of the test soil.

1.1.4 主要实验仪器 凯氏定氮仪(Gerhardt Vapodest 20s，广州贝森仪器有限公司)、紫外分光光度计(TU-1810PC，谱析通用仪器有限公司)、火焰光度计(Digital Flame Analyzer 2655-00，上海普奥分析仪器有限公司)。

1.2 试验设计

大田辣椒试验设4个处理，每个处理3个重复，共12个小区随机排列，每个小区的面积为6 m2(5 m×1.2 m)。4个处理分别为:菌液+化肥(T1)，灭菌菌液+化肥(T2)，化肥(T3)，清水对照(T4)。

2013年7月10日育苗，8月12日移栽，12月10 日拉秧。移栽10 d、25 d、40 d、55 d 和70 d 后各施肥一次。除 T4处理外，每个小区施尿素90 g、过磷酸钙45 g和氯化钾45 g。化肥与菌液或灭菌菌液分开施用，将菌液和灭菌菌液用清水稀释100倍后施用，每次施入稀释后的光合菌剂或灭菌菌液10mL/株。

1.3 测试项目

1.3.1 土壤理化性质测定 每个处理取3个点，参照《土壤农化分析》［7］，测定收获期土壤中pH、有机质、碱解氮、速效磷和速效钾。

1.3.2 植株理化性质测定 每个处理随机取3棵植株或果实，每个植株或果实进行3次重复实验。盛果期测定辣椒植株叶片全氮、全磷和全钾含量，单个果实的果长和单果重;收获期分别测定辣椒植株鲜重、干重。

1.3.3 土壤生物学性状测定 辣椒生长期每隔15 d，即每次施肥后5 d采土样1次，采用隔离罐－碱液吸收法［8］测定土壤微生物基础呼吸强度，采样深度为0～20cm。

1.4 数据分析

运用 SAS(Statistics Analysis System)v8.0软件对数据进行处理，采用Duncan's法对数据进行差异显著性分析，其中 n=3，α=0.05。

2 结果与分析

2.1 不同处理对辣椒生物量的影响

植物的鲜重和干重是反映植株生长势的重要指标［9］，如表2所示，菌液+化肥处理(T1)中植株的平均鲜重为41.09 g，平均干重为7.43 g，平均果长为15.84cm，单果重 34.49 g，均高于其他 3 个处理，并且鲜重、干重和单果重显著高于其他处理。与清水对照处理(T4)相比，其他处理均能显著提高植株长势，说明贫瘠土壤中必须保证一定肥力，辣椒才能长势良好，提升果实质量。而在施肥基础上，增施光合细菌(T1处理)还能进一步显著提高辣椒植株长势，植株的鲜重、干重均与单施肥处理(T3)有显著提高，单果重量明显提高，果长有所增加，但与单施肥处理(T3)无显著差异，提示该光合细菌在土壤环境下继续生长，对根际土壤微环境产生一定影响。根据果实和植株鲜重的大幅提高，推测其促进了植株根系的生长，进而提高了植株对水分的吸收利用;而增施灭菌菌液(T2)也能提高植株长势，提高单果重量，说明菌液中富含的营养物质和活性物质可以直接或间接地被辣椒植株吸收、利用，但植株鲜重、干重、果长和单果重上都和单施化肥处理(T3)没有显著性差异。

表2 不同处理对辣椒生物量的影响Table 2 Effect of different treatment on pepper biomass.

2.2 不同处理对叶片中氮、磷、钾含量的影响

氮、磷、钾对植物的生长发育具有重要作用，叶片中的氮磷钾含量是衡量植物长势的重要指标。氮是植物叶绿素的重要组成成分，也是蛋白质、核酸和脂类物质的重要成分，氮对植物生长发育至关重要，适量提高氮元素，植株能更加的枝繁叶茂，长势优良。如表3所示，与清水对照(T4)相比，施肥处理(T3)仅对辣椒叶片中钾含量有影响;而施用了光合菌剂能显著提高叶片中全氮含量，可见光合细菌在其中发挥了其固氮活性，促进了植株对有机氮的利用。施用肥料的3个处理之间全钾含量没有显著差异;菌液+化肥处理(T1)的全磷含量却明显低于其他处理，这可能是由于光合细菌对磷的富集、促进植株根系生长使得磷在植株的分布发生较大改变。

表3 不同处理对辣椒叶片氮磷钾含量的影响Table 3 Effect of different treatments on N，P，K content in pepper leaves.

2.3 不同处理对土壤微生物的影响

土壤微生物基础呼吸是表征土壤质量和肥力的重要生物学指标，它能在一定程度上反映土壤微生物的整体活性［10］。由图1可知，不同处理的土壤基础呼吸，在30～60 d期间都不断增强的。其中，菌液+化肥(T1)处理一直处于最高位置，说明液体光合菌剂提高了微生物的整体活性;清水对照(T4)＞化肥(T3)，这可能是由于施加的化学肥料改变土壤结构或pH，对微生物整体活性产生抑制作用引起的。

图1 不同处理对土壤基础呼吸强度的影响Fig.1 Effect of different treatments on the soil basis-respiration.

3 讨论

前人研究结果表明，有益微生物能促进植物营养的吸收［11］。根据本实验结果可知，与单一施用化肥相比，光合菌剂明显提高了盛果期植物叶片中全氮的含量，而氮是叶绿素的重要成分，因此光合细菌可能提高了植物叶绿素的含量，加速光合作用，从而提高了收获期营养物质的积累。盛果期单果重更重，果实更加饱满。

良好的土壤环境是植物生长的基础，本实验表明整个生育期内，光合菌剂确实能提高土壤微生物的基础呼吸。土壤微生物的整体活性增强，有效改善了土壤根际环境。因此光合细菌可以通过改善土壤微生态环境促进微生物活性，达到改善土壤环境的效果，从而促进植物的生长发育。

在较贫瘠的土壤中种植辣椒，联合化肥施用光合菌剂可获得比单纯施用化肥更理想的效果，从长期来看，能够保持土壤肥力、改善蔬菜种植的土壤环境，因此具有非常良好的应用开发前景。

［1］徐芬芬，俞晓凤.光合细菌的光合作用及应用展望［J］.生物学教程，2011，36(6):2，3.

［2］何振平，王秀云，孙学文，等.光合细菌的研究进展［J］.河北职业技术学院学报，2000，14(1):69－72.

［3］华建峰，冯有智，蒋 倩，等.砷污染土壤中施用光合细菌对烟草生长和砷吸收的影响［J］.中国农学通报，2010，26(6):275－280.

［4］李俊霖，梦玉平，赵利华.光合菌对温室茄子产量及品质的影响［J］.现代农业科学，2012，(11):76－77.

［5］谢修志，谢向坚.光合细菌菌液对蔬菜品质影响的初报［J］.广东农业科学，2009，(12):86－87.

［6］彭桂香，张 茜，杨 芳，等.光合细菌sbg11培养条件的优化及施用于生菜上的效果［J］.广东农业科学，2012，39(23):78－81.

［7］鲍士旦.土壤农化分析［M］.(第三版).北京:中国农业出版社，1981.

［8］李凌浩，杨 晶.土壤呼吸及其测定法［J］.植物杂志，2003，(5):36－37.

［9］郑光华.植物栽培生理［M］.济南:山东科技出版社，1980.

［10］姚槐应，朱海平，张勇勇，等.不同培肥管理措施对土壤微生物生态特征的影响［J］.土壤通报，2003，(2):140－142.

［11］Xu H L，Yan P S.Influence of EM Bokashi on nodulation，physiological characters and yield of peanut in nature farming fields［J］.J.Sustain.Agr.，2002，2(19):105－112.