喷施堆肥复合微生物菌剂条件下草坪植物萌发及生长特性

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喷施堆肥复合微生物菌剂条件下草坪植物萌发及生长特性

郑亚南，王晶晶，潘汝南，王思予，多立安，赵树兰
(天津师范大学生命科学学院， 天津 300387)

从生活垃圾堆肥中分离出枯草芽孢杆菌、放线菌和酵母菌，配制成不同稀释倍数的复合微生物菌剂，采用叶面喷施的方式接种到草坪建植体系中，研究微生物菌剂存在条件下草坪植物的萌发及生长特性。结果表明，稀释200倍的复合菌剂显著促进了高羊茅种子的萌发、幼苗及根系生长，提高了叶绿素含量，萌发率、地上干重、地下干重、叶绿素含量分别高出对照21%、28.5%、16.8%和33.9%。而对于黑麦草，稀释100倍的复合菌剂对各指标的促进作用最大，与对照间存在显著差异；萌发率、地上干重、地下干重、叶绿素含量分别高出对照20%、27.6%、37.2%和27.7%。经叶面喷施适当浓度的复合堆肥微生物菌剂，能够显著促进草坪植物的萌发及生长。

生活垃圾堆肥； 复合微生物菌剂； 叶面喷洒； 草坪植物； 萌发

近年来，化学制剂引起的污染问题日益严重。随着环保意识的增强，利用微生物菌剂尤其是复合微生物菌剂作为化学肥料的补充或替代品来促进植物生长、提高产量、改善品质和防治病虫害，已经成为当前生防制剂研制开发的重点并引起高度重视[1-2]。将几种具有不同降解功能和具有互生或共生关系的微生物以适当的比例进行组合或混合培养配制的复合微生物菌剂，含有大量的有益活菌物质及多种天然发酵活性物质，能够在根区土壤繁殖，形成有利于植物生长的微生物优势菌群，来调节植物根际环境，其有效活性成分在土壤中与植物根系紧密结合，形成菌根，增加了根系对矿质营养元素和微量元素的吸收，促进植物生长[3]。此外，在生命活动过程中微生物菌群还产生各类植物生长激素，有效抑制多种有害细菌、真菌、病毒等的生长，减轻土传病害的发生，并能提高植物抗逆性[4]。

生活垃圾堆肥是利用多种微生物人为地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。堆肥中本身存在着非常复杂的微生物体系，在堆肥过程中整个微生物体系也在不断地进行演替。冯明谦等研究表明，细菌和霉菌是堆肥过程中的优势类群，芽孢杆菌和曲霉菌是优势种[5]。顾文杰等研究表明，接种外源菌剂处理堆肥微生物数量要高于对照[6]。但是，将堆肥复合微生物菌剂采用叶面喷施的方式应用于草坪植物体系中的研究还鲜有报道。

本研究选择城市生活垃圾堆肥为研究对象，筛选出有益的微生物菌种(枯草芽孢杆菌、放线菌和酵母菌)，配制成不同稀释倍数的复合微生物菌剂，喷施到草坪植物体系中，研究草坪植物萌发及幼苗生长特性，筛选出复合微生物菌剂的最佳稀释倍数，为堆肥复合微生物菌剂在草坪建植中的应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

生活垃圾堆肥取自天津市小淀垃圾堆肥处理厂，风干后过筛，其基本理化性质如下：pH值 7.62，容重0.85 g/mL，有机质、全N含量(%)分别为22.1、1.35，饱和含水量0.76 mL/g。草坪植物选用我国北方广泛应用的多年生黑麦草(LoliumperenneL.)和高羊茅(FestucaarundinaceaL.)。

1.2 方 法

1.2.1 堆肥微生物菌株的筛选

将10 g堆肥样品加入100 mL无菌水和玻璃珠振荡均匀后，取10 mL悬浮液，加入100 mL富集培养基，分别在适合的温度下振荡培养3～5 d。富集后的培养液稀释后，涂布于分离筛选培养基上，倒置恒温培养，选取透明圈/菌落直径比值较大菌落的菌株。初筛得到的菌株接种到相应培养基中，在适合的温度下振荡培养，以OD值为纵坐标，培养时间为横坐标，绘制菌株的生长曲线。

1.2.2 复合微生物菌剂的制备

将筛选出的枯草芽孢杆菌、放线菌、酵母菌在相应的培养基上进行扩大培养，枯草芽孢杆菌在30 ℃、180 r/min培养12 h，放线菌和酵母菌在28 ℃、220 r/min培养48 h得到种子液；浓度10%的种子液接种到发酵瓶中扩大培养48 h得到发酵液。枯草芽孢杆菌、放线菌、酵母菌发酵液按体积比1∶1∶1配制复合微生物菌液。

1.2.3 草坪植物培养和微生物菌剂的喷施

选用籽粒饱满、大小均匀的草坪植物种子，经1%H2O2溶液消毒3 min，然后用蒸馏水冲洗干净，放入饱和的CaSO4溶液中浸泡4 h。培养皿中加少许CaSO4溶液，铺1层滤纸，浸泡后的种子100粒置于滤纸上，早晚补充因蒸发而散失的水分。

复合微生物菌剂共设5个浓度处理，即原浓度(CM)；稀释100倍(CM 100)；稀释200倍(CM 200)；稀释300倍(CM 300)；稀释400倍(CM 400)；以不接种菌剂的处理为对照(ck)。种子播种10 d后，以浸蘸的方法在叶面施加不同微生物菌剂处理。每天统一定量给水，试验盆随机排列。植物培养期间温度15.6～21.8 ℃，相对湿度34%～52.7%，光量子密度为600～800μmol/(m·s)，持续培养35 d。

1.2.4 指标测定

喷施菌剂前及施加菌剂后5 d测定萌发率指标。株高在接种菌剂后每隔5 d测定1次，共测定5次。植物收获后，分为地上与地下两部分，80 ℃条件下烘至恒重，进行生物量的测定。叶绿素的测定参考李合生的方法进行[7]。

1.2.5 数据分析

数据分析采用Excel 2003 和SPSS 11.5分析软件进行处理。

2 结 果

2.1 菌种筛选

通过测定初筛菌种的生长曲线(图1和图2)、OD值和菌落数(表1)，筛选出生长活性最高和繁殖能力最好时期的菌种，配制成各种不同稀释倍数的堆肥复合微生物菌剂。

图1 枯草牙孢杆菌的生长曲线

表1 微生物菌剂所富含的菌落数

微生物菌剂菌落数(个/mL)OD值 枯草芽孢杆菌(2．48±0．03)×1090．567±0．001 放线菌(2．45±0．08)×109— 酵母菌(2．46±0．07)×1090．545±0．001

注：表中数据以平均值±95%置信区间表示。

图3 复合微生物菌剂对草坪植物株高的影响

表3 复合微生物菌剂对草坪植物地上生物量和根系生长的影响

草坪植物处理地上干重(mg/株)根长(cm)根重(mg/株)须根数(条/株)高羊茅 ck3．65±0．11c5．37±0．02d2．62±0．053c4．33±0．07c CM4．21±0．06b8．16±0．02b2．94±0．015b4．60±0．23c CM1004．36±0．04b8．13±0．02b2．99±0．009ab5．73±0．07b CM2004．69±0．08a9．07±0．02a3．06±0．010a6．33±0．07a CM3004．12±0．05c8．10±0．01b2．94±0．007b4．47±0．07c CM4004．19±0．11b7．05±0．03c2．98±0．045ab4．40±0．12c黑麦草 ck2．94±0．05c7．31±0．02d2．61±0．021c4．20±0．00c CM3．36±0．05b8．96±0．10b3．25±0．029b5．73±0．07b CM1003．75±0．02a10．75±0．06a3．58±0．020a6．67±0．07a CM2003．40±0．02b9．03±0．02b3．29±0．044b5．73±0．07b CM3003．38±0．02b8．39±0．12c3．26±0．012b5．60±0．00b CM4003．36±0．02b8．33±0．08c3．27±0．023b5．60±0．00b

图2 酵母菌的生长曲线

2.2 复合微生物菌剂对草坪植物种子萌发率的影响

接种不同稀释倍数的复合微生物菌剂有利于促进草坪植物种子的萌发(表2)。与对照相比，接种菌剂处理高羊茅和黑麦草萌发率都差异显著(plt;0.05)，稀释200倍的菌剂对高羊茅和稀释100倍的菌剂对黑麦草的促进作用达到最大，分别高出对照27.8%和27.2%。

2.3 复合微生物菌剂对草坪植物地上生长的影响

喷施不同稀释倍数的复合微生物菌剂，高羊茅和黑麦草株高生长动态见图3。接种菌剂的处理高羊茅和黑麦草株高均高于对照，高羊茅以稀释200倍菌剂处理为最高，接种25 d株高高出对照47.5%，且差异显著；而黑麦草以稀释100倍菌剂处理为最高，接种25 d株高显著高出对照42.7%。由表3可见，对于地上生物量的积累而言，高羊茅在稀释200倍菌剂处理下差异较显著，单株干重高出对照28.5%(表3)。而对于黑麦草，100倍稀释液时黑麦草的单株地上干重最高，超出对照27.6%。

表2 复合微生物菌剂对草坪植物种子萌发率的影响

草坪植物处理接种菌剂前的萌发率(%)接种菌剂5d的萌发率(%)高羊茅 ck41．33±0．3375．67±2．85c CM41．33±0．3388．67±0．33b CM10041．33±0．3388．00±0．00b CM20041．67±0．6796．67±0．88a CM30041．67±0．3387．33±0．33b CM40041．33±0．3386．00±1．00b黑麦草 ck67．33±0．3373．67±0．88c CM66．67±0．6789．00±0．58b CM10067．00±0．5893．67±0．67a CM20067．33±0．3389．00±0．58b CM30067．67±0．3388．33±0．33b CM40067．00±0．5887．33±0．33b

注：同草种不同处理字母不同表示差异显著 (plt;0.05) 。下同。

2.4 复合微生物菌剂对草坪植物根系生长的影响

堆肥复合微生物菌剂能明显增加草坪植物根系的生长(表3)。当稀释倍数为200倍时，高羊茅根长、根重及须根数都达到最高值，分别超出对照68.9%、50.0%和46.2%。对于黑麦草来说，100倍稀释液最能促进根系的生长，在此浓度下，根重高出对照79.0%，根长和须根数分别高出对照47.1%和58.8%，和对照差异显著(plt;0.05)。

2.5 复合微生物菌剂对草坪植物叶绿素含量的影响

不同稀释浓度的复合微生物菌剂能明显增加草坪植物叶绿素的含量(图4)。高羊茅在稀释倍数为200时，叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素含量都最高，分别高出对照37.0%、27.1%和 33.9%(plt;0.05)。而稀释倍数为100倍时，黑麦草体内的叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素含量最高，分别比对照高出30.0%、22.8%和27.7%(plt;0.05)。在适宜的稀释倍数下，复合微生物菌剂能促进草坪植物叶绿素的合成。

图4 复合微生物菌剂对草坪植物叶绿素含量的影响

3 讨论与结论

在陆地生态系统中，80%以上的高等植物都能和微生物菌种处于共生关系，微生物可以通过在土壤中形成庞大的菌丝网络来增加植物根系的吸收面积，从而增加根系对营养元素的吸收进而促进植物生长[8]。欧阳桂炉等研究表明，太子参根际促生菌能够显著提高玉米种子的发芽率，并且能够增加幼苗生物量，促进幼苗生长[9]。这可能是因为菌剂中的微生物能够快速固氮，产生的代谢产物为植物体提供长期的营养供给，从而降低了种子萌发时产生的活性氧对幼苗造成的伤害，使植物幼苗的各项生理生化反应能够顺利进行[10]。本研究结果表明，接种菌剂处理高羊茅和黑麦草萌发率都有显著提高，与以上研究结果基本一致。

根系系统的形态和植物的生物量积累能够影响植物对水分和养分的吸收，而施氮水平、环境因素以及土壤理化性质等也显著影响根系形态特征[11]。朱金峰等研究表明，施用微生物菌剂能显著提高根系活力，提高根系吸收水分和矿物质的能力，促进植物生长，提高根、茎、叶的干重和根冠比[12]。本试验得出了相似的结论，发现堆肥微生物菌剂对高羊茅和黑麦草根系生长都有明显的促进作用。

根系是植物吸收水分和矿物质的主要器官，因此，根系的发达程度决定着整个植株的生长状况和营养水平[13]。贺冰等研究发现，将微生物菌剂与化学农药混合施用相比只施加化学农药，对番茄幼苗的生长有更明显的促进作用[14]。本研究发现，堆肥中筛选的复合微生物菌剂对草坪植物高羊茅和黑麦草地上部分生长均具有明显的促进作用，与以上研究结果基本一致。

叶绿素是植物进行光合作用的色素,叶绿素含量的高低在一定水平上反映了光合作用水平的高低。叶绿素质量分数与光合速率通常具有显著的正相关性，光合作用的增强意味着同化物的积累增加，进而促进营养生长[15]。王其传等研究发现，对辣椒施用芽孢杆菌不仅可以促进叶片气孔开放，还能够提高辣椒叶绿素含量，提高对光能的捕获能力，进而提高净光合速率，促进植株生长，增加产量[16]。本试验表明，接种复合微生物菌剂有利于草坪植物叶绿素的合成和积累，从而促进草坪植物的生长。

总之，堆肥微生物菌剂对草坪植物的萌发和生长都有不同程度的促进作用，稀释200倍的复合菌剂对高羊茅、稀释100倍的复合菌剂对黑麦草的促进作用达到最大。草坪建植时，筛选和培养优势堆肥微生物菌种并进行人工接种, 是提高草坪植物的萌发率、生长速率以及草坪植物抗逆性的有效方法之一。

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Effects of Foliar Spraying Complex Microbial Inoculum from Compost on Seed Germination and Seedling Growth of Turfgrass

ZHENGYa’nan,WANGJingjing,PANRu’nan,WANGSiyu,DUOLi’an,ZHAOShulan
(College of Life Sciences,Tianjin Normal University,Tianjin 300387,China)

BeneficialBacillussubtilis,actinomycetes and yeast were isolated from municipal solid waste compost to prepare complex microbial inoculum,which was inoculated in turf system by foliar spraying.The effects of complex microbial inoculation on seed germination and seedling growth were investigated.The results showed that the inoculum diluted 200 times significantly promoted seed germination,seedling and root growth and enhanced chlorophyll content ofF.arundinacea.As compared with control,germination rate,shoot and root dry weight,chlorophyll content were increased by 21%,28.5%,16.8% and 33.9%,respectively.ForL.perenne,the inoculum diluted 100 times exhibited the best effect.Germination rate,shoot and root dry weight,chlorophyll content were 20%,27.6%,37.2% and 27.7%,respectively,higher than control.By foliar spraying,complex microbial inoculum with appropriate concentration is beneficial for seed germination and seedling growth of turfgrass.

municipal solid waste compost; complex microbial inoculums; foliar spraying;turfgrass; seed germination

2015-12-22

天津市科技支撑计划重点项目(编号：13 ZCZDNC 00200)。

郑亚南(1990—)，女，天津市人；硕士研究生，主要从事植物生态学研究。

赵树兰，女，天津市人；硕士，研究员；E-mail: zhaosl_tjnu@126.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2016.07.022

S 688.4

A

1001-4705(2016)07-0022-05