固氮芽孢杆菌C2菌剂施用量对小麦生长和土壤速效养分的影响

王继雯　刘莹　刘莉　岳丹丹　赵俊杰　李冠杰　甄静　巩涛　杨文玲　慕琦　陈国参

摘要：为探索固氮芽孢杆菌C2菌剂的施用剂量对小麦生长和土壤速效养分的影响，得出C2菌剂最佳施用剂量，通过盆栽试验，设计C2菌剂05、10、20、30、40 gkg的不同施用剂量处理，20 d后取土样，测定土壤的有机质、有效磷、有效钾、全氮含量以及小麦的出芽率，同时测量小麦株高和主根长。结果表明，固氮芽孢桿菌C2菌剂的施用剂量在05～40 gkg之间时，与对照组相比各剂量组的主根长明显增加，差异极显著，但小麦的出芽率、株高在各剂量处理组之间差异均不显著；施用剂量在10～40 gkg时，与不接菌对照组相比，土壤有效磷、全氮含量极显著增加，对速效钾含量影响不大。施用固氮芽孢杆菌C2菌剂在一定施用剂量范围内能明显提高小麦主根长，增加土壤的有效磷、全氮的含量，但对小麦出芽率和株高影响很小。综合考虑，C2菌剂对小麦的最佳施用剂量为 10～20 gkg，可为下一步大田试验提供科学依据。

关键词：固氮芽孢杆菌；菌剂；盆栽试验；施用剂量；小麦生长；土壤养分

中图分类号： S512106文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2017）21-0066-03

收稿日期：2016-05-30

基金项目：河南省重大科技专项（编号：121100110100）；河南省转制机构研究发展专项编号：豫财政（2014）383号]；基础前沿项目（编号：162300410174）。

作者简介：王继雯（1970—），女，河南驻马店人，硕士，副研究员，主要从事农业微生物技术研究。Tel：（0371）63382181；E-mail：wangjiwen2005@126com。

通信作者：陈国参，硕士，研究员，主要从事生物技术研究。E-mail：swschenggc@sinacom。

化学氮肥生产需要消耗大量的石油、天然气和煤炭等化石能源，能源成本占直接生产成本的70%以上，是资源消耗型的石化农业。随着世界资源的短缺和环境污染的日益严重，资源消耗型石化农业正向循环经济型生态农业过渡1]。生物固氮是生命科学中的重大基础研究课题之一，在实际生产中发挥着重要作用。它可为植物尤其是农作物提供氮素营养，提高产量，降低化肥用量和生产成本，减少水土污染，防止土地荒漠化，建立生态平衡和促进生态农业的可持续发展等2]。目前，生物固氮研究取得的重大进展和成果主要集中在对根瘤菌资源的收集与研究，并建立了庞大的数据库。Oliverira等发现了固氮基因，在固氮基因表达调节基础上，构建了固氮基因工程菌株，并应用在农业生产中3-4]。目前具有生物固氮能力的微生物大多数为细菌，有100多属，占细菌系统发育分支的50%以上，但产芽孢的菌种类别相对较少5]。因此，筛选高效的固氮芽孢杆菌菌种，并把它制成固氮微生物菌剂或固氮微生物肥料应用于农业生产中，提高氮素营养、改善作物根际生态环境、提高土壤肥力、减少化肥的用量，是当今世界各国研究的热点6]。本研究将笔者所在实验室筛选的高效固氮巨大芽孢杆菌C2制成菌剂，并通过小麦盆栽试验来确定其最佳施用剂量，为固氮微生物肥料的工业化生产和田间推广应用提供技术支持。

1材料与方法

11试验材料

111菌种本研究所用固氮芽孢杆菌为巨大芽孢杆菌C2，为笔者所在实验室保存菌种。

112吸附载体泥炭土，购自河南省郑州市双桥花卉市场。

12试验方法

121固氮芽孢杆菌C2菌剂的研制将固氮芽孢杆菌C2进行液体发酵产芽孢，然后用泥炭土吸附干燥而制成C2菌剂，测定有效活菌数达到02×108 CFUg以上为合格。

122确定固氮芽孢杆菌C2菌剂的使用剂量设计6个盆栽试验，6个处理分别为空白对照，以及05、10、20、30、40 gkg C2菌剂土中接种量。

除空白对照外，每个处理还要设1组基质对照，每个处理重复3次，每盆装土175 kg，每盆播种50粒小麦。试验要求：（1）每个处理组所用的花盆和土要均一；（2）保证有一定的含水量，并且每盆土含水量基本一致，有利于菌剂的微生物生长和小麦的生长；（3）保证各处理组小麦的生长条件一致。观察并记录：（1）分别在试验前以及播种小麦后20 d取土样，测定土壤的有机质、有效磷、有效钾、有效氮含量，同时观察作物的生长及出芽情况；（2）以20 d为1个周期，20 d 后取出小麦，测量小麦的株高以及主根长；（3）试验期间及时收集各处理照片资料。

13数据处理

采用SPSS 170软件处理数据和进行差异显著性分析。

2结果与分析

21C2菌剂施用剂量对小麦出芽率的影响

由图1可知，与不接菌的空白对照组相比，各剂量处理组对小麦出芽率影响差异不显著；虽然施用剂量为20 gkg时出芽率较高，但各剂量处理组之间差异不显著。因此可知，C2菌剂的不同施用剂量对小麦出芽率基本没有影响。

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22C2菌剂施用剂量对小麦主根长度的影响

取盆栽20 d的小麦洗净根部泥土后，每个处理随机抽取10株测量其主根长，结果如图2所示。与不施菌的对照组相比，施用各剂量菌剂处理组主根长均极显著增加。虽然接种量为10 gkg土时主根最长，为1538 cm，但与其他各剂量组相比，差异不显著。因此，施用固氮芽孢杆菌C2菌剂能促进小麦主根生长，并且施用剂量为10 gkg时效果较好，但各施用剂量处理对小麦的主根长影响不大。

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23C2菌剂施用剂量对小麦株高的影响

每个处理随机抽取10株测量其株高，结果如图3所示。各剂量组之间以及各剂量组与对照组相比，小麦株高变化不大，差异不显著。因此，C2菌剂施用剂量对小麦株高基本没有影响。endprint

24C2菌剂施用剂量对土壤有效磷含量的影响

盆栽试验结束后，取处理土样风干，用碳酸氢钠提取-钼锑抗比色法测定土壤中有效磷含量，结果如图4所示。随着施用剂量的增加，土壤有效磷含量总体呈增加趋势。JP2]施用剂量为40 gkg时，有效磷含量最高，与处理4（20 gkg）和处理5（30 gkg）相比，差异不显著；处理3（施用剂量为 10 gkg）

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與处理4（施用剂量为20 gkg）、处理5（30 gkg）相比，差异显著（001

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25C2菌剂施用剂量对土壤全氮含量的影响

取盆栽试验处理土样风干，用半微量凯氏定氮法测定土壤中全氮含量。由图5可知，随着施用剂量的增加，土壤中的全氮含量基本也随之增加，但施用剂量在10～40 gkg范围内的各处理组间差异不显著，处理2与处理1（对照组）之间差异也不显著。因此，施用C2菌剂在一定剂量范围内可以明显地提高土壤中全氮含量，同时也说明C2菌剂具有固氮功能。

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26C2菌剂施用剂量对土壤有效钾含量的影响

取盆栽试验处理土样风干，用乙酸铵提取-火焰光度法测定土壤样品中有效钾含量。由图6可知，与对照组相比，施用C2菌剂的各处理组的有效钾含量差异未达到极显著水平，并且各剂量处理组之间差异也不显著。随着施用菌剂剂量的增加，当施用剂量为20～40 gkg时，土壤样品中有效钾含量比对照组显著增加。由此可知，施用C2菌剂对土壤有效钾含量影响不大。

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27C2菌剂施用剂量对土壤有机质含量的影响

取盆栽试验处理土样风干，用茂福炉灰化法（油浴加热重铬酸钾容重法）测定土壤样品中有机质的含量。由图7可看出，随着各处理组施用剂量的增加，有机质含量也随之增加，但在施用剂量≥20 gkg时，有机质含量才有极显著增加。因此，施用C2菌剂剂量在20 gkg以上时能极显著提高土壤中有机质的含量。

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3结论与讨论

施用固氮芽孢杆菌C2菌剂在一定施用剂量范围内能明显提高小麦主根长，增加土壤的有效磷、全氮、有机质含量，但对小麦出芽率和株高影响很小。综合考虑，C2菌剂对小麦的最佳施用剂量为10～20 gkg，可为下一步大田试验提供科学依据。

固氮微生物一般为根际促生菌，与植物的生长、发育有着密切关系，它们不仅可直接为植物尤其是农作物提供所需要的氮素，还可以改变根系周围的微生态环境、活化土壤、改善土壤结构，从而间接促进植物生长7-9]。结果表明，巨大芽孢杆菌C2不但能促进小麦根系生长，而且具有很强的固氮解磷能力，从而使土壤全氮含量和有效磷含量增加，还可以为农作物提供营养、提高土壤肥力。在一定剂量范围内加大C2菌株接种量虽然能提高土壤中有效磷和有机质的含量，但施用剂量大会在一定程度上增加生产成本，因此，综合考虑各方面的因素，本研究选用10～20 gkg接种剂量作为下一步大田试验的依据。

由于功能菌株不同和试验作物对象不同等差异，导致本试验结果与其他研究结果有所差异。例如王涛等利用微生物菌肥处理黄瓜植株的长势明显好于对照，叶绿素含量、根系活力、土壤pH值及土壤有机质、碱解氮、有效磷、有效钾含量明显高于对照10]。贺国强等报道，使用复合菌剂比单菌菌剂在小麦种子发芽率、芽长、根长、单株生物量干质量、单株生物量鲜质量、发芽指数及活力指数方面效果好，并且产量也高11]。曹恩珲等也曾报道，使用复合菌剂能提高土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾等土壤养分的质量分数，降低土壤酸度，同时还能显著增强土壤脲酶、磷酸酶、纤维素酶及过氧化氢酶的活性12]。因此，对固氮芽孢杆菌C2菌剂与其他功能菌混合制成的复合菌剂，需要进一步研究其使用效果。

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