优化短短芽孢杆菌施用技术对番茄和辣椒幼苗生长的影响_车建美.pdf

优化短短芽孢杆菌施用技术对番茄和辣椒幼苗生长的影响车建美 刘 波*刘国红 陈倩倩 张海峰（福建省农业科学院农业生物资源研究所，福建福州350003）摘 要：从不同施用方式、不同浓度及不同施用次数等方面优化短短芽孢杆菌 FJAT-0809-GLX 的施用技术，并研究其对番茄和辣椒幼苗的施用效果。结果表明，短短芽孢杆菌叶面喷施和灌根结合施用显著增加了辣椒幼苗的株高和茎粗，处理 14 d 后株高净增长为 20.00 cm，茎粗净增长为 0.16 mm。不同浓度短短芽孢杆菌均能促进番茄和辣椒幼苗的生长，其中稀释 500倍对番茄幼苗的促生效果最好，稀释 10 倍对辣椒幼苗的促生效果最好。短短芽孢杆菌不同灌根次数对番茄和辣椒幼苗生长的影响不同，灌根 23 次对番茄幼苗生长效果较好，灌根 2 次对辣椒幼苗生长效果最好。关键词：短短芽孢杆菌 FJAT-0809-GLX；番茄；辣椒；幼苗生长等是微生物肥料中的常用菌种，对促进植物生长，提高抗病能力与品质具有明显效果（曹凤明 等，2008；鲍朋和许章峰，2013；Asari etal.，2016；Islametal.，2016；Meng etal.，2016；Xu etal.，2016）。短短芽孢杆菌（ Brevibacillus brevis）属于短芽孢杆菌属，在自然界中广泛存在，由于其不含内毒素，能够形成芽孢，环境适应力强，具有较强与土著微生物的竞争力等（Panwaretal.，2000），在环保、生防、化工、食品等方面得到了很好的应用（黄学 等，2006；葛慈斌 等，2009；Che etal.，2015）。研究表明，喷施短短芽孢杆菌 FJAT-0809-GLX 的菌体、发酵上清液及发酵液的番茄幼苗叶片数明显增加，茎长和茎粗也显著高于对照（车建美 等，2015），但目前对其在田间的具体施用方法还未进行优化研究。为获得更好的田间施用效果，本试验从不同喷施方式、不同喷施浓度及不同喷施次数等方面研究短短芽孢杆菌 FJAT-0809-GLX 的施用技术及最适施用效果，以期为其田间的施用提供技术指导。1 材料与方法1.1 试验材料 试验于 2016 年 8 月在福建省农业科学院农业车建美，女，博士，副研究员，专业方向：生物防治，E-mail：chejm2002163.com* 通讯作者（Correspondingauthor）：刘波，男，博士，研究员，博士生导师，专业方向：微生物生物技术与农业生物药物，E-mail：fzliubo163.com收稿日期：2017-07-21；接受日期：2017-10-13基金项目 ：福建省自然科学基金项目（2014J06012），农业部公益性行业（农业）科研专项（201303094），福建省农业科学院青年英才计划项目（YC2015-7），农业部农业微生物资源收集与保藏重点实验室开放基金资助项目（MRCP-2016-1）近年来，随着化学肥料和农药的大量使用，许多环境问题不断出现，如大量不可再生能源浪费、土壤板结、农作物品质降低、土壤肥力下降及农田有机质不足等（曾玲玲 等，2009）。微生物肥料具有改善土壤、促进植物生长等优势，同时对环境无污染，具有广泛的应用前景（葛诚和吴薇，1994；葛均青等，2003）。微生物肥料种类很多，包括细菌类肥料、放线菌类肥料以及真菌类肥料等，其中细菌类肥料中以芽孢杆菌居多（葛均青 等，2003；Kloepperetal.，2004；Ortízcastro etal.，2008；张艳群 等，2013；Goswami etal.，2014；Cherif-Silini etal.，2016）。地衣芽孢杆菌（ Bacillus licheniformis）、 解淀粉芽孢杆菌（ Bacillus amyloliquefaciens）、枯草芽孢杆菌（ Bacillus subtilis）、短小芽孢杆菌（ Bacillus pumilus）和巨大芽孢杆菌（ Bacillus megaterium）43新优品种栽培管理本期视点产业市场病虫防控 研究论文中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES2018（4）：43-47生物资源研究所微生物研究中心育苗室进行。供试短短芽孢杆菌 FJAT-0809-GLX 为本所农业微生物研究中心保存。辣椒幼苗（阿拉特）、番茄幼苗（金石王）和土壤均从厦门如意生物科技公司购买。供试培养基为 NA 培养基。1.2 试验方法1.2.1 菌株发酵 从冻存管中取10 L短短芽孢杆菌 FJAT-0809-GLX 菌液于 NA 平板中，划线，30培养 24h。用灭菌牙签挑取单菌落于 50mL 液体培养液，30 、170 r·min-1培养 24 h。以 1%的接种量向装液量为200 mL的1 L三角瓶中加入发酵培养液，30 、170 r·min-1培养 48 h，采用梯度稀释法统计菌体数量为 2.8×108cfu·mL-1。1.2.2 短短芽孢杆菌不同施用方式对辣椒幼苗生长的影响 辣椒幼苗室内种植 7 d 后，将短短芽孢杆菌发酵液（1×108cfu·mL-1）稀释 100 倍施用。共设 3 个处理，处理 1：叶面喷施，CK1：喷水对照；处理2：灌根，CK2：水灌根对照；T3：叶面喷 施 + 灌根，CK3：叶面喷水 + 水灌根对照。每个处理 4 盆，每盆 4 株，3 次重复。叶面喷施用量为 20 mL，灌根量为 100 mL。分别于处理后 0 d 和 14 d测定幼苗株高、茎粗、叶片大小及叶片数，计算净增长量。1.2.3 短短芽孢杆菌不同浓度处理对番茄和辣椒幼苗生长的影响 番茄幼苗和辣椒幼苗种植 7 d 后，将短短芽孢杆菌发酵液（1×108cfu·mL-1）分别稀释 10、100、500、1 000、10 000 倍。采用无菌水作为对照。每处理 7 盆，每盆 2 株，3 次重复。灌根量为 50 mL。分别于处理后 0 d 和 14 d 测定幼苗株高、茎粗、叶片大小及叶片数。1.2.4 短短芽孢杆菌不同灌根次数对番茄和辣椒幼苗生长的影响 番茄幼苗和辣椒幼苗室内种植 7 d后，采用短短芽孢杆菌发酵液稀释 100 倍对幼苗进行灌根处理。共设 4 个处理，T1：定植时灌根 1 次；T2：定植时灌根1次，7 d后灌根1次，共2次；T3：定植时灌根 1 次，7 d 和 15 d 后各灌根 1 次，共 3 次；T4：定植时灌根 1 次，7、15、30 d 后各灌根 1 次，共 4 次。采用无菌水作为对照。每处理10 盆，每盆 2 株，3 次重复。灌根量为 50 mL。分别于处理后 0、42 d 测定幼苗株高、茎粗、叶片大小及叶片数，计算净增长量。1.2.5 数 据 处 理 试验数据采用SPSS统计软件 one-way ANOVA 进行分析，差异显著性采用Duncan氏新复极差法进行多重比较，以 P 0.05作为差异显著性判断标准。2 结果与分析2.1 短短芽孢杆菌不同施用方式对辣椒幼苗生长的影响从表 1 可以看出，叶面喷施 + 灌根处理的辣椒幼苗株高和茎粗显著增加，施用14 d后辣椒株高净增长达到 20.00 cm，茎粗净增长达到 0.16 mm。3 种处理方式的叶片数和叶片长度均显著增加，叶面喷施处理的辣椒幼苗叶片宽度显著增加。灌根和叶面喷施结合使用对辣椒幼苗生长的促进作用 更好。表 1 短短芽孢杆菌不同施用方式对辣椒幼苗生长的影响处理净增长量株高/cm 茎粗/mm 叶片数/片 叶片长/mm 叶片宽/mm叶面喷施 18.25±0.27b 0.29±0.07a 37.50±0.95a 66.70±0.19a 26.58±0.27aCK1 20.75±0.11a 0.25±0.06a 34.50±0.31b 47.23±1.25b 17.52±0.18b灌根 19.25±0.30a 0.28±0.04a 35.75±0.82a 53.35±0.16a 19.37±0.16aCK2 19.75±0.84a 0.19±0.05a 32.25±0.17b 52.40±0.12b 19.44±0.16a叶面喷施 + 灌根 20.00±0.92a 0.16±0.03a 32.50±0.11a 55.64±0.22a 18.73±0.11aCK3 12.50±0.69b 0.06±0.02b 22.50±0.11b 50.06±0.33b 18.89±0.13a注：表中同列数据后不同小写字母表示差异显著（ P 0.05），下表同。2.2 短短芽孢杆菌不同浓度处理对番茄和辣椒幼苗生长的影响2.2.1 不同浓度处理对番茄幼苗生长的影响 从表2可以看出，短短芽孢杆菌发酵液稀释100倍和 500 倍处理的番茄株高净增长显著高于对照及其他处理，净增长分别达 20.29 cm 和 19.71 cm。稀释500 倍处理的茎粗和叶片数显著高于对照和其他处理。稀释 10、100、500、1 000 倍处理均能显著促44新优品种栽培管理本期视点产业市场病虫防控 研究论文中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES进叶片长度的增长。总体来看，短短芽孢杆菌发酵液稀释 500 倍对番茄幼苗促生效果最好。2.2.2 不同浓度处理对辣椒幼苗生长的影响 从表3 可以看出，不同浓度短短芽孢杆菌发酵液对辣椒幼苗生长均具有明显的促进作用，其中稀释 10 倍效果最明显，株高的净增长达 21.25 cm，茎粗的净增长达 0.37 mm，叶片数、叶长和叶宽均显著高于对照。2.3 短短芽孢杆菌不同灌根次数对番茄和辣椒幼苗生长的影响2.3.1 不同灌根次数对番茄幼苗生长的影响 从表4 可以看出，短短芽孢杆菌灌根 2 次（T2）和 3 次（T3）处理的番茄幼苗株高、茎粗、叶片数和叶片宽度净增长明显高于对照和其他处理。其中灌根 3 次处理的株高净增长最大，达 54.40 cm，叶片宽度和长度净增长也最大，分别达 4.50 mm 和 6.60 mm；灌根2次处理的茎粗和叶片数净增长最大，分别达到1.28mm和13.80片。从总体来看，灌根23次对番茄幼苗生长促进效果最好。2.3.2 不同灌根次数对辣椒幼苗生长的影响 从表5 可以看出，短短芽孢杆菌不同灌根次数对辣椒株高影响不显著。灌根 2 次（T2）和 3 次（T3）处理表 2 不同浓度短短芽孢杆菌对番茄幼苗生长的影响稀释倍数净增长量株高/cm 茎粗/mm 叶片数/片 叶片长/mm 叶片宽/mm10 18.00±1.23b 0.45±0.05c 5.57±0.11c 3.14±0.06b 2.29±0.06a100 20.29±0.14a 0.56±0.02b 6.57±0.27b 2.43±0.12d 2.00±0.05b500 19.71±0.41a 0.74±0.03a 7.00±0.21a 2.86±0.04c 2.00±0.06b1000 17.43±0.08b 0.21±0.04e 5.57±0.06c 3.29±0.06a 1.86±0.05c10000 17.43±0.52b 0.46±0.03c 5.43±0.09c 2.14±0.04e 1.43±0.06dCK 14.86±0.03c 0.38±0.03d 4.86±0.06d 2.14±0.03e 2.29±0.11a表 3 不同浓度短短芽孢杆菌对辣椒幼苗生长的影响稀释倍数净增长量株高/cm 茎粗/mm 叶片数/片 叶片长/mm 叶片宽/mm10 21.25±0.12a 0.37±0.05b 28.50±0.26a 59.88±0.21a 25.58±0.09b100 20.25±0.10b 0.44±0.02a 23.25±0.21c 53.35±0.12b 22.09±0.11e500 18.50±0.15c 0.37±0.03b 25.50±0.19b 53.10±0.04bc 24.24±0.11c1000 18.00±0.18d 0.33±0.01b 17.25±0.34e 59.78±0.19a 27.62±0.09a10000 17.76±0.07e 0.34±0.04b 22.50±0.14d 51.37±0.18d 21.62±0.09fCK 15.50±0.08f 0.22±0.03c 22.50±0.09d 42.98±0.17c 23.78±0.03d表 4 短短芽孢杆菌不同灌根次数对番茄幼苗生长的影响处理净增长量株高/cm 茎粗/mm 叶片数/片 叶片长/mm 叶片宽/mmT1 47.80±0.03b 0.85±0.07b 11.90±0.05c 5.70±0.08ab 4.10±0.03abT2 53.10±0.03a 1.28±0.07a 13.80±0.10a 4.70±0.04bc 4.44±0.07aT3 54.40±0.03a 1.24±0.06a 13.30±0.08a 6.60±0.06a 4.50±0.10aT4 52.40±0.05ab 0.82±0.06b 12.90±0.06ab 5.70±0.20ab 3.10±0.21bCK 41.80±0.14c 0.79±0.05b 12.10±0.06bc 4.20±0.03c 3.20±0.14b表 5 短短芽孢杆菌不同灌根次数对辣椒幼苗生长的影响处理净增长量株高/cm 茎粗/mm 叶片数/片 叶片长/mm 叶片宽/mmT1 29.17±0.13a 0.26±0.06c 24.17±0.10d 53.99±0.12b 19.88±0.11bT2 30.67±0.11a 0.50±0.05a 47.67±0.07a 66.84±0.02a 25.73±0.08aT3 34.67±0.13a 0.52±0.10a 44.17±0.04ab 58.97±0.05ab 22.30±0.08abT4 30.33±0.20a 0.42±0.05b 32.83±0.08cd 59.69±0.05ab 20.02±0.17bCK 33.83±0.13a 0.33±0.03c 36.55±0.16bc 63.18±0.26ab 19.69±0.09b45新优品种栽培管理本期视点产业市场病虫防控 研究论文中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES的辣椒幼苗茎粗净增长显著高于对照及其他处理，分别达 0.50 mm 和 0.52 mm；灌根 2 次处理的叶片数、叶片长度和宽度最大，净增长分别达 47.67 片、66.84mm 和 25.73 mm。综上，灌根 2 次对辣椒幼苗生长促进效果最好。3 结论与讨论短短芽孢杆菌 FJAT-0809-GLX 对茄科作物具有明显的促长作用（车建美 等，2015）。灌根和叶片喷施是芽孢杆菌类微生物肥料常用的施用方法。张雯景等（2011）研究表明，叶面喷施由乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌和沼泽红假单胞菌组成的微生态菌剂，可以增加翠菊和鼠尾草的叶片长和叶片数。喷施加灌施枯草芽孢杆菌生物菌剂对五味子生长具有明显的促进作用，可以促进叶面积增大，提高光合作用有机物的合成（回云静 等，2011）。本试验结果与前人相同，短短芽孢杆菌FJAT-0809-GLX叶面喷施可以明显促进辣椒幼苗的生长，灌根和叶面喷施结合使用对辣椒幼苗生长的促进作用 更好。芽孢杆菌菌剂施用的浓度、次数对植株的生长具有不同的影响（刘拴成 等，2010）。枯草芽孢杆菌Bs2004菌剂对莴苣的促生防病效果与施药时间、次数和浓度有关（刘勇 等，2008）；菌株Thhy1 培养液浓度在 40% 以下对番茄种子萌发具有强的促生作用，大于40%时对番茄种子萌发具有抑制作用（王美琴 等，2011）。本试验结果表明，不同浓度短短芽孢杆菌 FJAT-0809-GLX 均能促进番茄和辣椒幼苗的生长，其中稀释 500 倍对番茄幼苗的促生效果最好，稀释 10 倍对辣椒幼苗的促生效果最好，不同稀释浓度对番茄和辣椒幼苗生长影响不同，这很可能与番茄和辣椒苗期生长营养需求不同有关。康少辉等（2014）发现，不同浓度枯草芽孢杆菌在一定程度上均能提高黄瓜秧苗的长势和质量，其中能够产生显著影响的最低施用浓度为6×105cfu·mL-1。不同浓度枯草芽孢杆菌 B67 菌液对黄瓜苗期促生作用呈正态分布，20% 枯草芽孢杆菌B67菌液，施药2次（间隔期7 d）的促生效果最佳（孙中华 等，2017）。本试验中，短短芽孢杆菌 FJAT-0809-GLX 不同灌根次数对番茄和辣椒幼苗生长影响也有所不同，灌根 2 次和 3 次更有利于株高、茎粗、叶片数和叶片大小的增长，这与刘勇等（2008）的研究结果相似。本试验结果表明，在定植时灌根 1 次，定植后 15 d 内再灌根 12 次，更利于植株生长，这很可能因为在植株生长前期进行短短芽孢杆菌灌根处理，可以提高植株在土壤中的适应能力，建议田间应用时，在植株生长前期进行短短芽孢杆菌灌根处理。短短芽孢杆菌 FJAT-0809-GLX 不同施用方式、施用浓度和次数对番茄和辣椒幼苗生长的影响有所不同，因而在田间施用时，需结合作物的生长状态和耕作方式等对施用方法和施用浓度进行适当调整，以利于取得较好的促长效果。为更好地了解该菌株的促长作用机理，后续将克隆与短短芽孢杆菌 FJAT-0809-GLX 促生相关的基因，验证和研究这些基因的促生相关功能。参考文献鲍朋，许章峰2013巨大芽孢杆菌在生物肥料上的研究现状与发展方向农技服务，30（6）：601-602曹凤明，沈德龙，李俊，关大伟，姜昕，李力，冯瑞华，杨小红，陈慧君，葛一凡2008应用多重 PCR 鉴定微生物肥料常用芽孢杆菌微生物学报，48（5）：651-656车建美，刘波，郭慧慧，刘国红，葛慈斌，刘丹莹2015短短芽孢杆菌 FJAT-0809-GLX 对番茄促长作用的研究福建农业学报，30（5）：498-503葛诚，吴薇1994我国微生物肥料的生产、应用及问题中国农学通报，（3）：24-28葛慈斌，刘波，蓝江林，黄素芳，朱育菁2009生防菌JK-2对尖孢镰刀菌抑制特性的研究福建农业学报，24（1）： 29-34葛均青，于贤昌，王竹红2003微生物肥料效应及其应用展望中国生态农业学报，11（3）：87-88黄学，伍晓林，侯兆伟2006短短芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌降解原油烃机制研究石油学报，27（5）：92-95回云静，吴长宝，徐小明，蔡金艳，朱峰，任跃英2011枯草芽孢杆菌生物菌剂对五味子白粉病防效及生长的影响菌物研究，9（2）：100-104康少辉，苏浴源，栗淑芳，申领艳，闫凤岐，刘晓婕，吕丽霞2014不同浓度枯草芽孢杆菌对黄瓜秧苗长势和质量的影响河北农业科学，（3）：52-53刘拴成，杨进成，马丽华，张翠英，何月秋，普莉华2010解淀粉芽孢杆菌 B96.1-Y2 提高玉米生长和产量效应玉米科学，18（6）：78-82，85刘勇，柯绍英，黄小琴，刘林2008枯草芽孢杆菌 Bs2004 菌株的防病促生效果中国生物防治学报，（s1）：46-49孙中华，赵铂锤，陈仕红，纪明山2017枯草芽孢杆菌 B67 对黄46新优品种栽培管理本期视点产业市场病虫防控 研究论文中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES瓜幼苗生长发育的影响中国瓜菜，（2）：15-18王美琴，刘慧平，韩巨才2011内生枯草芽孢杆菌 Thhy1 的促生与定殖力研究中国农学通报，27（16）：196-199张雯景，冀宇婷，刘晨，吴丹薇，闫海，马作敏2011微生态叶面肥对翠菊和鼠尾草生长的效应化学与生物工程，28（10）：47-49张艳群，来航线，韦小敏，王旭东2013生物肥料多功能芽孢杆菌的筛选及其作用机理研究植物营养与肥料学报，19（2）：489-497曾玲玲，崔秀辉，李清泉，刘峰，王成，王俊强，张成亮，季生栋2009微生物肥料的研究进展贵州农业科学，37（9）：116-119AsariS，Matzén S，Petersen MA，Bejai S，Meijer J2016Multiple effectsofBacillus amyloliquefaciensvolatilecompounds：plant growthpromotionandgrowthinhibitionofphytopathogensFems MicrobiologyEcology，92（6）：fiw070CheJM，Liu B，Chen Z，Shi H，Liu GH，Ge CB2015IdentificationofethylparabenastheantimicrobialsubstanceproducedbyBrevibacillus brevisFJAT-0809-GLXMicrobiological Research，172：48-56Cherif-SiliniH，Silini A，Yahiaoui B，Ouzari I，Boudabous A2016Phylogenetic andplant-growth-promotingcharacteristicsofBacillus，isolated fromthewheatrhizosphereAnnals ofMicrobiology，66（3）：1-11GoswamiD，Dhandhukia P，Patel P，Thakker JN2014Screening ofPGPRfromsalinedesertofKutch：growth promotionin Arachis hypogeaby Bacillus 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dilutedby10timeshadthebesteffectonpepperseedlings.Differentrootirrigationtimeshaddifferenteffectsonthegrowthoftomatoandpepperseedlings.Twoorthreetimeshadbettereffectsontomatoseedlinggrowth.While，2timeshadthebesteffectsonpepperseedlinggrowth.Key words： Brevibacillus brevis FJAT-0809-GLX；Tomato；Pepper；Seedlinggrowth47新优品种栽培管理本期视点产业市场病虫防控 研究论文中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES