解淀粉芽孢杆菌TF28对设施连作黄瓜根际土壤酶活性和微生物的调节.pdf

胡基华 李 晶 张 淑梅 等 解淀粉 芽 孢杆菌 对设 施连作 黄瓜 根 际土壤 酶活 性 和 微 生物的调 节 江 苏农业科 学 解 淀 粉 芽 孢 杆 菌 对 设 施 连 作 黄 瓜 根 际 土 壤 酶 活 性 和 微 生 物 的 调 节 胡 基 华 李 晶 张 淑 梅 陈 静 宇 曹 旭 孟 利 强 姜 威 刘 宇 帅 黑龙江省科学院微生物研究所 黑龙江哈尔滨 黑龙江省科学院高技术研究院 黑龙江哈尔滨 摘 要 为研究解淀粉芽孢杆菌 对设施连作黄瓜根际土壤环境影响 以液体 颗粒 和复合 种处 理与没有施用 的空白对照进行对比试验 测定设施黄瓜生育指标 土壤酶活性及微生物种群数量 结果表明 移 栽后 周后 和 种处理株高分别提高 和 种处理对黄瓜根须数量与空白 对照相比分别提高 和 移栽 周 与空白对照相比 处理对碱性磷酸酶活性 酸性磷酸酶活性高 处理脲酶活性提高 处理过氧化氢酶活性提高 与空白对照相比 种处理 都能显著增加土壤细菌和放线菌数量 降低真菌数量 这说明 的添加对连作黄瓜中的酶活性 微生物数量及群 落结构有明显的调节作用 关 键 词 黄瓜 连作障碍 土壤理化性质 解淀粉芽孢杆菌细菌 微生物 调节作用 中 图 分 类 号 文 献 标 志 码 文 章 编 号 收稿日期 基金项目 黑龙江省院所基本应用技术研究专项 编号 作者简介 胡基华 女 吉林长春人 博士 副研究员 主要从 事生物防治研究 通信作者 李 晶 博士 研究员 主要从事农业微生物基础应用研 究 随着我国设施农业的不断发展 连作障碍越来 越突出 黄瓜作为设施蔬菜主要品种 近年来其 连作障碍的发生机制及其防治措施受到学者们较 广泛的关注 已有的研究表明 土壤微生物区系失 衡是黄瓜连作障碍发生的主要原因之一 且施用 有机肥及微生物肥可有效改善土壤微生物生态环 境 能有效解除作物连作障碍 解淀粉芽孢杆菌 在自然界中分布广泛 是 一类重要的生防资源菌 也是具有较高开发价值的 农用微生物 在植物病害生物防治方面具有广 阔的应用前景 内生解淀粉芽孢杆菌 是从 大豆根部分离出的 株内生细菌 具有广谱抗菌活 性 前期研究发现对番茄具有抗病作用 并对生 长具有调控作用 同时能提高果实品质 笔者对菌株 以液体 颗粒 和复合 种处理方法与空白对照 进行对比试验 研究其对棚室连作黄瓜的生长发育 土壤菌群和根 迹微生态酶活的变化 找到可以改善棚室连作土壤 质量和环境的菌株和方法 从而更有利于设施农业 健康发展 实现设施蔬菜生产能力的持续稳定健康 发展 材 料 与 方 法 试 验 设 计 内生解淀粉芽孢杆菌 由黑龙江省科学院 微生物研究所黑龙江省生物工程重点实验室分离 保存 本试验地点在黑龙江省哈尔滨市太平镇兴 业村 于 年 月 日穴盘育苗 月 日移载 到温室大棚中 黄瓜品种为 早熟绿神 种子购于 哈尔滨全福种苗有限公司 试验颗粒为腐殖酸颗 粒 细菌 培养基 货号 培养基 北京陆桥技术股份有限公司 放线菌培养基 货 号 将解淀粉芽孢杆菌 制成浓度为 的菌悬液 置于 冰箱中待用 试验 用颗粒剂制备 将菌悬液用喷壶均匀地喷涂在腐殖 酸颗粒上 制成含菌量为 亿 亿 的颗粒 剂 常温保存备用 施菌剂方法 液体处理 菌 悬液 浇在苗根部 颗粒剂施肥法 移栽 时将颗粒剂 亿 亿 按 株均匀撒在 垄沟 再将瓜苗栽上 复合施用法 瓜苗移 江苏农业科学 年第 卷第 期 栽时 苗根部均匀放置 株颗粒剂 亿 亿 将瓜苗栽上后再浇灌 菌悬液 以清水处理为空白对照 移植第 周和第 周 随机选取健壮的黄瓜 对株高 叶面积 根部起测量第 张叶片 根须数量 主根长度和 根部干质量等生育指标进行测定 个重复 每个重 复 株 黄瓜果实在移栽第 周测定 共取样 次 每次取 空 株 空 成熟果实 黄瓜移栽至大棚 后每周取 次土样 采用 点取样法取样 将每个处 理 点的土壤样品混合为 个重复 过 筛 冻存备用 测 定 仪 器 与 方 法 离心机 日本 紫外分光光度 计 青岛聚创环保设备有限公 司 孔板 石英比色皿 型 号为 北京 叶面积采用叶面积 测量仪 浙江托普仪器有限公司 测量 土 壤 值采用 仪读 取 碱性磷酸酶 活性检测试剂盒 货号 土壤酸性磷酸酶 试剂盒 货号 土壤脲酶 活性检测试剂盒 货号 土壤过氧 化氢酶 活性检测试剂盒 货号 种酶活性测定按规程进行操作 其中脲 酶活性测试中 水浴锅用 恒温培养箱 代替 数 据 分 析 采用 和 软件进行数据分 析 应用 单因素 法 进行显著性检验 结 果 与 分 析 对 黄 瓜 生 育 指 标 和 土 壤 理 化 性 质 的 调 节 作 用 施用 菌剂 周后对黄瓜的叶片 根部 采用 点取样法进行对比 结果 表 表明 种处理株高与空白对照相比分别提高 和 种处理根须数量分别 高于空白对照 和 种处理对叶面 积 果实质量 根长和根质量影响不显著 表 施 用 对 棚 室 连 作 黄 瓜 生 育 指 标 影 响 处理 株高 叶面积 果实质量 根须数量 根 根长 根质量 注 同列数据后不同小写字母表示各处理间在 水平差异显著 下同 由图 可见 处理的 值为 移 栽后 周最高 周最低 处理的 值为 周最高 周最低 处理的 值 周最高 周最低 处理 值较平稳 在 之间 周最高 周最低 对 连 作 黄 瓜 土 壤 酶 活 性 的 影 响 由图 可见 种处理对连作黄瓜根际碱性 磷酸酶活性具有调节作用 在移栽后 周 和 处理的碱性磷酸酶活性都高于 其中 处理 与 差异明显 提高了 在移栽后 周 和 种处理的碱性磷酸酶活性呈下降趋势 处 理呈上升趋势 与 差异明显 提高 在移 栽后 周 处理的碱性磷酸酶活性高于 其他 种处理趋于空白对照 由图 可见 种处理酸性磷酸酶活性在移栽后 周均提 高 和 处理差异明显 提高 移栽后 周 种处理都高于空白对照 分别提高 和 移栽后 周 种处理仍高于空 江苏农业科学 年第 卷第 期 白对照 其中 处理明显高于 较 提高 由图 可见 处理的脲酶活性在移栽 后 周明显高于 由图 可见 和 种处理过氧化氢酶活性都明显高于 分别 提高 和 移栽后 周 处理明显高于 移栽后 周 处理明显高 于 移栽后 周 种处理都明显高于 分别提高 和 菌 株 对 黄 瓜 根 际 土 壤 微 生 物 数 量 的 影 响 施用 菌剂的 个处理对棚室连作黄瓜土 壤中细菌 真菌和放线菌具有调节作用 提高细菌 和放线菌的数量 降低了真菌的数量 由表 可见 移栽后 处理的黄瓜根际土壤细菌数量从移栽后 周分别比 增加 和 处理黄瓜根际土壤细菌分别比 增 加 处理黄瓜 根际土壤细菌分别比 增加 和 由表 可见 移栽后 处理的黄瓜根际土壤放 线菌数量从移栽后 周分别比 增加 和 处理放 线菌数量分别比 增加 和 处理放线菌数量分别比 增加 和 由表 可见 移栽后 处理的黄瓜根际土壤真 菌数量从移栽后 周分别比 降低 和 处理真菌数量分别比 降 低 处理真菌数量分别比 降低 和 讨 论 植物根际是植物与外界环境交流的主要场所 江苏农业科学 年第 卷第 期 表 种 处 理 对 黄 瓜 根 际 土 壤 细 菌 数 量 的 影 响 处理 细菌数量 移栽后 周 移栽后 周 移栽后 周 移栽后 周 移栽后 周 移栽后 周 移栽后 周 移栽后 周 表 种 处 理 对 黄 瓜 根 际 土 壤 放 线 菌 数 量 的 影 响 处理 放线菌数量 移栽后 周 移栽后 周 移栽后 周 移栽后 周 移栽后 周 移栽后 周 移栽后 周 移栽后 周 表 种 处 理 对 黄 瓜 根 际 土 壤 真 菌 数 量 的 影 响 处理 真菌数量 移栽后 周 移栽后 周 移栽后 周 移栽后 周 移栽后 周 移栽后 周 移栽后 周 移栽后 周 土壤中微生物的含量与生态系统功能的发挥密切 相关 是土壤中有机质养分的一种短暂而最有效的 贮存形式 同时也是土壤肥力水平的活指 标 内生细菌具有在植物体内定殖传导 不易受 外界环境影响等优点 解淀粉芽孢杆菌 是广 谱生防菌株 有研究表明接种 后能够提高番 茄抗灰霉病能力 番茄叶片防御酶活性及 茉莉 酸 和 水杨酸 含量升高 本试验对 以 液体 颗粒剂和复合 种形式施用 可以提高棚室连 作黄瓜苗期株高和根须数量 显著提高设施黄瓜土 壤中细菌和放线菌的数量 降低真菌数量 其中以 颗粒形式施用比其他 种处理效果要好 说明 可以改善棚室连作黄瓜土壤质量和环境 对土 壤具有调节作用 利于植株生长发育 可以抑制由 于连作引起的由 细菌型 向 真菌型 转变 已有 研究表明 不同作物的根际有其特定的微生物群 落 就是同一作物在不同生育时期和营养状态下 其根际微生物数量也呈现一定的动态变化 微 生物数量及多样性的增加 作用期较短 这与张昕 等研究 株生防菌对黄瓜根围的环境生态效应结 果 相似 生防菌株的施入对土壤中细菌的种群数 量有短期影响 但随着黄瓜生育期的延长 施入生 防细菌土壤的细菌数量最终与对照土壤中细菌数 量持平 其原因可能是土壤本身的微生物生态环 境有一定的自我恢复能力 在受到外来因素扰动 后 短期内出现激烈的变化 但是随着时间的推移 逐步恢复到原有的水平 土壤酶是土壤组分中最活跃的有机成分之 一 酶活性反映土壤物质能量代谢强度 设 施蔬菜连作会导致土壤酶活性降低 微生物群落结 构单一化 有害微生物数量增多 土壤磷酸酶 活性可以用来评价土壤磷素状况 磷酸酶酶促作 用能加快土壤有机磷的脱磷速度 碱性磷酸酶作为 一种适应酶 当植物缺少磷肥时碱性磷酸酶会增 加 其活性会随着磷素含量的上升而降低 土壤 磷酸酶活性与作物的生育期和土壤水分含量 土壤 温度 土壤 值等多方面因素有关 本研究 中 种处理均提高了碱性磷酸酶 酸性磷酸酶 在 移栽后 周内 所有样品除了第 周 处理呈碱性 其他样品都在酸性范围内 酸性磷酸酶活性 处理 在第 周最高 为 碱性磷 酸酶活性 处理在第 周达到最高值 种处理无论是单个样品 还是 周平均数值 酸性磷酸酶作为优势酶作用要 江苏农业科学 年第 卷第 期 大于碱性磷酸酶 在苗期酸性磷酸酶呈先升高再降 低的趋势 与战厚强等的研究结果 相同 脲酶是 催化尿素水解的唯一酶 可以将酰胺态有机氮化物 水解转化为植物可直接利用的无机氮的酶 脲酶活 性可以反映出土壤供氮水平和能力 本试验结 果显示 处理脲酶活性在苗期移栽后 周与 对照差异显著 说明 可以改善棚室连作土壤 供氮水平 土壤中的过氧化氢酶活性能够反映土 壤中碳 氮物质的转化情况 已有研究表明 生 物炭的添加对设施连作黄瓜根域基质酶活性和微 生物具有调节作用 本试验中 和 种处理 的过氧化氢酶活性在移栽后 周达到最高值 说 明 对碳 氮转化具有促进作用 从移栽后连 续 周对 种酶活性进行测试 结果显示 酸性磷酸 酶活性在移栽后 周出现最高值 脲酶活性在移栽 后 周出现最高值 碱性磷酸酶活性在移栽后 周出现最高值 过氧化氢酶活性的最高值出现在移 栽后 周 种酶活性达到最高值的时间有先后顺 序 依次是酸性磷酸酶 脲酶 碱性磷酸酶和过氧化 氢酶 这些活性变化还须要进一步研究其代谢功能 来验证说明 种处理中 处理能明显提高碱性磷 酸酶 处理能明显提高酸性磷酸酶 脲酶和过氧化 氢酶 结 论 解淀粉芽孢杆菌 对设施连作黄瓜根际土 壤酶活性 微生物含量和 值具有调节作用 种 处理中 和 种处理效果明显 可以提高苗期植 株株高 苗期根须数量以及土壤中的碱性磷酸酶 脲酶和过氧化氢酶活性 酸性磷酸酶是主导磷酸 酶 施用 可提高土壤细菌和放线菌数量 降 低真菌数量 周连续采样结果显示 无论是菌群 数量 值 种酶活性都呈波浪状起伏 说明土壤 自身调节能力 可以促进土壤自身恢复调节 参 考 文 献 吴凤芝 赵凤艳 刘元英 设施蔬菜连作障碍原因综合分析与防 治措施 东北农业大学学报 喻景权 周 杰 十二五 我国设施蔬菜生产和科技进展及其 展望 中国蔬菜 吕雅悠 于 迪 丁方丽 等 促植物生长根际细菌 对田 间辣椒生长及根际土壤微生态环境的影响 中国生物防治 学报 吴一晶 林艺芬 林河通 等 生防菌解淀粉芽孢杆菌研究进展 包装与食品机械 张龙来 康向辉 魏孝义 等 株解淀粉芽孢杆菌 抑菌次 级代谢产物的分析 华南农业大学学报 车晓曦 李校堃 解淀粉芽孢杆菌 的 研究进展 北京农业 张淑梅 李 晶 姜 威 等 内生细菌 诱导番茄抗病分子 机制研究 中国生物防治学报 刘 卉 周清明 黎 娟 等 生物炭施用量对土壤改良及烤烟 生长的影响 核农学报 魏赛金 黄国强 倪国荣 等 稻草还田配施腐解菌剂对水稻土 壤微生物的影响 核农学报 张 昕 张立钦 林海萍 等 引入黄瓜根围的株生防菌株的生 态效应 浙江林学院学报 孙 真 郑 亮 邱浩斌 植物根际促生细菌定殖研究进展 生物技术通报 刘 来 黄保健 孙 锦 等 大棚辣椒连作土壤微生物数量 酶 活性与土壤肥力的关系 中国土壤与肥料 刘建新 不同农田土壤酶活性与土壤养分相关关系研究 土壤通报 王 灿 王德建 孙瑞娟 等 长期不同施肥方式下土壤酶活性 与肥力因素的相关性 生态环境 李科江 张素芳 贾文竹 等 半干旱区长期施肥对作物产量和土 壤肥力的影响 植物营养与肥料学报 战厚强 颜双双 王家睿 等 水稻秸秆还田对土壤磷酸酶活性 及速效磷含量的影响 作物杂志 于天一 逄焕成 唐海明 等 不同母质类型水稻土酶活性及其 与理化性质的关系 土壤学报 何念祖 浙江省几种水稻土的酶活性及其与土壤肥力的关系 浙江农业大学学报 邹春娇 张勇勇 张一鸣 等 生物炭对设施连作黄瓜根域基质 酶活性和微生物的调节 应用生态学报 江苏农业科学 年第 卷第 期