植酸酶生物肥料對農(nóng)作物生長的促進(jìn)作用

蘇 毅，杜文雅，李曉曉，黃世江，劉麗麗，3

（1.天津師范大學(xué)a.生命科學(xué)學(xué)院，b.天津市動植物抗性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300387；2.天津市靜?？h農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，天津301600；3.天津市鼎邦生物工程有限公司，天津301600）

植酸酶（phytase）是催化植酸和植酸鹽水解產(chǎn)生肌醇和磷酸（或磷酸鹽）的一類酶的總稱[1]，廣泛存在于植物、動物和微生物中[2].Nelson等[3]首次證明了微生物植酸酶能夠水解飼料中的植酸磷，釋放磷元素，這一發(fā)現(xiàn)大大推動了微生物植酸酶的研究進(jìn)程.土壤中的磷絕大多數(shù)以植物難以吸收利用的難溶態(tài)或有機(jī)態(tài)形式存在，其中以植酸磷或植酸鹽形式存在的有機(jī)態(tài)磷約占土壤磷總量的50%，是植物生長所需磷素的一個(gè)重要供給源[4].研究發(fā)現(xiàn)，從土壤中能篩選出具有高效解磷能力的解磷微生物，將其制成植酸酶生物肥料并施入土壤中，可以有效改善土壤磷素的狀況，還能促進(jìn)農(nóng)作物對其他營養(yǎng)元素的吸收，增強(qiáng)作物的抗病能力[5-6].近年來，隨著對解磷微生物研究的逐漸深入，由其制成的植酸酶生物肥料已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)研究領(lǐng)域的重要課題.

由天津師范大學(xué)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室自主篩選的高產(chǎn)植酸酶菌株可有效水解植酸磷[7]，促進(jìn)土壤穩(wěn)定性有機(jī)磷向活性有機(jī)磷轉(zhuǎn)化.在此研究基礎(chǔ)上，采用室內(nèi)盆栽實(shí)驗(yàn)和室外田間栽培相結(jié)合的方法，研究植酸酶生物肥料對玉米、黃瓜和茼蒿3種作物的生長促進(jìn)作用，為植酸酶生物肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

植酸酶生物肥料，液態(tài)，由天津師范大學(xué)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室提供，執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB20278-2005.

玉米（Zea mays L.）種子，天塔9號，購于天津市西青區(qū)種子公司；黃瓜（Cucumis sativus Linn.）種子，新夏豐1號，購于山東省寧陽縣陽光種子公司；茼蒿（Chrysanthemum carinatum Schousb.）種子，津 1號，購于天津市西青區(qū)種子公司.

栽培盆，口徑17cm，高14cm，底徑12cm，下設(shè)有通氣排水小孔.

栽培土壤，取自天津師范大學(xué)生物科技園內(nèi)，土壤類型為輕壤質(zhì)鹽化潮土.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 盆栽玉米苗

挑選顆粒飽滿、大小均一的玉米種子，洗凈，清水浸種12h后，置于28℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)3 d，使其萌發(fā).篩選出芽一致的種子移至水培槽中培養(yǎng)，直至長出第1片真葉.選取長勢均勻的玉米苗，剝掉胚乳，將其移植到栽培盆，盆內(nèi)裝有1400g干土.每盆定量移植5棵玉米苗，共設(shè)9個(gè)栽培盆，玉米苗種植完畢后澆400mL水，生長3 d后進(jìn)行處理.設(shè)對照組CK，不施加植酸酶生物肥料，其余8盆為實(shí)驗(yàn)組，分別施加 1、10、20、30mL 植酸酶生物肥料和 1、10、20、30mL滅菌處理后的植酸酶生物肥料.處理時(shí)將不同劑量的肥料分別與水充分混勻，使總體積為50mL，澆于玉米苗根部，每天處理1次，培養(yǎng)20d.將栽培盆分別命名為CK、1-APB（未經(jīng)滅菌處理）、10-APB、20-APB、30-APB和 1-SPB（滅菌處理）、10-SPB、20-SPB、30-SPB.

處理組和對照組玉米苗栽培20d后，測量玉米苗的株高和干重.

1.2.2 大田種植黃瓜

另外，近代以來，上海、北京、武漢、天津等城市開風(fēng)氣之先，學(xué)習(xí)了西方禮拜制度，也是建構(gòu)近代都市公共時(shí)間的重要表現(xiàn)之一。“西方人信仰基督教，有每七天一個(gè)安息日，去教堂做禮拜的習(xí)慣。他們來到中國通商口岸居住后，也把這種生活習(xí)俗帶來。每至禮拜日，西人開設(shè)的洋行、機(jī)構(gòu)、學(xué)校都要關(guān)閉，男女紛紛到教堂做禮拜以及會友、娛樂等休閑活動?！盵5]89禮拜日的推行，使市民擁有了可以自由支配的時(shí)間，無論是對于豐富都市文化生活，還是都市居民娛樂意識的構(gòu)建，都間接地為固定時(shí)間實(shí)行慈善義演提供了必要的條件。

采用穴播法播種黃瓜，每穴2粒種子，萌發(fā)后澆水，幼苗長至約10cm時(shí)，間苗，每穴留1棵苗.黃瓜秧苗生長至15～17cm時(shí)，挑選長勢均勻的植株，分為4組，每組設(shè)置5個(gè)重復(fù).分別施用植酸酶生物肥料0、1、10、30mL，與對照組分別記為 1-APB、10-APB、30-APB、CK.處理時(shí)將不同劑量的植酸酶生物肥料與水充分混勻，使總體積為50mL，澆于黃瓜秧苗根部.

施加植酸酶生物肥料之前，測量每株黃瓜秧苗的高度，處理6d后再次測量秧苗高度.

1.2.3 大田種植茼蒿

茼蒿種植方法為散播，每畦（1.15m×7.30m）播種60g種子.茼蒿苗高度為20～30cm時(shí)，劃分實(shí)驗(yàn)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)1m2，隨機(jī)分布.每個(gè)小區(qū)分別施用0、67、670、2000mL植酸酶生物肥料和67、670、2000mL滅菌處理后的植酸酶生物肥料，分別記為CK、67-APB、670-APB、2000-APB 和 67-SPB、670-SPB、2000-SPB.處理時(shí)將不同劑量的植酸酶生物肥料與水充分混勻，使總體積為3L，澆于茼蒿苗根部，栽培7d.

采摘茼蒿的第2對子葉，去掉葉片主葉脈.取0.5g葉片，加入5mL丙酮、少量碳酸鈣和石英砂，磨成勻漿.加入80%（體積分?jǐn)?shù)）的丙酮5mL，離心后取上清液，用80%（體積分?jǐn)?shù)）丙酮定容到20mL.取提取液1mL，加4mL丙酮，以80%（體積分?jǐn)?shù)）丙酮作參比，663 nm和645nm下測定光密度值.

cb=22.9D（λ）645-4.68D（λ）663

cT=ca+cb

式中：ca為葉綠素a的質(zhì)量濃度（mg/L），cb為葉綠素b的質(zhì)量濃度（mg/L），cT為葉綠素總量（mg/L）.單位重量的葉綠素質(zhì)量濃度（mg/g）=cV×10-3/A，其中c為葉綠素質(zhì)量濃度（mg/L），V為提取液總體積（mL），A為鮮樣質(zhì)量（g）.

2 結(jié)果與分析

2.1 植酸酶生物肥料對盆栽玉米幼苗的影響

玉米幼苗經(jīng)不同劑量的植酸酶生物肥料處理20d后，生長情況如表1所示.

表1 玉米苗地上部分生長情況Tab.1 Growth state of seedlings above ground of maize

由表1可知，與對照組相比，施用不同劑量的植酸酶生物肥料后，玉米苗株高和干重均有所增加，而且同等劑量下，未經(jīng)滅菌處理的肥料（APB）對玉米幼苗生長的促進(jìn)作用顯著好于滅菌處理的肥料（SPB）.隨著植酸酶生物肥料劑量的增加，玉米幼苗的株高和干重也隨之增加.株高方面，1-SPB處理組的玉米幼苗比對照組增加了7.18%，30-SPB則增加了24.58%，1-APB比對照組增加了9.76%，30-APB則增加了32.40%.地上部分干重方面，同對照組相比，1-SPB增加了22.50%，30-SPB增加了66.27%，1-APB增加了27.15%，30-APB增加了74.87%.

2.2 植酸酶生物肥料對黃瓜秧苗生長的影響

黃瓜秧苗經(jīng)植酸酶生物肥料處理，生長6d后，地上部分株高的增加情況如表2所示.

表2 黃瓜秧苗株高增長情況Tab.2 Increase of seedling length of cucumber cm

由表2可以看出，與對照組相比，3個(gè)劑量的植酸酶生物肥料處理黃瓜秧苗后，株高的增加量都顯著大于對照組.1-APB組和10-APB組差異較小，但30-APB處理組的株高則顯著大于前2個(gè)處理組.

2.3 植酸酶生物肥料對茼蒿葉綠素含量的影響

大田種植的茼蒿經(jīng)不同劑量的植酸酶生物肥料處理，生長7d后，葉片中的葉綠素含量如表3所示.

表3 茼蒿的葉綠素含量Tab.3 Chlorophyll content of crowndaisy mg/g

由表3可知，與對照組相比，施用植酸酶生物肥料的各處理組中，茼蒿葉綠素的含量均顯著增加，而且隨著肥料劑量的增加，茼蒿葉片中葉綠素的含量逐漸增大.同等劑量下，APB組葉綠素的增加效果明顯好于SPB組.這表明，植酸酶生物肥料能夠通過促進(jìn)植物葉綠素含量的增加提高葉片光合效率，促進(jìn)植物生長.

3 結(jié)論

使用植酸酶生物肥料對玉米、黃瓜、茼蒿的秧苗進(jìn)行生長影響的研究.結(jié)果表明，玉米和黃瓜秧苗經(jīng)不同劑量的植酸酶生物肥料處理后，玉米的株高和干重、黃瓜秧苗的株高都有顯著增加，而且隨著肥料濃度的增大，株高和干重增加的越多.對茼蒿的施肥實(shí)驗(yàn)中，植酸酶生物肥料也顯著增加了葉片中葉綠素的含量，這有助于提高葉片的光合效率，進(jìn)而促進(jìn)干物質(zhì)積累.同等劑量的APB對植物生長的促進(jìn)作用優(yōu)于SPB，這是因?yàn)橹菜崦干锓柿辖?jīng)高溫高壓滅菌處理后，解磷微生物的活性下降，解磷效率降低.

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