一種高效光合菌劑對辣椒生長及土壤微生物的影響

田俊嶺， 彭桂香， 李永濤， 譚志遠(yuǎn)， 楊盼盼， 張海春， 劉麗輝， 陳旭東

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，廣州510642

光合細(xì)菌(photosynthetic bacteria，PSB)是具有原始光能合成體系的原核生物的總稱［1］。光合細(xì)菌在有光照缺氧的環(huán)境中能進(jìn)行光合作用，利用光能同化二氧化碳。20世紀(jì)80年代以前，光合細(xì)菌主要應(yīng)用在污水凈化、水產(chǎn)畜牧產(chǎn)品養(yǎng)殖［2］，近年來，光合細(xì)菌除了應(yīng)用在食品、醫(yī)藥保健等方面［3］外，也在農(nóng)業(yè)方面得到越來越廣泛的應(yīng)用。研究表明，它能有效改善植物根際土壤的微生態(tài)環(huán)境，提高植物的抗病能力，降低蔬菜中亞硝酸鹽的含量。光合細(xì)菌能夠利用光能，將一些有機(jī)小分子如有機(jī)酸、氨基酸固定，其代謝物中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)、未知的生長刺激物和抗病毒物質(zhì)，能刺激植物生長，并提高植物的免疫力［4］。盆栽及大田條件下噴施光合菌劑的上海青、生菜和黑葉白產(chǎn)量均顯著提高［5～6］。本實驗采用一種高效光合菌劑，研究光合菌劑對辣椒生長和土壤微生物活性的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試土壤 本試驗在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)場試驗田開展。該農(nóng)田采用常規(guī)耕作方式，種植葉菜類蔬菜，土壤較貧瘠。農(nóng)田距離河水100 m左右，光照充足，土質(zhì)為沙壤土。采用5點取樣，確定供試土壤的理化性質(zhì)(見表1)。

1.1.2 供試品種 辣椒種子“超級十六號”由廣州市綠霸種苗有限公司提供。

1.1.3 供試細(xì)菌 液體光合菌劑(膠狀紅長命菌，Rubrivivax Gelatinosus)由華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院分子遺傳實驗室提供。

表1 供試土壤理化性質(zhì)Table 1 Physical and chemical properties of the test soil.

1.1.4 主要實驗儀器 凱氏定氮儀(Gerhardt Vapodest 20s，廣州貝森儀器有限公司)、紫外分光光度計(TU-1810PC，譜析通用儀器有限公司)、火焰光度計(Digital Flame Analyzer 2655-00，上海普奧分析儀器有限公司)。

1.2 試驗設(shè)計

大田辣椒試驗設(shè)4個處理，每個處理3個重復(fù)，共12個小區(qū)隨機(jī)排列，每個小區(qū)的面積為6 m2(5 m×1.2 m)。4個處理分別為:菌液+化肥(T1)，滅菌菌液+化肥(T2)，化肥(T3)，清水對照(T4)。

2013年7月10日育苗，8月12日移栽，12月10 日拉秧。移栽10 d、25 d、40 d、55 d 和70 d 后各施肥一次。除 T4處理外，每個小區(qū)施尿素90 g、過磷酸鈣45 g和氯化鉀45 g?；逝c菌液或滅菌菌液分開施用，將菌液和滅菌菌液用清水稀釋100倍后施用，每次施入稀釋后的光合菌劑或滅菌菌液10mL/株。

1.3 測試項目

1.3.1 土壤理化性質(zhì)測定 每個處理取3個點，參照《土壤農(nóng)化分析》［7］，測定收獲期土壤中pH、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀。

1.3.2 植株理化性質(zhì)測定 每個處理隨機(jī)取3棵植株或果實，每個植株或果實進(jìn)行3次重復(fù)實驗。盛果期測定辣椒植株葉片全氮、全磷和全鉀含量，單個果實的果長和單果重;收獲期分別測定辣椒植株鮮重、干重。

1.3.3 土壤生物學(xué)性狀測定 辣椒生長期每隔15 d，即每次施肥后5 d采土樣1次，采用隔離罐－堿液吸收法［8］測定土壤微生物基礎(chǔ)呼吸強度，采樣深度為0～20cm。

1.4 數(shù)據(jù)分析

運用 SAS(Statistics Analysis System)v8.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用Duncan's法對數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析，其中 n=3，α=0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對辣椒生物量的影響

植物的鮮重和干重是反映植株生長勢的重要指標(biāo)［9］，如表2所示，菌液+化肥處理(T1)中植株的平均鮮重為41.09 g，平均干重為7.43 g，平均果長為15.84cm，單果重 34.49 g，均高于其他 3 個處理，并且鮮重、干重和單果重顯著高于其他處理。與清水對照處理(T4)相比，其他處理均能顯著提高植株長勢，說明貧瘠土壤中必須保證一定肥力，辣椒才能長勢良好，提升果實質(zhì)量。而在施肥基礎(chǔ)上，增施光合細(xì)菌(T1處理)還能進(jìn)一步顯著提高辣椒植株長勢，植株的鮮重、干重均與單施肥處理(T3)有顯著提高，單果重量明顯提高，果長有所增加，但與單施肥處理(T3)無顯著差異，提示該光合細(xì)菌在土壤環(huán)境下繼續(xù)生長，對根際土壤微環(huán)境產(chǎn)生一定影響。根據(jù)果實和植株鮮重的大幅提高，推測其促進(jìn)了植株根系的生長，進(jìn)而提高了植株對水分的吸收利用;而增施滅菌菌液(T2)也能提高植株長勢，提高單果重量，說明菌液中富含的營養(yǎng)物質(zhì)和活性物質(zhì)可以直接或間接地被辣椒植株吸收、利用，但植株鮮重、干重、果長和單果重上都和單施化肥處理(T3)沒有顯著性差異。

表2 不同處理對辣椒生物量的影響Table 2 Effect of different treatment on pepper biomass.

2.2 不同處理對葉片中氮、磷、鉀含量的影響

氮、磷、鉀對植物的生長發(fā)育具有重要作用，葉片中的氮磷鉀含量是衡量植物長勢的重要指標(biāo)。氮是植物葉綠素的重要組成成分，也是蛋白質(zhì)、核酸和脂類物質(zhì)的重要成分，氮對植物生長發(fā)育至關(guān)重要，適量提高氮元素，植株能更加的枝繁葉茂，長勢優(yōu)良。如表3所示，與清水對照(T4)相比，施肥處理(T3)僅對辣椒葉片中鉀含量有影響;而施用了光合菌劑能顯著提高葉片中全氮含量，可見光合細(xì)菌在其中發(fā)揮了其固氮活性，促進(jìn)了植株對有機(jī)氮的利用。施用肥料的3個處理之間全鉀含量沒有顯著差異;菌液+化肥處理(T1)的全磷含量卻明顯低于其他處理，這可能是由于光合細(xì)菌對磷的富集、促進(jìn)植株根系生長使得磷在植株的分布發(fā)生較大改變。

表3 不同處理對辣椒葉片氮磷鉀含量的影響Table 3 Effect of different treatments on N，P，K content in pepper leaves.

2.3 不同處理對土壤微生物的影響

土壤微生物基礎(chǔ)呼吸是表征土壤質(zhì)量和肥力的重要生物學(xué)指標(biāo)，它能在一定程度上反映土壤微生物的整體活性［10］。由圖1可知，不同處理的土壤基礎(chǔ)呼吸，在30～60 d期間都不斷增強的。其中，菌液+化肥(T1)處理一直處于最高位置，說明液體光合菌劑提高了微生物的整體活性;清水對照(T4)＞化肥(T3)，這可能是由于施加的化學(xué)肥料改變土壤結(jié)構(gòu)或pH，對微生物整體活性產(chǎn)生抑制作用引起的。

圖1 不同處理對土壤基礎(chǔ)呼吸強度的影響Fig.1 Effect of different treatments on the soil basis-respiration.

3 討論

前人研究結(jié)果表明，有益微生物能促進(jìn)植物營養(yǎng)的吸收［11］。根據(jù)本實驗結(jié)果可知，與單一施用化肥相比，光合菌劑明顯提高了盛果期植物葉片中全氮的含量，而氮是葉綠素的重要成分，因此光合細(xì)菌可能提高了植物葉綠素的含量，加速光合作用，從而提高了收獲期營養(yǎng)物質(zhì)的積累。盛果期單果重更重，果實更加飽滿。

良好的土壤環(huán)境是植物生長的基礎(chǔ)，本實驗表明整個生育期內(nèi)，光合菌劑確實能提高土壤微生物的基礎(chǔ)呼吸。土壤微生物的整體活性增強，有效改善了土壤根際環(huán)境。因此光合細(xì)菌可以通過改善土壤微生態(tài)環(huán)境促進(jìn)微生物活性，達(dá)到改善土壤環(huán)境的效果，從而促進(jìn)植物的生長發(fā)育。

在較貧瘠的土壤中種植辣椒，聯(lián)合化肥施用光合菌劑可獲得比單純施用化肥更理想的效果，從長期來看，能夠保持土壤肥力、改善蔬菜種植的土壤環(huán)境，因此具有非常良好的應(yīng)用開發(fā)前景。

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