復(fù)合菌劑對二氯喹啉酸脅迫下煙草根際土壤微生物及酶活性的影響

劉華山，張志勇，韓錦峰，徐淑霞,，毛官杰，袁仕豪，易建華

1河南農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，河南省鄭州市 450002；2河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河南省鄭州市 450002；3 湖南中煙工業(yè)有限公司技術(shù)中心，湖南長沙 410014

復(fù)合菌劑對二氯喹啉酸脅迫下煙草根際土壤微生物及酶活性的影響

劉華山1，張志勇2，韓錦峰2，徐淑霞1,2，毛官杰1，袁仕豪3，易建華3

1河南農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，河南省鄭州市 450002；2河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河南省鄭州市 450002；3 湖南中煙工業(yè)有限公司技術(shù)中心，湖南長沙 410014

為改善稻煙輪作地區(qū)的土壤生態(tài)環(huán)境，將復(fù)合菌劑加入受二氯喹啉酸污染的土壤中，研究其對煙草根際土壤微生物數(shù)量、微生物量C、微生物量N及蔗糖酶和脲酶活性的影響。結(jié)果表明加入復(fù)合菌劑后，煙草根際土壤的細菌、真菌、放線菌數(shù)量及微生物量C和微生物量N較健康土和受害土均明顯增多，土壤的蔗糖酶及脲酶活性明顯高于受害土而低于健康土。表明復(fù)合菌劑對受二氯喹啉酸污染過的土壤有一定的修復(fù)作用。

復(fù)合菌劑；二氯喹啉酸；煙草；根際土壤

稻田的化學(xué)除草劑二氯喹啉酸（Quinclorac）[1]，對稻田中的稗草具有特效作用[2]。由于二氯喹啉酸在土壤中的殘留時期長，易造成后茬煙草生長畸形，葉子呈線條狀、葉片向背翻卷、顏色加深、煙株矮化，嚴重者整株死亡。王靜等[3]研究在我國南方稻煙輪作地區(qū)，后茬種植煙草安全間隔為一年左右，這就制約了稻煙輪作地區(qū)的煙葉生產(chǎn)。

微生物復(fù)合菌劑是指由兩種或兩種以上，互不拮抗的微生物菌種制成的菌劑，簡稱復(fù)合菌劑。此類菌劑一般具有種類全、配伍合理、功能性強及經(jīng)濟效益高等優(yōu)點[4]。利用微生物復(fù)合菌劑修復(fù)受污染的土壤、海水及江河湖泊等生態(tài)環(huán)境成為研究的熱點，李毅然等[5]研究復(fù)合菌劑能使石油污染土壤中的石油降解率可達73.2%；陳翠雪等[6]的復(fù)合菌劑對去除水體中的有機物、氮和磷等污染物具有顯著效果；郭榮君等[7]指出土壤中微生物種類越豐富，越有利于農(nóng)藥殘留的降解。

施用復(fù)合菌劑修復(fù)二氯喹啉酸污染的土壤，提高土壤健康質(zhì)量等方面前人研究的較少[8]。本文在二氯喹啉酸污染的土壤中加入復(fù)合菌劑，對根際土壤中微生物、微生物量C、微生物量N及相關(guān)酶活性進行研究，旨為稻煙輪作地區(qū)的土壤健康修復(fù)及煙葉安全生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

復(fù)合菌劑由伯德特氏菌（Bordetella sp.）和假單胞菌（Pseudomonas sp.）組成，由本課題組篩選提供；50%二氯喹啉酸可濕性粉劑，由江蘇綠利來股份有限公司生產(chǎn)；供試普通煙（Nicotiana tabacum）品種為K326；盆栽土取自河南農(nóng)業(yè)大學(xué)科教園區(qū)，為沙壤土，PH 為 7.97，含有機質(zhì) 12.93 g?kg-1，全氮 0.87 g?kg-1，全磷 0.42 g?kg-1，堿解氮 57.43 mg?kg-1，速效磷 27.75 mg?kg-1，速效鉀 164.15 mg?kg-1。

1.2 試驗設(shè)計與土樣采集

試驗設(shè)置3個處理，每個處理重復(fù)3次，處理分別為：T0 (健康土)：不施二氯喹啉酸和復(fù)合菌劑，只用清水處理；T1 (受害土)：施二氯喹啉酸，有效濃度為8.5×10-2mg?kg-1（商品推薦量為0.375 kg?hm-2）；T2 (修復(fù)土)：施二氯喹啉酸，有效濃度同受害土，2個單獨菌種量各為3×1010個?g-1干土。分別用水，二氯喹啉酸溶液及加入復(fù)合菌劑的二氯喹啉酸溶液均勻噴灑到18 kg過篩（2 mm）的風干土中，拌勻后裝入高45 cm、直徑為35 cm的塑料盆中，保持土壤田間最大持水量70%。

將5葉期生長健壯一致的煙苗移栽到塑料盆中。待煙苗生長至八葉期時，進行取樣，以后每隔7天取樣一次。收集距離煙株根系0～0.5 cm范圍內(nèi)的土壤（用干凈無菌的小刷將根系周圍的土刷入無菌袋內(nèi)），作為根際土壤。一份新鮮土樣裝入無菌袋中檢測微生物數(shù)量、微生物量C、微生物量N，另外一份風干至恒重后過篩(0.355 mm)待測土壤酶活性。

1.3 測定項目及方法

微生物數(shù)量的測定采用平板稀釋培養(yǎng)法[9-10]；微生物量碳及微生物量氮采用氯仿熏蒸-K2SO4提取方法測定[11]；根際土壤蔗糖酶活性按關(guān)松蔭[12]的3，5-二硝基水楊酸比色法測定，以每100克干土24 h產(chǎn)生的葡萄糖毫克數(shù)表示；根際土壤脲酶活性的測定參考嚴昶升[13]的靛酚藍比色法，以每100克干土24 h產(chǎn)生的NH3-N毫克數(shù)表示。

1.4 數(shù)據(jù)分析

本試驗數(shù)據(jù)采用DPS6.55數(shù)據(jù)處理軟件，LSD多重比較法（P＜0.05）進行統(tǒng)計分析，Excel作圖。

2 結(jié)果

2.1 復(fù)合菌劑對二氯喹啉酸脅迫下煙草根際土壤細菌數(shù)量的影響

圖1 復(fù)合菌劑對二氯喹啉酸脅迫下煙草根際土壤細菌數(shù)量的影響Fig.1 Effect of compound microbial agents on rhizosphere soil bacteria under quinclorac stress

由圖1可知，在第14d時根際土壤的細菌數(shù)量達到最大值，之后下降。不加復(fù)合菌劑的受害土細菌數(shù)量明顯低于健康土和修復(fù)土，加入復(fù)合菌劑能明顯提高根際土壤中的細菌數(shù)量。根際土壤中細菌數(shù)量大小依次為：修復(fù)土＞健康土＞受害土。

2.2 復(fù)合菌劑對二氯喹啉酸脅迫下煙草根際土壤真菌數(shù)量的影響

圖2 復(fù)合菌劑對二氯喹啉酸脅迫下煙草根際土壤真菌數(shù)量的影響Fig.2 Effect of compound microbial agents on rhizosphere soil fungi under quinclorac stress

如圖2所示，在第14 d時煙草根際土壤的真菌數(shù)量最低，之后上升。不加復(fù)合菌劑的受害土壤中真菌數(shù)量明顯比其他兩個處理少，土壤中加入復(fù)合菌劑能明顯提高煙草根際土壤中的真菌數(shù)量。根際土壤中真菌數(shù)量依次為：修復(fù)土＞健康土＞受害土。

2.3 復(fù)合菌劑對二氯喹啉酸脅迫下煙草根際放線菌數(shù)量的影響

圖3 復(fù)合菌劑對二氯喹啉酸脅迫下煙草根際土壤放線菌數(shù)量的影響Fig.3 Effect of compound microbial agents on rhizosphere soil actinomycetes under quinclorac stress

從圖3看出，受二氯喹啉酸污染的土壤中放線菌數(shù)量明顯低于其他的處理，在含有二氯喹啉酸的土壤中加入復(fù)合菌劑后，有助于提高煙草根際土壤中放線菌的數(shù)量，修復(fù)土壤中放線菌的數(shù)量隨時間的延長顯著增多，受害土壤雖有增加但趨勢緩慢。根際土壤中放線菌數(shù)量修復(fù)土壤中最多，健康土次之，受害土最少。

2.4 復(fù)合菌劑對二氯喹啉酸脅迫下煙草根際土壤微生物量C的影響

圖4 復(fù)合菌劑對二氯喹啉酸脅迫下煙草根際土壤微生物量C的影響Fig.4 Effect of compound microbial agents on rhizosphere soil microbial biomass C under quinclorac stress

如圖4所示，各處理中的土壤微生物量C在第14 d時達到最大值，之后逐漸降低。修復(fù)土壤中的微生物量C含量最高，健康土次之，受害土最少。在第28 d時，修復(fù)土壤的微生物量C分別較健康土和受害土高42.96%和119.20%。說明在含有二氯喹啉酸的土壤中加入復(fù)合菌劑后能夠提高土壤中微生物量C，增加土壤中碳源。

2.5 復(fù)合菌劑對二氯喹啉酸脅迫下煙草根際土壤微生物量N的影響

圖5 復(fù)合菌劑對二氯喹啉酸脅迫下煙草根際土壤微生物量N的影響Fig.5 Effect of compound microbial agents on rhizosphere soil microbial biomass N under quinclorac stress

由圖5可知，各處理的根際土壤微生物量N在第14 d時達到最大值。在第28 d時，修復(fù)土壤的微生物量N分別比健康土壤和受害土壤高27.16%和67.03%。

2.6 復(fù)合菌劑對二氯喹啉酸脅迫下煙草根際土壤蔗糖酶活性的影響

圖6 復(fù)合菌劑對二氯喹啉酸脅迫下煙草根際土壤蔗糖酶活性的影響Fig.6 Effect of compound microbial agents on rhizosphere soil invertase activity under quinclorac stress

從圖6可以看出，3個處理的土壤中蔗糖酶活性在第14天時達到最大值；在第28 d時修復(fù)土壤中的蔗糖酶活性比受害土提高34.26%。

2.7 復(fù)合菌劑對二氯喹啉酸脅迫下煙草根際土壤脲酶活性的影響

圖7 復(fù)合菌劑對二氯喹啉酸脅迫下煙草根際土壤脲酶活性的影響Fig.7 Effect of compound microbial agents on rhizosphere soil urease activity under quinclorac stress

圖7顯示，二氯喹啉酸對根際土壤脲酶活性有明顯的抑制作用；而土壤中施入復(fù)合菌劑后土壤脲酶活性逐漸得到恢復(fù)，逐漸的趨于健康土壤。脲酶活性強弱依次為：健康土＞修復(fù)土＞受害土。

3 結(jié)論與討論

研究結(jié)果表明：（1）加入菌劑后極大的促進了土壤中微生物的數(shù)量，特別是細菌微生物的數(shù)量，這與復(fù)合制劑本身為細菌微生物有關(guān)，同時發(fā)現(xiàn)二氯喹啉酸對土壤中不同種類的微生物生長都有不同程度的抑制作用[14]，根際土壤中三種微生物數(shù)量均表現(xiàn)為修復(fù)土＞健康土＞受害土。這與他人研究復(fù)合菌劑可顯著提高根際土壤中微生物（細菌，真菌、放線菌）的數(shù)量[15-16]，有助于豐富根際土壤中的微生物群落[17-18]的結(jié)果相吻合；（2）對土壤氮素循環(huán)及植物氮素營養(yǎng)起著重要的作用[19]的土壤微生物量C和N均表現(xiàn)為修復(fù)土＞健康土＞受害土，表明復(fù)合菌劑有利于增加根際土壤的微生物量C和N。這與何歡等[20]研究微生物可提高根際土壤周圍C源和N源的利用和轉(zhuǎn)化效率，改善土壤健康和增強土壤肥力；王延軍等[21]，李云玲等[22]發(fā)現(xiàn)微生物制劑可有效提高土壤微生物量C和N含量的結(jié)果相一致。（3）在受二氯喹啉酸污染的土壤中施加復(fù)合菌劑厚能提高煙草根際土壤蔗糖酶、脲酶活性，表現(xiàn)為健康土＞修復(fù)土＞受害土。同時受害處理的根際土壤蔗糖酶和脲酶活性均受抑制。由于復(fù)合菌劑對二氯喹啉酸具有一定的降解作用[23]，減少了根際土壤中二氯喹啉酸的殘留量，修復(fù)了微生物群落生長的土壤生態(tài)環(huán)境。表明復(fù)合菌劑對受二氯喹啉酸污染的土壤中蔗糖酶和脲酶活性有修復(fù)作用，與麻耀華等[24]，張昀等[25]，張志剛等[26]的研究結(jié)果相類似。

總之，在二氯喹啉酸危害的土壤中加入復(fù)合菌劑能增加根際土壤中微生物數(shù)量，改善微生物種群結(jié)構(gòu)，提高土壤微生物量C、N含量，而且相關(guān)土壤酶活性也得到增強，復(fù)合菌劑減輕了二氯喹啉酸對土壤的污染。

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Effects of compound microbial agents on soil microbe and enzyme activities of tobacco rhizosphere under quinclorac stress

LIU Huashan1,ZHANG zhiyong2,HAN Jinfeng,2,XU Shuxia1,2，MAO Guanjie1，YUAN Shihao3,YI jianhua3
1 College of Life Sciences,Henan Agriculture University,Zhengzhou 450002,China；2 College of Agronomy,Henan Agriculture University,Zhengzhou 450002,China；3 Technology Center,China Tobacco Hunan Industry Co.Ltd.,Changsha,Hunan 410014,China

Compound microbial agents were applied to quinclorac contaminated soil in tobacco-paddy rotating areas to improve soil ecological environment..Effects of these agents on rhizosphere soil microbe,microbial biomass C,microbial biomass N,invertase and urease activities were investigated.Results showed that the amounts of tobacco rhizosphere soil microbe (bacteria,fungi,actinomyces),soil microbial biomass C and N in treated soil were increased significantly compared with that in both healthy and contaminated soils.Invertase and urease activities of treated soil were higher than that of contaminated soil but less than that of healthy soil.Compound microbial agents are beneficial in repairing quinclorac-contaminated soils.

composite microbial inocula; quinclorac; tobacco; rhizosphere soil

10.3969/j.issn.1004-5708.2014.02.010

S572.06 文獻標志碼：A 文章編號：1004-5708（2014）02-0065-05

湖南中煙工業(yè)有限責任公司科技項目（2009160507）

劉華山（1951—），教授，博士生導(dǎo)師，主要從事煙草栽培生理研究,Email：liuhs602@sina.com

韓錦峰（1934—），教授，博士生導(dǎo)師，主要從事煙草栽培生理研究,Email：jinfenghan2002@126.com

2012-06-25