復合微生物接種劑替代部分化肥對豌豆間作玉米的促生效應

榮良燕，柴強，姚拓，張榕，馮今，楊浩，曹蕾，朱倩

(1.甘肅農業(yè)大學草業(yè)學院，甘肅 蘭州 730070；2.草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點試驗室，甘肅 蘭州 730070；

3.甘肅省草原技術推廣總站，甘肅 蘭州 730046;4.甘肅農業(yè)大學農學院，甘肅 蘭州 730070)

復合微生物接種劑替代部分化肥對豌豆間作玉米的促生效應

榮良燕1,2,3，柴強4，姚拓1,2*，張榕3，馮今3，楊浩3，曹蕾3，朱倩3

(1.甘肅農業(yè)大學草業(yè)學院，甘肅 蘭州 730070；2.草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點試驗室，甘肅 蘭州 730070；

3.甘肅省草原技術推廣總站，甘肅 蘭州 730046;4.甘肅農業(yè)大學農學院，甘肅 蘭州 730070)

摘要：通過測定16株供試菌株的固氮酶活性、溶磷量、分泌生長激素能力以及拮抗病原菌特性，篩選出5株優(yōu)良促生菌，將其與1株豌豆根瘤菌(ACCC 16101)制成復合微生物接種劑，進行田間小區(qū)試驗，研究復合微生物接種劑替代部分化肥對豌豆間作玉米體系生長狀況及產量的影響。結果表明，復合微生物接種劑在210 d的儲存期內有效活菌數(shù)均大于3.0×109cfu/mL，符合《微生物肥料》標準(NY227-94)。與使用100%化肥相比，制成的復合微生物接種劑替代20%化肥后，豌豆成熟期的根長增加3.18 cm(P<0.05)，豌豆盛花期和成熟期的根系干重分別增加0.88和2.39 g(P<0.05)，豌豆單株結莢數(shù)、單莢粒數(shù)、單株粒重、籽粒產量分別增加1.2個、0.5個、0.63 g、0.64 t/hm2(P<0.05)；玉米開花期株高增長8.91 cm(P<0.05)，玉米穗重、籽粒產量分別提高4.33 t/hm2、1.87 t/hm2(P<0.05)。復合微生物接種劑替代20%化肥使豌豆、玉米分別增收972.00元/hm2、3835.05元/hm2。

關鍵詞：玉米；豌豆；PGPR；減量化肥；促生效應

長期以來，為獲得高產穩(wěn)產，大量化學肥料一直被用于豌豆間作玉米生產中。然而，化學肥料的使用引發(fā)了肥效利用率低、農業(yè)生產成本增加、食品安全、環(huán)境污染等一系列問題，因此，新型環(huán)保肥源的研發(fā)比以往任何時期都受到世界各國的重視。

植物根際促生菌(plant growth promoting rhizobacteria, PGPR)是存在于根際土壤或附生于植物根面的一類可促進植物生長，提高植物對營養(yǎng)元素的吸收和利用，并能拮抗植物病害的有益菌類。PGPR的促生作用主要體現(xiàn)在改善植物根際營養(yǎng)環(huán)境，分泌促生物質，增強植物對病原菌的抗性以及提高寄主對非生物脅迫的忍耐力等[1-2]。施用從不同環(huán)境、不同植物群落根際分離、篩選的優(yōu)良植物根際促生菌研制的復合微生物接種劑不僅具備以上促生特性，還可以減少因生產化肥造成的非再生能源消耗。近年來，國內外學者已經研究出了應用于水稻(Oryzasativa)、小麥(Triticumaestivum)、玉米(Zeamays)[5-6]、番茄(Lycopersiconesculentum)、櫻桃(Prunusavium)等作物的微生物接種劑，并且，研究發(fā)現(xiàn)施用復合接種劑的水稻在株高、穗長、穗粒數(shù)、千粒重等方面與單菌種接種劑相比存在明顯優(yōu)勢。目前，有關豌豆(Pisumsativum)間作玉米的微生物單菌劑產品已有少量報道，但有關于復合微生物接種劑應用于該間作體系的研究報道還很少。

隨著西部生態(tài)環(huán)境建設和農業(yè)產業(yè)結構的調整，豌豆和玉米種植面積逐年擴大，其產業(yè)化功能在優(yōu)質高效農業(yè)可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。因此，選擇和評價適宜的豌豆間作玉米體系復合微生物接種劑并將其推廣使用具有重要意義。本研究利用前期分離篩選的根際優(yōu)良促生菌制作具備促生、防病綜合能力的環(huán)保型復合微生物接種劑，并研究該接種劑替代部分化肥對豌豆、玉米生長狀況及產量的影響，為進一步推廣、利用該菌劑，實現(xiàn)作物增產，降低化肥使用提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1　供試菌種

1.1.1PGPR菌株供試PGPR菌株(Lx191、Jm92、Jm170、LM4-3、LS1-1、LS1-2、LS3、LS13、LHS4-1、LHS4-2、LHS8、LHS9、LHS11、LHS14、LH11、LH12-3)分離自玉米、小麥、苜蓿(Medicagosativa)及三葉草(Trifoliumrepens)等植物根際，由甘肅農業(yè)大學草地微生物實驗室提供。

1.1.2豌豆根瘤菌豌豆根瘤菌株(ACCC 16101)引自中國農業(yè)科學院農業(yè)微生物菌種保藏中心。

1.1.3病原菌立枯絲核菌(Rhizoctoniasolani)、黃瓜枯萎菌(Fusariumoxysporiumf. sp.cucumerinum)，西瓜尖鐮孢菌(Fusariumoxysporumf.niveum)，由甘肅農業(yè)大學草業(yè)學院植物病害系提供。

1.2　田間試驗材料

豌豆種子：品種為MZ-1，發(fā)芽率為85%；玉米種子：品種為武科二號，發(fā)芽率90%(甘肅省武威市農業(yè)科學研究所提供)。化肥：市售尿素(劉家峽，含N 46%)，磷二銨(美國嘉吉，含P 46%，N 18%)。地膜寬度1 m。

1.3　優(yōu)良促生菌的篩選

測定供試菌株的固氮酶活性、溶磷量、分泌植物生長素、拮抗病原菌能力及培養(yǎng)特性，依據(jù)上述指標篩選優(yōu)良菌株。利用NFM(nitrogen free medium)培養(yǎng)基、LB(Luria-Bertani)培養(yǎng)基，使用乙炔還原法[10]測定菌株固氮酶活性；采用Pikovaskaia’s培養(yǎng)基，使用比色法[11]測定菌株溶磷能力；選用CCM(combined carbon medium)液體培養(yǎng)基，使用比色法[2]測定菌株分泌IAA(indole-3-acetic acid,吲哚-3-乙酸)能力；利用PDA(potato dextrose medium)培養(yǎng)基，采用平板對峙法[13-14]測定菌株拮抗病原菌能力。觀察并記錄各菌株的生長速度，24，48和72 h內能看到明顯菌落的分別為生長速度較快，生長速度中等和生長速度較慢。

1.4　菌株間拮抗反應測試

參照張英等[15]的方法，測試供試菌株之間的拮抗反應。

1.5　復合微生物接種劑的制作及質量檢測

1.5.1復合微生物接種劑的制作分別接種各優(yōu)良PGPR菌株于50 mL LB液體培養(yǎng)基中(豌豆根瘤菌接入YMA酵母甘露醇液體培養(yǎng)基)，28℃，125 r/min培養(yǎng)48 h。待菌株充分生長后，用無菌水調節(jié)各菌株菌懸液濃度為1×109cfu/mL(波長660 nm，OD值≥0.5)。將100 mL LB液體培養(yǎng)基(豌豆根瘤菌采用YMA液體培養(yǎng)基)裝入三角瓶，滅菌后置于室溫下1～2 d，經檢查無污染后分別接種20 mL制備好的菌懸液，28℃，125 r/min培養(yǎng)2～3 d，將促生菌發(fā)酵液與根瘤菌發(fā)酵液按照1∶1比例混合后注入滅菌玻璃瓶，常溫密封保存?zhèn)溆肹16]。

1.5.2復合微生物接種劑質量檢測采用平板計數(shù)法和顯微觀察計數(shù)法，具體方法參考農用微生物菌劑質量標準[17]。在儲藏15，30，45，60，75，90，120，150，180，210，240 d各檢查一次，同時觀察接種劑是否有霉變、異味產生，若有效活菌數(shù)達1×109cfu/mL以上，且無污染即為質量達標。

1.6　復合微生物接種劑田間試驗

1.6.1試驗區(qū)概況試驗地設在甘肅省武威市農業(yè)科學研究所，試驗時間為2012年4-11月。試驗基地位于河西走廊東端，平均海拔1506 m，地處北緯37°23′-38°12′，東經101°59′-103°23′，年均氣溫7.2℃，年均降水量156 mm，年蒸發(fā)量2400 mm，年日照時數(shù)2945 h，全年無霜期156 d。pH值7.2～7.5，土壤為荒漠灌淤土，有機質含量12.52 g/kg、全氮含量0.68 g/kg、全磷含量1.41 g/kg。

1.6.2試驗設計試驗設5個處理(處理A：100%化肥；處理B：80%化肥+接種劑；處理C：80%化肥；處理D：60%化肥+接種劑；處理E：60%化肥)，每個處理3個重復，隨機排列。小區(qū)面積：3.2 m×8.0 m，埂寬20 cm，豌豆帶和玉米帶均為0.8 m×8.0 m。

1.6.3播種及施肥量豌豆播種方式為條播，每個小區(qū)8行，每條帶4行。玉米播種方式為點播，每個小區(qū)4行，每條帶2行，播種量、行距及株距見表1，豌豆、玉米帶交叉播種。

豌豆、玉米施肥量見表1，即100%化肥用量(處理A)，其余處理以100%化肥為基準按比例減量施用。表1玉米尿素分3個階段施用，其中底肥施用量為90 kg/hm2，玉米大喇叭口期、開花期施用量分別為180和30 kg/hm2。

表1　播種及施肥量

1.6.4接種劑使用方法接種劑只在播種前處理種子，用接種劑拌種后置于陰涼處2 h，待細菌附著在種子表面后即可播種。接種劑用量：1000 mL接種劑拌20 kg豌豆種子或15 kg玉米種子。處理A、C、E不拌種，處理B、D進行拌種處理。

1.6.5測定指標及方法豌豆株高：在豌豆初花期(5月20日)、盛花期(6月16日)、成熟期(7月4日)，隨機測量15～20株豌豆的株高。豌豆根系指標：在豌豆3個生育期，每小區(qū)隨機取樣10株，清洗后測量主根長，烘干至恒重后測量根系干重。豌豆考種：每小區(qū)取1 m×1 m樣方，常溫下風干至恒重，每小區(qū)隨機取10株統(tǒng)計豌豆成熟期的單株結莢數(shù)、單莢粒數(shù)、單株粒重。將豌豆籽粒剝離，統(tǒng)計千粒重和籽粒產量，籽粒產量統(tǒng)計方法為，各小區(qū)除去邊行0.5 m后單打單收，以打碾產量折算公頃產量，計算平均值。

玉米株高：在玉米拔節(jié)期(6月4日)、抽穗期(7月1日)、開花期(7月19日)、灌漿期(8月4日)、成熟期(9月8日)，每小區(qū)隨機取樣15～20株，測量玉米的株高。玉米考種：在玉米成熟期每小區(qū)隨機取樣15~20株，使用游標卡尺測量穗粗(果穗下部1/3處)，將玉米籽粒剝離，統(tǒng)計每穗籽粒數(shù)，玉米百粒重。穗重及籽粒產量為每小區(qū)測定50%玉米植株。

1.7　數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2010計算均值和標準差，數(shù)據(jù)采用“平均值±標準差”表示，各處理間的方差分析利用SPSS 19.0使用多重比較(Duncan法)進行處理，采用字母標記法來表示各處理之間的差異性，同列肩注不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

2結果與分析

2.1　菌株的培養(yǎng)特性及促生特性

根據(jù)16株供試菌株的生長速度、革蘭氏反應、固氮酶活性、溶磷量、分泌IAA量以及對病原菌的拮抗能力(表2)，篩選出5株優(yōu)良根際促生菌(LM4-3、LH12-3、Lx191、Jm92、LHS11)，其中，除Lx191外，其余4株菌生長速度較快，5種菌株均為革蘭氏陰性細菌。Jm92、LHS11兼具固氮、溶磷、分泌生長激素的能力，LHS11可抑制3種病原菌(Fusariumoxysporumf.niveum、Rhizoctoniasolani、Fusariumoxysporiumf. sp.cucumerinum)；菌株LM4-3分泌植物生長激素的能力較強，分泌IAA達17.24 μg/mL；菌株LH12-3的溶磷量為272.20 mg/L。

表2　菌株的培養(yǎng)特性

ND: 未做No test, -: 無拮抗作用No antagonism, G-：革蘭氏陰性菌Gram-negative.Ⅰ：立枯絲核菌Rhizoctoniasolani;黃瓜枯萎菌Fusariumoxysporiumf. sp.cucumerinum；Ⅱ：西瓜枯萎菌Fusariumoxysporumf.niveum;立枯絲核菌Rhizoctoniasolani;黃瓜枯萎菌Fusariumoxysporiumf. sp.cucumerinum.

2.2　菌株間拮抗反應測試

經拮抗反應測試，2.1中篩選出的5種優(yōu)良根際促生菌及1株豌豆根瘤菌，各菌種間無拮抗反應，可用于復合微生物接種劑的制作。

2.3　復合微生物接種劑活菌數(shù)檢測

從表3可以看出，室溫儲存時，復合接種劑的有效活菌數(shù)在0～45 d呈上升趨勢，45～240 d呈下降趨勢，45 d時最高，達到25.61×109cfu/mL。在210 d的儲存期內有效活菌數(shù)均大于3.16×109cfu/mL，并且無污染。該接種劑符合《微生物肥料》NY227-94標準[18]。

2.4　復合微生物接種劑對豌豆間作玉米的促生效果

2.4.1復合微生物接種劑對豌豆各物候期株高、根長、根系干重的影響從表4可以看出，與施用100%化肥相比，減少20%化肥后(不接種菌劑)，豌豆初花期、盛花期的株高都有所降低，且成熟期株高顯著下降3.01 cm(P<0.05)；與施用100%化肥相比，接種劑替代20%化肥后，豌豆初花期、盛花期、成熟期的株高分別增加0.73，1.87 和0.96 cm。處理C、D、E豌豆各物候期的株高均不及處理B。

從表5可以看出，與施用100%化肥相比，接種劑替代20%化肥后，豌豆成熟期的根長顯著增加3.18 cm(P<0.05)，豌豆盛花期和成熟期的單株根系干重分別顯著增加0.88和2.39 g(P<0.05)。然而，處理C、D、E的施用效果均不及處理B。由此可見，適宜比例的復合微生物接種劑與化學肥料相結合的施用方式，有助于發(fā)揮復合微生物接種劑的促生效應，這對豌豆成熟期的株高、根長、根系干重均有明顯的改善效果。

表3　復合微生物接種劑活菌數(shù)檢測

“+ ”: 污染Pollution; “- ”: 無污染Pollution-free.

表4　復合微生物接種劑對豌豆各物候期株高的影響

注：各處理間不同字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

Note: Different letters indicate significant difference (P<0.05). The same below.

表5　復合微生物接種劑對豌豆各物候期根長和根系干重的影響

2.4.2復合微生物接種劑對豌豆產量構成因素的影響豌豆成熟期產量構成因素測量結果表明(表6)，與100%化肥處理相比，減少20%化肥后(不接菌劑)，豌豆單株粒重、千粒重、籽粒產量分別顯著降低1.05 g、11.54 g、0.60 t/hm2(P<0.05)，而采用復合微生物接種劑替代20%化肥后，豌豆單株結莢數(shù)、單莢粒數(shù)、單株粒重、籽粒產量分別顯著增加1.20個、0.50個、0.63 g、0.64 t/hm2(P<0.05)。并且從處理D與處理E的對比可以看出，復合微生物接種劑替代40%化肥，豌豆各產量構成因素之間均差異不顯著，這說明復合微生物接種劑需要與適宜比例的化肥搭配使用，才能在減少化肥使用量(降低生產成本)的同時提高豌豆的產量。

表6　復合微生物接種劑對豌豆產量構成因素的影響

2.4.3復合微生物接種劑對玉米各物候期株高的影響玉米各物候期的株高測量結果顯示(表7)，與處理A(100%化肥)相比，處理B(80%化肥+接種劑)使玉米各物候期的株高均有所提高，其中，使開花期、成熟期的株高分別提高了8.91和5.51 cm，使拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期玉米株高分別提高了1.92，4.68和3.84 cm。處理D(60%化肥+接種劑)的施用效果雖不及處理B，但其施用效果要優(yōu)于處理E(60%化肥)。上述結果說明，在玉米各物候期內，復合微生物接種劑發(fā)揮的促生效應可以取代20%化肥的作用。

表7　復合微生物接種劑對玉米各物候期株高的影響

2.4.4復合微生物接種劑對玉米產量構成因素的影響從表8可以看出，玉米成熟期的穗重、每穗籽粒數(shù)、籽粒產量呈現(xiàn)出的規(guī)律均為：處理B(80%化肥+接種劑)>處理A(100%化肥)>處理C(80%化肥)>處理D(60%化肥+接種劑)>處理E(60%化肥)，并且同一指標各處理之間存在顯著差異(P<0.05)。復合微生物接種劑替代20%化肥后，玉米籽粒產量比使用100%化肥顯著提高了1.87 t/hm2(P<0.05)。復合微生物接種劑替代40%化肥后，玉米籽粒產量比使用100%化肥顯著減少了1.26 t/hm2(P<0.05)，但與單獨使用60%化肥相比，玉米籽粒產量顯著增加1.27 t/hm2(P<0.05)。這進一步說明復合微生物接種劑可以作為豌豆間作玉米體系中部分化肥的替代品，這種生產方式不僅可以減少化肥的使用量，降低生產成本，還有助于保護環(huán)境，實現(xiàn)增產增收。

2.4.5復合微生物接種劑替代部分化肥經濟效益分析從表9可以看出，復合微生物接種劑代替20%化肥使用時，除去微生物接種劑的成本，最終使豌豆、玉米分別增收972.00和3835.05元/hm2。

表8　復合微生物接種劑對玉米產量構成因素的影響

表9　復合微生物接種劑代替部分化肥的經濟效益

注：化肥價格為試驗地區(qū)平均購買價；每L菌肥10 元；豌豆、玉米價格均按試驗當?shù)厥召弮r計算。

Note: The average price of chemical fertilizer was the same with the experimental area. The price of compound microbial inoculum was 10 yuan/L. The price of pea and maize were also calculated as the procurement price of experimental area.

3討論

本研究采用篩選自苜蓿、小麥、三葉草等植物根際的5株優(yōu)良促生菌與1株豌豆根瘤菌制成復合微生物接種劑。首次研究了豌豆、玉米間作條件下，復合微生物接種劑替代部分化肥對豌豆、玉米生長狀況以及產量的影響。研究發(fā)現(xiàn)，復合微生物接種劑替代20%化肥使豌豆成熟期的根長顯著增加，豌豆盛花期和成熟期的根系干重也顯著增加，造成這一結果的主要原因之一可能是復合微生物接種劑發(fā)揮了一定的促生作用。制作復合微生物接種劑使用的5株促生菌都具備一定的溶磷能力，尤其是菌株Lx19、LM4-3、LH12-3，溶磷能力均在200～280 mg/L之間，它們可以將土壤中不溶性的磷進行轉換供豌豆、玉米吸收利用。同時，固氮能力較強的菌株Jm92在促進氮素的吸收利用方面也發(fā)揮著重要作用[19]。根長以及根系干重的增加還有可能與復合微生物接種劑分泌植物激素有關，諸如LM4-3分泌的IAA，該激素有利于增加根表面積以及根尖數(shù)量，也會對植物根部產生刺激，促進養(yǎng)分吸收(根尖和根表是植物吸收養(yǎng)分的區(qū)域，根系的發(fā)展有助于提高植物對養(yǎng)分的吸收)[20]，另外，也有研究資料表明，微生物接種劑還可能通過刺激ATP酶質子泵從而促進植物對養(yǎng)分的吸收[21]。此外，5種促生菌與1種根瘤菌共同接種的正面協(xié)同效應可能不只是因為促進了宿主植物的營養(yǎng)吸收，還有可能涉及促生菌-根瘤菌的相互作用，或者是促生菌-根瘤菌-宿主的三方作用，這有待于進一步的實驗證明。

復合微生物接種劑替代20%化肥，可以減少工業(yè)化肥對環(huán)境的污染，在一定程度上保持了土壤的肥力，減少了工業(yè)化肥對土壤微生物區(qū)系多樣性的破壞，同時還可以使豌豆、玉米分別增產0.64和1.87 t/hm2。研究資料表明，復合微生物接種劑可能通過改善作物養(yǎng)分吸收使豌豆、玉米增產，其中，菌肥中的有益微生物可分解釋放土壤中被固定的養(yǎng)分供作物吸收利用，如溶磷微生物分泌出的有機酸可以降低土壤pH，提高P、Ca等礦物元素的有效利用率[22]。此外，其他研究資料也證實適宜比例的化學肥料與微生物接種劑結合施用有助于提高土壤微生物種群密度，改善土壤微生態(tài)環(huán)境，提高土壤速效氮、磷、鉀的含量，最終顯著提高植物的肥料利用率[23]。另外，豌豆、玉米增產還可能與復合微生物接種劑產生的誘導體系抗性有關。PGPR在根際繁殖產生的粘多糖是發(fā)揮誘導抗性的重要決定因子，粘多糖可與植物分泌的粘液及礦物膠體、有機膠體相結合，形成土壤團粒結構，增進土壤蓄肥保水能力，但粘多糖并不是PGPR誘導植物系統(tǒng)抗性的唯一信號，包括鐵載體以及水楊酸在內的其他信號也會誘導植物對細菌、真菌和病毒產生拮抗作用，最終達到防治病害，實現(xiàn)增產增收的目的[24]。另外，豌豆、玉米增產與間作體系發(fā)揮的作用是分不開的，間作條件下，玉米對光熱資源的競爭占有優(yōu)勢，同時豌豆可以為玉米提供一定的氮源，可以有效促進玉米的生長，使間作玉米根系發(fā)達，根系活力增強加大了根系與土壤的接觸面積，提高了根系對養(yǎng)分的吸收機會。此外，土壤微生物是植物與土壤相互聯(lián)系和作用的橋梁，微生物對根系生長、形態(tài)發(fā)育以及植物的生理特性產生重要影響，復合微生物接種劑的使用對改善土壤微生態(tài)環(huán)境具有一定作用，在一定程度上影響根系吸收營養(yǎng)物質的范圍和潛力，最終影響植株的產量。

綜上可知，植物根際促生菌的促生效應僅僅依靠某種單一的促生途徑是無法實現(xiàn)的，通常是通過多種途徑協(xié)同作用促進植物生長。PGPR復合微生物接種劑替代部分化肥后，使豌豆間作玉米增產的同時降低了生產成本，減輕了工業(yè)化肥對農業(yè)生態(tài)環(huán)境的破壞，這對于保障農牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有積極意義。然而，促生菌劑的應用效果除了與施用區(qū)氣候、土壤狀況有關，還受到包括菌種來源、菌劑組成、施用量等因素的影響。因此，在本研究的基礎上需要進一步探索復合微生物接種劑對豌豆間作玉米體系的促生機理及其對土壤特性的影響，以制備更好的環(huán)保生物菌肥。

4結論

1)篩選出5株優(yōu)良根際促生菌(LM4-3、LH12-3、Lx191、Jm92、LHS11)。Jm92、LHS11兼具固氮、溶磷、分泌生長激素的能力；其中，LHS11可抑制3種病原菌(Fusariumoxysporumf.niveum、Rhizoctoniasolani、Fusariumoxysporiumf. sp.cucumerinum)；LM4-3分泌IAA的能力較強，為17.24 μg/mL；LH12-3的溶磷量為272.20 mg/L。菌株間無拮抗反應。

2)與使用100%化肥相比，制成的復合微生物接種劑替代20%化肥后，使豌豆、玉米分別顯著增產0.64和1.87 t/hm2(P<0.05)，增產帶來的直接經濟效益分別為972.00和3835.05元/hm2。

Reference：

[1]Zhang Y, Zhu Y, Yao T,etal. Interactions of four PGPRs isolated from pasture rhizosphere. Acta Prataculturae Sinica, 2013, 22(1): 29-37.

[3]Yanni Y G, Rizk R Y, El-Fattah,etal. The beneficial plant growth-promoting association ofRhizobiumleguminosarumbv.trifoliiwith rice roots. Functional Plant Biology, 2001, 28(9): 845-870.

[4]Turan M, Gulluce M, Karadayi M,etal. Role of soil enzymes produced by PGPR strains in wheat growth and nutrient uptake parameters in the filed conditions. Current Opinion in Biotechnology, 2011, 22(9): 133-140.

[5]Rong L Y, Yao T, Huang G B,etal. Screeing of plant growth promoting rhizobacteria strains and effects of inoculant on growth of maize by replacing part of chemical fertilizers. Agricultural Research in the Arid Areas, 2013, 31(2): 59-65.

[6]Yu Q Y, Chen S Y, Ma Z Y,etal. Isolation and screening of phosphorus solubilizing bacteria and its effects on seedling growth of corn. Ecology and Environmental Sciences, 2012, 21(7): 1257-1261.

[7]Myresiotis C K, Vryzas Z, Papadopoulou-Mourkidou E. Enhanced root uptake of acibenzolar-S-methyl (ASM) by tomato plants inoculated with selected Bacillus plant growth promoting rhizobacteria (PGPR). Applied Soil Ecology, 2014, 77: 26-33.

[8]Udayashankar A, Chandra Nayaka S, Reddy M,etal. Plant growth-promoting rhizobacteria mediate induced systemic resistance in rice against bacterial leaf blight caused byXanthomonasoryzaepv.oryzae. Biological Control, 2011, 59(2): 114-122.

[9]Guo L Z, Zhang H T, He Y H,etal. Effect of rhizobium inoculation on crop growth and nitrogen nutrition of a pea/maize intercropping system. Acta Prataculturae Sinica, 2012, 21(1): 43-49.

[10]Yao T, Zhang D G, Hu Z Z. Associative nitrogen-fixing bacteria in the rhizosphere ofAvenasativain an alpine regionⅠIsolation and identification. Acta Prataculturae Sinica, 2004, 13(2): 106-111.

[11]Wang T, Kong L Y, Jiao J G,etal. Screeing of phosphate-solubilizing bacteria in red soil and their acting mechanisms. Acta Pedologica Sinica, 2014, 51(2): 373-380.

[12]Liu X X, Wang X X, Lu R X,etal. Phosphorus solubilizing capability, IAA secretion and characteristics of phosphorus solubilizing bacteria in rhizosphere of alfalfa in Guizhou province. Journal of Agricultural Science and Technology, 2012, 13(12): 2554-2559.

[13]Rong L Y, Yao T, Zhao G Q,etal. Screening of siderophore-producing PGPR bacteriaand the irantagonism against the pathogens. Plant Protection, 2011, 37(1): 59-64.

[14]Ling T X, Tang M, Huang M Y,etal. Screening and identification of a high yield sideropho-res-producing bacteria SS05 isolated from cotton soil. Microbiology China, 2012, 39(5): 668-676.

[15]Zhang Y, Yao T, Zhu Y. Effects of compound inoculum on growth characteristics and quality ofTrifolium. Plant Nutrition Fertilizer Science, 2012, 18(5): 1277-1285.

[16]Han H W, Sun L N, Yao T,etal. Effects of effective microbial inoculants on alfalfa growth character. Acta Agrestia Sinica, 2013, 21(2): 353-359.

[17]Quality supervision, inspection and test center of microbial fertilizer in ministry of agriculture. Microbial Inoculants in Agriculture GB20287-2006. Beijing: Standards Press of China, 2006.

[18]Quality supervision, inspection and test center of microbial fertilizer in ministry of agriculture. Microbial Fertilizer N/Y 227-1994. Beijing: Standards Press of China, 1994.

[19]Yue H, Mo W, Li C,etal. The salt stress relief and growth promotion effect of RS-5 on cotton. Plant Soil, 2007, 297(1): 139-145.

[20]Han H W, Sun L N, Yao T,etal. Effects of bio-fertilizer with different PGPR strain combinations on yield and quality of alfalfa. Acta Prataculturae Sinica, 2013, 22(5): 104-112.

[21]Chen Y X, Chen X, Chen X P,etal. Effects of different nitrogen additions on the yield, quality and nutrient absorption of forage maize. Acta Prataculturae Sinica, 2014, 23(3): 255-261.

[22]Orhan E, Esitken A, Ercisli S,etal. Effects of plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) on yield, growth and nutrient contents in organically growing raspberry. Scientia Horticulturae, 2006, 111(1): 38-43.

[23]Chen Y X, Chen X H, Tang Y Q,etal. Effect of nitrogen fertilizer on dry matter accumulation and yield in wheat/maize/soybean intercropping systems. Acta Prataculturae Sinica, 2014, 23(1): 73-83.

[24]Recep K, Fikrettin S, Erkol D,etal. Biological control of the potato dry rot caused byFusariumspecies using PGPR strains. Biological Control, 2009, 50(2): 194-198.

參考文獻：

[1]張英, 朱穎, 姚拓, 等. 分離自牧草根際四株促生菌株(PGPR)互作效應研究. 草業(yè)學報, 2013, 22(1): 29-37.

[5]榮良燕, 姚拓, 黃高寶, 等. 植物根際優(yōu)良促生菌(PGPR)篩選及其接種劑部分替代化肥對玉米生長影響研究. 干旱地區(qū)農業(yè)研究, 2013, 31(2): 59-65.

[6]于群英, 陳世勇, 馬忠友, 等. 磷細菌篩選及其對苗期玉米生長的影響. 生態(tài)環(huán)境學報, 2012, 21(7): 1257-1261.

[9]郭麗琢, 張虎天, 何亞慧, 等.根瘤菌接種對豌豆/玉米間作系統(tǒng)作物生長及氮素營養(yǎng)的影響. 草業(yè)學報, 2012, 21(1): 43-49.

[10]姚拓, 張德罡, 胡自治. 高寒地區(qū)燕麥根際聯(lián)合固氮菌研究Ι固氮菌分離及鑒定. 草業(yè)學報, 2004, 13(2): 106-111.

[11]王同, 孔令雅, 焦加國, 等. 紅壤溶磷菌的篩選及溶磷機制. 土壤學報, 2014, 51(2): 373-380.

[13]榮良燕, 姚拓, 趙桂琴, 等. 產鐵載體PGPR菌篩選及其對病原菌的拮抗作用. 植物保護, 2011, 37(1): 59-64.

[14]林天興, 唐梅, 黃明遠, 等. 高產鐵載體棉田土壤細菌SS05的篩選與鑒定. 微生物學通報, 2012, 39(5): 668-676.

[15]張英, 姚拓, 朱穎. 復合接種劑對三葉草生長特性和品質的影響. 植物營養(yǎng)與肥料學報, 2012, 18(5): 1277-1285.

[16]韓華雯, 孫麗娜, 姚拓, 等. 苜蓿根際有益菌接種劑對苜蓿生長特性影響的研究. 草地學報, 2013, 21(2): 353-359.

[17]農業(yè)部微生物肥料質量監(jiān)督檢驗測試中心．農用微生物菌劑GB20287-2006. 北京：中國標準出版社, 2006.

[18]農業(yè)部微生物肥料質量監(jiān)督檢驗測試中心．微生物肥料N/Y 227-1994. 北京：中國標準出版社, 1994.

[20]韓華雯, 孫麗娜, 姚拓, 等. 不同促生菌株組合對紫花苜蓿產量和品質的影響. 草業(yè)學報, 2013, 22(5): 104-112.

[21]陳遠學, 陳曦, 陳新平, 等. 不同施氮對飼草玉米產量品質及養(yǎng)分吸收的影響. 草業(yè)學報, 2014, 23(3): 255-261.

[23]陳遠學, 陳曉輝, 唐義琴, 等. 不同氮用量下小麥/玉米/大豆周年體系的干物質積累和產量變化. 草業(yè)學報, 2014, 23(1): 73-83.

Partial replacement of chemical fertilizer by compound microbial inoculant and potential for promoting growth of intercroppedZeamaysandPisumsativum

RONG Liangyan1,2,3, CHAI Qiang4, YAO Tuo1,2*, ZHANG Rong3, FENG Jin3, YANG Hao3, CAO Lei3, ZHU Qian3

1.PrataculturalCollege,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730070,China; 2.KeyLaboratoryofGrasslandEcosystem,MinistryofEducation,Lanzhou730070,China; 3.StationofGrasslandTechnologyExtension,Lanzhou730046,China; 4.CollegeofAgronomy,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730070,China

Abstract:In recent years, plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) have become one of the most attractive strategies for the development of sustainable agricultural systems due to their eco-friendly nature, reduced consumption of non-renewable resources and lower cost. In order to investigate the effect of inoculant on growth and yield of intercropped Zea mays and Pisum sativum, five superior PGPR were screened by comprehensively analyzing nitrogenase activity, phosphate dissolving activity, 3-indoleacetic acid (IAA) secreting capacity and ability to antagonise pathogens. The compound microbial inoculant was produced by mixing these five strains with a rhizobia strain (ACCC 16101) from P. sativum. A field plot experiment was conducted to investigate the effects of the compound microbial inoculant on growth and yield of intercropped Z. mays and P. sativum. The viable count of compound microbial inoculant after 210 d storage was greater than 3.0×109cfu/mL, showing the quality of this inoculant complied with the standard for microbiological fertilizer of China (NY227-94). When the inoculant was applied in combination with 80% of the normal rate of chemical fertilizer, the root length of P. sativum at maturity was increased significantly (P<0.05) by 3.18 cm, and the root dry weight at full-bloom growth stage and maturity were increased by 0.88 and 2.39 g, respectively. The pod number per plant, seed number per pod, seed weight per plant and yield of P. sativum at maturity were increased significantly by 1.2 pods, 0.5 seeds, 0.63 g and 0.64 t/ha, respectively. The plant height of Z. mays at the flowering stage was increased (P<0.05) by 8.91 cm, while the cob weight and grain yield of Z. mays at maturity were increased significantly by 4.33 t/ha and 1.87 t/ha, respectively. From these data it can be calculated that applying the compound microbial inoculant to replace 20% of the chemical fertilizer normally used would increase the income from P. sativum by 972.00 yuan/ha and Z. mays by 3835.05 yuan/ha. Thus, partial fertilizer replacement with PGPR reduced the environmental impact of intercropped maize and peas by reducing consumption of non-renewable energy and protecting the agricultural environment, while also improving the food security.

Key words:Zea mays; Pisum sativum; plant growth promoting rhizobacteria (PGPR); reducing chemical fertilizer; promoting effect

*通訊作者

Corresponding author. E-mail:yaotuo@gsau.edu.cn

作者簡介：榮良燕(1983-)，女，甘肅蘭州人，中級畜牧師，在讀博士。E-mail:rongliangyan000@163.com

基金項目：國家科技支撐技術(2012BAD14B10)和甘肅省農牧廳生物技術專項(GNSW-2014-28)資助。

*收稿日期：2014-08-21；改回日期：2014-09-16

DOI：10.11686/cyxb20150203

http://cyxb.lzu.edu.cn

榮良燕， 柴強， 姚拓， 張榕， 馮今， 楊浩， 曹蕾， 朱倩. 復合微生物接種劑替代部分化肥對豌豆間作玉米的促生效應. 草業(yè)學報， 2015， 24(2)： 22-30.

Rong L Y, Chai Q, Yao T, Zhang R, Feng J, Yang H, Cao L, Zhu Q. Partial replacement of chemical fertilizer by compound microbial inoculant and potential for promoting growth of intercroppedZeamaysandPisumsativum. Acta Prataculturae Sinica， 2015， 24(2)： 22-30.