液體復(fù)合微生物肥料研制及其促生效果研究

蘇群 孫磊 馬翠華 王立華 姚春雪 杜紅

摘要：采用不同吸附基質(zhì)的枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）菌劑為原料，與糖蜜發(fā)酵液復(fù)配，解決產(chǎn)品產(chǎn)氣問題;通過盆栽試驗(yàn)，研究優(yōu)化后的液體復(fù)合微生物肥料產(chǎn)品對小油菜生長的影響。結(jié)果表明：輕質(zhì)碳酸鈣、麩皮和改性沸石粉吸附基質(zhì)的固體菌劑與糖蜜發(fā)酵液復(fù)配后，均存在產(chǎn)氣問題，定制葡萄糖基質(zhì)的枯草芽孢桿菌固體菌劑可有效解決產(chǎn)氣問題;不同稀釋濃度的優(yōu)化產(chǎn)品對小油菜生長有明顯的促進(jìn)作用，稀釋500倍處理的小油菜生長態(tài)勢最好，株高達(dá)20.89cm，地上部鮮重和干重分別為100.15g/株和9.45g/株，根系長度14.99cm，根系鮮重和干重分別為3.01g/株和1.21g/株，根系活力1.356mg/（g·h），與其它處理組之間存在顯著性差異。

關(guān)鍵詞：復(fù)合微生物肥料;吸附基質(zhì);促生

中圖分類號：S-3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10.19754/j.nyyjs.20190615001

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程的推進(jìn)，迫切需求多功能、綜合性肥料的推廣應(yīng)用。復(fù)合微生物肥料含有豐富的微生物、有機(jī)質(zhì)、速效養(yǎng)分等有效成分，集增效和促效于一體，合理施用微生物肥，能明顯改善土壤性狀、提高土壤肥力、增強(qiáng)作物抗逆性、提高作物品質(zhì)和產(chǎn)量[1、2]，目前關(guān)于復(fù)合微生物肥料對促進(jìn)作物生長或土壤改良效果的研究較多[3-6]，但關(guān)于生物肥料產(chǎn)品本身質(zhì)量的研究少見，優(yōu)質(zhì)的復(fù)合微生物肥料不是原料的簡單添加，而是在深入了解原料特性的基礎(chǔ)上，利用適宜的技術(shù)手段，保證產(chǎn)品適宜產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)、運(yùn)輸與貯存，進(jìn)而保證菌種在產(chǎn)品及土壤中的有效性。市面常見微生物肥料多見固體劑型[7]，液體產(chǎn)品因產(chǎn)氣漲桶、保質(zhì)期短等問題不多見，本研究以糖蜜發(fā)酵液和枯草芽孢桿菌菌劑為原料，解決2者復(fù)配后產(chǎn)品產(chǎn)氣問題，保證產(chǎn)品質(zhì)量，并評價(jià)其促生效果，以期為新型生物肥料的開發(fā)與應(yīng)用提供理論和技術(shù)支撐。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

糖蜜發(fā)酵液液體，總養(yǎng)分8%，有機(jī)質(zhì)30%，游離氨基酸4.0%，水解氨基酸10.0%，pH5.5，煙臺泓源生物肥料有限公司提供。

枯草芽孢桿菌固體菌劑，吸附基質(zhì)分別包括：輕質(zhì)碳酸鈣、麩皮、改性沸石粉3種（市面常見），有效活菌數(shù)均為1000億/g，青島蔚藍(lán)生物股份有限公司提供。

枯草芽孢桿菌固體菌劑，吸附基質(zhì)為葡萄糖（定制產(chǎn)品），有效活菌數(shù)為1000億/g，青島蔚藍(lán)生物股份有限公司提供。

枯草芽孢桿菌液體菌劑，有效活菌數(shù)為100億/g，青島蔚藍(lán)生物股份有限公司提供。

小油菜品種為上海五月慢，抗逆性強(qiáng)。由南京富芳園種業(yè)有限公司提供。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1配方試驗(yàn)

通過不添加菌劑、添加菌劑后適宜條件培養(yǎng)微生物、模擬高溫庫房存放條件的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)排除了原料本身高溫產(chǎn)氣、發(fā)酵反應(yīng)產(chǎn)氣、包裝物與原料反應(yīng)產(chǎn)氣等因素，考慮菌劑的吸附基質(zhì)與糖蜜發(fā)酵液反應(yīng)產(chǎn)氣，故設(shè)計(jì)以下實(shí)驗(yàn)，并與青島蔚藍(lán)生物股份有限公司協(xié)商定制了葡糖糖基質(zhì)的固體菌劑。

實(shí)驗(yàn)設(shè)6組處理：1～4組處理分別為不同吸附基質(zhì)的枯草芽孢桿菌固體菌劑與糖蜜發(fā)酵液復(fù)配，比例為1：99。1組輕質(zhì)碳酸鈣，2組麩皮，3組改性沸石粉，4組葡糖糖，第5組為液體菌劑與糖蜜發(fā)酵液復(fù)配處理，為保證有效活菌數(shù)一致，第5組復(fù)配比例為1：9，設(shè)不添加菌劑的糖蜜發(fā)酵液為對照組（CK）。每組處理5個(gè)平行，共計(jì)30個(gè)處理。試驗(yàn)統(tǒng)一采用250mL規(guī)格，PET材質(zhì)，密封性好的塑料瓶貯存。

將對照及復(fù)配后的實(shí)驗(yàn)處理置于恒溫培養(yǎng)箱中50℃放置24h（夏季庫房高溫環(huán)境下，最高溫度可達(dá)60℃），通過觀察和擠壓塑料瓶的方式確認(rèn)漲桶情況，并拍照記錄。

1.2.2灌根處理

用自來水將小油菜種子浸泡，洗去漂浮于水面的種子及雜質(zhì)。將洗種水除凈，放入種子體積2～3倍的清水，在 25℃恒溫箱中避光浸種 24h后，將種子置于底部放置濕濾紙的培養(yǎng)皿中，進(jìn)行催芽。

3d后將催芽的種子均勻分散于帶土花盆中，每盆30粒，土壤條件一致，之后均勻撒1層細(xì)土，置于常溫環(huán)境中，至出苗基本結(jié)束為止。

將上述盆栽小油菜常溫下培養(yǎng)5d后，進(jìn)行間苗，每盆留10棵，用優(yōu)選配方葡萄糖與糖蜜發(fā)酵液1：99復(fù)配的產(chǎn)品對小油菜進(jìn)行灌根處理，濃度稀釋倍數(shù)為200、500、800、1000，設(shè)清水為對照，每個(gè)濃度做5組平行，共計(jì)25個(gè)處理。常溫環(huán)境下處理30d，每隔6d灌根1次，每個(gè)處理每次灌根用量100mL。

1.3測定指標(biāo)及方法

1.3.1株高、根系長度、地上部鮮重、根系鮮重

每個(gè)處理收獲后，分別從每個(gè)處理的每個(gè)重復(fù)中選取5株記錄株高和根系長度，洗凈樣品按器官（地上部、根部）分開，自然晾干30min，稱量地上部鮮重和根系鮮重，計(jì)算各指標(biāo)平均值。

1.3.2地上部干重、根系干重

將洗凈的地上部和根部置預(yù)先升溫至100℃的干燥箱中殺青1h，之后在80℃的條件下干燥48h，取出冷卻至室溫稱重。

1.3.3根系活力 ?TTC法測定[8]

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

使用Excel進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的處理及圖表制作，使用SPSS11.5分析軟件對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，根據(jù)需要做Takey HSD多重比較，顯著性水平：a

2結(jié)果與分析

2.1不同吸附基質(zhì)的復(fù)配產(chǎn)品產(chǎn)氣情況

通過觀察和觸摸即可明顯確認(rèn)產(chǎn)氣情況（見圖1），產(chǎn)氣量由大到小依次為：輕質(zhì)碳酸鈣>改性沸石粉>麩皮>葡萄糖、CK組>液體菌劑處理。輕質(zhì)碳酸鈣處理產(chǎn)氣最嚴(yán)重，塑料瓶漲滿氣體，捏不動;改性沸石粉處理產(chǎn)氣次之，塑料瓶漲滿氣體，稍可捏動，開瓶后可聞到氨的氣味;麩皮處理產(chǎn)少量氣，恢復(fù)室溫后塑料瓶恢復(fù)原狀，但麩皮太輕，基本漂浮于產(chǎn)品表面，對產(chǎn)品外觀有影響;葡萄糖與CK處理不產(chǎn)氣，塑料瓶保持原狀，外觀好;液體菌劑處理塑料瓶輕微收縮。

經(jīng)分析輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)氣原因可能與糖蜜發(fā)酵液的酸堿度相關(guān)，糖蜜發(fā)酵液為酸性液體，pH值為5.5，含有一定量的H+，輕質(zhì)碳酸鈣的CO2-3可與H+反應(yīng)產(chǎn)生CO2，造成漲桶問題。天然沸石粉由于其與細(xì)菌菌體均帶負(fù)電荷性而吸附率極低[9]，故用于菌體吸附的沸石粉是經(jīng)過改性的，改性沸石粉的分子篩結(jié)構(gòu)以及表面帶電性，能對細(xì)菌菌體進(jìn)行有效吸附，是一種優(yōu)良的微生物載體，但改性后的沸石粉偏堿性[6]，與糖蜜發(fā)酵液反應(yīng)產(chǎn)氣的原因可能與其呈堿性相關(guān)，因?yàn)樘敲郯l(fā)酵液（酸性）中的氮基本為銨態(tài)氮，酸堿反應(yīng)后OH-和NH+4 存在于液體中，高溫環(huán)境下易產(chǎn)生氨氣，這也正是改性沸石粉處理開蓋聞到氨味的原因。麩皮結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，該酸性環(huán)境不足以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故不產(chǎn)生氣體，塑料瓶內(nèi)的少量氣體分析為水蒸氣，因?yàn)榛謴?fù)室溫后，塑料瓶恢復(fù)原貌。液體菌劑塑料瓶收縮的原因應(yīng)該為菌體發(fā)酵好氧所致，因?yàn)橐后w菌液中的微生物為活性菌，非芽孢狀態(tài)，在實(shí)驗(yàn)過程中可能繼續(xù)繁殖好氧造成塑料瓶收縮現(xiàn)象;液體菌劑與糖蜜發(fā)酵液混配后的產(chǎn)品保質(zhì)期僅15d，且液體菌劑有效活菌數(shù)低，添加比例高于一般固體菌劑（保證產(chǎn)品有效活菌數(shù)一致），增加產(chǎn)品成本較高，原料運(yùn)輸也比較困難，故不選用液體菌劑作為原料。

2.2優(yōu)化產(chǎn)品不同稀釋濃度對小油菜生長的影響

由表1可以看出，不同稀釋濃度處理對小油菜株高、地上部生物量有明顯不同的影響，在低稀釋倍數(shù)（0、200、500倍）處理下，小油菜株高、地上部鮮重和干重隨著稀釋倍數(shù)的升高而增大，500倍處理生長最好，株高達(dá)20.89cm，地上部鮮重和干重分別為100.15g/株和9.45g/株，比對照（CK）分別高出109.3%，38.94%和34.42%，且經(jīng)觀察，500倍處理下小油菜葉片顏色較深，生長態(tài)勢最好;800和1000倍處理下，小油菜株高、地上部鮮重和干重隨著稀釋倍數(shù)的升高而降低;對照組及1000倍處理的小油菜，新發(fā)小葉20d左右逐漸出現(xiàn)干枯現(xiàn)象。有研究表明，氨基酸對作物的促進(jìn)作用具有最適值與高低臨界值，濃度過低無效果，過高具有毒害作用[10]，本研究所用液體復(fù)合微生物肥料含有氨基酸，也呈現(xiàn)該規(guī)律。江燕霞[11]等的研究也表明，微生物液體肥料對小油菜的生長及其生理生化指標(biāo)的促進(jìn)作用，與稀釋倍數(shù)相關(guān)。當(dāng)然，該結(jié)果為各原料相互作用的結(jié)果，在該配比條件下，油菜種植中以500倍稀釋施用為佳。

2.3優(yōu)化產(chǎn)品不同稀釋濃度對小油菜根系生長的影響

由表2可以看出，不同稀釋濃度處理對小油菜根系生長也有明顯不同的影響，500倍處理對小油菜根系生長的促進(jìn)作用最明顯，根系達(dá)14.99cm，根系鮮重和干重分別為3.01g和1.21g，且經(jīng)觀察，500倍處理下小油菜的根系須根明顯密集，數(shù)量明顯高于其它處理，根系活力1.329mg/（g·h）;高稀釋倍數(shù)處理下，小油菜根系發(fā)育與低濃度（200倍）差異不顯著，原因可能是稀釋倍數(shù)高，營養(yǎng)成分含量就會較少，不能滿足小油菜正常的生長需求，低稀釋倍數(shù)下營養(yǎng)成分含量雖然較高，但該液體肥料密度較大（1.25g/L），且屬于粘稠性液體，不利于在土壤中的擴(kuò)散和根系的接觸，故生長受影響。500倍稀釋處理，營養(yǎng)成分含量適當(dāng)，液體流動性較好，故能較好的接觸根系，促進(jìn)生長，根系生長狀態(tài)與地上部分植株生長狀態(tài)一致。這也進(jìn)一步說明，復(fù)合微生物肥料做為一種新型生物活性專用肥，含有的有益微生物可改善和增強(qiáng)土壤生物活性，在適宜濃度處理下可最大限度的促進(jìn)作物生長[3]。

3總結(jié)

本研究解決了固體菌劑與糖蜜發(fā)酵液混配生產(chǎn)液體復(fù)合微生物肥料的產(chǎn)氣漲桶問題，并探索了肥料應(yīng)用效果，對肥料企業(yè)生產(chǎn)該類產(chǎn)品具有指導(dǎo)作用，但是各原料成分之間的相互作用有待進(jìn)一步深入研究。同時(shí)，該肥料施入土壤后的微生物活性，以及與氨基酸等的協(xié)同作用并未開展，今后將增加菌株種類，從原料相互影響、作物營養(yǎng)代謝、能量輸出及生化性質(zhì)上探索研究，進(jìn)一步增強(qiáng)產(chǎn)品功效。

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作者簡介：蘇群（1982-），女，工程師，碩士，研究方向：新型肥料的技術(shù)研發(fā)。