哈茨木霉菌劑對(duì)玉米苗期生長(zhǎng)和土壤肥力的影響

劉峰， 阮盈盈

(1.寧波城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 寧波 315100； 2.寧波大學(xué)，浙江 寧波 315211)

木霉菌(Trichoderma)是一種自然界廣泛存在的生防真菌，具有促生、拮抗、誘導(dǎo)抗性等多種生物作用[1]。目前，已經(jīng)有多種木霉菌被開(kāi)發(fā)利用并作為可推廣應(yīng)用的生物菌劑[2]。研究發(fā)現(xiàn)，哈茨木霉菌配施有機(jī)肥可以有效促進(jìn)植物根系生長(zhǎng)和植株發(fā)育，哈茨木霉菌在植物根系中定殖并利用土壤中的有機(jī)質(zhì)及根系分泌物進(jìn)行快速生長(zhǎng)[3]。一直以來(lái)，對(duì)木霉菌的研究主要集中在其揮發(fā)性代謝產(chǎn)物拮抗病原菌以防治植物的土傳病害[4]以及對(duì)植物的促生作用[5]，而對(duì)哈茨木霉菌結(jié)合有機(jī)肥的施用研究比較少，因此，探究哈茨木霉菌施用方式對(duì)植株的促生作用非常必要。本文通過(guò)研究哈茨木霉菌劑不同施用方式對(duì)玉米種子的發(fā)芽率、幼苗根系、株高及幼苗葉片生理指標(biāo)的影響，為穗期和花粒期提高玉米產(chǎn)量和品質(zhì)奠定基礎(chǔ)，以期能為我國(guó)的生態(tài)和綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展起到積極作用。

1 材料與方法

1.1 供試材料

哈茨木霉菌由海南大學(xué)劉銅教授提供。供試土壤為黃壤土，有機(jī)質(zhì)21.4 g·kg-1、全氮80 mg·kg-1、有效磷17.3 mg·kg-1、速效鉀102 mg·kg-1，pH 7.2。

供試有機(jī)肥采購(gòu)于寧波市金穗有機(jī)肥有限公司，標(biāo)準(zhǔn)用量為1 500 kg·hm-2。

1.2 處理設(shè)計(jì)

哈茨木霉菌劑對(duì)發(fā)芽率的影響。將木霉菌劑(1 kg含孢子量1×109個(gè))和無(wú)菌水按1∶500、1∶400、1∶300、1∶200、1∶100(m/V)進(jìn)行稀釋處理，得到不同濃度的木霉菌劑。選取大小均一的健康玉米種子，5%高錳酸鉀消毒5 min后，用無(wú)菌水沖洗3次，每個(gè)培養(yǎng)皿中放置50粒種子，加入15 mL不同濃度的木霉菌劑，使其完全浸沒(méi)種子，室溫放置2 h。以無(wú)菌水處理為對(duì)照。將處理后的玉米種子放入鋪有濕潤(rùn)雙層濾紙的9 cm無(wú)菌培養(yǎng)皿中，28 ℃培養(yǎng)箱保濕處理。在第5天和第7天分別統(tǒng)計(jì)不同處理的玉米出芽率，進(jìn)行3次生物學(xué)重復(fù)。

不同處理方式對(duì)玉米苗期的影響。挑選籽粒飽滿(mǎn)、大小均一、無(wú)病蟲(chóng)害的健康玉米種子，用5%高錳酸鉀消毒5 min，無(wú)菌水沖洗3次，每組處理50粒種子，進(jìn)行3次生物學(xué)重復(fù)。調(diào)查分析拌土、噴霧和浸種不同木霉菌劑處理后對(duì)玉米苗期的影響，對(duì)照組僅施用有機(jī)肥，哈茨木霉菌每667 m2用量30 kg。

拌土處理。將哈茨木霉菌劑與田園土按比例混合成(1 g菌劑∶400 g育苗土)的混合基質(zhì)，裝入育苗穴盤(pán)中，每個(gè)穴盤(pán)10粒種子，不宜壓得太緊實(shí)。將供試玉米種子完全浸泡在無(wú)菌水中催芽24 h，再將種子點(diǎn)播于裝有混合基質(zhì)的育苗穴盤(pán)里進(jìn)行育苗。出苗后用哈茨木霉菌孢子混合液每隔3 d進(jìn)行1次噴霧處理。

浸種處理。將哈茨木霉菌劑與無(wú)菌水按照比例(1 g菌劑∶400 mL無(wú)菌水)配制成哈茨木霉菌劑孢子混合液。將供試玉米種子完全浸泡在孢子混合液中催芽24 h，再點(diǎn)播于裝有無(wú)菌劑混合基質(zhì)的穴盤(pán)進(jìn)行育苗。

噴霧處理。將供試玉米種子完全浸泡在無(wú)菌水中催芽24 h，再點(diǎn)播于裝有無(wú)菌劑混合基質(zhì)的穴盤(pán)進(jìn)行育苗。出苗后用哈茨木霉菌孢子混合液每隔3 d進(jìn)行1次噴霧處理。

對(duì)照處理。將供試玉米種子完全浸泡在無(wú)菌水中催芽24 h，點(diǎn)播于裝有無(wú)菌劑的有機(jī)肥混合基質(zhì)的穴盤(pán)中育苗。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

出苗率。哈茨木霉菌劑以拌土和浸種方式處理玉米種子，15 d后進(jìn)行出苗率調(diào)查。

苗期根長(zhǎng)。于玉米3片真葉期每個(gè)處理均隨機(jī)選取20株玉米苗測(cè)量其根長(zhǎng)。在取樣時(shí)，注意保護(hù)玉米幼苗的根部，盡量完整取出，清水緩慢沖洗干凈后，放置陰涼處風(fēng)干測(cè)量其根長(zhǎng)。以不添加哈茨木霉菌組為對(duì)照。

苗期生物性狀。選取播種后20 d的玉米幼苗測(cè)定不同處理組的株高、莖粗、葉綠素含量、葉長(zhǎng)和葉寬。

苗期生物量。于玉米3片真葉期每個(gè)處理組隨機(jī)選取20株玉米苗，測(cè)量鮮重和干重。取樣后，置于清水中浸泡沖洗，然后放置于陰涼處風(fēng)干后測(cè)量其鮮重，再將玉米苗置于100 ℃烘干機(jī)中恒溫烘干，測(cè)量其干重。

土壤理化性質(zhì)。玉米苗期用哈茨木霉菌劑結(jié)合有機(jī)肥每隔7～10 d進(jìn)行灌根、噴霧、灌根+噴霧和對(duì)照處理，1個(gè)月后對(duì)其土壤的有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀進(jìn)行測(cè)定，分析土壤的理化性質(zhì)。有機(jī)質(zhì)的測(cè)定采用重鉻酸鉀容量法，氮含量的測(cè)定采用堿解擴(kuò)散吸收法，有效磷含量的測(cè)定采用碳酸氫鈉浸提法，速效鉀含量的測(cè)定采用火焰光度計(jì)法。

繪圖使用origin 8.0軟件，試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)結(jié)果采用Excel和DPS 7.05軟件進(jìn)行分析，使用Duncan’s新復(fù)極差法(P<0.01)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度哈茨木霉菌劑對(duì)出苗率的影響

測(cè)定不同濃度哈茨木霉菌劑處理組和無(wú)菌水(CK)對(duì)照組的玉米種子出苗率(表1)。1∶400的哈茨木霉菌劑孢子混合液處理玉米種子的出苗率高于其他處理，7 d時(shí)達(dá)到93.6%。因此，1∶400(1 g菌劑+400 mL無(wú)菌水)哈茨木霉菌劑對(duì)玉米有很好的催芽效果。

表1 不同濃度木霉菌處理下玉米種子的出苗率

2.2 不同處理方式對(duì)苗期的影響

2.2.1 出苗率

哈茨木霉菌劑按照1∶400(1 g+400 mL無(wú)菌水)的比例分別拌土和浸種處理，在第15 d調(diào)查玉米的出苗率(表2)。浸種、拌土和對(duì)照組的玉米種子出苗率分別達(dá)到94.5%、98.6%和80.6%。在哈茨木霉菌劑拌土播種15 d后玉米的出芽率最高達(dá)到98.6%，并且在浸種處理下玉米種子的出苗率比對(duì)照組也有所提高。

表2 不同處理方式下玉米種子出苗率

2.2.2 苗期根長(zhǎng)

于玉米3片真葉期分別調(diào)查哈茨木霉菌劑拌土、浸種、噴霧和對(duì)照組玉米的根長(zhǎng)，每組均取20株測(cè)量。利用哈茨木霉菌劑處理玉米后，哈茨木霉菌劑對(duì)于玉米根系的生長(zhǎng)發(fā)育均有明顯的促進(jìn)作用(圖1)。木霉菌劑拌土、浸種、噴霧處理后玉米的根長(zhǎng)顯著長(zhǎng)于對(duì)照組，并且木霉菌劑拌土比浸種、噴霧處理對(duì)玉米苗期根長(zhǎng)的促進(jìn)作用更顯著。

柱間無(wú)相同字母表示組間差異顯著(P<0.05)，圖2同。圖1 木霉菌不同施用方式對(duì)玉米苗期根長(zhǎng)的影響

2.2.3 苗期生長(zhǎng)指標(biāo)

3種哈茨木霉菌劑配施處理都能在不同程度上促進(jìn)玉米的生長(zhǎng)，處理間差異較大(表3)。拌土、浸種和噴霧處理的玉米葉長(zhǎng)、葉寬、莖粗和株高均顯著高于對(duì)照組，其中拌土加噴霧處理組最高。

與單施有機(jī)肥相比，配施哈茨木霉菌劑可以顯著提高玉米苗期的葉長(zhǎng)、葉寬、莖粗和株高，從而提高玉米的光合作用，為后期產(chǎn)量增長(zhǎng)和品質(zhì)提升打下基礎(chǔ)。

表3 不同施用方式對(duì)玉米苗期生長(zhǎng)性狀的影響

2.2.4 苗期生物量

用木霉菌劑處理，對(duì)玉米生物量的積累有明顯的促進(jìn)作用。木霉菌劑拌土、浸種、噴霧處理后，玉米苗的鮮重和干重均顯著高于對(duì)照組，尤其是利用木霉菌劑拌土處理對(duì)玉米苗期的鮮重和干重促進(jìn)最為顯著(圖2)。

圖2 木霉菌不同施用方式對(duì)玉米苗期生物量的影響

2.2.5 苗期葉綠素

木霉菌不同處理方式都能提高玉米葉綠素含量，拌土、浸種和噴霧處理組玉米葉綠素含量比對(duì)照組都有所提高。因此，木霉菌可以顯著提高玉米葉綠素含量(圖3)。

圖3 木霉菌不同處理對(duì)玉米苗期葉綠素含量的影響

2.3 不同處理對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

利用哈茨木霉菌劑灌根+噴霧、灌根、噴霧配施有機(jī)肥處理后土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀的含量與對(duì)照相比均顯著增加，施用木霉菌對(duì)提高土壤肥力有顯著的作用(表4)。其中灌根+噴霧處理時(shí)土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀的含量比對(duì)照土壤均有所提高。灌根處理組土壤速效鉀的含量最高達(dá)到180.62 mg·kg-1。因此，灌根結(jié)合噴霧處理有利于改善土壤理化性質(zhì)。

表4 不同施用方式對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

3 討論

木霉菌作為一種重要的生防菌，對(duì)于多種作物都有明顯的促生和抗病作用[6-10]。本文研究了不同濃度木霉菌發(fā)酵液對(duì)玉米出苗率的影響，施用木霉菌對(duì)玉米種子催芽具有明顯的促進(jìn)作用，在1∶400的木霉菌液浸種處理下，玉米種子的出苗率為93.6%。利用不同濃度的木霉菌液處理煙草種子時(shí)發(fā)現(xiàn)，煙草種子的出芽率隨著木霉菌液濃度的降低呈現(xiàn)出發(fā)芽率先升高后降低的趨勢(shì)[11]，與本研究結(jié)果一致。

根系是植物的營(yíng)養(yǎng)器官，負(fù)責(zé)吸收土壤中的水分及無(wú)機(jī)鹽，能夠支持、繁殖、貯存并合成有機(jī)物質(zhì)，根系發(fā)育的好壞對(duì)作物的生長(zhǎng)至關(guān)重要。臺(tái)蓮梅等[12]利用木霉菌株處理大豆植株，發(fā)現(xiàn)木霉菌能顯著增加大豆的根長(zhǎng)。木霉菌株的發(fā)酵液可顯著促進(jìn)水稻幼苗根系增長(zhǎng)[13]。本試驗(yàn)研究分析木霉菌劑拌土、浸種和噴霧不同處理方式對(duì)玉米根長(zhǎng)的影響，結(jié)果表明，利用木霉菌劑處理玉米后，無(wú)論何種施用方式，對(duì)玉米根系的生長(zhǎng)發(fā)育均有明顯的促進(jìn)作用，從而為玉米后期的生長(zhǎng)發(fā)育奠定基礎(chǔ)。有研究表明，木霉菌劑作為一種微生物肥料，與有機(jī)肥合理配比(有機(jī)肥1 500 kg·hm-2+木霉菌粉劑375 kg·hm-2)時(shí)可促進(jìn)植株苗期鮮重、干重的增加；木霉菌劑對(duì)黃瓜苗期的生長(zhǎng)促進(jìn)作用比有機(jī)肥作用明顯，二者混合施用比單一施用有機(jī)肥效果好，可降低有機(jī)肥的施用量；木霉菌劑能促進(jìn)黃瓜植株后期長(zhǎng)出較多葉片，促進(jìn)黃瓜結(jié)果數(shù)增加，可提高果實(shí)單重，增加黃瓜產(chǎn)量。

在玉米3片真葉期分別調(diào)查哈茨木霉菌劑拌土、浸種、噴霧和對(duì)照組玉米的生長(zhǎng)指標(biāo)，結(jié)果表明，木霉菌對(duì)于玉米生物量的積累有明顯的促進(jìn)作用，木霉菌劑處理后玉米的葉長(zhǎng)、葉寬、莖粗、株高、鮮重和干重均顯著高于對(duì)照組，尤其是木霉菌拌土處理對(duì)玉米苗期鮮重和干重促進(jìn)最為明顯。研究表明，木霉菌的發(fā)酵液可以顯著促進(jìn)水稻幼苗鮮重[13]，這與本試驗(yàn)的研究結(jié)果一致。

土壤中的有機(jī)質(zhì)是植物養(yǎng)分的主要來(lái)源[14]，堿解氮、有效磷和速效鉀是作物生長(zhǎng)中氮、磷和鉀的重要來(lái)源[15]，是土壤肥力的重要指標(biāo)。本試驗(yàn)利用木霉菌灌根+噴霧、灌根、噴霧處理后的土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀的含量與對(duì)照相比均呈現(xiàn)顯著增加，對(duì)提高土壤活性有顯著的積極作用，土壤指標(biāo)的綜合表現(xiàn)最好。木霉菌灌根處理組土壤速效鉀的含量最高，達(dá)到180.62 mg·kg-1。因此，哈茨木霉菌劑處理不僅可以促進(jìn)玉米苗的生長(zhǎng)發(fā)育，對(duì)土壤也具有一定的改良效果。哈茨木霉菌劑改良土壤生態(tài)環(huán)境，防止土壤板結(jié)，預(yù)防土傳病害，為根系生長(zhǎng)營(yíng)造了良好條件。