腐殖質(zhì)和生物肥料對植物發(fā)育和微生物活性的協(xié)同作用

Jose Franco Da Cunha Leme Filho，Wade E. Thomason，Gregory K. Evanylo，Xunzhong Zhang，Michael S. Strickland，Bee K. Chim ，Andre A. Diatta 著

黃亞茹4 李冬梅4 袁紅莉4* 譯

1 美國弗吉尼亞理工大學(xué)植物與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 布萊克斯堡 24061

2 美國愛達荷大學(xué)土壤與水系統(tǒng)系 莫斯科 83843

3 美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究局中北部農(nóng)業(yè)研究實驗室 布魯金斯 97415

4 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)院 北京 100193

土壤是生產(chǎn)食物、飼料、燃料和纖維的重要載體，因為它不僅是植物根系伸展和固定的介質(zhì)，還能為植物提供所需要的水和養(yǎng)分。然而，盡管土壤中存在礦物質(zhì)、有機質(zhì)和生物質(zhì)資源，但仍需要額外施加肥料來促進植物發(fā)育。因此，施肥是提高土壤肥力、作物產(chǎn)量和支持農(nóng)業(yè)集約化的必要措施。在世界對食物和纖維的需求不斷增加的情況下，植物的營養(yǎng)資源對于農(nóng)業(yè)集約化至關(guān)重要。各種各樣的物質(zhì)可以作為植物養(yǎng)分的來源。這些物質(zhì)可以是合成的、天然的、回收的廢物或一系列生物產(chǎn)品，包括堆肥茶和微生物菌劑，這些生物產(chǎn)品可以促進植物對養(yǎng)分的吸收并減少對合成品投入的需要。

當前農(nóng)業(yè)的財政狀況受到以下幾個全球趨勢的影響：環(huán)境管理、人口壓力、土地限制和農(nóng)業(yè)政策，并且每一項與農(nóng)業(yè)財政狀況的相關(guān)性都在增加。因此，近期我們面臨的挑戰(zhàn)是如何以可持續(xù)的方式最大限度地提高作物產(chǎn)量，從而實現(xiàn)經(jīng)濟效益。為此，有必要因地制宜地開發(fā)一些優(yōu)化養(yǎng)分循環(huán)、最大限度地減少外部投入和提高投入使用效率的方法。

來源于無機、有機質(zhì)和生物質(zhì)資源的肥料在土壤肥力和植物生長方面的養(yǎng)分釋放性質(zhì)是不同的。因此，維持作物高產(chǎn)的總體戰(zhàn)略不應(yīng)只包括施加植物生長所需的合成肥料，還應(yīng)該包括生物和有機營養(yǎng)資源的綜合利用（提高農(nóng)業(yè)效率和減少對環(huán)境負面影響的一種重要方式）。這種綜合利用的方法讓我們認識到生產(chǎn)者不僅要給植物提供營養(yǎng)，更要滋養(yǎng)土壤，因為健康的土壤對養(yǎng)分有效性、植物生長和農(nóng)業(yè)可持續(xù)性具有重大影響。這是一種預(yù)防性而非治療性方法，應(yīng)保持土壤肥力，而非從土壤中吸收養(yǎng)分。根據(jù)糧農(nóng)組織公告，“綜合植物營養(yǎng)系統(tǒng)（IPNS）或綜合養(yǎng)分管理（INM）能夠在農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中實施植物營養(yǎng)和土壤肥力管理以適應(yīng)地域特征，利用礦物質(zhì)、有機質(zhì)和生物質(zhì)營養(yǎng)資源的結(jié)合和協(xié)調(diào)滿足糧食生產(chǎn)和經(jīng)濟、環(huán)境及社會生存能力的需求?！?/p>

IPNS的原則是施用適當?shù)姆柿?，維持土壤中的必需養(yǎng)分，以滿足作物在任何生長階段的養(yǎng)分需求。為此，我們分別研究了腐殖質(zhì)和生物肥料作為有機資源和生物資源的作用。

腐殖質(zhì)根據(jù)其在水中的pH和溶解度通常分為腐植酸、黃腐酸和腐黑物。MacCarthy認為，它們是由植物和動物殘留物分解形成的有機物質(zhì)的異質(zhì)混合物，而Lehmann和Kleber認為腐殖質(zhì)不是在土壤中自然存在的物質(zhì)；通過現(xiàn)代分析技術(shù)，他們發(fā)現(xiàn)參與腐殖質(zhì)合成的礦物質(zhì)和酶與自然系統(tǒng)無關(guān)。在農(nóng)業(yè)中使用腐殖質(zhì)產(chǎn)品可能會對含或不含腐殖質(zhì)的土壤中植物的生長產(chǎn)生促進效果。腐殖質(zhì)單獨使用或與其他產(chǎn)品聯(lián)合使用具有多種環(huán)保益處，其與有機和無機肥料的結(jié)合使用不僅能使肥料效率達到最佳，還可以逐漸減少合成肥料的用量。腐殖質(zhì)的理化活性和結(jié)構(gòu)對土壤質(zhì)量和作物產(chǎn)量具有重要影響，在可持續(xù)農(nóng)業(yè)方面發(fā)揮著重要作用。腐植酸具有較高的堿交換容量，這對土壤穩(wěn)定性至關(guān)重要。它們還具有刺激植物生長的作用，增加了養(yǎng)分的可利用性。綜上，腐殖質(zhì)有希望成為提高肥料效率的天然資源。

從理論上講，生物肥料不是肥料，而是直接作為植物的食物。生物肥料是一種含有真菌和細菌等微生物培養(yǎng)基的物質(zhì)，可用于種子、植物和土壤，可在植物的根際或內(nèi)部定殖，增加土壤中的養(yǎng)分利用率，從而促進植物生長。一些研究已經(jīng)證明了生物肥料（如堆肥茶和微生物菌劑）的直接或間接的效果，這類化合物可以通過改善土壤的理化性質(zhì)、提高土壤肥力及增加植物有益微生物的數(shù)量來顯著提高植物的生長、養(yǎng)分吸收及產(chǎn)量，從而提高農(nóng)業(yè)可持續(xù)性。此外，微生物菌劑還促進了磷或鉀的溶解，氮的吸收和根外菌絲的增殖，從而減少了土壤侵蝕和退化等負面影響。

目前已有大量研究表明，腐殖質(zhì)和生物肥料可以作為植物生長促進劑、營養(yǎng)物質(zhì)獲取劑、抗逆劑和病原體抑制劑。然而，腐殖質(zhì)和生物肥料的來源多種多樣，這可能會降低本課題所進行的研究之間的比較水平。例如，風(fēng)化煤和褐煤來源的腐植酸可能沒有可比性。有研究報道，腐殖質(zhì)+生物肥料的綜合施用對幾種植物產(chǎn)量具有積極影響，如：菠蘿（Ananas comosus）、蠶豆（Vicia faba L.）、番茄（Solanum lycopersicum）、小麥、葡萄（Vitis vinifera L.）、大蒜（Allium sativum L.）、綠豆（Vigna radiata L.）、黃瓜（Cucumis sativus L.）、羅勒（Ocimum basilicum L.）、高粱（Sorghum bicolor L.）、桃（Prunus persica）和草莓（Fragaria ananassa）?？傮w而言，這些研究表明，不僅腐殖質(zhì)和生物肥料的聯(lián)合施用對作物產(chǎn)量具有積極影響，而且二者聯(lián)用與單獨施用和/或?qū)φ眨ú皇┯酶迟|(zhì)和生物肥料）相比，其產(chǎn)量最高。此外，他們認為生物刺激素效應(yīng)是腐殖質(zhì)和生物肥料各自的主要作用機制。因此，腐殖質(zhì)和生物肥料各自對初級和次級代謝產(chǎn)物及養(yǎng)分吸收的影響可能對產(chǎn)量產(chǎn)生重要影響。腐殖質(zhì)與生物肥料之間的互補作用機制為：腐殖質(zhì)通過離子交換和金屬絡(luò)合（螯合）刺激微生物活性，同時腐殖質(zhì)可能會影響根系分泌物釋放，從而干擾根際微生物群落。此外，腐殖質(zhì)還增加了菌根真菌的菌絲體產(chǎn)量。Canellas和Balmori推測腐殖質(zhì)的類生長素作用可能增加玉米根莖上的草螺菌的定殖。先前使用合成生長素2，4-D時，也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果。此外，在該研究的田間試驗中也驗證了腐殖質(zhì)和生物肥料的協(xié)同效應(yīng)，當腐殖質(zhì)和生物菌劑（草螺菌）聯(lián)合施用時，玉米產(chǎn)量分別比單獨施用腐殖質(zhì)和生物接種劑提高了48%和45%。有趣的是，將生物肥料活細胞包裹在富含腐殖質(zhì)的海藻酸鹽凝膠珠中，增加了番茄的莖和根長度，并有效地保護生物肥料免受土壤不良狀況的影響。我們綜述的問題是腐殖質(zhì)和生物肥料的聯(lián)合施用是否可以促進二者的協(xié)同作用并有可能提高功效。因此，本綜述的目的是為了更好地了解腐殖質(zhì)和生物肥料對植物-微生物互利共生關(guān)系的影響。這些植物-微生物的互作關(guān)系是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中養(yǎng)分循環(huán)和促進植物養(yǎng)分吸收的重要組成部分。同時，也為了闡明腐殖質(zhì)對植物、真菌和細菌的影響。

1 材料與方法

為了評估腐殖質(zhì)和生物肥料聯(lián)合施用對植物發(fā)育和微生物活性的影響，我們使用一個搜索詞的組合：腐植酸+生物肥料+植物生長+微生物活性，在數(shù)據(jù)庫AGRICOLA和Google Scholar上進行搜索。此搜索的目的是為了篩選與關(guān)鍵詞相關(guān)的所有文獻，而不是對該領(lǐng)域的所有研究進行詳盡搜索。我們發(fā)現(xiàn)了大量與其中至少一個主題詞相關(guān)的文章，而我們專注于研究腐殖質(zhì)+生物肥料的綜合使用。由于這些文章中腐殖質(zhì)來源和濃度、植物種類、微生物種類及環(huán)境因素各不相同，使得我們無法在同一篇文章中檢索到所有關(guān)鍵詞。因此，本綜述分為3個部分：腐殖質(zhì)和生物肥料對植物、真菌、細菌的影響。此外，為了在不同的試驗條件下，進行不同參數(shù)的比較，我們以百分比（%）為單位表示每個參數(shù)的增量和/或減量。對照為單施腐殖質(zhì)、單施生物肥料或不做任何處理，以更好地理解二者各自發(fā)揮的作用。事實上，我們發(fā)現(xiàn)腐殖質(zhì)和生物肥料對植物、真菌、細菌的促進作用是相互關(guān)聯(lián)的。因此，這些影響可能是混雜的。例如，腐殖質(zhì)促進根系伸長，也可以增加微生物在根系中的定殖。

2 結(jié)果與討論

2.1 腐殖質(zhì)和生物肥料對植物的影響

表1中的14項研究評價了腐殖質(zhì)和生物肥料單獨施用及聯(lián)合施用對植物的影響。每項研究在腐殖質(zhì)來源、生物肥料中微生物菌株類型、施肥量、植物種類及植物參數(shù)等方面都有不同之處。為了使試驗匯總（表1）的數(shù)據(jù)相互關(guān)聯(lián)，我們把每項研究中的處理分為4類：（1）對照（未施用腐殖質(zhì)及生物肥料），（2）腐殖質(zhì)，（3）生物肥料，（4）腐殖質(zhì)+生物肥料。由于一些研究沒有與以上4類全部符合的數(shù)據(jù)，所以我們篩選出了至少包含對照和腐殖質(zhì)+生物肥料的研究，以評估腐殖質(zhì)和生物肥料聯(lián)合施用的效果。

表1 續(xù)3

表1 續(xù)2

表1 續(xù)1

表1 腐殖質(zhì)和生物肥料聯(lián)合施用對植物/生物量/糧食產(chǎn)量的影響Tab.1 Effects of the combination of humic and biozertilizers on plant/biomass/grain production

從表1的數(shù)據(jù)中可以看出，大多數(shù)研究中腐殖質(zhì)與生物肥料的單獨或聯(lián)合施用使作物產(chǎn)量提高。實際上，在14項研究中，有8項研究表明，腐殖質(zhì)與生物肥料的單獨或聯(lián)合施用對作物產(chǎn)量只具有促進作用，而有6項研究顯示其對作物產(chǎn)量具有促進或抑制的效果，沒有研究顯示二者單獨或聯(lián)合施用只具有抑制的效果。此外，這些研究反映了幾個決定產(chǎn)量的因素。所有研究都表明，當施用最佳劑量的腐殖質(zhì)+生物肥料或單獨的腐殖質(zhì)和生物肥料時，作物的產(chǎn)量或生長都有所提高。在只對作物產(chǎn)量具有促進效果的研究中，與未施用腐殖質(zhì)及生物肥料的處理相比，各處理對作物產(chǎn)量的最優(yōu)促進效果如下：研究1顯示，產(chǎn)量最高增加了65%；研究2顯示，產(chǎn)量最高增加了50%；研究4顯示，產(chǎn)量最高增加了112%；研究5顯示，產(chǎn)量最高增加了31%；研究8顯示，產(chǎn)量最高增加了123%；研究9顯示，產(chǎn)量最高增加了19%；研究10顯示，產(chǎn)量最高增加了37%；研究14顯示，產(chǎn)量最高增加了15%。其中，所有研究中促進效果最明顯的是腐殖質(zhì)+生物肥料，而這些數(shù)據(jù)也揭示了由于植物的種類和環(huán)境因素的不同，腐殖質(zhì)+生物肥料的聯(lián)合施用對作物的促進效果可能不同。生物肥料的促生機制是提高土壤養(yǎng)分的有效性，通過促進植物激素的產(chǎn)生而促進植物生長和加強對疾病的防治。此外，腐殖質(zhì)是影響植物養(yǎng)分吸收和生長的重要有機物質(zhì)，它們還可以提高微生物活性，這將在本研究的另一部分中進行描述。因此，生物肥料與腐殖質(zhì)的結(jié)合具有提高植物產(chǎn)量的潛力。

另一方面，對作物產(chǎn)量既有促進又有抑制效果的研究中，與未施用腐殖質(zhì)及生物肥料的處理相比，各處理對作物產(chǎn)量最明顯的促進及抑制效果如下：研究3顯示，產(chǎn)量最高增加了60%，降低了63%；研究6顯示，產(chǎn)量最高增加了109%，降低了60%；研究7顯示，產(chǎn)量最高增加了38%，降低了39%；研究11顯示，產(chǎn)量最高增加了32%，降低了4%；研究12顯示，產(chǎn)量最高增加了33%，降低了3%；研究13顯示，產(chǎn)量最高增加了54%，降低了30%。既有促進又有抑制效果的研究與只具有促進或只具有抑制效果的研究并不一致，在植物的不同部位出現(xiàn)了不同的效果。而且相同處理在不同施用量下的結(jié)果也截然相反，說明這些物質(zhì)的施用量不當可能是導(dǎo)致自身性能下降的重要因素。綜上所述，腐殖質(zhì)+生物肥料的施用僅在植物的某些部位和特定比例的施用量上表現(xiàn)出促進作用。例如，研究3表明，腐植酸濃度也會影響植物和生物肥料之間的相互作用。當使用摩西球囊霉+ 300 mg/kg腐植酸處理月桂時，根鮮重和地上鮮重最高，但隨著腐植酸濃度的增加，根和地上的鮮重逐漸降低，用高濃度的腐植酸處理月桂，其重量比只施用生物肥料而不施用腐植酸的處理還要低。因此，腐殖質(zhì)的不適當添加可能會降低腐殖質(zhì)與生物肥料聯(lián)合施用的效果，過低或過高濃度的腐殖質(zhì)可能會使其無效或者損害植物的發(fā)育。

事實上，表1所列的14項研究表明，腐殖質(zhì)、生物肥料和腐殖質(zhì)+生物肥料處理對作物既有促進作用又有抑制作用，這表明這些物質(zhì)的應(yīng)用對作物的利害關(guān)系并不是很清楚。我們將表1中的數(shù)據(jù)進行比較（圖1），每項研究使用的植物生長參數(shù)不同，但各研究至少包含對照（未施用腐殖質(zhì)及生物肥料）和腐殖質(zhì)+生物肥料2種處理。圖1表明腐殖質(zhì)+生物肥料對植物發(fā)育的刺激作用最為明顯，二者具有很好的協(xié)同作用。我們對表1中每項研究的每項處理取平均值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)腐殖質(zhì)、生物肥料和腐殖質(zhì)+生物肥料處理對植物的影響分別提高11%、16%和29%（圖1）。事實上，圖1整合了許多不同的植物種類，生長和產(chǎn)量參數(shù)，腐殖質(zhì)及生物肥料的來源和濃度，我們必須統(tǒng)一這些信息，因為在相似的植物種類和環(huán)境中，專門針對腐殖質(zhì)+生物肥料聯(lián)合施用的研究并不多，但這些研究卻可以為這些物質(zhì)的廣泛使用提供指導(dǎo)。腐殖質(zhì)在不同植物上的單獨施用可促進植物細胞伸長、養(yǎng)分吸收、改善土壤結(jié)構(gòu)及保持水分，同時腐殖質(zhì)還發(fā)揮著植物類激素作用。此外，許多研究表明，多種類型的生物肥料可通過不同的機制影響植物發(fā)育，如豆科植物和非豆科植物中的固氮作用，磷酸鹽、微量營養(yǎng)素和礦物質(zhì)的溶解，植物對生物和/或非生物脅迫的防御以及刺激植物生長調(diào)節(jié)劑如生長素、赤霉素和細胞分裂素的產(chǎn)生。因此，圖1可能是施用腐殖質(zhì)和/或生物肥料而引起的不同機制的一個或多個效應(yīng)的疊加。

圖1 匯總14項研究的結(jié)果，介紹在不同生長條件下單獨施用腐殖質(zhì)或生物肥料及2種物質(zhì)聯(lián)用對幾種植物的影響Fig.1 The compilation of results of 14 studies presenting the effects of the independent and integrated use of humic substances and biofertilizers on several plant species under different growing conditions

2.2 腐殖質(zhì)和生物肥料對真菌的影響

表2展示了隨腐殖質(zhì)濃度的增加真菌生長的變化情況，其中再次引用了研究3。這些研究，即研究15、研究16和研究3，分別在實驗室、溫室和開放式苗圃環(huán)境中進行。然而，它們的共同之處在于，在施用腐殖質(zhì)的情況下均測定了菌根的發(fā)育情況。其中有2項研究（研究15和16）表明，腐殖質(zhì)對菌根的發(fā)育具有促進作用，而研究3卻顯示腐殖質(zhì)對菌根的發(fā)育具有抑制作用（表2）。研究15表明，在pH分別為7.0和4.0的固體培養(yǎng)基中添加適量的黃腐酸，使外生菌根的生長分別增加了88%和80%。黃腐酸的分子比腐植酸的分子小，而且它們的結(jié)構(gòu)中含有更多的氧，因此增加了化學(xué)反應(yīng)，即使這兩種物質(zhì)來源相同。因此，從理論上講，黃腐酸的利用比腐植酸更有效，因為黃腐酸的接觸面積和被植物葉片吸附的能力更強，而腐植酸的大小使其不能被植物葉片吸附。其他重要因素如施用量、環(huán)境條件、植物和微生物種類也會改變這些物質(zhì)的性能。研究16只檢測了一種腐殖質(zhì)的施用濃度，與對照（僅施用生物肥料，不施用腐殖質(zhì)）相比，施用腐殖質(zhì)+生物肥料使真菌菌絲生長增加了158%。由于目前已有文獻報道，真菌可以降解腐殖質(zhì)，因此，在這2項研究（15和16）中，腐殖質(zhì)促進菌根的生長可能是因為真菌將腐殖質(zhì)降解用作自身的營養(yǎng)來源。此外，與植物的影響相同，同一處理不同濃度下的腐殖質(zhì)對真菌的生長產(chǎn)生了相反的結(jié)果。在研究15中，pH=4.0下的最佳腐殖質(zhì)濃度使外生菌根真菌的干重增加了80%，但高濃度的腐殖質(zhì)使外生菌根真菌的干重降低了37%。在同一研究中，pH=7.0下的外生菌根真菌施用3200 ppm的腐殖質(zhì)后，對其干重并沒有影響（表2）。腐殖質(zhì)濃度再次成為影響自身性能的重要因素。同時有趣的是，有研究證實真菌對腐殖質(zhì)的吸附能力取決于pH、離子強度、金屬離子濃度和環(huán)境溫度。

研究3的結(jié)果表明，腐殖質(zhì)不利于真菌的生長。與研究15和16不同的是，它對真菌生長具有抑制作用，且隨腐殖質(zhì)濃度的增加，菌絲長度逐漸降低（表2）。先前對花旗松外生菌根的研究表明，它不受腐殖質(zhì)的影響。在真菌發(fā)育不受影響或抑制真菌菌絲生長的情況下，植物可能會失去與真菌（可能快速生長并覆蓋更多區(qū)域）的協(xié)同作用而無法增加對養(yǎng)分的吸收。此外，研究3與研究15結(jié)果一致的是，最高濃度的腐殖質(zhì)（3200 ppm）會抑制外生菌根真菌的生長。然而，在研究15中，較低濃度的腐殖質(zhì)促進了外生菌根的生長，而在研究3中沒有發(fā)生這種情況。這些研究表明了腐殖質(zhì)濃度在微生物和植物之間的相互作用中具有重要作用。因此，根據(jù)這3項研究中獲得的不同結(jié)果（表2）可以發(fā)現(xiàn)，不同的腐殖質(zhì)濃度、環(huán)境、植物和微生物可能會導(dǎo)致不同的結(jié)果。

表2 不同濃度的腐殖質(zhì)對菌根真菌生長的影響Tab.2 The effects of different doses of humic substances on mycorrhizal growth

將研究15、16和3的腐殖質(zhì)的濃度轉(zhuǎn)換為相同的單位（ppm）進行比較（圖2），不同來源和濃度的腐殖質(zhì)對真菌生長具有促進、抑制或無效果（圖2）。生物肥料類型、真菌種類和環(huán)境pH也是腐殖質(zhì)影響真菌生長的重要因素。

圖2 研究3、15和16中報道的菌根生長對不同腐殖質(zhì)濃度的響應(yīng)Fig.2 The responses of mycorrhizal growth to increasing application rates of humic substances presented in Study 3, 15 and 16

2.3 腐殖質(zhì)和生物肥料對細菌的影響

許多研究報道，腐殖化的物質(zhì)可以促進細菌的生長及活性，并影響其代謝反應(yīng)。如表3所示，對不同種類的細菌進行匯總并評估了添加腐殖質(zhì)后對細菌生長情況的影響。本數(shù)據(jù)包含5項研究：研究2、研究12、研究17、研究18和研究19，其中研究2和12在植物效應(yīng)部分提到過。研究2根據(jù)刺田菁（Sesbania aculeata）上的結(jié)瘤數(shù)評估了腐殖質(zhì)對根瘤菌生長的影響，研究12使用最大或然數(shù)法（MPN）定量分析了腐殖質(zhì)對巴西固氮螺旋菌、環(huán)狀芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌生長的影響。結(jié)果表明，腐殖質(zhì)可促進大多數(shù)菌株生長（表3）。研究12中測試的3種菌株都可以在腐殖質(zhì)條件下生長，而研究17表明，108個土壤和蚯蚓糞便中的細菌能在添加腐殖質(zhì)培養(yǎng)基上生長，55個細菌不能生長。在研究2和研究18中，腐殖質(zhì)能促進細菌（每項研究各1個）生長。研究19中雖然沒有明確菌株的數(shù)量，但腐殖質(zhì)促進了一些微生物的生長。用15N標記腐植酸，發(fā)現(xiàn)腐植酸可作為幾種微生物（巨大芽孢桿菌、熒光假單胞菌、放線菌和分枝桿菌）的氮源。如果將腐植酸添加到選擇性培養(yǎng)基中，可以促進不同種類和功能的土壤細菌生長，這也基本上證實了表3中的結(jié)果。腐殖質(zhì)可能通過影響細胞膜通透性和養(yǎng)分吸收來促進微生物細胞的活性和生長。綜上，腐殖質(zhì)可以促進多種細菌的生長，這也進一步支持了腐殖質(zhì)可以增強微生物活性的假設(shè)。

表3 續(xù)

表3 在腐殖質(zhì)的作用下能否生長的細菌菌株數(shù)量Tab.3 Number of bacteria strains capable and incapable on growing under the application of humic substances

在表3的數(shù)據(jù)中并沒有考慮腐殖質(zhì)的濃度因素，只是列舉了在添加腐殖質(zhì)的條件下可以生長的菌株，并沒有比較以確定添加腐殖質(zhì)是否比不添加腐殖質(zhì)會更好。而表4提供了表3引用的研究中是否添加腐殖質(zhì)的信息，并比較了不同腐殖質(zhì)濃度對細菌發(fā)育的影響。事實上，圖2和圖3已經(jīng)說明腐殖質(zhì)濃度在植物和真菌的相互作用中是極其重要的，而在與細菌相互作用時，腐殖質(zhì)濃度也至關(guān)重要（表4）。表4結(jié)果顯示在大多數(shù)情況下，細菌的生長與腐殖質(zhì)濃度不成正比。施加最適濃度的腐殖質(zhì)對細菌數(shù)量的最佳促進結(jié)果如下：研究2顯示，細菌數(shù)量增加了3900%；研究12顯示，細菌數(shù)量增加了1747%；研究17顯示，細菌數(shù)量增加了84%；研究18顯示，細菌數(shù)量增加了1567%；研究19顯示，細菌數(shù)量增加了100%。有報道稱腐植酸的螯合作用可以促進微生物的活性。綜上，不同的研究者在施用腐殖質(zhì)的條件下采用不同的方法比較了不同細菌的生長情況，發(fā)現(xiàn)通常施用腐殖質(zhì)會增加微生物的活性，其中最適腐殖質(zhì)濃度促進了微生物更好地發(fā)揮作用。

表4 續(xù)2

表4 續(xù)1

表4 腐殖質(zhì)濃度對細菌發(fā)育的影響Tab.4 Effects of humic substances rates on bacteria development

將研究2、12、17、18和19中腐殖質(zhì)的施用濃度轉(zhuǎn)換為同一單位（ppm）進行比較（圖3），其中研究2、12和17只研究了一種腐殖質(zhì)的濃度，并發(fā)現(xiàn)添加腐殖質(zhì)促進了細菌的生長。對不同濃度的腐殖質(zhì)的研究（研究18和研究19）表明，當首次添加腐殖質(zhì)時，細菌生物量逐漸增加，隨后達到最大值或趨于平穩(wěn)。而隨著腐殖質(zhì)濃度持續(xù)增加，細菌生物量逐漸下降。這也再次表明，當腐殖質(zhì)作為生物刺激素與生物肥料結(jié)合使用時，適當?shù)奶砑恿渴欠浅Ｖ匾摹８菜岬牟煌M分對海洋浮游植物發(fā)育的影響表明，隨著腐植酸施用濃度的改變，浮游植物會有不同的生理效應(yīng)，而最高的腐植酸施用量并不能使植物達到最大的生長量。

圖3 不同濃度的腐殖質(zhì)對細菌生長的影響Fig.3 Responses of bacterial growth under increasing rates of humic substances

3 結(jié)論

本文表明，腐殖質(zhì)雖然可以促進植物的發(fā)育和微生物的活性，但也受到土壤pH和自身施用量等許多環(huán)境和管理因素的影響。結(jié)果表明，腐殖質(zhì)和生物肥料的來源和施用量對植物生長和微生物活性是否會顯著提高有很大的影響，植物和微生物的種類也會影響其對腐殖質(zhì)的響應(yīng)。此外，在腐殖質(zhì)和生物肥料同時存在的情況下，不同因素之間的相互作用會增加結(jié)果的可變性。因此，獲得可預(yù)測響應(yīng)是復(fù)合的。正因為有這些不確定因素的存在，所以通過試驗來表征腐殖質(zhì)+植物+土壤中自然存在的微生物+生物肥料的協(xié)同關(guān)系是非常有必要的?；诖罅扛迟|(zhì)和生物肥料聯(lián)合施用對植物和微生物促進作用的研究，我們認為在農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中聯(lián)合使用腐殖質(zhì)和生物肥料來刺激植物發(fā)育和微生物活性具有理論前景。然而，考慮到類似的植物種類、環(huán)境、腐殖質(zhì)來源和生物肥料中含有的微生物等因素的研究較少，后續(xù)仍需要更多的探究。

參考文獻（略）