微生物菌劑對玉米發(fā)芽及生長的影響

黃志浩，王學虎，吳廣利，苑 瑩，劉 賽，張麗光

(河北萌幫水溶肥料股份有限公司研發(fā)部，河北石家莊 050000)

近年來，隨著生態(tài)農業(yè)的發(fā)展和人們環(huán)保意識的加強，微生物肥料的研究和使用在農業(yè)領域得到了廣泛應用[1]。微生物肥料對農業(yè)增產、農產品質量的提高、培肥土壤和化肥用量減少方面均有顯著作用[2-6]。有研究報道顯示，微生物肥料可以溶解土壤中難溶性磷酸鹽，減少土壤對磷的固定，提高磷的有效性[7]，且微生物肥料中所含微生物活動產生的植物激素、檸檬酸酸性物質及維生素等功能性物質能不同程度地刺激和調節(jié)植物的生長[8]。許多研究人員報道了微生物肥料對作物生長有一定的促進作用，微生物肥料可以促進種子的萌發(fā)，提高種子發(fā)芽率和幼苗成活率，還有助于植株的生長發(fā)育和提高作物的產量和品質[9-13]。

為了獲得對作物生長發(fā)育有益的微生物菌株，研究人員對全國十幾個省份的土樣進行了大量的篩選，發(fā)現(xiàn)了以MB35-5為代表的多株具有較強促生能力的菌株。經農業(yè)農村部微生物肥料和食用菌菌種質量監(jiān)督檢驗測試中心依據標準NY/T 1736—2009進行16S rDNA序列分析，結果表明菌株MB35-5的16S rDNA序列與阿氏芽孢桿菌(Bacillusaryabhattai)的序列同源性為99%，根據分析結果將菌株MB35-5鑒定為阿式芽孢桿菌(Bacillusaryabhattai)。為明確阿氏芽孢桿菌MB35-5處理對玉米種子發(fā)芽及生長的影響，筆者通過室內玉米盆栽試驗和發(fā)芽試驗研究阿氏芽孢桿菌MB35-5處理對玉米種子發(fā)芽及生長的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況供試土壤為褐土，土壤基本理化性狀為：pH 7.91，有機質22.35 g/kg，全氮0.87 g/kg，堿解氮50.12 mg/kg，有效磷13.29 mg/kg，速效鉀162.67 mg/kg。

1.2 供試材料供試肥料為微生物菌MB35-5粉劑(菌數(shù)≥250億/g)。供試玉米種子品種為“坤玉2號”。

1.3 試驗設計玉米盆栽試驗共設4個處理，S0處理為300 mL蒸餾水+1.60 kg土壤；S1處理為0.15 g MB35-5菌劑+300 mL蒸餾水+1.60 kg土壤；S2處理為0.30 g MB35-5菌劑+300 mL蒸餾水+1.60 kg土壤；S3處理為0.60 g MB35-5菌劑+300 mL蒸餾水+1.60 kg土壤。每個處理3次重復，共12個處理。

參照國家標準《農作物種子檢驗規(guī)程》(GB/T 3543.3—1995)的方法進行玉米種子凈度分析測定后，用75%乙醇消毒5 min后用蒸餾水沖洗干凈，風干備用。微生物菌劑溶于300 mL蒸餾水中，玉米種子浸種4 h后種子播種于盆中，每盆里面播種10粒玉米種子，并將300 mL溶液澆灌盆中，在室溫條件(室溫20 ℃左右且培養(yǎng)過程不再澆水)下培養(yǎng)，培養(yǎng)14 d后測定相關指標。

玉米種子發(fā)芽試驗共設4個處理，T0處理為300.0 mL蒸餾水+50粒玉米種子；T1處理為0.15 g MB35-5菌劑+300.0 mL蒸餾水+50粒玉米種子；T2處理為0.30 g MB35-5菌劑+300.0 mL蒸餾水+50粒玉米種子；T3處理為0.60 g MB35-5菌劑+300.0 mL蒸餾水+50粒玉米種子。每個處理3次重復，共12個處理。

參照國家標準《農作物種子檢驗規(guī)程》(GB/T 3543.4—1995)的方法進行發(fā)芽試驗。采用紙床，3次重復，每重復50粒種子，種子在各處理的溶液中浸泡8 h后，置于溫度25 ℃、濕度90%的恒溫恒濕箱(TEMI1300)中培養(yǎng)。以后每個處理用相對應濃度的微生物MB35-5菌劑溶液保持種子濕潤。種子發(fā)芽以露白(胚根突破種皮)為標準，每24 h記錄1次發(fā)芽種子數(shù)量，連續(xù)調查7 d，第3天統(tǒng)計發(fā)芽勢，第7天統(tǒng)計發(fā)芽率。

1.4 形態(tài)及生理指標測定盆栽試驗完成后剪下發(fā)芽種子的胚芽和胚根，測量胚芽、胚根的長度。分別用信封將胚芽、胚根和種子殘體包好，105 ℃烘箱中殺青5 min后，置于85 ℃恒溫烘箱中烘干至恒重，稱重。

種子發(fā)芽率=(最終發(fā)芽種子粒數(shù)/供試種籽粒數(shù))×100%

種子發(fā)芽勢=(前3天的發(fā)芽數(shù)/供試種籽粒數(shù))×100%

貯藏物質轉運率=(芽+根)質量/(芽+根+籽粒)質量×100%

1.5 統(tǒng)計方法

采用Excel 2007和DPS 7.05進行數(shù)據處理和統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對玉米發(fā)芽期胚根和胚芽長度的影響由表1可知，在室溫條件下，經過微生物MB35-5菌劑處理過的種子的胚根和胚芽長度均比S0處理長，均達到顯著差異水平，S1、S2和S3處理玉米胚芽的長度分別為5.33、6.47和6.20 cm，較S0處理玉米胚芽長度分別長1.19、2.33和2.06 cm，其中以S2處理最長。S1、S2和S3處理玉米胚根長較S0處理玉米胚根長度分別長3.00、3.90和2.72 cm，其中以S2處理胚根最長。這說明在該試驗條件下，S2處理為玉米的胚根和胚芽生長提供了適宜的養(yǎng)分條件，刺激了玉米胚芽和胚根的生長，而S3處理較S2處理有抑制胚芽和胚根生長的現(xiàn)象，這可能是因為S3處理超過了菌劑最佳用量。在S2處理條件下，胚根扎的越深，吸收的水分和養(yǎng)分越多，使地上部生長越旺盛，植物本身抗旱等抗逆性越強。

表1 不同處理對玉米發(fā)芽期胚芽和胚根長度的影響

2.2 不同處理對玉米發(fā)芽期貯藏轉運率的影響由表2可知，玉米種子萌發(fā)生長14 d后，經過微生物MB35-5菌劑處理過的種子的胚根和胚芽的干重均比S0處理重，均達到顯著差異水平，S1、S2和S3處理玉米胚芽的干重較S0處理玉米胚芽干重分別重0.003 2、0.004 2和0.003 8 g/株；S1和S2處理玉米胚根干重較S0處理分別重0.001 4和0.002 3 g/株，而S3處理的玉米胚根干重較S0處理減少0.007 2 g/株，說明菌劑用量的增大反而抑制了玉米胚根的生長。S1、S2和S3處理的玉米種子殘體干重均低于S0處理。而S1、S2和S3處理貯藏轉運率均高于S0處理，高出3.50～8.93百分點，其中以S2處理(29.25%)最高，說明在該試驗條件下，S2處理下菌劑濃度最適宜。微生物菌劑處理促進了種子胚體中營養(yǎng)向胚根和胚芽的轉化和運輸，促進了作物的地上部生長和地下部扎根生長。

表2 不同處理對玉米發(fā)芽期貯藏轉運率的影響

2.3 不同處理對玉米發(fā)芽勢和發(fā)芽率的影響發(fā)芽勢不同是影響種子出苗的整齊程度的重要因素。從表3可以看出，適宜濃度的微生物菌劑MB35-5能夠提高種子發(fā)芽勢，促進種子提前發(fā)芽，且不同濃度對發(fā)芽勢的作用不同。與T0處理相比，微生物菌劑MB35-5在T1和T2處理時玉米種子發(fā)芽勢高于T0處理，分別比T0處理升高了3.7和9.6百分點。T3處理的發(fā)芽勢出現(xiàn)下降，相比T0處理降低了5.5百分點，說明較高濃度的微生物菌劑溶液不利于種子發(fā)芽。

發(fā)芽率是衡量種子質量優(yōu)劣的重要指標之一。由表3可知，經不同濃度的微生物MB35-5菌劑處理后，種子的發(fā)芽率呈先升高后降低的趨勢。微生物菌劑MB35-5在T1和T2處理時玉米種子發(fā)芽率高于T0處理，分別比T0升高了1.0和3.4百分點。T3濃度處理時，發(fā)芽率最低，比T0處理降低了6.9百分點，說明微生物菌劑在適宜濃度時可以促進種子的發(fā)芽，而在較高濃度則會抑制發(fā)芽。

表3 不同處理對玉米種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率的影響

3 討論

許多研究表明，微生物菌劑對植物有促生作用[14-15]。該研究中，低濃度的微生物菌劑對種子的萌發(fā)有明顯促進作用，隨著濃度的增加，發(fā)芽受到抑制。低濃度下發(fā)芽速度快，表明微生物菌劑處理促發(fā)了胚芽的生長，這與鄭明燕等[16]研究微生物肥液處理小辣椒種子后低濃度微生物肥液可提高種子發(fā)芽率結果相符，可能是由于微生物菌劑中的有機酸、 酶等物質對玉米根系有促生作用。在該試驗條件下，當盆栽用量為0.30 g MB35-5菌劑+300 mL蒸餾水時，促進了玉米種子胚芽胚根的生長，且與對照達到顯著差異水平，這與孫國波[17]研究結果相一致，可能是因為微生物在作物根系周圍不斷繁殖，分泌植物激素、檸檬酸酸性物質及維生素等功能性物質，持續(xù)向根系提供營養(yǎng)，從而促進種子胚芽和胚根的生長。

微生物菌肥在土壤中的施用量是影響種子發(fā)芽、幼苗生長的關鍵因素。微生物菌肥施用量過大，可能使土壤鹽分含量升高，使土壤微生物活動活躍，消耗氧氣，同時產生高濃度刺激素類物質，從而導致種子發(fā)芽率低、燒苗等現(xiàn)象。微生物菌肥施用量過小，則起不到應有的效果。在該試驗中，當盆栽用量為0.30 g MB35-5菌劑+300 mL蒸餾水時，玉米中的發(fā)芽率等指標均與對照間有顯著差異，用量為0.60 g MB35-5菌劑+300 mL蒸餾水時，各項指標較則出現(xiàn)明顯抑制作用，這與楊軍偉等[18]研究結果相一致。微生物菌劑處理促進了種子胚體中營養(yǎng)向胚根和胚芽的轉化和運輸，促進了作物的胚芽生長和胚根的向下生長。發(fā)芽率方面，較高濃度的微生物菌劑處理發(fā)芽率較低，這可能是因為菌劑濃度過高，抑制了種子的發(fā)芽露白，所以在浸、拌種施用中要注意濃度和用量。

4 結論

適宜用量下微生物菌劑處理玉米種子，促進了玉米種子的發(fā)芽及生長，且玉米發(fā)芽生長后的胚芽和胚根的長度、干重等指標都得到提升，當盆栽用量為0.30 g MB35-5菌劑+300 mL蒸餾水+1.6 kg土壤培養(yǎng)時，較對照處理玉米種子的胚芽長度、胚根長度、胚芽干重、胚根干重和貯藏物質轉運率分別提高56.28%、50.13%、33.60%、9.54%和43.95%；當用量為0.30 g MB35-5菌劑+300 mL蒸餾水浸種時，較對照處理玉米種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率分別提高9.6和3.4百分點，當增加微生物菌劑用量時，玉米種子發(fā)芽率等各項指標均出現(xiàn)降低現(xiàn)象。在玉米浸、拌種施用中要注意濃度和用量。