， ， ， ， ， (天津師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院， 天津 300387)

噴施堆肥復(fù)合微生物菌劑條件下草坪植物萌發(fā)及生長(zhǎng)特性

鄭亞南，王晶晶，潘汝南，王思予，多立安，趙樹(shù)蘭
(天津師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院， 天津 300387)

從生活垃圾堆肥中分離出枯草芽孢桿菌、放線菌和酵母菌，配制成不同稀釋倍數(shù)的復(fù)合微生物菌劑，采用葉面噴施的方式接種到草坪建植體系中，研究微生物菌劑存在條件下草坪植物的萌發(fā)及生長(zhǎng)特性。結(jié)果表明，稀釋200倍的復(fù)合菌劑顯著促進(jìn)了高羊茅種子的萌發(fā)、幼苗及根系生長(zhǎng)，提高了葉綠素含量，萌發(fā)率、地上干重、地下干重、葉綠素含量分別高出對(duì)照21%、28.5%、16.8%和33.9%。而對(duì)于黑麥草，稀釋100倍的復(fù)合菌劑對(duì)各指標(biāo)的促進(jìn)作用最大，與對(duì)照間存在顯著差異；萌發(fā)率、地上干重、地下干重、葉綠素含量分別高出對(duì)照20%、27.6%、37.2%和27.7%。經(jīng)葉面噴施適當(dāng)濃度的復(fù)合堆肥微生物菌劑，能夠顯著促進(jìn)草坪植物的萌發(fā)及生長(zhǎng)。

生活垃圾堆肥； 復(fù)合微生物菌劑； 葉面噴灑； 草坪植物； 萌發(fā)

近年來(lái)，化學(xué)制劑引起的污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，利用微生物菌劑尤其是復(fù)合微生物菌劑作為化學(xué)肥料的補(bǔ)充或替代品來(lái)促進(jìn)植物生長(zhǎng)、提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)和防治病蟲(chóng)害，已經(jīng)成為當(dāng)前生防制劑研制開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)并引起高度重視[1-2]。將幾種具有不同降解功能和具有互生或共生關(guān)系的微生物以適當(dāng)?shù)谋壤M(jìn)行組合或混合培養(yǎng)配制的復(fù)合微生物菌劑，含有大量的有益活菌物質(zhì)及多種天然發(fā)酵活性物質(zhì)，能夠在根區(qū)土壤繁殖，形成有利于植物生長(zhǎng)的微生物優(yōu)勢(shì)菌群，來(lái)調(diào)節(jié)植物根際環(huán)境，其有效活性成分在土壤中與植物根系緊密結(jié)合，形成菌根，增加了根系對(duì)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素和微量元素的吸收，促進(jìn)植物生長(zhǎng)[3]。此外，在生命活動(dòng)過(guò)程中微生物菌群還產(chǎn)生各類植物生長(zhǎng)激素，有效抑制多種有害細(xì)菌、真菌、病毒等的生長(zhǎng)，減輕土傳病害的發(fā)生，并能提高植物抗逆性[4]。

生活垃圾堆肥是利用多種微生物人為地促進(jìn)可生物降解的有機(jī)物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的生物化學(xué)過(guò)程。堆肥中本身存在著非常復(fù)雜的微生物體系，在堆肥過(guò)程中整個(gè)微生物體系也在不斷地進(jìn)行演替。馮明謙等研究表明，細(xì)菌和霉菌是堆肥過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)類群，芽孢桿菌和曲霉菌是優(yōu)勢(shì)種[5]。顧文杰等研究表明，接種外源菌劑處理堆肥微生物數(shù)量要高于對(duì)照[6]。但是，將堆肥復(fù)合微生物菌劑采用葉面噴施的方式應(yīng)用于草坪植物體系中的研究還鮮有報(bào)道。

本研究選擇城市生活垃圾堆肥為研究對(duì)象，篩選出有益的微生物菌種(枯草芽孢桿菌、放線菌和酵母菌)，配制成不同稀釋倍數(shù)的復(fù)合微生物菌劑，噴施到草坪植物體系中，研究草坪植物萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)特性，篩選出復(fù)合微生物菌劑的最佳稀釋倍數(shù)，為堆肥復(fù)合微生物菌劑在草坪建植中的應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

生活垃圾堆肥取自天津市小淀垃圾堆肥處理廠，風(fēng)干后過(guò)篩，其基本理化性質(zhì)如下：pH值 7.62，容重0.85 g/mL，有機(jī)質(zhì)、全N含量(%)分別為22.1、1.35，飽和含水量0.76 mL/g。草坪植物選用我國(guó)北方廣泛應(yīng)用的多年生黑麥草(LoliumperenneL.)和高羊茅(FestucaarundinaceaL.)。

1.2 方 法

1.2.1 堆肥微生物菌株的篩選

將10 g堆肥樣品加入100 mL無(wú)菌水和玻璃珠振蕩均勻后，取10 mL懸浮液，加入100 mL富集培養(yǎng)基，分別在適合的溫度下振蕩培養(yǎng)3～5 d。富集后的培養(yǎng)液稀釋后，涂布于分離篩選培養(yǎng)基上，倒置恒溫培養(yǎng)，選取透明圈/菌落直徑比值較大菌落的菌株。初篩得到的菌株接種到相應(yīng)培養(yǎng)基中，在適合的溫度下振蕩培養(yǎng)，以O(shè)D值為縱坐標(biāo)，培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)，繪制菌株的生長(zhǎng)曲線。

1.2.2 復(fù)合微生物菌劑的制備

將篩選出的枯草芽孢桿菌、放線菌、酵母菌在相應(yīng)的培養(yǎng)基上進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，枯草芽孢桿菌在30 ℃、180 r/min培養(yǎng)12 h，放線菌和酵母菌在28 ℃、220 r/min培養(yǎng)48 h得到種子液；濃度10%的種子液接種到發(fā)酵瓶中擴(kuò)大培養(yǎng)48 h得到發(fā)酵液?？莶菅挎邨U菌、放線菌、酵母菌發(fā)酵液按體積比1∶1∶1配制復(fù)合微生物菌液。

1.2.3 草坪植物培養(yǎng)和微生物菌劑的噴施

選用籽粒飽滿、大小均勻的草坪植物種子，經(jīng)1%H2O2溶液消毒3 min，然后用蒸餾水沖洗干凈，放入飽和的CaSO4溶液中浸泡4 h。培養(yǎng)皿中加少許CaSO4溶液，鋪1層濾紙，浸泡后的種子100粒置于濾紙上，早晚補(bǔ)充因蒸發(fā)而散失的水分。

復(fù)合微生物菌劑共設(shè)5個(gè)濃度處理，即原濃度(CM)；稀釋100倍(CM 100)；稀釋200倍(CM 200)；稀釋300倍(CM 300)；稀釋400倍(CM 400)；以不接種菌劑的處理為對(duì)照(ck)。種子播種10 d后，以浸蘸的方法在葉面施加不同微生物菌劑處理。每天統(tǒng)一定量給水，試驗(yàn)盆隨機(jī)排列。植物培養(yǎng)期間溫度15.6～21.8 ℃，相對(duì)濕度34%～52.7%，光量子密度為600～800μmol/(m·s)，持續(xù)培養(yǎng)35 d。

1.2.4 指標(biāo)測(cè)定

噴施菌劑前及施加菌劑后5 d測(cè)定萌發(fā)率指標(biāo)。株高在接種菌劑后每隔5 d測(cè)定1次，共測(cè)定5次。植物收獲后，分為地上與地下兩部分，80 ℃條件下烘至恒重，進(jìn)行生物量的測(cè)定。葉綠素的測(cè)定參考李合生的方法進(jìn)行[7]。

1.2.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析采用Excel 2003 和SPSS 11.5分析軟件進(jìn)行處理。

2 結(jié) 果

2.1 菌種篩選

通過(guò)測(cè)定初篩菌種的生長(zhǎng)曲線(圖1和圖2)、OD值和菌落數(shù)(表1)，篩選出生長(zhǎng)活性最高和繁殖能力最好時(shí)期的菌種，配制成各種不同稀釋倍數(shù)的堆肥復(fù)合微生物菌劑。

圖1 枯草牙孢桿菌的生長(zhǎng)曲線

表1 微生物菌劑所富含的菌落數(shù)

微生物菌劑菌落數(shù)(個(gè)/mL)OD值 枯草芽孢桿菌(2．48±0．03)×1090．567±0．001 放線菌(2．45±0．08)×109— 酵母菌(2．46±0．07)×1090．545±0．001

注：表中數(shù)據(jù)以平均值±95%置信區(qū)間表示。

圖3 復(fù)合微生物菌劑對(duì)草坪植物株高的影響

表3 復(fù)合微生物菌劑對(duì)草坪植物地上生物量和根系生長(zhǎng)的影響

草坪植物處理地上干重(mg/株)根長(zhǎng)(cm)根重(mg/株)須根數(shù)(條/株)高羊茅 ck3．65±0．11c5．37±0．02d2．62±0．053c4．33±0．07c CM4．21±0．06b8．16±0．02b2．94±0．015b4．60±0．23c CM1004．36±0．04b8．13±0．02b2．99±0．009ab5．73±0．07b CM2004．69±0．08a9．07±0．02a3．06±0．010a6．33±0．07a CM3004．12±0．05c8．10±0．01b2．94±0．007b4．47±0．07c CM4004．19±0．11b7．05±0．03c2．98±0．045ab4．40±0．12c黑麥草 ck2．94±0．05c7．31±0．02d2．61±0．021c4．20±0．00c CM3．36±0．05b8．96±0．10b3．25±0．029b5．73±0．07b CM1003．75±0．02a10．75±0．06a3．58±0．020a6．67±0．07a CM2003．40±0．02b9．03±0．02b3．29±0．044b5．73±0．07b CM3003．38±0．02b8．39±0．12c3．26±0．012b5．60±0．00b CM4003．36±0．02b8．33±0．08c3．27±0．023b5．60±0．00b

圖2 酵母菌的生長(zhǎng)曲線

2.2 復(fù)合微生物菌劑對(duì)草坪植物種子萌發(fā)率的影響

接種不同稀釋倍數(shù)的復(fù)合微生物菌劑有利于促進(jìn)草坪植物種子的萌發(fā)(表2)。與對(duì)照相比，接種菌劑處理高羊茅和黑麥草萌發(fā)率都差異顯著(plt;0.05)，稀釋200倍的菌劑對(duì)高羊茅和稀釋100倍的菌劑對(duì)黑麥草的促進(jìn)作用達(dá)到最大，分別高出對(duì)照27.8%和27.2%。

2.3 復(fù)合微生物菌劑對(duì)草坪植物地上生長(zhǎng)的影響

噴施不同稀釋倍數(shù)的復(fù)合微生物菌劑，高羊茅和黑麥草株高生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)見(jiàn)圖3。接種菌劑的處理高羊茅和黑麥草株高均高于對(duì)照，高羊茅以稀釋200倍菌劑處理為最高，接種25 d株高高出對(duì)照47.5%，且差異顯著；而黑麥草以稀釋100倍菌劑處理為最高，接種25 d株高顯著高出對(duì)照42.7%。由表3可見(jiàn)，對(duì)于地上生物量的積累而言，高羊茅在稀釋200倍菌劑處理下差異較顯著，單株干重高出對(duì)照28.5%(表3)。而對(duì)于黑麥草，100倍稀釋液時(shí)黑麥草的單株地上干重最高，超出對(duì)照27.6%。

表2 復(fù)合微生物菌劑對(duì)草坪植物種子萌發(fā)率的影響

草坪植物處理接種菌劑前的萌發(fā)率(%)接種菌劑5d的萌發(fā)率(%)高羊茅 ck41．33±0．3375．67±2．85c CM41．33±0．3388．67±0．33b CM10041．33±0．3388．00±0．00b CM20041．67±0．6796．67±0．88a CM30041．67±0．3387．33±0．33b CM40041．33±0．3386．00±1．00b黑麥草 ck67．33±0．3373．67±0．88c CM66．67±0．6789．00±0．58b CM10067．00±0．5893．67±0．67a CM20067．33±0．3389．00±0．58b CM30067．67±0．3388．33±0．33b CM40067．00±0．5887．33±0．33b

注：同草種不同處理字母不同表示差異顯著 (plt;0.05) 。下同。

2.4 復(fù)合微生物菌劑對(duì)草坪植物根系生長(zhǎng)的影響

堆肥復(fù)合微生物菌劑能明顯增加草坪植物根系的生長(zhǎng)(表3)。當(dāng)稀釋倍數(shù)為200倍時(shí)，高羊茅根長(zhǎng)、根重及須根數(shù)都達(dá)到最高值，分別超出對(duì)照68.9%、50.0%和46.2%。對(duì)于黑麥草來(lái)說(shuō)，100倍稀釋液最能促進(jìn)根系的生長(zhǎng)，在此濃度下，根重高出對(duì)照79.0%，根長(zhǎng)和須根數(shù)分別高出對(duì)照47.1%和58.8%，和對(duì)照差異顯著(plt;0.05)。

2.5 復(fù)合微生物菌劑對(duì)草坪植物葉綠素含量的影響

不同稀釋濃度的復(fù)合微生物菌劑能明顯增加草坪植物葉綠素的含量(圖4)。高羊茅在稀釋倍數(shù)為200時(shí)，葉綠素a、葉綠素b及總?cè)~綠素含量都最高，分別高出對(duì)照37.0%、27.1%和 33.9%(plt;0.05)。而稀釋倍數(shù)為100倍時(shí)，黑麥草體內(nèi)的葉綠素a、葉綠素b及總?cè)~綠素含量最高，分別比對(duì)照高出30.0%、22.8%和27.7%(plt;0.05)。在適宜的稀釋倍數(shù)下，復(fù)合微生物菌劑能促進(jìn)草坪植物葉綠素的合成。

圖4 復(fù)合微生物菌劑對(duì)草坪植物葉綠素含量的影響

3 討論與結(jié)論

在陸地生態(tài)系統(tǒng)中，80%以上的高等植物都能和微生物菌種處于共生關(guān)系，微生物可以通過(guò)在土壤中形成龐大的菌絲網(wǎng)絡(luò)來(lái)增加植物根系的吸收面積，從而增加根系對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收進(jìn)而促進(jìn)植物生長(zhǎng)[8]。歐陽(yáng)桂爐等研究表明，太子參根際促生菌能夠顯著提高玉米種子的發(fā)芽率，并且能夠增加幼苗生物量，促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)[9]。這可能是因?yàn)榫鷦┲械奈⑸锬軌蚩焖俟痰a(chǎn)生的代謝產(chǎn)物為植物體提供長(zhǎng)期的營(yíng)養(yǎng)供給，從而降低了種子萌發(fā)時(shí)產(chǎn)生的活性氧對(duì)幼苗造成的傷害，使植物幼苗的各項(xiàng)生理生化反應(yīng)能夠順利進(jìn)行[10]。本研究結(jié)果表明，接種菌劑處理高羊茅和黑麥草萌發(fā)率都有顯著提高，與以上研究結(jié)果基本一致。

根系系統(tǒng)的形態(tài)和植物的生物量積累能夠影響植物對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收，而施氮水平、環(huán)境因素以及土壤理化性質(zhì)等也顯著影響根系形態(tài)特征[11]。朱金峰等研究表明，施用微生物菌劑能顯著提高根系活力，提高根系吸收水分和礦物質(zhì)的能力，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，提高根、莖、葉的干重和根冠比[12]。本試驗(yàn)得出了相似的結(jié)論，發(fā)現(xiàn)堆肥微生物菌劑對(duì)高羊茅和黑麥草根系生長(zhǎng)都有明顯的促進(jìn)作用。

根系是植物吸收水分和礦物質(zhì)的主要器官，因此，根系的發(fā)達(dá)程度決定著整個(gè)植株的生長(zhǎng)狀況和營(yíng)養(yǎng)水平[13]。賀冰等研究發(fā)現(xiàn)，將微生物菌劑與化學(xué)農(nóng)藥混合施用相比只施加化學(xué)農(nóng)藥，對(duì)番茄幼苗的生長(zhǎng)有更明顯的促進(jìn)作用[14]。本研究發(fā)現(xiàn)，堆肥中篩選的復(fù)合微生物菌劑對(duì)草坪植物高羊茅和黑麥草地上部分生長(zhǎng)均具有明顯的促進(jìn)作用，與以上研究結(jié)果基本一致。

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的色素,葉綠素含量的高低在一定水平上反映了光合作用水平的高低。葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)與光合速率通常具有顯著的正相關(guān)性，光合作用的增強(qiáng)意味著同化物的積累增加，進(jìn)而促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)[15]。王其傳等研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)辣椒施用芽孢桿菌不僅可以促進(jìn)葉片氣孔開(kāi)放，還能夠提高辣椒葉綠素含量，提高對(duì)光能的捕獲能力，進(jìn)而提高凈光合速率，促進(jìn)植株生長(zhǎng)，增加產(chǎn)量[16]。本試驗(yàn)表明，接種復(fù)合微生物菌劑有利于草坪植物葉綠素的合成和積累，從而促進(jìn)草坪植物的生長(zhǎng)。

總之，堆肥微生物菌劑對(duì)草坪植物的萌發(fā)和生長(zhǎng)都有不同程度的促進(jìn)作用，稀釋200倍的復(fù)合菌劑對(duì)高羊茅、稀釋100倍的復(fù)合菌劑對(duì)黑麥草的促進(jìn)作用達(dá)到最大。草坪建植時(shí)，篩選和培養(yǎng)優(yōu)勢(shì)堆肥微生物菌種并進(jìn)行人工接種, 是提高草坪植物的萌發(fā)率、生長(zhǎng)速率以及草坪植物抗逆性的有效方法之一。

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Effects of Foliar Spraying Complex Microbial Inoculum from Compost on Seed Germination and Seedling Growth of Turfgrass

ZHENGYa’nan,WANGJingjing,PANRu’nan,WANGSiyu,DUOLi’an,ZHAOShulan
(College of Life Sciences,Tianjin Normal University,Tianjin 300387,China)

BeneficialBacillussubtilis,actinomycetes and yeast were isolated from municipal solid waste compost to prepare complex microbial inoculum,which was inoculated in turf system by foliar spraying.The effects of complex microbial inoculation on seed germination and seedling growth were investigated.The results showed that the inoculum diluted 200 times significantly promoted seed germination,seedling and root growth and enhanced chlorophyll content ofF.arundinacea.As compared with control,germination rate,shoot and root dry weight,chlorophyll content were increased by 21%,28.5%,16.8% and 33.9%,respectively.ForL.perenne,the inoculum diluted 100 times exhibited the best effect.Germination rate,shoot and root dry weight,chlorophyll content were 20%,27.6%,37.2% and 27.7%,respectively,higher than control.By foliar spraying,complex microbial inoculum with appropriate concentration is beneficial for seed germination and seedling growth of turfgrass.

municipal solid waste compost; complex microbial inoculums; foliar spraying;turfgrass; seed germination

2015-12-22

天津市科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(編號(hào)：13 ZCZDNC 00200)。

鄭亞南(1990—)，女，天津市人；碩士研究生，主要從事植物生態(tài)學(xué)研究。

趙樹(shù)蘭，女，天津市人；碩士，研究員；E-mail: zhaosl_tjnu@126.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2016.07.022

S 688.4

A

1001-4705(2016)07-0022-05