赵艳，张晓波，2*

(1.海南大学农学院，海南海口570228;2.热带作物种质资源保护与开发利用教育部重点实验室，海南海口570228)

胶质芽胞杆菌(Bacillus mucilaginosus)俗称硅酸盐细菌，是一类具有分解硅酸盐矿物能力的土壤细菌［1］。胶质芽胞杆菌进入植物根际后，除了为作物提供速效性钾元素外，还能够分泌植物生长刺激素［2-3］及多种酶，并能够增强作物对一些病害的抵抗力［4］。因此开辟新的效果好、成本低，又不污染环境的胶质芽胞杆菌来挖掘土壤中的钾素资源，对发展生态、经济农业具有十分重要的意义。黑麦草(Lolium perenne L.)具有生长速度快、产量高、适应性强、适口性好和营养价值丰富等优点，在全国许多地区得到广泛推广。种植黑麦草既可充分合理利用耕地资源，也可为畜牧业生产提供大量的优质青饲料，节省饲料粮，增加农民收入［5］。近年来，许多学者［6-9］进行了施用化学肥料对黑麦草生长、产量等方面的研究，但长期使用化学肥料不可避免地对生态环境造成了一些严重影响。为此，本研究初步探讨了以胶质芽胞杆菌为活性菌制成的菌剂在盆栽条件下对黑麦草株高、叶绿素和根系活力的影响，为胶质芽胞杆菌资源的开发利用及生物钾肥的研制提供必要的数据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试植物黑麦草(Lolium perenne L.)，品种为Premier，经测定其发芽率达95%。

1.1.2 供试菌剂本试验所用菌株是从玉米(Zea mays L.)、草地早熟禾(Poa pratensis L.)、披碱草(Elymusdahuricus Turcz.)、多年生黑麦草(Lolium perenne L.)、匍匐翦股颖(Agrostis Palustris Huds.)根际土壤中分离筛选鉴定出的5株胶质芽胞杆菌菌株(其中玉米和草地早熟禾采集地来自于山西太谷;披碱草、多年生黑麦草和匍匐翦股颖采集地来自于北京地区)，分别编号为菌株K02、K05、K09、K11、K12;经扩繁、复壮制成菌液(活菌数达到2.0×109个/mL)，培养后用灭菌草炭分别吸附各菌液(草炭∶菌液=2∶1)，晾干备用。

1.2 方法

1.2.1 试验设计试验取山西农业大学西校门外农田0～20 cm耕层土壤，属黄土状母质发育的石灰性褐土，土壤有机质含量22.8 g/kg，速效氮22.7 mg/kg，速效磷11.8 mg/kg，速效钾58.3 mg/kg，细菌8.9×106cfu/g，放线菌2.3×103cfu/g，真菌5.3×103cfu/g，pH值为7.89。采用盆栽法(盆钵为30 cm×27 cm的聚乙烯塑料盆)进行，先在盆底部装粉碎小石子1 kg/盆，装供试土壤5 kg/盆和菌剂50 g/盆(对照(CK)除外)，充分混匀后，为保证每盆的含水量一致，每盆浇水1 L，然后每盆播种黑麦草种子1 g。试验设6个处理，分别为上述5个胶质芽胞杆菌及CK，CK为种子及土壤均不接菌的处理，每个处理设置10个重复，共计60盆。

1.2.2 测定项目及方法①黑麦草株高的测定:在黑麦草苗期(播种后10 d)、中期(播种后50 d)以及收获期(播种后90 d)3个采样期测量植株株高:用钢卷尺测定各处理各重复标记苗的苗高，算出各处理的平均苗高，精度为0.1 cm;②黑麦草叶绿素的测定:在黑麦草苗期(播种后10 d)、中期(播种后50 d)以及收获期(播种后90 d)用丙酮法测定叶绿素含量［10］，随机选取每个处理中的3盆黑麦草进行采样，草样剪成长度为0.2 cm的小段，称取0.5 g于研钵中，加少量碳酸钙、石英砂和4.5 mL蒸馏水，研成匀浆，加入20 mL丙酮，研磨至组织变白无绿色，过滤，定容，取浸提液2 mL用分光光度计测定其652 nm的吸光值(A652)，按公式求得叶绿素含量。叶绿素总含量=(A652×1 000)/34.5;③黑麦草根系活力的测定:在黑麦草苗期(播种后10 d)、中期(播种后50 d)以及收获期(播种后90 d)用TTC(氯化三苯基四氮唑)法测定根系活力［10］，随机取黑麦草鲜根0.5 g置于试管中，注入0.4%TTC和0.1 mol磷酸缓冲液各5 mL，37℃恒温箱内反应3 h，再注入1 mol/L硫酸2 mL终止酶反应。取出鲜根，擦干水分，放入研钵中，加3～5 mL乙酸乙脂及少量石英砂研磨成匀浆。将红色的三苯基甲腙(TTF)溶解出来，并小心倒入50 mL容量瓶中，继续提取至无色为止，最后加入乙酸乙脂定容，摇匀，过滤，取滤液于485 nm处比色，记录光密度。同时制作TTC标准曲线，求四氮唑还原量。根据公式计算结果。氯化三苯基四氮唑还原强度(μg/g鲜根/h)=四氮唑还原量(μg)/(根重(g)×时间(h))。

2 结果与分析

2.1 对黑麦草株高的影响

由图1可以看出，施入胶质芽胞杆菌各处理黑麦草在苗期(播种后10 d)、中期(播种后50 d)以及收获期(播种后90 d)后株高均比CK有一定增加，增加幅度分别在4.34%～13.04%、6.48%～19.45%、6.62%～23.69%之间。方差分析表明，黑麦草播种10 d后，处理K05与CK相比差异显著(P＜0.05);播种50 d后，处理K05、K12均显著高于CK(P＜0.05);播种90 d后处理K05、K09、K12与CK相比达显著水平(P＜0.05)。

2.2 对黑麦草叶绿素含量的影响

对于绿色植物而言，叶绿素含量直接影响着黑麦草叶片的色泽，而叶片色泽是决定植物营养状况的最直观体现之一。胶质芽胞杆菌对黑麦草叶绿素含量的影响见图2，施入胶质芽胞杆菌各处理黑麦草在苗期(播种后10 d)、中期(播种后50 d)以及收获期(播种后90 d)后叶绿素含量均比CK有一定增加，增加幅度分别在1.33%～10.66%、1.11%～36.80%、10.06%～40.25%之间。方差分析表明，黑麦草播种10 d后，所有处理与CK相比无显著差异;播种50 d后，除处理K02外，其余处理与对照(CK)相比差异显著(P＜0.05);播种50 d后，与CK相比，所有处理均达差异显著水平(P＜0.05)。由以上数据分析说明土壤中施入胶质芽胞杆菌菌剂后可促进黑麦草的健康生长，从而也使得叶片的叶绿素含量有一定程度的增加。

2.3 对黑麦草根系活力的影响

由图3可知，土壤中施入胶质芽胞杆菌菌剂后，在苗期(播种后10 d)、中期(播种后50 d)以及收获期(播种后90 d)不同处理黑麦草根系活力与CK相比都有所增加，增加率分别在0.31%～9.53%、11.98%～24.45%、14.88%～29.55%之间。方差分析表明，黑麦草播种10 d后，处理K05和K12与CK相比达差异显著水平(P＜0.05);播种50 d和90 d，所有处理与CK相比均达差异显著水平(P＜0.05)。由以上数据分析说明土壤中施入的胶质芽胞杆菌菌剂能显著影响黑麦草根系的新陈代谢活动，明显提高根系的呼吸作用和吸收功能，从而提高根系对TTC的还原能力。

图1 胶质芽胞杆菌对黑麦草株高的影响Fig.1 Effect of Bacillus mucilaginosus on plant height of ryegrass

图2 胶质芽胞杆菌对黑麦草叶绿素含量的影响Fig.2 Effect of Bacillus mucilaginosus on chlorophyll content of ryegrass

图3 胶质芽胞杆菌对黑麦草根系活力的影响Fig.3 Effect of Bacillus mucilaginosus on root activity of ryegrass

3 讨论

株高是反映生物生长速度和营养状况的重要指标之一。何佳等［11］用棉籽壳发酵料栽培平菇，每袋栽培料中加2 mL胶质芽胞杆菌G10菌液，观察发现胶质芽胞杆菌能明显地促进平菇菌丝生长;郭勋斌等［12］研究发现施用胶质芽胞杆菌对水稻的株高有明显促进作用;吴洪生等［13］对胶质芽胞杆菌制剂用作早期追肥在小麦上的研究，结果表明，在缺钾土壤上施用胶质芽胞杆菌菌肥对小麦的株高有促进作用;夏鲁全等［14］以胶质芽胞杆菌制成菌剂对油菜进行了研究，结果表明，胶质芽胞杆菌制成菌剂对油菜的株高有明显促进作用。本试验研究结果表明，黑麦草在播种10、50、90 d后各处理株高均比CK有不同程度的增长，其中处理K05、K12对黑麦草株高有显著的促进作用。

叶绿素是植物吸收光能进行光合作用的重要物质，在一定范围内，叶片叶绿素含量与光合速率呈正相关［15］。叶绿素含量越多，光合作用越强，就能够制造更多光合产物，为高产提供物质基础［16］。大量研究表明［7，17-18］施用化学肥料能提高黑麦草叶片中叶绿素含量，而关于施用胶质芽胞杆菌菌剂对黑麦草叶片叶绿素含量的影响还末见报道。从试验结果可以看出，土壤中施入胶质芽胞杆菌菌剂，在黑麦草播种10、50、90 d后不同处理叶绿素含量均高于CK，其中处理K05、K12作用尤其明显。

根系活力是指根系新陈代谢活动的强弱，是反映根系吸收功能的一项综合指标。有研究表明［19-21］生物菌剂中的有益微生物在生命活动过程中能产生多种植物生长激素和细胞分裂素等植物生理调节物质，这些生理活性物质可以促进植物细胞分裂，增强植物吸收矿物营养及水分的能力，并激发植物内源激素的增加，从而促进种子萌发、根系发达、植株生长，可在不同的环境和土壤条件下促进植物的生长。本试验结果表明，土壤施入胶质芽胞杆菌菌剂后，黑麦草在播种10、50、90 d不同处理根系活力与CK相比，都有所增加。说明土壤中施入的胶质芽胞杆菌菌剂能影响黑麦草根系的新陈代谢活动，明显提高根系的呼吸作用和吸收功能，从而提高根系对四氮唑(TTC)的还原能力。特别是处理K05和K12对黑麦草根系的活力有良好的促进效果，有助于养分吸收，对于改善黑麦草生长发育有重要的意义。

综上所述，本研究表明，施用胶质芽胞杆菌菌剂对盆栽条件下黑麦草的株高、叶绿素含量和根系活力具有促进作用，可为胶质芽胞杆菌资源的开发利用及生物钾肥的研制提供必要的数据。

［1］ Liu W，Xu X，Wu X，et al.Decomposition of silicate minerals by Bacillus mucilaginosus in liquid culture［J］.Environmental Geochemistry and Health，2006，28(1-2):133-140.

［2］ 刘五星，徐旭士，杨启银，等.胶质芽胞杆菌对土壤矿物的分解作用及机理研究［J］.土壤，2004，36(5):92-95.

［3］ 李风汀，郝正然，杨则瑷.硅酸盐细菌HM8841菌株解钾作用的研究［J］.微生物学报，1997，37(1):79-81.

［4］ Tauson E L，Vinogradov E Y.Extracellular enzymes of Bacillus mucilaginosus［J］.Mikrobiologiya，1988，57(2):236-240.

［5］ 王栋.牧草学各论［M］.南京:科学技术出版社，1989:32-33.

［6］ 刘高军，韩建国，魏臻武，等.施氮量对一年生黑麦草生长特性的影响［J］.草原与草坪，2011，31(1):33-36.

［7］ 占丽平，鲁剑巍，杨娟，等.施肥对黑麦草生长和产量的影响［J］.草业科学，2011，28(2):94-99.

［8］ 刘经荣，张美良，郑群英.不同施N水平对黑麦草产量和品质的效应［J］.江西农业大学学报，2003，25(6):844-847.

［9］ 鲁剑巍，李小坤，粱友光.平衡施肥对黑麦草生长及产量的影响［J］.水利渔业，2004，24(2):20-22.

［10］ 张志良，瞿伟菁.植物生理学实验指导［M］.北京:高等教育出版社，2003:7.

［11］ 何佳，赵启美.硅酸盐细菌G10菌株对食用菌的影响［J］.中国食用菌，2000，19(3):35-36.

［12］ 郭勋斌，吴洪生，刘怀阿，等.钾细菌制剂对水稻生长发育的影响［J］.江西农业大学学报，2001，23(3):447-449.

［13］ 吴洪生，张军，陈佳宏.钾细菌制剂在小麦上的应用［J］.安徽农业大学学报，2002，29(4):373-375.

［14］ 夏鲁全，钮旭光，何随成，等.不同硅酸盐细菌菌株芽胞的存活能力和盆栽实验效果［J］.土壤肥料，2002，(1)，41-43.

［15］ Nakazawa F，Tunoda K，Torikura H.On the photosynthetic characterist ics of high yielding rice varieties:I.Leaf photosynthetic rate［J］.Japanese Journal of Crop Science，1990，59(1):72-79.

［16］ 潘瑞帜，董愚得.植物生理学［M］.北京:高等教育出版社，1995.

［17］ 杜华平，江海东，周琴.氮肥对一年生黑麦草营养成分影响的研究［J］.上海农业科技，2008，5(2):26-27.

［18］ 陆惠斌，戴崇芳.追施氮肥对黑麦草鲜草产量及品质的影响［J］.浙江农业科学，2002，9(2):29-31.

［19］ 刘国伟.长期施用生物菌肥对土壤理化性质的影响［D］.中国农业大学，2004.

［20］ 王法宏，任德昌，王旭清，等.施肥对小麦根系活性，延缓旗叶衰老及产量的效应［J］.麦类作物学报，2001，12(3):51-54.

［21］ Kristian Thorup-kristensen，Riki van den Boogaard.Vertical and horizontal development of the root system of carrots following green manure［J］.Plant and Soil，1999，212(2):145-153.