冀北坝上蔬菜施用溶磷解钾菌剂效果及其作用机制

发布时间：2020-07-31 09:03

【摘要】：溶磷解钾微生物菌剂是农业生产中常用的微生物肥料。已有的研究表明巨大芽孢杆菌具有较强的溶磷能力,可以活化土壤中固定态磷;胶质芽孢杆菌具有较强的解钾能力,可以活化土壤中矿物钾和缓效钾,提高其在土壤中的有效性。然而,关于溶磷解钾微生物菌剂(有效菌为巨大芽孢杆菌与胶质芽孢杆菌)的研究主要集中在褐土与潮褐土的设施蔬菜生产中,在冀北坝上栗钙土上未检索到相关报道。因此,本研究以冀北坝上冷凉蔬菜和溶磷解钾微生物菌剂为主要对象,开展田间小区试验探索溶磷解钾菌剂对冷凉环境中蔬菜的促生效果和溶磷解钾效应;在此基础上进一步探究巨大芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌溶磷或解钾的作用机制。主要研究结果如下:(1)明确了冀北坝上地区蔬菜施用微生物菌剂的效果试验设4个不同菌剂用量处理,分别为0 L/hm~2、30 L/hm~2、60 L/hm~2、90 L/hm~2。与不施菌剂相比在叶菜类蔬菜(娃娃菜、大白菜)、果菜类蔬菜(西葫芦、南瓜)、根菜类蔬菜(洋葱、胡萝卜)上施用菌剂90 L/hm~2,各类蔬菜增产和品质提升效果最为显著,其中娃娃菜、大白菜、西葫芦、南瓜、洋葱、胡萝卜分别增产13.6%、17.9%、14.7%、15.1%、15.5%、16.5%。各类蔬菜品质显著提升,增幅为Vc 8.93~54.8 mg/100g、可溶性蛋白质0.77~3.00 mg/g、可溶性糖含量0.12~0.48个百分点。同时,施用菌剂90 L/hm~2,土壤碱性磷酸酶含量、土壤有效磷、速效钾含量提升幅度最为显著,分析收获后的土壤,其中白菜、娃娃菜、西葫芦、南瓜、胡萝卜、洋葱的土壤碱性磷酸酶活性分别增加79.0%、81.9%、19.1%、61.4%、27.7%、17.0%,土壤有效磷含量分别增加42.4%、50.2%、190%、10.6%、50.2%、101%,土壤速效钾含量分别增加57.0%、34.3%、31.6%、20.2%、69.5%、27.4%。(2)明确了溶磷解钾微生物菌剂活化土壤中磷钾的效果试验证明巨大芽孢杆菌与胶质芽孢杆菌均可在高养分含量和低养分含量土壤中定殖。巨大芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌可以在低养分土壤中活化出22.5 mg/kg磷、39.1mg/kg钾,其分别占土壤速效磷、钾的97.8%和47.4%;可以在高养分土壤中活化出30 mg/kg磷、60 mg/kg钾,其分别占土壤速效磷、钾的11.8%和8.27%。因此,巨大芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌在低养分含量的土壤中活化磷钾的效果较好。(3)揭示了溶磷解钾微生物菌剂在冀北坝上土壤中的作用机制施用溶磷解钾微生物菌剂增强了土壤中碱性磷酸酶活性,说明两菌株可以通过酶解实现溶磷解钾作用。扫描电镜结果表明巨大芽孢杆菌与胶质芽孢杆菌分别使磷矿石与钾长石的颗粒明显变小、边棱消失、形状近似球状、颗粒间排列紧密。两菌株接种168h,生长介质中有效磷、速效钾含量分别提升了288mg/kg、36.6 mg/kg,且与pH呈显著负相关,这说明两菌株均可通过释放有机酸、氢质子使培养基pH下降而活化生长介质中难溶态磷、钾。综上所述,含有巨大芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌的微生物菌剂可以通过酶解和酸解实现溶磷解钾作用,并且其溶磷解钾作用在低养分含量的土壤中较强。在冀北坝上冷凉地区施用菌剂90 L/hm~2可以显著提高蔬菜产量,并改善蔬菜品质。
【学位授予单位】：河北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S63;S144
【图文】：

磷矿粉,巨大芽孢杆菌

30℃、200 r/min 条件下培养 7 d，以加等量无菌水为对照，共两个处理每个处理 7 重复。（3）试验处理CK：不接菌，接入等量无菌水 T：接菌（每个处理重复 7 次）（4）测试指标：于试验开始后 0 h、12 h、24 h、48 h、72 h、120 h、168 h 测定上液中 pH、有效磷含量。3.1.2 结果与分析（1）电镜扫描对比由图 3-1 a 为不加巨大芽孢杆菌处理 168 h 后的磷矿粉扫描电镜图，b 为加巨芽孢杆菌处理 168 h 后磷矿粉的电镜扫描图。同样在放大 2.0 KX 时，可以看到没用巨大芽孢杆菌处理的磷矿粉颗粒较大、且颗粒间空隙较大；与对照相比巨大芽孢菌处理的磷矿粉颗粒变小、颗粒与颗粒间更加紧密、磷矿粉变的更加细腻。这可能因为巨大芽孢杆菌在生长繁殖过程中会产生有机酸、质子、多糖等代谢产物，这些谢产物会通过磨蚀、酸解等一系列作用使磷矿粉分解并释放出有效磷，从而使磷矿颗粒变小。

钾长石,有效钾,颗粒,接菌

试验处理CK：不接菌，接入等量无菌水 T：接菌（每个处理重复 7 次）测试指标：与试验开始后 0 h、12 h、24 h、48 h、72 h、120 h、168 h 测定上 pH、有效钾含量。结果与分析电镜扫描对比由图 4-1 a 为不加胶质芽孢杆菌的钾长石扫描电镜图，b 为加胶质芽孢杆菌处石的电镜扫描图。同样在放大 2.0 KX 时，可以看到没有用胶质芽孢杆菌处理石颗粒较大、形状不规则、有棱有角，且钾长石颗粒间排列杂乱无章；与对照质芽孢杆菌处理条件下钾长石颗粒变小、边棱消失、形状规则近似球状、钾长间排列紧密。由两张电镜扫描图对比可以推断胶质芽孢杆菌可以有效的分解钾使钾长石颗粒分解变小。这可能是因为胶质芽孢杆菌在生长繁殖过程中会产生代谢产物，其中有机酸、质子与 CO2可以使 pH 降低从而使钾长石被酸解，荚也是胶质芽孢杆菌生长繁殖过程中的代谢产物，其可以与菌体共同作用通过磨合作用分解钾长石并释放出有效钾，从而使钾长石颗粒变小。

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