微生物菌劑在育苗基質中的應用與研究進展.pdf

園藝學 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技 年第期微生物菌劑在育苗基質中的應用與研究進展周 建（河南科技學院園藝園林學院 ，河南新鄉(xiāng) ）摘要 綜述了微生物菌劑在輕型基質中的應用與研究，從有機質降解、調控基質理化性狀、促進植物生長與發(fā)育等方面展開論述，分析了微生物菌劑在基質中的作用機制與存在的問題。最后，根據(jù)問題提出 了微生物菌劑在基質應用中的發(fā)展方向，為新型菌劑基質的開發(fā)提供了指導。關鍵詞 微生物菌劑；育苗基質；應用；作用機制中圖分類號 文獻標識碼 文章編號 （） 開放科學（ 資源服務 ）標識碼（） （ ， ，） ， ， ， ， ， ； ； ； 育苗基質是種苗生產(chǎn)的基礎物質 ，為植物提供良好的生長環(huán)境，可為幼苗提供穩(wěn)定協(xié)調的水、氣、肥，成為幼苗根系營養(yǎng)庫，保證根系從中按需選擇吸收養(yǎng)分和水分。育苗基質質量直接決定了幼苗生長發(fā)育與成苗質量。育苗基質大多采用草炭或腐熟降解的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物配制而成， 目前大部分育苗基質存在有效氮、 有效磷、有效鉀轉化率低以及灰分偏高、酸性大、肥力較差、后勁不強、 有機質降解速度慢等問題 。因此， 部分優(yōu)良的育苗基質需進行人為調節(jié) ，例如添加營養(yǎng)驅動劑與保水劑。針對育苗基質的缺陷 ， 研究者大多考慮增加基質的肥料，注重基質材料選擇及各組分的配比調節(jié) ，而對于基質作用機理卻鮮有逆向思維， 主要以被動調節(jié)為主。隨著我國微生物技術研究的不斷深入， 微生物菌劑得到廣泛應用， 少數(shù)研究者嘗試加入一些專性生物菌劑等生物驅動劑以提高有機質的腐熟降解速度，曾強植物吸收肥料的能力 ，提高基質中有效肥料的利用效率 ，從而達到對育苗基質和植物進行主動改造的目的。微生物菌劑是經(jīng)過生產(chǎn)擴繁所得的活性制劑 ，形態(tài)多為溶液、粉狀、 固體?；钚灾苿┲形⑸镏饕譃楣痰鷦?、光合細菌菌劑、促生菌劑、 細菌菌劑、真菌菌劑、放線菌菌劑等；按所含微生物種類多寡分為單一微生物菌劑、復混微生物菌劑 。大量試驗證明，通過添加微生物菌劑 ，可以有效提高有機質的腐熟降解速度 ，改善基質理化性質與植物生長環(huán)境顯著促進育苗植株的生長與發(fā)育 ，加大生物量累積， 提高植株的經(jīng)濟產(chǎn)品產(chǎn)量與質量 微生物菌劑的應用與研究 腐熟降解育苗基質秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物作為育苗基質的主要材料，在自然條基金項目 河南省教育廳 自然科學項 目 （ ） 。作者簡介 周建（ ）， 男 ，湖南漢壽人， 博士 ，副教授。研究方向：植物逆境生理生態(tài)。收稿日期 件下發(fā)酵需要較長的時間 ，無法滿足育苗基質的生產(chǎn)需求。為了提高基質材料的發(fā)酵速度，縮短發(fā)酵時間 ，部分專性微生物菌劑被應用到基質材料的腐熟發(fā)酵試驗，摸索各類基質降解的最佳菌劑配方，便于促進育苗基質的生產(chǎn)速度、擴大育苗基質生產(chǎn)規(guī)模。李光義等 研究發(fā)現(xiàn)， 嗜熱菌、有機廢物發(fā)酵菌均可加快木薯桿基質的腐熟，在處理第 天溫度就達到峰值， 其中以嗜熱菌優(yōu)勢更加明顯； 種菌劑對基質質量的影響相差不大，基質中總碳、總氮等性狀指標良好， 表明兩者在木薯桿降解中具有一定的應用價值。對于枸杞枝條而言，粗纖維復合益菌、鋸末專用復合菌則比較適合進行基質化降解處理，兩者在第 天可促進枸杞枝條基質進入高溫分解期， 且高于的時間分別達到和，均加快了腐熟進度； 腐熟后 ， 接種種菌劑的基質碳氮比值分別降低 、 ， 其他指標基本符合栽培標準。與枸杞枝條類似，粗纖維降解菌比較適合苦參枝條的腐熟降解處理，快速進入高溫期 ，且高溫期較長，其中以上高溫達到 ，堆腐降解效果最好；后， 苦參枝條基質接近環(huán)境溫度，其理化性質適合育苗與栽培然而 ，上述研究主要關注篩選適合基質腐熟的菌劑種類 ，但對于菌劑的最佳使用劑量則研究較少。尚秀華等 在稻殼基質中添加不同質量濃度的發(fā)酵菌劑 ，發(fā)現(xiàn)基質添加 發(fā)酵囷的綜合效果最好，其腐熟溫度最筒（！ ） ，筒溫持續(xù)期最長 ，以上筒溫達到 ，且基質腐熟效果最好，培育幼苗質量最佳。因此，該菌劑及其濃度在稻殼基質實踐生產(chǎn)上具有重要的參考意義。 改善育苗基質理化性狀在育苗基質中 ，添加微生物可加強有機質降解，勤口基質中有效元素，并通過分泌活性物質進一步改善育苗基質結構與理化性質 。侯樂梅等在雞糞基質和牛糞基質中分別添加地福來（北京地福來科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)） 、酵素菌、周 建：微生物菌劑在育苗基質中的應用與研究進展菌及枯草芽孢桿菌等生物菌劑 ，研究其對基質性狀的影響 ， 結果表明 ， 處理后 ，基質脲酶、蔗糖酶和堿性磷酸酶活性均顯著提高 ， 其中添加地福來的基質的酶活最高 ，分別高于對照 、 、 。在酸性煤矸石基質與堿性粉煤灰基質中添加菌根菌（摩西球囊菌） 、 固氮菌 ，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，菌劑能顯著調控煤矸石基質酸堿值，使其值由 上升為 ，但堿性基質的值下調不明顯 ；雙接摩西球囊菌與固氮菌可顯著提高基質中有效氮和有效磷含量，顯著改善了植物生長環(huán)境 。在泥炭、珍珠巖、蛭石、椰糠等組成的混合基質中加入混合菌劑（包含固氮、解磷、解鉀等多種微生物）、圓褐固氮菌劑 ， 處理 后 ，發(fā)現(xiàn)混合菌劑可顯著改善基質理化性狀，綜合表現(xiàn)最佳，其有機質、速效磷、速效鉀的含量分別達到 、 、 ？。與此類似 ，在稻早育狹苗基質中添加復合囷 （ 黑曲霉、韋氏牙抱桿囷 、解淀粉芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、葡萄球菌、氧化木糖無色桿菌等） ，基質水分含量、持水孔隙度等指標上升，堿解氮、速效磷及速效鉀高于非加菌對照 、 、 ， 而碳氮比值低于對照 ， 更利于水稻秧苗生長？。因此，復合生物菌劑是育苗基質發(fā)展的一個重要方向。買買提吐遜？ 肉孜等間在黃瓜栽培基質（草炭：蛭石 ： ）中添加淀粉降解枯草芽孢桿菌、摩西球囊霉等菌劑 ，經(jīng)過連續(xù) 茬種植， 發(fā)現(xiàn)摩西球囊霉菌劑能保持基質酸堿度穩(wěn)定，改善基質營養(yǎng)環(huán)境 ；淀粉降解枯草芽孢桿菌劑能顯著減少基質中細菌等病原菌數(shù)量， 曾加放線菌等有益微生物數(shù)量。此外，添加益生酵母菌可增加玉米梧稈基質的有益菌數(shù)量，同時增加基質蛋白質、有機酸、粗纖維含量， 可顯著改善基質質量在煙草廢棄物堆肥中添加微生物菌劑 ，基質中 、元素含量及總孔隙度、持水孔隙度得到顯著提高 ， 而基質容重降低？。酵素菌可縮短雞糞和稻草等材料的氨揮發(fā)時間 ， 降低揮發(fā)量， 保存基質中氮元素，去除臭味 ，可明顯改善基質產(chǎn)品質量？。 提高基質育苗質量微生物囷劑可以改善基質結構 ，提筒基質的養(yǎng)分供應能力 ，并能通過菌根加強植物對營養(yǎng)元素的吸收， 促進植物生長。聶 麗等 在稻草育秧苗基質中添加復合菌（黑曲霉、 韋氏芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、葡萄球菌、氧化木糖無色桿菌等） ，對秧苗產(chǎn)生了顯著影響 ，其處理秧苗根系電導率最大 ，而葉片多酚氧化酶（） 、根系過氧化物酶（）和苯丙氨酸解氨酶（）等抗氧化酶活性均顯著高于非接菌植株，表明復合菌劑提高了基質秧苗的抗性與質量。在隨后的栽培過程中 ，接菌秧苗的葉面積指數(shù)、干物質質量及、 元素吸收均高于非接菌秧苗 ， 形成了較多的有效穗和充足的總穎花量， 稻產(chǎn)量提高了 ，表明添加復合菌劑的稻草基質是一種有效的水稻育秧基質金生英等研究表明， 復合菌劑對基質栽培金銀花的生長發(fā)育影響顯著，處理 之后 ，其幼苗高度和覆蓋度分別提高 和 買買提吐遜？ 肉孜等？經(jīng)過連續(xù) 茬試驗 ，發(fā)現(xiàn)基質中添加淀粉降解枯草芽孢桿菌、摩西球囊霉等菌劑后 ，接菌植株的根長、根表面積及根體積得到顯著提高 ，使黃瓜 茬單株產(chǎn)量分別提高 、 、 。在栽培過程中 ， 黃瓜幼苗接種淀粉降解枯草芽孢桿菌后 ， 其葉綠素含量上升 ，能保持較高的光合效率，而且經(jīng)歷低溫后光合功能恢復正常歷時較短。接種淀粉降解枯草芽孢桿菌能顯著提高黃瓜幼苗的抗寒性和低溫貯藏能力 ， 摩西球囊霉功能次之，低溫處理時幼苗光合功能與對照無顯著性差異。 由此表明 ，淀粉降解枯草芽孢桿菌能增強黃瓜基質栽培幼苗對低溫逆境的適應性， 在黃瓜基質栽培生產(chǎn)中具有較大的應用潛力。趙 佳等在牛糞基質中加入降解淀粉芽孢桿菌 ， 發(fā)現(xiàn)添加菌劑顯著降低了甜瓜幼苗枯萎病、根腐病等病害的發(fā)病率，使其產(chǎn)量增加。與甜瓜相似， 在雞糞基質和牛糞基質中添加地福來（北京地福來科技發(fā)展有限公司 ）、酵素菌、菌及枯草芽孢桿菌后， 番茄產(chǎn)量與質量得到顯著提升，其中地福來綜合效果最好，單株產(chǎn)量分別比各自的對照高 和 ，果實含量分別提高 和 。添加菌根菌后 ，辣梂（幼苗質量得到明顯提高 ， 菌劑顯著提高了幼苗株高、莖粗、干質量和鮮質量，植株光合作用增強。究其原因是菌根菌與植株共生的菌根增加了根系的吸收范圍與吸收能力 ，從而有效促進了辣椒基質幼苗的生長與光合功能 。 育苗基質微生物菌劑的作用機制 促進無效元素向有效元素的轉化 ，提高植物的元素利用率菌根菌通過菌絲與植物根系形成共生菌根，可提高植物根系對養(yǎng)分元素的吸收范圍與吸收能力足進植物生長。試驗數(shù)據(jù)表明， 生物菌劑可改善基質物理結構？， 提高基質酶活性 ，曾加有益微生物菌群數(shù)量？，提高育苗基質質量。在基質或自然環(huán)境中存在許多不能為植物所吸收的無效營養(yǎng)元素，例如不溶性或者有機類養(yǎng)分。許多微生物菌劑 ，例如固氮菌、解磷菌、解鉀菌等， 可通過固定空氣中氮素， 或分泌一些有機酸和酶類 ， 或通過吸附鈣將無效氮、磷、鉀元素轉化成為植物能直接吸收的有效氮、磷、鉀元素 ， 提高植物元素利用率 ，調整植物營養(yǎng)狀態(tài)。菌與毛霉菌混施 ，可以促進麥秸稈顆粒基質中大量有效磷的轉化， 并通過根外菌絲加強了磷元素的吸收，促進了萬壽菊生長發(fā)育 ，使其提前 開花均。 通過生理生化途徑直接調控植株， 提高基質育苗質量與植物共生的微生物可以產(chǎn)生植物生長激素，如細胞分裂素、生長素、赤霉素、乙烯、脫落酸等植物激素。這些生長激素會對植物生長起到一定的調控作用，例如生長素可以直接促進植物生長。席琳喬等從長絨棉和陸地棉根際分禽的固氮菌菌株均有分泌生長激素（ ）的能力， 分別為 和 ，對棉花植株生長具有重要影響。某些菌劑， 例如淀粉降解枯草芽孢桿菌劑 ， 能顯著增加放線菌等有益微生物數(shù)量。隨著有益根際微生物的發(fā)展，微生物能形成大量煙酸、生物素、泛酸、 水楊酸、核酸、有機酸等產(chǎn)物，各種產(chǎn)物通過多種途徑調控植物 ，或直園藝學 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技 年第期接促進植物生長， 或促進植物根系對礦質元素的吸收？等，從而多向調節(jié)植物生長， 提高基質育苗質量。 調控根系有益微生物種群 ，提高植物對病蟲害的抗性添加微生物菌劑能增加植物根系有益微生物群數(shù)量抑制植物病原菌的活動， 減低植物病害感染率。在育苗過程中 ，微生物菌劑調控植物根系有益微生物群 ，通過多種途徑提高其對病蟲害的抗性。一是產(chǎn)生鐵載體抑制病害。鐵載體可以與結合，而與有害病菌、真菌形成競爭， 抑制其孢子萌發(fā)。例如熒光假單胞菌可以形成專一載體復合物（假單胞桿菌素）抑制有害真菌、細菌的活動 。二是形成次生代謝物卵磷脂酶和幾丁質分解酶， 提高植物的直接抗病害能力。卵磷脂酶 作用于細胞膜， 影響其透性及其生理功能 ，具有強化植物激素和抑病物質的防病促生作用； 幾丁質分解酶可以直接溶解致病細菌的細胞壁， 抑制有害微生物活動， 降低植物病害感染幾率？。三是有益微生物產(chǎn)生抗生素，如紫色鏈霉菌產(chǎn)生的抗生素和小單孢菌產(chǎn)生的纖維素酶閩， 可以直接對病蟲害形成防御， 從而增強植物的抵抗能力。 育苗基質微生物菌劑存在的問題與發(fā)展趨勢我國是個農(nóng)業(yè)大國，擁有產(chǎn)能巨大的農(nóng)業(yè)有機廢棄物，將其轉化為輕型基質 ，既可減少環(huán)境污染，又能代替土壤在無土栽培中加以應用。其中 ，微生物菌劑在基質生產(chǎn)中具有重要的生產(chǎn)地位， 既可加快有機質降解速度， 又可提高基質育苗質量。目前，微生物菌劑在我國輕型基質開發(fā)與應用中存在一定的局限性，還有待進一步發(fā)展。一是微生物菌劑研究比較落后 ，大范圍生產(chǎn)應用的高活性、高效率菌株較少 ， 尤其是那些纖維含量很高的有機廢棄物如花生殼等缺乏專用菌株；二是菌劑基質研究與生產(chǎn)比較粗放、落后 ，注重菌種的篩選與應用 ，但對于菌劑基質研究深度不夠，例如菌劑的最佳施用量、接種條件、接種方式等還未完全明確；三是缺乏微生物的系統(tǒng)概念，基質菌群的研究比較淺顯?；|中微生物菌劑是一個生態(tài)系統(tǒng)， 在體現(xiàn)微生物菌多樣性的同時，更要研究微生物之間的關系 ，例如有益微生物種群的多樣性與發(fā)展、致病微生物動態(tài)等，便于形成一個健康、穩(wěn)定的糸統(tǒng)。針對存在的問題 ，應強化以下途徑的研究 ：一是加強微生物技術方面的研究 ，包含自然菌株篩選、純化、工藝及保質等方面內容 ，培育出高活性、高品質的微生物菌劑 ，尤其是一些特有基質專用的微生物菌劑 ； 二是加強菌劑基質生產(chǎn)的系統(tǒng)化探索與研究 ，尤其是一些關鍵的技術細節(jié) ，形成嚴謹?shù)木鷦┗|生產(chǎn)技術體系與標準， 可以在生產(chǎn)實踐中直接推廣應用 ； 三是注重復合菌劑基質開發(fā)， 優(yōu)化菌劑間的配比， 深入研究基質中微生物系統(tǒng)動態(tài)及其與植物根系的互作，形成健康、穩(wěn)定的復合菌劑基質 ，促進基質育苗的發(fā)展關。 參考文獻 汪羞德設施農(nóng)業(yè)相關技術北京： 中國農(nóng)業(yè)科技出版社， 邵文奇， 孫春梅 ，紀力 ， 等草木灰蔬菜育苗基質的特性及應用浙江農(nóng)業(yè)科學 ， （ ）： 呂桂云 ， 陳貴林 ，齊國輝黃瓜菌根化育苗基質的研究 中國蔬菜， （）： 王其傳， 孫錦， 束勝， 等微生物菌劑對日光溫室辣椒生長和光合特性的影響 南京農(nóng)業(yè)大學學報 ， ， （ ）： 束勝，蔡忠，朱忠貴， 等微生物菌劑在蔬菜基質研發(fā)與應用上的研究進展 長江蔬菜， （ ）：問馮海萍， 曲繼松，楊冬艷， 等接種微生物菌劑對枸杞枝條基質化發(fā)酵品質的影響環(huán)境科學學報， ， （ ） ： 馮海萍， 曲繼松，楊冬艷， 等外源微生物對苦參基質化發(fā)酵腐熟效果的影響農(nóng)業(yè)機械學報 ， ， （ ）： 周建 ，楊立峰不同配比基質的特性及其對萬壽菊的影響河南科技學院學報（ 自然科學版） ， ， （ ）： 劉歡 ，姚拓 ， 李建宏 ， 等 叢枝菌根真菌對番茄生長的影 甘肅農(nóng)業(yè)大學學報， ，（ ）： 孫超 ，賀超興 ， 于賢昌 ，等摩西球囊霉對蘆筍幼苗生長和礦質營養(yǎng)吸收的影響 中國蔬菜， （ ）： 李光義 ，田豐，侯憲文 ， 等兩種菌劑對木薯稈基質發(fā)酵效果的影響 熱帶作物學報， ， （ ）： 尚秀華 ，謝耀堅，張沛健， 等稻殼基質化腐熟處理微生物菌劑添加量的研究桉樹科技， ， （）： 侯樂梅 ，孟瑞青，乜蘭春， 等 不同微生物菌劑對基質酶活性和番茄產(chǎn)量及品質的影響 應用生態(tài)學報， ， （ ）： 畢銀麗 ， 吳福勇，武玉坤接種微生物對煤礦廢棄基質的改良與培肥作用 煤炭學報 ， （ ）： 金生英 ，黃佳敏，徐輝， 等 復合菌劑對攀援植物生長發(fā)育及培養(yǎng)基質養(yǎng)分的影響研究 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