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Effects of bio-fertilizers with different PGPR strain combinations on yield and quality of alfalfa

不同促生菌株组合对紫花苜蓿产量和品质的影响



全 文 :书不同促生菌株组合对紫花苜蓿产量和品质的影响
韩华雯1,2,孙丽娜1,3,姚拓1,2,4,荣良燕1,5,刘青海1,2,卢虎1,2,马晖玲1,2
(1.甘肃农业大学草业学院,甘肃 兰州730070;2.草业生态系统教育部重点实验室,甘肃 兰州730070;3.甘肃省武威市林业局,
甘肃 武威733000;4.中-美草地畜牧业可持续发展研究中心,甘肃 兰州730070;5.甘肃省草原推广总站,甘肃 兰州730070)
摘要:利用前期从苜蓿和小麦根际分离的3株溶磷菌(犅犪犮犻犾犾狌狊sp.,犘狊犲狌犱狅犿狅狀犪狊sp.和犃狕狅狋狅犫犪犮狋犲狉sp.)和1株根
瘤菌(犛犻狀狅狉犺犻狕狅犫犻狌犿犿犲犾犻犾狅狋犻)的不同组合研制苜蓿根际专用菌肥,并进行田间随机区组试验,测定其对苜蓿产量和
品质的影响。结果表明,单一菌株制作的菌肥处理替代半量磷肥处理后,苜蓿的干草产量和品质较CK(全量磷肥)
有所下降,但差异不显著;菌株组合制作的菌肥处理替代半量磷肥处理后,苜蓿的干草产量、粗蛋白(CP)、Ca、P和
粗脂肪(EE)含量分别较CK提高10.6%,16.4%,14.1%,11.9%和4.2%,酸性洗涤纤维(ADF)和中性洗涤纤维
(NDF)含量分别下降10.9%和7.7%。单一菌株的效果不及菌株组合,经分析比较后推荐S7和Jm170+Jm92+
Lx191+S7与半量磷肥配施可代替全量磷肥。
关键词:促生菌;菌肥;苜蓿产量;品质
中图分类号:S816;S541+.1  文献标识码:A  文章编号:10045759(2013)05010409
犇犗犐:10.11686/cyxb20130512  
  自1904年德国微生物学家LorenzHiltner首次提出“植物根际”这一概念以来,研究者对植物根际微生物进
行了较为深入的研究,并定义能够促进植物生长、防治病害、增加作物产量的微生物为促生根际菌(plantgrowth
promotingrhizobacteria,简称PGPR),为微生物肥料的发展和应用奠定了基础。微生物肥料又称生物肥料、菌
肥、接种剂(microbialinoculant)等,是含有特定微生物活体的制品,通过其所含微生物的生命活动,增加植物养
分供应量或促进植物生长,提高产量,改善农产品品质及农业生态环境[1]。据2009年统计,生物肥料在优质农产
品生产方面(如国家生态示范区、绿色和有机农产品基地等)已成为肥料的主力军,其用量超过400万t,约占我
国生物肥料年产量的50%,而这一数字还在不断上升。人工接种微生物,即施用微生物肥料,是维持和提高土壤
肥力的有效手段,在我国现有栽培与管理(如不合理或过多使用化肥、复种指数高、不合理使用农药等)下是必不
可少的。随着科学研究的深入,微生物的作用和在我国农业可持续发展中的地位将会更为突显,也是发展低碳农
业的必然[2]。
紫花苜蓿(犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪)是一种栽种历史悠久、适应性强的多年生优质豆科牧草,具有产量高、草质优、
营养丰富、适口性好和易于家畜消化等优点,是我国西北干旱半干旱地区人工草地的当家牧草之一[3]。国内外关
于接种根瘤菌提高苜蓿产量的例子不胜枚举,但我国绝大部分土壤缺乏有效磷,严重制约了作物产量的提高[4]。
谭周进等[5]证实磷是植物体内能量传递和转化的重要元素,直接和间接地影响生物固氮,植物结瘤和保持固氮酶
活性比正常生长需更多的磷。韩文星等[6]报道利用不同菌株组合替代磷肥可显著提高燕麦的蛋白含量、降低纤
维含量。韩光等[7]研究表明在苜蓿上接种溶磷菌和根瘤菌不仅可以培肥地力,还能显著提高苜蓿产量。李玉娥
等[8]报道对苜蓿接种溶磷菌可明显提高苜蓿株高、茎粗、干重、干鲜比和叶茎比。另外,由于作物生长发育需要多
种营养元素[9],单一菌种、单一功能的微生物肥料已经不能满足现代农业发展的需求,微生物肥料研究方向由单
一菌种肥料向复合菌种肥料的转变势在必行。目前关于微生物肥料在燕麦(犃狏犲狀犪狊犪狋犻狏犪)、水稻(犗狉狔狕犪狊犪狋犻狏犪)
和玉米(犣犲犪犿犪狔狊)等农作物及草莓(犉狉犪犵犪狉犻犪犪狀犪狀犪狊狊犪)、甘薯(犐狆狅犿狅犲犪犫犪狋犪狋犪狊)等水果和蔬菜产量方面研究较
104-112
2013年10月
   草 业 学 报   
   ACTAPRATACULTURAESINICA   
第22卷 第5期
Vol.22,No.5
收稿日期:20120528;改回日期:20120809
基金项目:国家自然基金(30960265),甘肃省农业科技创新项目(GNCX201245),甘肃省农牧厅生物技术专项(GNSW201108)和现代农业产
业技术体系(CARS35)资助。
作者简介:韩华雯(1989),女,甘肃庆阳人,在读硕士。Email:hhw19890207@126.com
通讯作者。Email:yaotuo@gsau.edu.cn
多[1014],但有关菌种互作对紫花苜蓿品质影响研究很少[7]。本研究利用3株溶磷菌与1株根瘤菌制作单一和复
合菌株生物菌肥,研究其对紫花苜蓿干草产量和品质的影响,为实现苜蓿无公害生产、减少化肥投入量及微生物
资源定向利用提供依据和支撑。
1 材料与方法
1.1 供试植物
紫花苜蓿品种为阿尔冈金,种子从甘肃创绿草业科技有限公司购得。
1.2 菌株来源
供试菌株为甘肃农业大学草业学院草地生物多样性实验室提供的3株优良溶磷菌和1株分离自苜蓿根瘤的
根瘤菌,其特征见表1。
表1 供试菌株
犜犪犫犾犲1 犛狋狉犪犻狀狊犳狅狉狋犲狊狋
菌株号
Strain
code
菌株学名
Scientificname
宿主植物
Hostplant
促生特性
Function
固氮酶活性
Nitrogenaseactivity
(C2H4nmol/m·h)
溶磷量
Psolubilization
capacity(mg/L)
分泌生长素
IAAsecretingability
(μg/mL)
Jm170 犅犪犮犻犾犾狌狊sp. 苜蓿犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪 溶磷Psolubilization 58.97 178.2 4.34
Jm92 犘狊犲狌犱狅犿狅狀犪狊sp. 苜蓿犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪 溶磷Psolubilization 75.34 132.60 47.25
Lx191 犃狕狅狋狅犫犪犮狋犲狉sp. 小麦犜狉犻狋犻犮狌犿犪犲狊狋犻狏狌犿 溶磷Psolubilization - 200.02 54.36
S7 犛犻狀狅狉犺犻狕狅犫犻狌犿犿犲犾犻犾狅狋犻 苜蓿犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪 固氮Nfixation 1321.36 83.82 20.94
1.3 菌肥制作
1.3.1 菌株悬浮液制作 将LB斜面培养基上生长72h的1株根瘤菌与3株溶磷菌分别接种于100mLLB液
体培养基中,置于28℃,125r/min的摇床培养3~5d,测定 OD660值,确保 OD660值大于0.5,并用无菌水调节
OD660值一致(使菌数量处于同一水平),制成菌悬液,按表2设置处理进行菌株单一或组合施用(注:菌株不论是
单一还是组合,接种菌悬液总体积要相等,混合菌株体积比均1∶1或1∶1∶1或1∶1∶1∶1),保存备用。
1.3.2 固体菌肥制作 1)载体准备:将市售有机肥与泥炭以1∶2(预备试验筛选的比例)混合作为生物菌肥的
载体。将该混合体按50g每瓶分装,每处理3瓶,在121℃下连续灭菌1~2h备用。
2)菌肥制作:将灭菌后的混合载体倒入无菌自封袋中,用5mL无菌吸管吸取各处理菌悬液5mL接种到自
封袋中立即封口,将菌液与载体充分混匀,用灭菌针在自封袋的中央扎几个小孔,扎孔后的自封袋再外套一自封
袋,并在外层自封袋的四周扎几个小孔,一切操作均在无菌条件下进行。将做好的菌肥置于28~30℃下培养7
d,之后常温保存即可。
1.4 菌肥对苜蓿产量和品质影响测定
1.4.1 试验地概况 试验地设在甘肃农业大学兰州牧草试验站。该试验站位于兰州市西北部,地处黄土高原西
端,地理坐标为北纬36.03°,东经103.53°,海拔1517.3~2067.2m。年降水量200~320mm。供试土壤肥力
均匀,土壤类型为黄绵土(loessloam),土壤有机质含量0.84%,pH7.28,土壤含盐量0.247%,有效氮95.05
mg/kg,有效磷7.32mg/kg,有效钾182.8mg/kg。
1.4.2 试验设计 采用随机区组设计,3次重复。设计共设10个处理(表2)。条播,小区面积2m×5m,种子
用量为1kg/667m2,埂宽30cm,行距30cm。菌肥用量为0.5kg/667m2。化肥用量:全量磷肥(过磷酸钙)用
量为80kg/667m2;半量磷肥(过磷酸钙))用量为40kg/667m2。(注:磷肥为过磷酸钙,P2O5≥14%)。
1.4.3 菌肥施用及播种 将上述制作的各菌肥与种子混合拌种,于2006年8月进行播种。播深1~2cm,常规
田间管理。
1.4.4 测定项目及方法 于2007年6月7日、8月13日刈割,测定不同处理苜蓿干草产量(两茬草产量的测定
501第22卷第5期 草业学报2013年
均在初花期进行,每区每处理随机刈割1m样段,留茬高度5cm)、CP(半微量凯氏定氮法)、Ca(EDTANa2 络合
滴定法)、P(H2SO4-H2O2消煮-钼锑抗比色法)、EE(采用索氏浸提法)、ADF(VanSoest法)和 NDF(Rober
ston法)[15]。
1.5 数据处理
试验数据采用Excel2007进行处理,使用SPSS16.0进行统计分析,多重比较采用Duncan法。
表2 试验处理
犜犪犫犾犲2 犜狉犲犪狋犿犲狀狋狊犳狅狉犲狓狆犲狉犻犿犲狀狋
编号Number 处理Treatment 备注Comment
A P 全量磷肥对照。Fuldosephosphaticfertilizer(Control).
B Jm170+1/2P Jm170溶磷菌接种剂+半量过磷酸钙肥。Jm170inoculants+halfdosephosphaticfertilizer.
C Jm92+1/2P Jm92溶磷菌接种剂+半量过磷酸钙肥。Jm92inoculants+halfdosephosphaticfertilizer.
D Lx191+1/2P Lx191溶磷接种剂+半量过磷酸钙肥。Lx191inoculants+halfdosephosphaticfertilizer.
E S7+1/2P S7根瘤接种剂+半量过磷酸钙肥。S7inoculants+halfdosephosphaticfertilizer.
F Jm170+S7+1/2P Jm170溶磷菌与根瘤菌复合接种剂+半量过磷酸钙肥。S7andJm170inoculants+halfdose
Pfertilizer.
G Jm92+S7+1/2P Jm92溶磷菌与根瘤菌复合接种剂+半量过磷酸钙肥。S7andJm92inoculants+halfdoseP
fertilizer.
H Lx191+S7+1/2P Lx191溶磷菌与根瘤菌复合接种剂+半量过磷酸钙肥。S7andLx191inoculants+halfdose
Pfertilizer.
I Jm170+Jm92+S7+1/2P Jm170+Jm92溶磷菌与根瘤菌复合接种剂+半量过磷酸钙肥。S7+Jm170andJm92inocu
lants+halfdosePfertilizer.
J Jm170+Jm92+Lx191+S7+1/2P Jm170+Jm92+Lx191溶磷菌与根瘤菌复合接种剂+半量过磷酸钙肥。S7+Jm170+Jm92
andLx191inoculants+halfdosePfertilizer.
 注:磷肥为过磷酸钙肥。
 Note:Calciumsuperphosphatewasthemainingredientofphosphaticfertilizer.
2 结果与分析
2.1 菌肥对苜蓿干草产量的影响
干草产量是衡量苜蓿生产能力的重要指标。表3表明,不同菌肥处理对苜蓿干草产量影响显著。单一菌株
制作的菌肥(下称单一菌肥)处理不及全量磷肥(处理A,对照,下同)及菌株组合制作的菌肥(下称复合菌肥)处
理。复合菌肥处理较CK分别增加2.25%~11.98%(第1茬)和7.57%~20.95%(第2茬)。不同复合菌肥处
理对苜蓿产量影响亦不同,如复合菌肥处理G与处理F、H差异显著(犘<0.05)。各菌肥处理对苜蓿干草产量的
促生效果主要体现在第1茬,处理I、J与其他菌肥处理差异显著(犘<0.05),且促生效果最佳。苜蓿总干草产量
也因菌肥处理的不同变化明显,最大增幅可达到15.77%。
2.2 菌肥对苜蓿Ca、P含量的影响
苜蓿钙含量因菌肥处理不同而差异显著。除处理B外,其余各处理苜蓿钙含量均是第1茬高于第2茬。单
一菌肥处理替代半量磷肥处理较CK苜蓿钙含量下降0.37%~27.76%(第1茬)和0.54%~24.30%(第2茬),
处理B、C与CK差异显著(犘<0.05),与处理D、E差异不显著(犘>0.05)。对于复合菌肥处理,第1茬除处理G
外,其余处理较A钙含量增加9.64%~11.32%,第2茬较A提高2.89%~7.51%(第2茬)。另外,处理F与I
及J差异显著(第1茬)。复合菌肥处理中I、J的效果最为理想,这可能与多菌剂互作有关(图1)。
各菌肥处理对两茬苜蓿磷含量影响明显。单一菌肥处理与CK相比,苜蓿磷含量有不同程度下降,第1茬苜
蓿磷含量下降1.23%~22.69%,第2茬下降1.65%~22.63%。单一菌肥处理中,处理D的施用效果优于其余
601 ACTAPRATACULTURAESINICA(2013) Vol.22,No.5
单一菌肥处理,处理E最差,其中处理D与CK差异不显著 (犘>0.05)、与B、C、E差异显著(犘<0.05)。复合菌
肥处理中,第1茬磷含量较A提高1.53%~6.29%,第2茬提高0.91%~9.93%,除处理F外,其余菌肥处理第
2茬磷含量较A的增加幅度明显大于第1茬。处理J的效果最佳,I次之,F处理效果最差。第1茬F与J差异
显著,G与 H、I及J差异也显著。第2茬F与I及J差异显著(图2)。
表3 不同施肥处理对苜蓿干草产量的影响
犜犪犫犾犲3 犈犳犳犲犮狋狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犳犲狉狋犻犾犻狕犲狉犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狅狀犱狉狔狔犻犲犾犱狅犳犪犾犳犪犾犳犪
处理
Treatments
干草产量 Hayyield(kg/hm2)
第1茬1stcut 第2茬2ndcut
总产量
Totalhayyield
A(P) 7753.23cd 5666.13d 13419.36bcd
B(Jm170+1/2P) 7267.74de 5054.84e 12322.58cde
C(Jm92+1/2P) 6553.23f 4411.29f 10964.52e
D(Lx191+1/2P) 7027.42e 4895.16e 11922.58de
E(S7+1/2P) 7469.36d 5317.74d 12787.10cd
F(Jm170+S7+1/2P) 8437.10ab 6185.48c 14622.58ab
G(Jm92+S7+1/2P) 7927.42c 6095.16c 14022.58abc
H (Lx191+S7+1/2P) 8274.19b 6541.94b 14816.13ab
I(Jm170+Jm92+S7+1/2P) 8654.84a 6782.26ab 15437.10a
J(Jm170+Jm92+Lx191+S7+1/2P) 8682.26a 6853.23a 15535.49a
 注:各处理间有相同字母表示差异不显著,不同小写字母表示差异显著(犘<0.05),下同。
 Note:Differentlettersindicatesignificantdifference,samelettersindicatenosignificantdifference,smallettersmeansignificantdifference(犘<
0.05),thesamebelow.
图1 不同施肥处理下苜蓿钙含量的比较
犉犻犵.1 犆狅犿狆犪狉犻狊狅狀狋狅犮犪犾犮犻狌犿犮狅狀狋犲狀狋狅犳犪犾犳犪犾犳犪
狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋犳犲狉狋犻犾犻狕犲狉犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀 
图2 不同施肥处理下苜蓿磷含量的比较
犉犻犵.2 犆狅犿狆犪狉犻狊狅狀狋狅犘犮狅狀狋犲狀狋狅犳犪犾犳犪犾犳犪
狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋犳犲狉狋犻犾犻狕犲狉犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀 
 A:P;B:Jm170+1/2P;C:Jm92+1/2P;D:Lx191+1/2P;E:S7+1/2P;F:Jm170+S7+1/2P;G:Jm92+S7+1/2P;H:Lx191+S7+1/2P;
I:Jm170+Jm92+S7+1/2P;J:Jm170+Jm92+Lx191+S7+1/2P;不同字母表示差异显著(犘<0.05),下同。Differentlettersindicatesignificant
difference,thesamebelow.
2.3 菌肥对苜蓿CP的影响
饲料中蛋白质的供应对畜禽维持生命和进行生产具有重要的作用。在反映饲料营养价值的指标中,粗蛋白
(CP)含量一直都是人们所看重的一个重要指标。各处理对苜蓿粗蛋白质含量影响的测定结果见表4。不同菌肥
处理下,苜蓿粗蛋白质含量变化明显。单一菌肥处理(除处理E外),其余各处理的施用效果不及CK,且处理C
701第22卷第5期 草业学报2013年
与CK差异显著(犘<0.05)。复合菌肥处理苜蓿蛋白
质含量较A分别增加8.32%~24.35%(第1茬)和
8.52%~15.52%(第2茬),处理I、J均与F、G处理差
异显著(犘<0.05)。各施肥处理对两茬苜蓿蛋白质含
量变化影响不大,这可能与苜蓿特有的共生固氮体系
密切相关。
2.4 菌肥对苜蓿EE的影响
粗脂肪是饲料中的一个重要组成部分,它是饲料
重要的能量物质。饲料中粗脂肪含量超过5%,容易
引起腹泻或过肥,对于反刍家畜还会抑制瘤胃微生物
的繁殖,从而降低消化功能。菌肥对两茬苜蓿粗脂肪
测定结果见图3。不管第1茬还是第2茬,各菌肥处
理对苜蓿粗脂肪含量均有明显影响。单一菌肥处理对
苜蓿脂肪含量的影响不及 CK 效果好,分别下降
1.31%~7.04%(第1茬)和1.68%~16.70%(第2
茬)。第1茬各单一菌肥处理间差异不显著(犘>
0.05),第2茬处理B、C与D、E差异显著(犘<0.05);
复合菌肥处理中,脂肪含量CK提高2.04%~7.91%
(第1茬)和5.42%~12.40%(第2茬)。处理F、G两
茬苜蓿脂肪含量增加幅度(与CK相比)基本保持稳
定,其余处理变化较大。第1茬H与F及J差异显著
(犘<0.05),第2茬 G 与 H、I及J差异显著(犘<
0.05)。
表4 不同施肥处理对苜蓿粗蛋白质含量的影响
犜犪犫犾犲4 犈犳犳犲犮狋狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犳犲狉狋犻犾犻狕犲狉犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀
狅狀犮狉狌犱犲狆狉狅狋犲犻狀犮狅狀狋犲狀狋狅犳犪犾犳犪犾犳犪 %
处理Treatments
粗蛋白质含量
Crudeproteincontent
第1茬
1stcut
第2茬
2ndcut
A(P) 19.34d 19.11c
B(Jm170+1/2P) 18.27e 19.26c
C(Jm92+1/2P) 18.86e 18.25d
D(Lx191+1/2P) 19.48d 18.73cd
E(S7+1/2P) 20.96cd 20.39bc
F(Jm170+S7+1/2P) 21.76c 20.89b
G(Jm92+S7+1/2P) 20.95cd 19.93c
H (Lx191+S7+1/2P) 22.04bc 21.82ab
I(Jm170+Jm92+S7+1/2P) 23.13ab 22.55a
J(Jm170+Jm92+Lx191+S7+1/2P) 24.05a 22.62a
图3 不同施肥处理下苜蓿粗脂肪含量的比较
犉犻犵.3 犆狅犿狆犪狉犻狊狅狀狋狅犲狋犺犲狉犲狓狋狉犪犮狋犮狅狀狋犲狀狋狅犳犪犾犳犪犾犳犪
狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋犳犲狉狋犻犾犻狕犲狉犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀
 
2.5 菌肥对苜蓿中性洗涤纤维含量的影响
中性洗涤纤维(NDF)是指除脂肪、糖、淀粉和蛋
白质外的细胞壁主要组分,如纤维素、半纤维素、木质
素、硅酸盐和少量的蛋白质。各施肥处理对两茬苜蓿
NDF影响显著(表5),单一菌肥处理除处理E较A中
NDF含量下降了5.30%(第1茬)和5.20%(第2茬)
外,其余NDF均有所增加,处理C中NDF含量最高。
第1茬除B与C、A与D差异不显著外,其他各处理
间差异显著,第2茬除E与C、D差异显著外,其他各处理差异不显著;复合菌肥处理较A相比,NDF分别减少
7.54%~14.29%(第1茬)、7.25%~24.31%(第2茬)。施用处理J苜蓿NDF含量减少最为显著,处理G最差。
复合菌肥处理中,第1茬处理G与其余处理差异显著(犘<0.05),第2茬处理I、J与其余处理差异显著(犘<0.05)。
2.6 菌肥对苜蓿酸性洗涤纤维含量的影响
植物饲料中可溶于酸性洗涤剂的部分称为酸性洗涤剂溶解物(ADS),主要包括中性洗涤溶解物(NDS)和半
纤维素,剩余的残渣称为酸性洗涤纤维(ADF),包括纤维素、木质素和硅酸盐。两茬苜蓿ADF含量因施肥不同
而差异明显(表5)。单一菌肥处理中,除处理E的ADF含量较A有所减少外,其余各处理均有所上升,分别增
加4.26%~11.28%(第1茬)、5.35%~12.71%(第2茬)。第1茬除B与C、A与D、E差异显著外,其余各处理
差异不显著(犘>0.05),第2茬处理B与A、C、D差异不显著;复合菌肥处理替代半量磷肥均可显著降低苜蓿的
ADF含量,第1茬平均降低7.91%,第2茬平均降低11.88%,且对第2茬ADF的影响大于第1茬。复合菌肥
处理I、J的施用效果最佳,处理G最差,两茬处理I与J、F与G、H之间差异不显著,其他各处理差异均显著。
801 ACTAPRATACULTURAESINICA(2013) Vol.22,No.5
表5 不同施肥处理下苜蓿中性洗涤纤维(犖犇犉)和酸性洗涤纤维(犃犇犉)含量的比较
犜犪犫犾犲5 犈犳犳犲犮狋狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犳犲狉狋犻犾犻狕犲狉犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狅狀狀犲狌狋狉犪犾犱犲狋犲狉犵犲狀狋犳犻犫犲狉(犖犇犉)犪狀犱
犪犮犻犱犱犲狋犲狉犵犲狀狋犳犻犫犲狉(犃犇犉)犮狅狀狋犲狀狋狅犳犪犾犳犪犾犳犪 %
处理Treatments
NDF
第1茬1stcut 第2茬2ndcut
ADF
第1茬1stcut 第2茬2ndcut
A(P) 40.74b 39.99ab 32.19bc 28.24bc
B(Jm170+1/2P) 42.48a 39.67ab 35.82a 30.07ab
C(Jm92+1/2P) 42.29a 40.68a 35.63a 31.83a
D(Lx191+1/2P) 41.37b 40.15a 33.56b 29.75b
E(S7+1/2P) 38.58c 37.91b 31.55cd 27.87c
F(Jm170+S7+1/2P) 36.52d 35.97c 30.69d 25.95d
G(Jm92+S7+1/2P) 37.67c 37.09b 31.47cd 26.08cd
H (Lx191+S7+1/2P) 36.14d 33.78d 30.45d 24.53de
I(Jm170+Jm92+S7+1/2P) 35.83e 31.35e 28.32e 24.11e
J(Jm170+Jm92+Lx191+S7+1/2P) 34.92e 30.27e 27.29e 23.75e
3 讨论与结论
苜蓿是优质的绿色蛋白饲料作物,是解决我国蛋白质饲料匮乏问题的重要来源,产草量是衡量苜蓿生产性能
的重要指标。本研究结果表明,各菌肥处理对苜蓿干草产量的影响明显,增产效果总体呈现复合菌肥处理+半量
磷肥处理>全量磷肥处理>单一菌肥处理+半量磷肥处理。施用菌肥后苜蓿总干草产量较CK(全量磷肥处理)
增产15.77%,这与姚拓等[16,17]报道联合固氮细菌对燕麦株高有明显促进作用及席琳乔等[18]利用分离自燕麦、
草坪草等禾本科植物根际的联合固氮细菌接种燕麦对其株高有显著促进作用的研究结果一致。经分析比较,S7
和Jm170+Jm92+Lx191+S7的施用效果最佳,原因可能由于菌肥中所含的有益微生物在生长繁殖过程中不但
能够直接给作物提供某些营养元素,而且产生对植物有益的代谢产物,如细胞分裂素、吲哚乙酸、赤霉素、脱落酸
等,能够不同程度地刺激和调节植物生长使植物生长健壮,营养状况得到改善,进而达到增产效果[19,20]。Chen
等[21]研究证实,根际细菌促进植物生长的作用之一是提高植物对Mn的吸收并促进土壤中Mn的还原,而Mn是
多种酶的活化剂,能调节氧化还原过程,参与植物光合作用和N代谢,在植物体内起重要生理作用。另外,同小
娟等[22]利用EM微生物堆肥在冬小麦(犜狉犻狋犻犮狌犿犪犲狊狋犻狏狌犿)和夏玉米进行试验,结果表明年均总产比等量传统堆
肥增产8.3%~8.9%,其中冬小麦增产8.3%,夏玉米增8.2%~9.4%。刘旭等[23]研究表明,施用EM(effective
microbial,有益菌)生物有机肥可以促进甜玉米的生长,甜玉米植株株高、茎粗、叶面积均有所增加,植株前期生长
加快,植株抗倒伏和光合性能增强。李玉华等[24]在库尔勒香梨(犘狔狉狌狊spp)上的试验表明,在习惯施肥的基础上
增施微生物菌肥,产量提高2.56~4.24t/hm2,增产10.47%~17.33%。
一般认为牧草的品质是指牧草的营养成分含量,但是从畜牧学角度讲,牧草品质和饲用价值是相同的概念,
牧草品质包括某种营养成分含量(如蛋白质、纤维素和矿物质)及适口性、消化率或有毒物质,是衡量特定饲喂条
件下牧草对牲畜正常生理机能和畜产品影响的程度。研究表明,植物的成熟度、木质化和细胞壁含量是收获前影
响品质的主要因素,叶量损失、微生物(霉菌和细菌)活动和受热作用是收获后变质的主要因素[25]。本研究表明,
单一菌肥处理替代半量磷肥处理后,苜蓿的品质没有下降。复合菌肥替代半量磷肥后,苜蓿的蛋白质、Ca、P以及
粗脂肪含量分别较CK平均增加16.4%,14.1%,11.9%和4.2%,ADF和NDF含量平均下降10.9%和7.7%,
这可能与菌株之间的互作有着密不可分的关联,原因在于固氮菌和溶磷菌同时接种后,在二者的相互作用下合成
和分泌一些有异于单独接种的生理活性物质,这些物质或加速了磷细菌的生长和繁殖,或刺激不同有机酸的合
成,也可能提高了磷酸酶活性,从而促进菌株溶磷作用的发挥,说明它们之间存在协同作用,但有关固氮菌与溶磷
菌互作的机理尚不清楚。王富民等[26]证实磷细菌和固氮菌联合生长时,对发挥磷细菌的解磷作用十分有利,有
901第22卷第5期 草业学报2013年
助于土壤中水溶性磷的形成。饶正华等[27]对解钾菌与解磷菌及固氮菌的相互作用进行了研究,解钾菌的存在有
利于解无机磷细菌的繁殖,无机磷细菌对解钾菌的解钾能力影响不大。冯瑞章等[28]报道4株溶磷菌分别与固氮
菌共同培养后溶磷量大幅度上升,并且大于溶磷菌和固氮菌分别单独培养时的简单加和效应。Hortencia和
Victor[29]研究表明,PGPR对番茄(犔狔犮狅狆犲狉狊犻犮狅狀犲狊犮狌犾犲狀狋狌犿)果实品质有积极影响,特别是果实的大小和质地。
李保会等[30]对草莓的研究表明,施用微生物肥料后,草莓成熟果实含酸量降低,含糖量、糖酸比含量提高,从而提
高了果实品质。易艳梅和黄为一[31]研究发现溶磷菌EnHy401可以在盐碱土壤中良好定殖,对P、Ca、K、Mg等
矿质元素的吸收率与对照相比分别提高了34.4%,36.3%,31.5%,6.3%。Yanni等[32]从水稻根际分离出联合
固氮细菌(犚犺犻狕狅犫犻狌犿犾犲犵狌犿犻狀狅狊犪狉狌犿bv.狋狉犻犳狅犾犻犻)并接种于水稻,发现可显著增加宿主植物的粗蛋白含量(犘<
0.05)。
综上所述,施用各菌肥可明显的增加苜蓿的产量,改善苜蓿的品质,S7和Jm170+Jm92+Lx191+S7的施用
效果最佳。同时,菌肥与化肥或有机肥配施增产效果明显,单施微生物生物菌肥增产效果不稳定[33]。张等[34]
通过对青稞(犎狅狉犱犲狌犿狏狌犾犵犪狉犲)施用固氮菌菌肥发现,“半量氮肥+固氮菌肥”与全量氮肥有相近的效果,即在该
地区以“联合固氮菌肥+半量氮肥”的施用方式可以节省一半氮肥(56.25kg/hm2);韩文星等[6]在燕麦上的研究
表明,单施固氮菌肥或施用固氮(或溶磷)菌肥+半量化肥,能显著提高各生育期燕麦粗蛋白含量。溶磷(或复合)
菌肥+半量化肥处理下,燕麦粗脂肪含量显著提高。Yanni等[35]在田间用1/3氮肥用量加联合固氮菌(犚犺犻狕狅犫犻
狌犿狋狉犻犳狅犾犻犻)肥施用于水稻,获得了与施用全量氮肥(144kg/hm2)相当的产量,相当于节约氮肥96kg/hm2。
Govindarajan等[36]将犅狌狉犽犺狅犾犱犲狉犻犪MG43接种于甘蔗(犛犪犮犮犺犪狉狌犿狅犳犳犻犮犲狀犪狉狌犿),发现其可代替一半氮肥,可节
省氮肥70kg/hm2。从国内外学者的研究及本研究可看出,促生菌肥在田间的应用效果存在着很大差异。除了
与施用区气候特点、宿主植物、土壤状况有关,还受到包括菌种来源、菌剂组成、菌种组合与比例、载体种类与质
量、施用量的影响。因此,如何优化各种因子,以达到最佳的田间接种效果还需要进一步的深入研究。
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111第22卷第5期 草业学报2013年
犈犳犳犲犮狋狊狅犳犫犻狅犳犲狉狋犻犾犻狕犲狉狊狑犻狋犺犱犻犳犳犲狉犲狀狋犘犌犘犚狊狋狉犪犻狀犮狅犿犫犻狀犪狋犻狅狀狊狅狀狔犻犲犾犱犪狀犱狇狌犪犾犻狋狔狅犳犪犾犳犪犾犳犪
HANHuawen1,2,SUNLina1,3,YAOTuo1,2,4,RONGLiangyan1,5,
LIUQinghai1,2,LUHu1,2,MAHuiling1,2
(1.ColegeofPrataculturalScience,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730070,China;2.Key
LaboratoryofGrasslandEcosystem,MinistryofEducation,Lanzhou730070,China;3.Forest
BureauofWuweiCity,Wuwei733000,China;4.SinoU.S.CentersforSustainable
DevelopmentofGrasslandandAnimalHusbandry,Lanzhou730070,China;
5.GrasslandPromotingStationofGansuprovince,
Lanzhou730070,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:Inrecentyears,biofertilizershaveemergedasanimportantcomponentoftheintegratednutrient
supplysystemandholdgreatpromisetoimprovecropyieldsbecauseincreasinguseofchemicalfertilizersand
highproductivesystemsarecreatingenvironmentalproblems.TheeffectsofdifferentcombinationsofPGPR
strainsonyieldandqualityofalfalfa(犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪)werestudiedinrandomizedblockfieldexperiments
usingbiofertilizers.Thesewereproducedusingdifferentcombinationsofthreephosphatesolubilizingbacteria
(犅犪犮犻犾犾狌狊sp.,犘狊犲狌犱狅犿狅狀犪狊sp.and犃狕狅狋狅犫犪犮狋犲狉sp.)andonerhizobium(犛犻狀狅狉犺犻狕狅犫犻狌犿犿犲犾犻犾狅狋犻)strainiso
latedfromtherhizosphereofalfalfaandwheat.Hayyieldandqualityofalfalfadecreasedwhentreatedwith
monostrainbiofertilizer(containing50%phosphaticfertilizer)comparedwiththecontrol(100%phosphatic
fertilizer)althoughtherewasnosignificantdifference.Hayyield,contentofcrudeprotein(CP),calcium,
phosphateandetherextract(EE)increased10.6%,16.4%,14.1%,11.9%and4.2%respectively,while
aciddetergentfiber(ADF)andneutraldetergentfiber(NDF)werereducedby10.9%and7.7%.Thebenefit
ofmonostrainbiofertilizerwasinferiortothatofmixedstrainbiofertilizer.StrainsS7andJm170+Jm92+
Lx191+S7with50% phosphaticfertilizerarerecommendedasthebesttreatmentstosubstitutefor100%
phosphaticfertilizeinalfalfaproduction.
犓犲狔狑狅狉犱狊:plantgrowthpromotingrhizobacteria(PGPR);biofertilizer;alfalfayield;quality
211 ACTAPRATACULTURAESINICA(2013) Vol.22,No.5