田俊嶺， 彭桂香， 李永濤， 譚志遠(yuǎn)， 楊盼盼， 張海春， 劉麗輝， 陳旭東

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，廣州510642

光合細(xì)菌(photosynthetic bacteria，PSB)是具有原始光能合成體系的原核生物的總稱［1］。光合細(xì)菌在有光照缺氧的環(huán)境中能進(jìn)行光合作用，利用光能同化二氧化碳。20世紀(jì)80年代以前，光合細(xì)菌主要應(yīng)用在污水凈化、水產(chǎn)畜牧產(chǎn)品養(yǎng)殖［2］，近年來(lái)，光合細(xì)菌除了應(yīng)用在食品、醫(yī)藥保健等方面［3］外，也在農(nóng)業(yè)方面得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。研究表明，它能有效改善植物根際土壤的微生態(tài)環(huán)境，提高植物的抗病能力，降低蔬菜中亞硝酸鹽的含量。光合細(xì)菌能夠利用光能，將一些有機(jī)小分子如有機(jī)酸、氨基酸固定，其代謝物中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、未知的生長(zhǎng)刺激物和抗病毒物質(zhì)，能刺激植物生長(zhǎng)，并提高植物的免疫力［4］。盆栽及大田條件下噴施光合菌劑的上海青、生菜和黑葉白產(chǎn)量均顯著提高［5～6］。本實(shí)驗(yàn)采用一種高效光合菌劑，研究光合菌劑對(duì)辣椒生長(zhǎng)和土壤微生物活性的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試土壤 本試驗(yàn)在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)場(chǎng)試驗(yàn)田開(kāi)展。該農(nóng)田采用常規(guī)耕作方式，種植葉菜類(lèi)蔬菜，土壤較貧瘠。農(nóng)田距離河水100 m左右，光照充足，土質(zhì)為沙壤土。采用5點(diǎn)取樣，確定供試土壤的理化性質(zhì)(見(jiàn)表1)。

1.1.2 供試品種 辣椒種子“超級(jí)十六號(hào)”由廣州市綠霸種苗有限公司提供。

1.1.3 供試細(xì)菌 液體光合菌劑(膠狀紅長(zhǎng)命菌，Rubrivivax Gelatinosus)由華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院分子遺傳實(shí)驗(yàn)室提供。

表1 供試土壤理化性質(zhì)Table 1 Physical and chemical properties of the test soil.

1.1.4 主要實(shí)驗(yàn)儀器 凱氏定氮儀(Gerhardt Vapodest 20s，廣州貝森儀器有限公司)、紫外分光光度計(jì)(TU-1810PC，譜析通用儀器有限公司)、火焰光度計(jì)(Digital Flame Analyzer 2655-00，上海普奧分析儀器有限公司)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

大田辣椒試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，共12個(gè)小區(qū)隨機(jī)排列，每個(gè)小區(qū)的面積為6 m2(5 m×1.2 m)。4個(gè)處理分別為:菌液+化肥(T1)，滅菌菌液+化肥(T2)，化肥(T3)，清水對(duì)照(T4)。

2013年7月10日育苗，8月12日移栽，12月10 日拉秧。移栽10 d、25 d、40 d、55 d 和70 d 后各施肥一次。除 T4處理外，每個(gè)小區(qū)施尿素90 g、過(guò)磷酸鈣45 g和氯化鉀45 g。化肥與菌液或滅菌菌液分開(kāi)施用，將菌液和滅菌菌液用清水稀釋100倍后施用，每次施入稀釋后的光合菌劑或滅菌菌液10mL/株。

1.3 測(cè)試項(xiàng)目

1.3.1 土壤理化性質(zhì)測(cè)定 每個(gè)處理取3個(gè)點(diǎn)，參照《土壤農(nóng)化分析》［7］，測(cè)定收獲期土壤中pH、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀。

1.3.2 植株理化性質(zhì)測(cè)定 每個(gè)處理隨機(jī)取3棵植株或果實(shí)，每個(gè)植株或果實(shí)進(jìn)行3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)。盛果期測(cè)定辣椒植株葉片全氮、全磷和全鉀含量，單個(gè)果實(shí)的果長(zhǎng)和單果重;收獲期分別測(cè)定辣椒植株鮮重、干重。

1.3.3 土壤生物學(xué)性狀測(cè)定 辣椒生長(zhǎng)期每隔15 d，即每次施肥后5 d采土樣1次，采用隔離罐－堿液吸收法［8］測(cè)定土壤微生物基礎(chǔ)呼吸強(qiáng)度，采樣深度為0～20cm。

1.4 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用 SAS(Statistics Analysis System)v8.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用Duncan's法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析，其中 n=3，α=0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)辣椒生物量的影響

植物的鮮重和干重是反映植株生長(zhǎng)勢(shì)的重要指標(biāo)［9］，如表2所示，菌液+化肥處理(T1)中植株的平均鮮重為41.09 g，平均干重為7.43 g，平均果長(zhǎng)為15.84cm，單果重 34.49 g，均高于其他 3 個(gè)處理，并且鮮重、干重和單果重顯著高于其他處理。與清水對(duì)照處理(T4)相比，其他處理均能顯著提高植株長(zhǎng)勢(shì)，說(shuō)明貧瘠土壤中必須保證一定肥力，辣椒才能長(zhǎng)勢(shì)良好，提升果實(shí)質(zhì)量。而在施肥基礎(chǔ)上，增施光合細(xì)菌(T1處理)還能進(jìn)一步顯著提高辣椒植株長(zhǎng)勢(shì)，植株的鮮重、干重均與單施肥處理(T3)有顯著提高，單果重量明顯提高，果長(zhǎng)有所增加，但與單施肥處理(T3)無(wú)顯著差異，提示該光合細(xì)菌在土壤環(huán)境下繼續(xù)生長(zhǎng)，對(duì)根際土壤微環(huán)境產(chǎn)生一定影響。根據(jù)果實(shí)和植株鮮重的大幅提高，推測(cè)其促進(jìn)了植株根系的生長(zhǎng)，進(jìn)而提高了植株對(duì)水分的吸收利用;而增施滅菌菌液(T2)也能提高植株長(zhǎng)勢(shì)，提高單果重量，說(shuō)明菌液中富含的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和活性物質(zhì)可以直接或間接地被辣椒植株吸收、利用，但植株鮮重、干重、果長(zhǎng)和單果重上都和單施化肥處理(T3)沒(méi)有顯著性差異。

表2 不同處理對(duì)辣椒生物量的影響Table 2 Effect of different treatment on pepper biomass.

2.2 不同處理對(duì)葉片中氮、磷、鉀含量的影響

氮、磷、鉀對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育具有重要作用，葉片中的氮磷鉀含量是衡量植物長(zhǎng)勢(shì)的重要指標(biāo)。氮是植物葉綠素的重要組成成分，也是蛋白質(zhì)、核酸和脂類(lèi)物質(zhì)的重要成分，氮對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育至關(guān)重要，適量提高氮元素，植株能更加的枝繁葉茂，長(zhǎng)勢(shì)優(yōu)良。如表3所示，與清水對(duì)照(T4)相比，施肥處理(T3)僅對(duì)辣椒葉片中鉀含量有影響;而施用了光合菌劑能顯著提高葉片中全氮含量，可見(jiàn)光合細(xì)菌在其中發(fā)揮了其固氮活性，促進(jìn)了植株對(duì)有機(jī)氮的利用。施用肥料的3個(gè)處理之間全鉀含量沒(méi)有顯著差異;菌液+化肥處理(T1)的全磷含量卻明顯低于其他處理，這可能是由于光合細(xì)菌對(duì)磷的富集、促進(jìn)植株根系生長(zhǎng)使得磷在植株的分布發(fā)生較大改變。

表3 不同處理對(duì)辣椒葉片氮磷鉀含量的影響Table 3 Effect of different treatments on N，P，K content in pepper leaves.

2.3 不同處理對(duì)土壤微生物的影響

土壤微生物基礎(chǔ)呼吸是表征土壤質(zhì)量和肥力的重要生物學(xué)指標(biāo)，它能在一定程度上反映土壤微生物的整體活性［10］。由圖1可知，不同處理的土壤基礎(chǔ)呼吸，在30～60 d期間都不斷增強(qiáng)的。其中，菌液+化肥(T1)處理一直處于最高位置，說(shuō)明液體光合菌劑提高了微生物的整體活性;清水對(duì)照(T4)＞化肥(T3)，這可能是由于施加的化學(xué)肥料改變土壤結(jié)構(gòu)或pH，對(duì)微生物整體活性產(chǎn)生抑制作用引起的。

圖1 不同處理對(duì)土壤基礎(chǔ)呼吸強(qiáng)度的影響Fig.1 Effect of different treatments on the soil basis-respiration.

3 討論

前人研究結(jié)果表明，有益微生物能促進(jìn)植物營(yíng)養(yǎng)的吸收［11］。根據(jù)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，與單一施用化肥相比，光合菌劑明顯提高了盛果期植物葉片中全氮的含量，而氮是葉綠素的重要成分，因此光合細(xì)菌可能提高了植物葉綠素的含量，加速光合作用，從而提高了收獲期營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累。盛果期單果重更重，果實(shí)更加飽滿。

良好的土壤環(huán)境是植物生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，本實(shí)驗(yàn)表明整個(gè)生育期內(nèi)，光合菌劑確實(shí)能提高土壤微生物的基礎(chǔ)呼吸。土壤微生物的整體活性增強(qiáng)，有效改善了土壤根際環(huán)境。因此光合細(xì)菌可以通過(guò)改善土壤微生態(tài)環(huán)境促進(jìn)微生物活性，達(dá)到改善土壤環(huán)境的效果，從而促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育。

在較貧瘠的土壤中種植辣椒，聯(lián)合化肥施用光合菌劑可獲得比單純施用化肥更理想的效果，從長(zhǎng)期來(lái)看，能夠保持土壤肥力、改善蔬菜種植的土壤環(huán)境，因此具有非常良好的應(yīng)用開(kāi)發(fā)前景。

［1］徐芬芬，俞曉鳳.光合細(xì)菌的光合作用及應(yīng)用展望［J］.生物學(xué)教程，2011，36(6):2，3.

［2］何振平，王秀云，孫學(xué)文，等.光合細(xì)菌的研究進(jìn)展［J］.河北職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，14(1):69－72.

［3］華建峰，馮有智，蔣 倩，等.砷污染土壤中施用光合細(xì)菌對(duì)煙草生長(zhǎng)和砷吸收的影響［J］.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2010，26(6):275－280.

［4］李俊霖，夢(mèng)玉平，趙利華.光合菌對(duì)溫室茄子產(chǎn)量及品質(zhì)的影響［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，(11):76－77.

［5］謝修志，謝向堅(jiān).光合細(xì)菌菌液對(duì)蔬菜品質(zhì)影響的初報(bào)［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，(12):86－87.

［6］彭桂香，張 茜，楊 芳，等.光合細(xì)菌sbg11培養(yǎng)條件的優(yōu)化及施用于生菜上的效果［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，39(23):78－81.

［7］鮑士旦.土壤農(nóng)化分析［M］.(第三版).北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1981.

［8］李凌浩，楊 晶.土壤呼吸及其測(cè)定法［J］.植物雜志，2003，(5):36－37.

［9］鄭光華.植物栽培生理［M］.濟(jì)南:山東科技出版社，1980.

［10］姚槐應(yīng)，朱海平，張勇勇，等.不同培肥管理措施對(duì)土壤微生物生態(tài)特征的影響［J］.土壤通報(bào)，2003，(2):140－142.

［11］Xu H L，Yan P S.Influence of EM Bokashi on nodulation，physiological characters and yield of peanut in nature farming fields［J］.J.Sustain.Agr.，2002，2(19):105－112.