張美存, 程 田, 多立安, 趙樹蘭

天津市動(dòng)植物抗性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 天津師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 天津 300387

微生物菌劑對(duì)草坪植物高羊茅生長(zhǎng)與土壤酶活性的影響

張美存, 程 田, 多立安, 趙樹蘭*

天津市動(dòng)植物抗性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 天津師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 天津 300387

從生活垃圾堆肥中分離出放線菌、枯草芽孢桿菌和蘇云金芽孢桿菌,通過形態(tài)學(xué)和染色鑒定,分別以微生物單菌劑施入到草坪土壤基質(zhì)中,研究了幾種微生物菌劑對(duì)高羊茅生長(zhǎng)與土壤酶活性的影響。結(jié)果表明：3種微生物菌劑處理可以顯著提高高羊茅株高、生物量和葉綠素含量(P<0.01或P<0.05),促進(jìn)了高羊茅的生長(zhǎng)。同時(shí),施加不同的微生物菌劑對(duì)于土壤蔗糖酶、脲酶、過氧化氫酶、多酚氧化酶和過氧化物酶活性均有顯著的增強(qiáng)作用,其中放線菌處理土壤脲酶和多酚氧化酶分別是對(duì)照的8.38倍和20.6倍。因此,從堆肥中得到的3種微生物菌劑均可有效提高土壤酶活性,改善植物根際微生態(tài)環(huán)境,提高了土壤肥力和養(yǎng)分的利用率,促進(jìn)了草坪植物生長(zhǎng),改善草坪質(zhì)量。該研究可為微生物菌劑在草坪建植體系中的應(yīng)用提供依據(jù)。

生活垃圾堆肥；微生物菌劑；高羊茅；土壤酶活性

近年來,微生物菌劑被廣泛用于改善土壤微生物環(huán)境,促進(jìn)作物生長(zhǎng)[1],放線菌、枯草芽孢桿菌和蘇云金芽孢桿菌三類微生物均對(duì)植物生長(zhǎng)起到促進(jìn)作用。Zaidi等研究顯示,土壤接種BacillussubtilisSJ- 101可顯著提高芥菜生物量,促進(jìn)植物生長(zhǎng)[2]。Moellenbeck等認(rèn)為,蘇云金芽孢桿菌中的一種蛋白能殺死玉米根蟲,對(duì)玉米的生長(zhǎng)有顯著促進(jìn)作用[3]。放線菌對(duì)草莓根系生長(zhǎng)和新根的生成有明顯的促進(jìn)作用[4]。

土壤酶是土壤有機(jī)質(zhì)分解與養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和循環(huán)的驅(qū)動(dòng)力,是土壤質(zhì)量和生態(tài)穩(wěn)定性的重要指標(biāo)[5-7],土壤酶活性的高低能反映土壤生物活性和土壤生化反應(yīng)強(qiáng)度,土壤過氧化氫酶、脲酶、蔗糖酶等關(guān)鍵酶的共同作用促進(jìn)了作物的生長(zhǎng)發(fā)育和根系活力的提高[8-9]。研究發(fā)現(xiàn),接種微生物菌劑能夠改善土壤結(jié)構(gòu)和營(yíng)養(yǎng)狀況,調(diào)節(jié)土壤酶的活性,提高土壤肥力和養(yǎng)分利用率[10]。芽孢桿菌菌劑能夠顯著改善根際土壤微生態(tài),提高土壤脲酶、蔗糖酶、蛋白酶、過氧化物酶和脫氫酶活性[11]。

草坪是城市建設(shè)的重要組成部分,其綠化面積及質(zhì)量已成為評(píng)價(jià)城市環(huán)境質(zhì)量的重要客觀標(biāo)準(zhǔn)[12]。由于環(huán)境因素和管理?xiàng)l件的限制,草坪草的生長(zhǎng)受到影響。因此,促進(jìn)草坪草生長(zhǎng)、提高其抗性研究將具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。盡管接種微生物的效應(yīng)研究報(bào)道較多,但將微生物應(yīng)用于草坪體系的研究還鮮有報(bào)道。本研究將堆肥中分離得到的放線菌、枯草芽孢桿菌和蘇云金芽孢桿菌,施入草坪土壤中,探索幾種微生物菌劑對(duì)草坪植物的生長(zhǎng)和土壤酶活性的影響,為堆肥微生物菌劑在草坪建植體系中的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試菌株從生活垃圾堆肥中分離獲??；供試草坪植物選用我國(guó)北方常見高羊茅(Festucaarundinacea)；供試土壤為天津師范大學(xué)校內(nèi)草坪土,取自5—15 cm表層土壤,土壤類型為潮土,質(zhì)地為砂質(zhì)粘土,其性質(zhì)為：pH 7.44,有機(jī)質(zhì)含量46.8 g/kg,全氮2.1 g/kg,全鉀45.61 g/kg,有效磷22.03 mg/kg,飽和含水量58%。土壤采集后,剔除植物殘根等,過2 mm篩,備用。

1.2 方法

1.2.1 微生物菌劑的制備

采用稀釋涂布法培養(yǎng)堆肥中的微生物[13],放線菌分離采用高氏一號(hào)固體培養(yǎng)基,細(xì)菌分離采用牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng)基,挑取菌落特征符合放線菌、枯草芽孢桿菌和蘇云金芽孢桿菌的菌種進(jìn)行分離,然后分別進(jìn)行染色鑒定和生理生化實(shí)驗(yàn)鑒定。將分離出的菌種純化培養(yǎng)兩代,取純化的菌種培養(yǎng),繪制微生物的生長(zhǎng)曲線(圖1),獲得微生物生長(zhǎng)至穩(wěn)定期的時(shí)間。將純化的菌種接入相應(yīng)的液體培養(yǎng)基中,適溫培養(yǎng),分別得到放線菌、枯草芽孢桿菌和蘇云金芽孢桿菌單一菌劑。利用顯微鏡直接計(jì)數(shù)法計(jì)算單位體積菌液中的活菌數(shù)。放線菌、枯草芽孢桿菌和蘇云金芽孢桿菌每ml菌液中的活菌數(shù)分別為2.9×109、2.29×109CFU和1.75×109CFU。

圖1 微生物生長(zhǎng)曲線Fig.1 Growth curves of microorganisms

1.2.2 盆栽實(shí)驗(yàn)

在直徑為7 cm(容積0.3 L)的塑料盆中裝入250 g供試土壤(容重為1.14 g/cm3),播種高羊茅草種0.5 g。待高羊茅幼苗生長(zhǎng)至約5 cm時(shí),分別向草坪土壤中加入1 mL 不同微生物菌劑,為避免液體培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)干擾,對(duì)照分別加入1 mL無菌液體培養(yǎng)基(放線菌培養(yǎng)基為高氏一號(hào)培養(yǎng)基,枯草芽孢桿菌和蘇云金芽孢桿菌培養(yǎng)基均為牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基),每一處理3次重復(fù)。每天按需補(bǔ)充水分,使土壤含水量維持在田間持水量的70%,以保證植物良好生長(zhǎng)。植物培養(yǎng)在室溫下進(jìn)行,培養(yǎng)期間環(huán)境溫度為15—20 ℃,相對(duì)濕度為40%—55%,光照為透入室內(nèi)的自然光,經(jīng)常調(diào)換盆栽位置,以保證光照一致。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

株高動(dòng)態(tài)測(cè)定：接種菌劑后每隔10 d對(duì)每個(gè)處理測(cè)定1次株高,共測(cè)定5次,每個(gè)處理中隨機(jī)選取3株長(zhǎng)勢(shì)勻稱的植株,取其平均株高。

生物量的測(cè)定：草坪培植70 d后,將高羊茅齊根剪下,測(cè)定鮮重,然后將地上部分于105 ℃條件下殺青0.5 h,80 ℃烘干至恒重,稱干重。根洗凈,80 ℃烘干至恒重。

葉綠素含量測(cè)定：播種70 d后,高羊茅處于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期,取0.2 g鮮葉片于研缽中,加少量石英砂及少許80%丙酮,充分研磨,將勻漿轉(zhuǎn)入15 mL離心管中,并用適量80%丙酮洗滌缽體,一并轉(zhuǎn)入離心管中,用80%丙酮定容至10 mL,4000 r/min離心10 min,取上清液,以80%丙酮作為對(duì)照,分別測(cè)定663 nm和645 nm處的吸光度值,并計(jì)算葉綠素含量[14]。

高羊茅培植70 d后,采集土樣,自然風(fēng)干過1 mm篩,按照關(guān)松蔭的方法測(cè)定土壤酶的活性[5]。其中,蔗糖酶采用硫代硫酸鈉滴定法；脲酶測(cè)定采用比色法；過氧化氫酶測(cè)定采用高錳酸鉀滴定法；多酚氧化酶測(cè)定采用鄰苯三酚比色法；過氧化物酶測(cè)定采用鄰苯三酚比色法。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2003和SPSS 17.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析,用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性差異分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 微生物菌劑對(duì)高羊茅株高及生物量的影響

不同微生物菌劑對(duì)高羊茅的株高均有顯著促進(jìn)作用(表1)。在接種菌劑的20 d內(nèi),菌劑處理對(duì)高羊茅的株高沒有明顯的影響,但隨著時(shí)間的推延,微生物菌劑對(duì)株高生長(zhǎng)的促進(jìn)作用開始顯現(xiàn),接種后30 d,和不含菌劑的對(duì)照相比,放線菌和蘇云金芽孢桿菌處理株高分別增加了21.9%和29.1%(P<0.01)；枯草芽孢桿菌處理增加了18.7%(P<0.05)。接種后50 d,3種微生物菌劑處理高羊茅株高分別比對(duì)照增加了16.9%、21.9%和31.8%(P<0.01)。

表1 微生物菌劑對(duì)高羊茅生物株高和生物量的影響

注：*和**表示菌劑處理與對(duì)照之間的差異;*P< 0.05,**P< 0.01

與對(duì)照相比,微生物菌劑處理的高羊茅地下干重、地上鮮重和地上干重均有顯著的增加(表1)。放線菌菌劑處理地下干重、地上鮮重分別比對(duì)照增加了44.4%(P<0.05)、51.0%(P<0.01)；枯草芽孢桿菌處理地上鮮重和干重分別增加了57.0%和40.9%(P<0.01)；而蘇云金芽孢桿菌處理地下干重、地上干重分別比對(duì)照增加了60.0%(P<0.05)和31.8%(P<0.01)。

2.2 微生物菌劑對(duì)高羊茅葉綠素含量的影響

放線菌和枯草芽孢桿菌對(duì)高羊茅葉綠素a和總?cè)~綠素含量的提高均有顯著作用(表2),而對(duì)葉綠素b含量增加沒有明顯的促進(jìn)作用(P>0.05)。接種放線菌、枯草芽孢桿菌后,葉綠素a的含量分別比對(duì)照增加了67.2%(P<0.01)、39.7%(P<0.05),總?cè)~綠素含量則分別比對(duì)照增加了52.3%(P<0.01)、36.6%(P<0.05)。接種放線菌菌劑對(duì)葉綠素a和總?cè)~綠素含量的促進(jìn)作用最大,而蘇云金芽孢桿菌對(duì)高羊茅葉綠素含量無顯著影響(P>0.05)。

表2 不同微生物菌劑對(duì)高羊茅葉綠素含量的影響

2.3 微生物菌劑對(duì)土壤酶活性的影響

微生物菌劑對(duì)土壤酶活性均有不同程度的促進(jìn)作用(圖2)。由圖2可知,放線菌處理的土壤蔗糖酶活性顯著高于對(duì)照,是對(duì)照的2.10倍(P<0.05)。微生物菌劑處理的土壤脲酶活性顯著高于對(duì)照(圖2),尤其是放線菌處理,其脲酶活性是對(duì)照的8.38倍(P<0.05),而加入枯草芽孢桿菌和蘇云金芽孢桿菌的處理,土壤脲酶活性與對(duì)照相比也有顯著增加,分別是對(duì)照的2.77(P<0.01)和2.45倍(P<0.05)。由圖2可知,放線菌、枯草芽孢桿菌和蘇云金芽孢桿菌處理,土壤過氧化氫酶活性均顯著高于對(duì)照,分別是對(duì)照的1.91(P<0.05)、1.85(P<0.01)和1.40倍(P<0.05)。3種微生物菌劑處理的多酚氧化酶活性,分別是對(duì)照的20.6(P<0.01)、7.7(P<0.05)和8.4倍(P<0.01；圖2)；由圖2e可知,微生物菌劑對(duì)土壤過氧化物酶活性的增加有明顯的促進(jìn)作用,3菌劑處理的過氧化物酶活性分別是對(duì)照的3.3、4.6和4.3倍(P<0.05)。這說明加入微生物在一定程度上加速了土壤腐質(zhì)化程度,促進(jìn)了土壤酶活性的提高。

圖2 微生物菌劑對(duì)土壤酶活性的影響Fig.2 Effects of microbial agents on soil enzyme activities

3 討論

土壤酶主要來源于土壤微生物、土壤動(dòng)物、植物根系和殘?bào)w,它是土壤有機(jī)體的代謝動(dòng)力,參與土壤發(fā)生與發(fā)育以及土壤肥力的形成等過程[15]。土壤酶活性高低可以代表土壤中物質(zhì)代謝的旺盛程度,是土壤肥力的一個(gè)重要指標(biāo)[16]。本研究從垃圾堆肥中獲得放線菌、枯草芽孢桿菌和蘇云金芽孢桿菌,分別加入草坪土壤基質(zhì)中,發(fā)現(xiàn)3種微生物菌劑均顯著提高了土壤脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶、多酚氧化酶和過氧化物酶活性,而放線菌對(duì)于土壤蔗糖酶、脲酶和多酚氧化酶活性的提高要強(qiáng)于另兩種菌劑。這可能因?yàn)榉啪€菌自身能夠產(chǎn)生大量的抗生素和胞外酶,對(duì)土壤有機(jī)物的分解及土壤腐殖質(zhì)合成起著重要作用, 同時(shí)放線菌的次生代謝產(chǎn)物能夠改善土壤環(huán)境[17]。而枯草芽孢桿菌和蘇云金芽孢桿菌在生長(zhǎng)代謝中能夠產(chǎn)生酶類,具有抗菌活性和抗逆能力[18-20]。閆海霞等研究發(fā)現(xiàn),枯草芽孢桿菌FZB42菌株顯著提高了黃瓜根際脫氫酶、脲酶、多酚氧化酶、過氧化氫酶、過氧化物酶和堿性磷酸酶活性[21]。微生物菌劑的施加能顯著增加土壤關(guān)鍵酶的活性,主要因?yàn)槲⑸锞鷦┠芗铀儆袡C(jī)化合物的分解,提供了酶促反應(yīng)的底物,從而促進(jìn)了微生物的生長(zhǎng),而土壤酶是土壤中微生物生長(zhǎng)代謝的產(chǎn)物[22]。涂璇等研究表明,供試放線菌能明顯改變辣椒根內(nèi)和根外不同部位土壤中細(xì)菌、真菌、放線菌的數(shù)量,并且呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)[23]。枯草芽孢桿菌Tpb55菌株在煙草根際土壤施用50 d后土壤中細(xì)菌多樣性和豐富度均有所提高[24]。由于土壤酶在進(jìn)行酶促反應(yīng)時(shí)具有專一性,3種微生物菌劑對(duì)各種酶的影響也有所不同。

施加放線菌、枯草芽孢桿菌和蘇云金芽孢桿菌菌劑,對(duì)高羊茅的生長(zhǎng)有明顯的促進(jìn)作用,與對(duì)照相比,株高、生物量和葉綠素含量都有顯著的增加。這與雷先德等添加Paenibacillusmucilaginosus和Bacillussubtilis的復(fù)合微生物菌劑促進(jìn)了菠菜營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的研究結(jié)果相一致[25],認(rèn)為微生物菌劑的有益菌群在土壤中定殖后,分泌有機(jī)酸可以溶解釋放出被土壤顆粒等吸附的N、P、K養(yǎng)分, 從而延長(zhǎng)了土壤N、P、K養(yǎng)分的有效供給, 促進(jìn)了菠菜營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)。朱金峰等的研究也表明,施用微生物菌劑處理能顯著提高烤煙根系活力和促進(jìn)植物生長(zhǎng),認(rèn)為微生物菌劑的加入能豐富土壤微生物的多樣性,促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)元素轉(zhuǎn)化,改善和提高土壤肥力狀況[9]。研究證明,許多的芽孢桿菌具有促生作用,它們可以將物質(zhì)轉(zhuǎn)化為植物所需的營(yíng)養(yǎng)成分；或產(chǎn)生多種生理活性物質(zhì)刺激調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)；或通過刺激土壤中某些生理功能微生物的繁殖,增強(qiáng)土壤肥力,使植物處于良好的生長(zhǎng)狀態(tài)[11,26]。另一方面,施加3種微生物菌劑對(duì)高羊茅生長(zhǎng)的促進(jìn)作用,也與加入微生物菌劑后土壤酶活性的增強(qiáng)有關(guān)。土壤中氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素的形態(tài)和含量都與土壤酶活性變化有關(guān),土壤酶活性增強(qiáng)與土壤養(yǎng)分含量的提高有密切聯(lián)系[27]。土壤蔗糖酶將蔗糖水解成葡萄糖和果糖,成為植物和微生物重要的營(yíng)養(yǎng)來源[28]；脲酶活性反映土壤有機(jī)態(tài)氮向有效態(tài)氮的轉(zhuǎn)化能力和土壤無機(jī)氮的供應(yīng)能力[22]；過氧化氫酶參與生物的呼吸代謝,消除過氧化氫,其活性與好氧微生物數(shù)量、土壤肥力有密切聯(lián)系[28]；多酚氧化酶可促進(jìn)土壤腐殖質(zhì)的合成和有機(jī)碳的累積[29]；過氧化物酶活性表征土壤腐殖質(zhì)化強(qiáng)度大小和有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化速度[30]。3種微生物菌劑施用后,均增強(qiáng)了土壤酶活性,使土壤中的氮、磷、鉀養(yǎng)分經(jīng)酶的作用更容易被高羊茅所吸收,提供了良好的土壤生態(tài)環(huán)境,從而促進(jìn)了高羊茅的生長(zhǎng)。

4 結(jié)論

從堆肥中分離出的放線菌、枯草芽孢桿菌和蘇云金芽孢桿菌施入草坪基質(zhì)中,能夠通過改善和平衡微生物群體結(jié)構(gòu),調(diào)節(jié)土壤酶活性,改善土壤生態(tài)環(huán)境,提高土壤肥力和養(yǎng)分利用率,促進(jìn)了草坪植物的生長(zhǎng)。但值得注意的是,本實(shí)驗(yàn)只選用了一個(gè)菌劑用量,適宜的菌劑用量對(duì)草坪植物的生長(zhǎng)至關(guān)重要,如若將這幾種微生物菌劑應(yīng)用于草坪的田間種植體系中,菌劑用量問題還需進(jìn)一步研究。同時(shí),菌劑的施入對(duì)土壤微生物區(qū)系的生態(tài)效應(yīng)也需進(jìn)一步研究,從而為更好地應(yīng)用微生物菌劑于草坪建植體系提供依據(jù)。

[1] 趙青云, 趙秋芳, 王輝, 王華, 莊輝發(fā), 朱自慧. 根際促生菌BacillussubtilisY-IVI在香草蘭上的應(yīng)用效果研究. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2015, 21(2): 535- 540.

[2] Zaidi S, Usmani S, Singh B R, Musarrat J. Significance ofBacillussubtilisstrain SJ- 101 as a bioinoculant for concurrent plant growth promotion and nickel accumulation inBrassicajuncea. Chemosphere, 2006, 64(6): 991- 997.

[3] Moellenbeck D J, Peters M L, Bing J W, Rouse J R, Higgins L S, Sims L, Nevshemal T, Marshall L, Ellis R T, Bystrak P G, Lang B A, Stewart J L, Kouba K, Sondag V, Gustafson V, Nour K, Xu D P, Swenson J, Zhang J, Czapla T, Schwab G, Jayne S, Stockhoff B A, Narva K, Schnepf H E, Stelman S J, Poutre C, Koziel M, Duck N. Insecticidal proteins fromBacillusthuringiensisprotect corn from corn rootworms. Nature Biotechnology, 2001, 19(7): 668- 672.

[4] 毛寧, 薛泉宏, 唐明, 王玲娜, 趙娟, 段春梅. 放線菌對(duì)對(duì)羥基苯甲酸的降解作用及草莓生長(zhǎng)的影響. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào), 2010, 12(5): 103- 108.

[5] 關(guān)松蔭. 土壤酶及其研究法. 北京: 農(nóng)業(yè)出版社, 1986: 274- 340.

[6] DeForest J L. The influence of time, storage temperature, and substrate age on potential soil enzyme activity in acidic forest soils using MUB-linked substrates and L-DOPA. Soil Biology and Biochemistry, 2009, 41(6): 1180- 1186.

[7] Roldán A, Salinas-García J R, Alguacil M M, Díaz E, Caravaca F. Soil enzyme activities suggest advantages of conservation tillage practices in sorghum cultivation under subtropical conditions. Geoderma, 2005, 129(3/4): 178- 185.

[8] 李勇. 試論土壤酶活性與土壤肥力. 土壤通報(bào), 1989, (4): 190- 193.

[9] 朱金峰, 王小東, 郭傳濱, 李友軍, 井雪峰, 劉領(lǐng), 崔珍珍. 施用微生物菌劑對(duì)土壤關(guān)鍵酶活性和烤煙根系生長(zhǎng)的影響. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2015, 27(9): 31- 35.

[10] 白紅娟, 肖根林, 賈萬利, 楊斌盛. 光合細(xì)菌提高污染土壤中酶活性的研究. 工業(yè)安全與環(huán)保, 2011, 37(6): 13- 15.

[11] 任旭琴, 潘國(guó)慶, 彭莉, 徐旭, 馬君洋, 何晶. 芽孢桿菌菌劑對(duì)淮安紅椒連作土壤養(yǎng)分和酶活性的影響. 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2016, 43(2): 239- 243.

[12] 多立安, 趙樹蘭, 高玉葆. 草坪建植體系構(gòu)建中的生態(tài)問題. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2007, 27(3): 1065- 1071.

[13] 趙斌, 何紹江. 微生物學(xué)實(shí)驗(yàn). 北京: 科學(xué)出版社, 2002.

[14] 高俊鳳. 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo). 北京: 高等教育出版社, 2006.

[15] Bandick A K, Dick R P. Field management effects on soil enzyme activities. Soil Biology and Biochemistry, 1999, 31(11): 1471- 1479.

[16] 邱莉萍, 劉軍, 王益權(quán), 孫慧敏, 和文祥. 土壤酶活性與土壤肥力的關(guān)系研究. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2004, 10(3): 277- 280.

[17] 周永強(qiáng), 薛泉宏, 楊斌, 張曉鹿, 許英俊, 郭志英, 林超峰. 生防放線菌對(duì)西瓜根域微生態(tài)的調(diào)整效應(yīng). 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2008, 36(4): 143- 150.

[18] 黃曦, 許蘭蘭, 黃榮韶, 黃庶識(shí). 枯草芽孢桿菌在抑制植物病原菌中的研究進(jìn)展. 生物技術(shù)通報(bào), 2010, (1): 24- 29.

[19] Obagwu J, Korsten L. Integrated control of citrus green and blue molds usingBacillussubtilisin combination with sodium bicarbonate or hot water. Postharvest Biology and Technology, 2003, 28(1): 187- 194.

[20] 王利平, 代林遠(yuǎn), 李鵬. 蘇云金芽孢桿菌研究進(jìn)展. 中國(guó)畜牧獸醫(yī), 2011, 38(9): 224- 227.

[21] 閆海霞, 郭世榮, 劉偉. 枯草芽孢桿菌對(duì)鹽脅迫條件下黃瓜根際酶活性的影響. 華北農(nóng)學(xué)報(bào), 2010, 25(4): 209- 212.

[22] 解媛媛, 谷潔, 高華, 張社奇, 夏雪, 劉磊, 郭星亮. 微生物菌劑酶制劑化肥不同配比對(duì)秸稈還田后土壤酶活性的影響. 水土保持研究, 2010, 17(2): 233- 238.

[23] 涂璇, 薛泉宏, 張寧燕, 牛曉磊. 辣椒疫病生防放線菌篩選及其對(duì)辣椒根系微生物區(qū)系的影響. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2007, 35(6): 141- 146.

[24] 游偲, 張立猛, 計(jì)思貴, 高加明, 張成省, 孔凡玉. 枯草芽孢桿菌菌劑對(duì)煙草根際土壤細(xì)菌群落的影響. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2014, 25(11): 3323- 3330.

[25] 雷先德, 李金文, 徐秀玲, 張翰林, 曹林奎. 微生物菌劑對(duì)菠菜生長(zhǎng)特性及土壤微生物多樣性的影響. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2012, 20(4): 488- 494.

[26] 張霞, 唐文華, 張力群. 枯草芽孢桿菌B931防治植物病害和促進(jìn)植物生長(zhǎng)的作用. 作物學(xué)報(bào), 2007, 33(2): 236- 241.

[27] Zantua M I, Dumenil L C, Bremner J M. Relationships between soil urease activity and other soil properties. Soil Science Society of America Journal, 1977, 41(2): 350- 352.

[28] 黃繼川, 彭智平, 于俊紅, 林志軍, 楊林香. 施用玉米秸稈堆肥對(duì)盆栽芥菜土壤酶活性和微生物的影響. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2010, 16(2): 348- 353.

[29] 郝建朝, 吳沿友, 連賓, 吳春篤. 土壤多酚氧化酶性質(zhì)研究及意義. 土壤通報(bào), 2006, 37(3): 470- 474.

[30] 劉善江, 夏雪, 陳桂梅, 卯丹, 車升國(guó), 李亞星. 土壤酶的研究進(jìn)展. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2011, 27(21): 1- 7.

Effects of microbial agents on the growth of turfgrassFestucaarundinaceaand soil enzyme activity

ZHANG Meicun, CHENG Tian, DUO Li′an, ZHAO Shulan*

TianjinKeyLaboratoryofAnimalandPlantResistance,CollegeofLifeSciences,TianjinNormalUniversity,Tianjin300387,China

Turfgrass plays a vital role in beautifying the environment, purifying the air, conserving soil and water, and providing recreation sites for people. However, turfgrass growth is limited by environmental factors and management conditions. It is well known that beneficial microbial agents can improve soil structure and nutrient status and enhance the activity of soil enzymes, thereby promoting plant growth. Three types of microbial communities, actinomycetes,Bacillussubtilis, andBacillusthuringiensis, play a role in promoting plant growth. Municipal solid waste (MSW) compost consists of a rich variety of rapid succession microbial communities, the type and population size of which depend on the composition and content of organic matter in the compost and the interaction among the microorganisms. Microorganisms can be extracted from MSW compost and have a potentially broad application. In the present study, the aforementioned three types of microbial communities were extracted from compost, identified through morphological characteristics and staining, and then applied to a turfgrass medium. The effects of microbial agents on the growth of the turfgrass (Festucaarundinacea) and soil enzyme activity were investigated. The results indicated that each type of microbial agent significantly increased the plant height, biomass, and chlorophyll content ofF.arundinaceacompared to the controls. On day 30 of the investigation, plant heights were 21.9%, 18.7%, and 29.1% higher in actinomycetes-,B.subtilis-, andB.thuringiensis-inoculated plants than their controls, respectively. The aboveground fresh and dry weights ofF.arundinaceainoculated withB.subtilisincreased by 57.0% and 40.9%, respectively, compared to the control. A significant enhancement of 60.0% in belowground dry weight was observed in plants inoculated withB.thuringiensis. The total chlorophyll contents ofF.arundinaceainoculated with actinomycetes andB.subtilisincreased by 52.3% and 36.6%, respectively, compared to their controls. Furthermore, application of microbial agents markedly stimulated the activities of soil enzymes. In soils inoculated with actinomycetes,B.subtilis, andB.thuringiensis, the urease activity increased by 8.38-, 2.77-, and 2.45-fold, respectively; the polyphenol oxidase activity increased by 20.6-, 7.7-, and 8.4-fold, respectively; and the peroxidase activity increased by 3.3-, 4.6-, and 4.3-fold, respectively, compared with their controls. On the basis of the results obtained, we conclude that the three types of microbial communities derived from the compost can effectively increase soil enzyme activities, improve the micro-ecosystem of the plant rhizosphere, and improve soil fertility and nutrient utilization, thereby promoting turfgrass growth and improving turf quality. This study can provide a basis for the utilization of microbial agents in turf establishment.

municipal solid waste compost; microbial agents;Festucaarundinacea; soil enzyme activities

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(31470548)；天津市科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(13ZCZDNC00200)

2016- 04- 20; 網(wǎng)絡(luò)出版日期:2017- 03- 02

10.5846/stxb201604200743

*通訊作者Corresponding author.E-mail: zhaosl_tjnu@126.com

張美存, 程田, 多立安, 趙樹蘭.微生物菌劑對(duì)草坪植物高羊茅生長(zhǎng)與土壤酶活性的影響.生態(tài)學(xué)報(bào),2017,37(14):4763- 4769.

Zhang M C, Cheng T, Duo L A, Zhao S L.Effects of microbial agents on the growth of turfgrassFestucaarundinaceaand soil enzyme activity.Acta Ecologica Sinica,2017,37(14):4763- 4769.