不同磷细菌肥对玉米生育期土壤养分及酶活性的影响

高宏峰

（晋中职业技术学院，山西晋中030600）

由于磷的当季利用率较低[1]，当土壤供磷水平较低时，通常采用施肥来补充调节，满足作物的营养需求。磷在土壤中极易被固定而使其有效性降低，因此，对解磷菌的研究一直受到科学家的重视[2]。除了人工施用化学磷肥以外，施用能够分解土壤中难溶态磷的解磷细菌肥料，使其在作物根际形成一个磷素供应较充分的微区[3]，增加土壤中磷的有效性，改善土壤供磷状况[4]，提高植物生物量和产量[5]，也是一个重要途径。微生物肥料或菌剂能使失去微生物活性的土壤重新建立和恢复土壤微生物体系[6-8]。张文敏等[9-12]研究表明，使用菌肥能够明显改善土壤质量、熟化土壤。开展解磷高效微生物的研究与应用，对于挖掘土壤磷资源的利用潜力、节约磷肥投入、降低生产成本、保护我国磷矿资源和农业高效持续发展具有重要的理论意义和实际意义[13]。

本研究通过盆栽试验，研究了不同磷细菌肥对玉米生长不同生育期土壤养分和酶活性的影响，旨在为更好地研制磷细菌生物肥料提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 供试材料

1.1.1 供试土壤 本试验采用盆栽进行，供试土壤为石灰性褐土，采自建筑工地下5～6 m 的生土，取回后风干，过1 cm 筛备用。其理化性状为：碱解氮8.05 mg/kg，速效磷3.74 mg/kg，速效钾89 mg/kg，全氮0.12 g/kg，全磷0.31 g/kg，全钾19.5 g/kg，磷细菌3.1×103个。

1.1.2 供试作物 供试玉米品种为中原单32 号。

1.1.3 供试菌肥 本试验所用菌种为有机磷细菌（蜡状芽胞杆菌、巨大芽胞杆菌）和无机磷细菌（黄杆菌、假单胞菌），其分别从花坛土和耕地熟土中分离，根据菌种类型将磷细菌按照试验方案中菌群的组成分别制成菌液，在摇床上35 ℃培养3 d，培养结束后用草炭分别吸附各菌群的菌液，混匀后作为菌肥备用。所加菌种之间无拮抗反应[14]。

1.2 试验设计

1.2.1 试验方案 本试验采用单因素完全随机区组设计。试验处理分别为：CK.不施菌肥；J1.蜡状芽胞杆菌与巨大芽胞杆菌混合菌肥；J2.蜡状芽胞杆菌与假单胞菌混合菌肥；J3.黄杆菌与假单胞菌混合菌肥；J4.黄杆菌与巨大芽胞杆菌混合菌肥。每个处理重复4 次。

1.2.2 试验实施与管理 试验于2009 年2 月25 日开始。所用培养盆规格为高40 cm，盆口直径30 cm，盆底直径20 cm，每盆装风干土10 kg。每个处理中所施底肥均为：N 0.15 g/kg，K2O 0.1 g/kg，鸡粪3.2 g/kg。由于本试验的目的是研究解磷细菌群将无效磷转化为有效磷的能力，为了减少误差，未施磷肥。玉米于3 月2 日播种，每盆播种8 粒，3 月15 日发芽，定株3 棵，将所有培养盆随机排放于温室内，定期轮换盆的位置。定期管理，并于三叶期、拔节期、大喇叭口期进行采样，测定其部分土壤养分含量及酶活性。

1.3 测定方法

土壤碱解氮采用碱解扩散法测定；速效磷采用NaHCO3浸提-钼蓝比色法测定；速效钾采用NH4AC 浸提-火焰光度法测定；磷酸酶采用磷酸苯二钠比色法测定；脲酶采用次氯酸钠比色法测定；生物量磷采用氯仿熏蒸法测定；全磷采用钼蓝比色法测定[15]。

1.4 数据处理

所有试验数据采用Excel，SPSS 13.0 进行计算和统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同磷细菌肥处理对玉米不同生长期土壤养分含量的影响

土壤养分是评价土壤自然肥力的重要因素之一。不同的种植措施都会影响土壤养分的空间变异和生物活性的变化。本试验主要研究的是磷细菌群对土壤各种磷含量的影响，玉米不同生育时期各处理中土壤碱解氮、速效磷、速效钾、全磷及微生物生物量磷含量的差异显著性检验结果列于表1。

表1 不同磷细菌肥处理对玉米不同生育期土壤养分含量的影响

从表1 和图1 可以看出，施用不同磷细菌肥均能提高玉米三叶期、拔节期和大喇叭口期的土壤碱解氮、速效磷、速效钾、全磷和微生物生物量磷的含量。在玉米生长的3 个重要生育时期，不同细菌菌肥处理对土壤养分的提高是不相同的。从图1 可以看出，在三叶期，4 种菌肥处理土壤的碱解氮含量明显高于CK，且各处理间差异显著，J1，J2，J3 和J4 处理分别比CK 提高25.72%，34.35%，28.81%和12.34%，碱解氮含量从大到小的顺序为J2＞J3＞J1＞J4。在拔节期，J1，J2，J3，J4 处理分别比CK 提高了14.34%，36.71%，21.86%和15.05%，碱解氮含量由大到小的顺序为J2＞J3＞J4＞J1。在大喇叭口期，J1，J2，J3，J4处理分别比CK 提高了0.72%，19.07%，0.42%和15.01%，碱解氮含量由大到小的顺序为J2＞J4＞J1＞J3。

由图1 和表1 可知，在玉米生长的三叶期，J1 处理速效磷含量比CK 提高21.66%，J2 处理比CK 提高了43.13%，J3 处理比CK 提高了26.50%，J4 处理比CK 提高了32.88%，其含量由大到小的顺序为J2＞J4＞J3＞J1。在拔节期，J2处理比CK 提高的程度最大，提高了18.01%，而J1 处理的提高程度最小，只有1.91%，远小于其他3 个处理，速效磷含量由大到小的顺序为J2＞J4＞J3＞J1。在大喇叭口期，同前2 个生长期相似，J1 处理对土壤速效磷的影响最小，只有4.31%，J2 处理对土壤速效磷的影响最大，提高幅度可达30.11%，远大于其他3 个处理，在此生长期，速效磷含量由大到小的顺序为J2＞J3＞J4＞J1。

不同菌肥处理对土壤速效钾含量也都有不同程度的提高。在玉米三叶期、拔节期和大喇叭口期，J1 处理较CK 提高了1.47%～12.30%；J2处理较CK 提高了6.07%～15.66%；J3 处理较CK 提高了3.43%～6.84%；J4 处理较CK 提高了3.69%～15.38%。可见，在玉米的3 个重要生长时期，J2 处理对土壤速效钾含量的影响较明显，J4 处理影响次之，而J3 处理的影响最小（图1）。

对于土壤全磷，4 个菌肥处理也不同程度地影响其含量，在三叶期，J4 处理的提高程度最大，达到10.94%，J1 处理却只提高了3.25%；在拔节期，J4 处理的提高幅度略大于J3 处理，分别为8.73%和8.55%，而J1 处理只有2.61%；在大喇叭口期，J4 处理影响最大，但只提高了5.89%，J2 处理仅次于J4 处理，提高了5.15%，J1 处理提高幅度最小，只有0.74%。可见，4 个菌肥处理中对玉米生长的3 个时期土壤全磷含量提高最大的是J4 处理，而J1 处理影响最小。在3 个生育时期，各处理土壤全磷含量均呈略微下降的趋势。

微生物生物量磷是解磷微生物分离出的一部分磷，必须考虑到添加菌肥对土壤磷含量影响的过程中，其影响对所分解的磷的吸收和同化利用。对于这部分磷，添加菌肥的处理比空白处理的增加效果是极其显著的。在三叶期，J1 处理提高幅度最小，只有78.93%，其余3 个处理均提高了100%以上，其中，J4 处理提高幅度最大，达到了141.12%；在拔节期，J3 和J4 处理的增加幅度相当，达到了115%左右，J1 处理影响最小，但提高幅度也达到了69.74%；在大喇叭口期，J3 和J4处理的增加幅度都达到了95%左右。并且可以看出，在玉米生长三叶期、拔节期和大喇叭口期，各处理的生物量磷含量整体呈现下降的趋势。

所有处理对玉米生长的3 个重要时期的土壤速效养分的整体影响基本一致，均表现为三叶期＞拔节期＞大喇叭口期。经差异显著性分析可知，在这3 个生长时期各处理间差异基本都达显著水平（P＜0.05），不同菌群对土壤碱解氮和速效磷的提高作用相当，二者的提高程度均明显强于速效钾。

可以看出，J4 处理和J2 处理对土壤养分含量的影响较明显，即无机与有机磷细菌混合处理表现出明显的促进作用，这是由于黄杆菌、假单胞菌属于分解无机磷的菌种，可以分解土壤中无机磷，从而提高植株对磷素的吸收，并进一步影响土壤中碱解氮含量；巨大芽胞杆菌、蜡状芽胞杆菌属于分解有机磷的菌种，2 种菌类组合产生的酶发挥了良好的解磷和溶磷作用，而J1 和J3处理的菌群是单纯的有机磷细菌或无机磷细菌相混合，没有形成很好的互补作用，从而在提高土壤养分尤其是各种磷含量方面失去了优势。

从不同处理对3 种不同形态磷含量的变化可知，J4 处理在提高土壤速效磷方面是优势菌群。说明低磷胁迫下，黄杆菌和巨大芽胞杆菌混合菌肥能够发挥较好的解溶磷效果，黄杆菌和巨大芽胞杆菌的协同作用比其他菌群组合更有利于土壤中固定态磷和缓效态磷向有效态转化，增加土壤速效磷的含量，因此，可以缓解石灰性土壤中磷素缺乏的现状。但是由于在处理不同形态的磷方面各个菌群都有自己的优势，所以，在全磷含量上没有太大的差异。另外，由于脲酶活性的变化也可引起土壤氮素状况的改变，所以，其具体机理还有待于进一步研究。

2.2 不同磷细菌肥处理对玉米不同生长期土壤酶活性的影响

2.2.1 不同处理对土壤磷酸酶活性的影响 土壤磷酸酶是植物根系与微生物的分泌产物，是促进土壤有机磷化合物分解的酶类，也是土壤磷素肥力的指标之一。不同解磷菌群活性的差异对土壤磷素供应水平有直接影响。不同磷细菌肥处理对玉米生长3 个时期的土壤磷酸酶含量的影响如图2 所示。

从图2 可以看出，4 种磷细菌肥处理在玉米3 个重要生长期内对磷酸酶活性都有提高作用。J1 处理在玉米生长期内相对于各时期的CK，土壤磷酸酶活性提高了6.96%～39.98%；J2 处理相对于各时期的CK，土壤磷酸酶活性提高了20.91%～47.83%；J3 处理相对于各时期的CK，土壤磷酸酶活性提高了18.76%～35.87%；J4 处理相对于各时期的CK，土壤磷酸酶活性提高了11.79%～51.85%。且4 个菌肥处理土壤磷酸酶含量在各时期与CK 相比，差异均显著（P＜0.05）。

在玉米生长的3 个时期，土壤磷酸酶含量均为J2 处理最高，且呈现略微上升的趋势。在三叶期，4 个处理间磷酸酶含量相差不大；到拔节期，各处理间差异变化明显；大喇叭口期，各处理间影响差异有所减小。可见，J2 和J4 处理对土壤磷酸酶含量影响较大，即无机与有机磷细菌混合菌肥比单纯有机或无机磷细菌菌肥能显著提高土壤磷酸酶的活性，且蜡状芽胞杆菌与假单胞菌混合菌肥在提高土壤磷酸酶活性方面为优势菌群。

2.2.2 不同处理对土壤脲酶活性的影响 脲酶能酶促尿素的水解，对尿素在土壤中的转化具有较大的影响。因此，脲酶活性与土壤供氮能力有密切的关系，对施入土壤尿素的利用率影响较大。不同磷细菌肥处理对玉米生长3 个时期的土壤脲酶含量的影响如图3 所示。

从图3 可以看出，在玉米3 个生长期，不同处理对土壤脲酶含量的影响是不同的。在三叶期，J4 处理土壤脲酶含量最大，比CK 增加了52.73%；其次是J2 处理；J3 处理增加最小，只有36.65%。在拔节期，脲酶含量从大到小依次为J4＞J2＞J3＞J1＞CK，J4 处理最高，比CK 提高了54.23%。在大喇叭口期，J2 处理与CK 相比增加最大，达31.20%。可见，土壤脲酶同土壤磷酸酶活性变化相似，无机与有机磷细菌混合菌肥比单纯有机或无机磷细菌菌肥能显著提高土壤脲酶的活性。

3 结论

3.1 不同磷细菌肥处理对玉米不同生长期土壤养分含量的影响

不同磷细菌肥处理对土壤碱解氮含量有不同程度的提高，蜡状芽胞杆菌与假单胞菌混合菌肥对土壤碱解氮的影响效果最明显，其含量提高了19.07%～36.71%。在3 个生长时期，各处理土壤碱解氮含量均表现为逐步下降趋势。

不同时期不同磷细菌肥处理对土壤速效磷的影响较大，蜡状芽胞杆菌与假单胞菌混合菌肥处理可提高土壤速效磷含量18.01%～43.13%。各处理土壤速效磷含量在拔节期略有下降，到大喇叭口期又略有回升。

不同时期不同菌肥处理对土壤速效钾的影响不同，蜡状芽胞杆菌与假单胞菌混合菌肥处理的效果最为明显，增加的土壤速效钾含量最大可达15.65%。

在不同生长期，黄杆菌与巨大芽胞杆菌混合菌肥对土壤全磷及微生物生物量磷的影响最明显，其土壤全磷含量增加的幅度达到5.89%～10.94%，土壤微生物的生物量磷含量增加了94.31%～141.12%。

3.2 不同磷细菌肥处理对玉米不同生长期土壤酶活性的影响

在玉米的不同生长期内，不同菌肥处理对土壤磷酸酶和脲酶活性都有显著提高，其中，黄杆菌与巨大芽胞杆菌混合菌肥对土壤磷酸酶及脲酶活性的影响最明显。

综上所述，无机与有机磷细菌混合菌肥比单纯有机或无机磷细菌菌肥能显著提高土壤质量，有利于作物的生长。已有报道指出，施用解磷菌剂能够明显地促进油菜、豌豆等作物的产量及品质，但不同的磷细菌其解磷效果存在很大差异，菌群比单菌株的效果要更好[16-18]。本试验筛选出有机无机混合菌群中的黄杆菌与巨大芽胞杆菌混合菌群为优势菌群。

［1］关春林，周怀平，解文艳，等.长期施肥对褐土土壤磷素累积及层间分布的影响[J].山西农业科学，2009，37（3）：64-67.

［2］王光华，赵英.解磷菌的研究现状与展望[J]. 生态环境，2003，12（1）：96-101.

［3］李然，孙小丁，张苓花.解磷微生物的分离筛选及其解磷能力[J].大连轻工业学院学报，2004，23（2）：85-87.

［4］郜春花，王岗，董云中.解磷菌剂盆栽及大田施用效果[J].山西农业科学，2003，31（3）：40-43.

［5］王素英，陶光灿.我国微生物肥料的应用研究进展[J].中国农业大学学报，2003，8（1）：14-18.

［6］李俊，沈德龙，姜昕.我国微生物肥料行业的现状与发展对策[J].农业质量标准，2003（3）：27-29.

［7］许剑敏.生物菌肥对矿区复垦土壤磷、有机质、微生物数量的影响[J].山西农业科学，2011，39（3）：250-252.

［8］杜瑛.微生物肥料在农业中的应用[J].内蒙古农业科技，2010（4）：99-101.

［9］张文敏，冯道永.平果铝土矿复垦技术研究[J].冶金矿山设计与建设，2000，32（5）：34-37.

［10］梁利宝，洪坚平.不同菌肥施用量对矿区复垦土壤氮、有机质的影响[J].广西农业科学，2008，39（5）：636-638.

［11］常会庆，洪坚平.菌肥、有机肥、尿素配施对土壤生物量碳、氮的影响[J].安徽农业科学，2007，35（21）：6521-6523.

［12］吕爱英，王永歧，沈阿林，等.6 种微生物肥料在不同作物上的应用效果[J].河南农业科学，2004（4）：49-51.

［13］李忠佩.红壤稻田土壤有机质的积累过程特征分析[J].土壤通报，2003，40（3）：54-57.

［14］何敬.玉米喷施大民先锋生物肥肥效试验[J].河北农业科学，2009，13（4）：39-40.

［15］鲍士旦.土壤农化分析[M].北京：中国农业出版社，1999.

［16］郝晶，洪坚平，刘冰，等.不同解磷菌群对豌豆生长和产量的影响的研究[J].作物杂志，2006（1）：73-76.

［17］张健，洪坚平，郝晶，等.不同解磷菌群在石灰性土壤对油菜产量及品质的影响[J]. 山西农业大学学报，2006（2）：149-151.

［18］李娟，王文丽，卢秉林.解磷微生物菌剂对油菜生长及产量的影响[J].中国土壤与肥料，2010（3）：67-69.