植酸酶生物肥料对农作物生长的促进作用

苏 毅，杜文雅，李晓晓，黄世江，刘丽丽，3

（1.天津师范大学a.生命科学学院，b.天津市动植物抗性重点实验室，天津300387；2.天津市静海县农业技术推广中心，天津301600；3.天津市鼎邦生物工程有限公司，天津301600）

植酸酶（phytase）是催化植酸和植酸盐水解产生肌醇和磷酸（或磷酸盐）的一类酶的总称[1]，广泛存在于植物、动物和微生物中[2].Nelson等[3]首次证明了微生物植酸酶能够水解饲料中的植酸磷，释放磷元素，这一发现大大推动了微生物植酸酶的研究进程.土壤中的磷绝大多数以植物难以吸收利用的难溶态或有机态形式存在，其中以植酸磷或植酸盐形式存在的有机态磷约占土壤磷总量的50%，是植物生长所需磷素的一个重要供给源[4].研究发现，从土壤中能筛选出具有高效解磷能力的解磷微生物，将其制成植酸酶生物肥料并施入土壤中，可以有效改善土壤磷素的状况，还能促进农作物对其他营养元素的吸收，增强作物的抗病能力[5-6].近年来，随着对解磷微生物研究的逐渐深入，由其制成的植酸酶生物肥料已经成为农业研究领域的重要课题.

由天津师范大学微生物学实验室自主筛选的高产植酸酶菌株可有效水解植酸磷[7]，促进土壤稳定性有机磷向活性有机磷转化.在此研究基础上，采用室内盆栽实验和室外田间栽培相结合的方法，研究植酸酶生物肥料对玉米、黄瓜和茼蒿3种作物的生长促进作用，为植酸酶生物肥料在农业生产中的应用提供理论依据.

1 材料与方法

1.1 实验材料

植酸酶生物肥料，液态，由天津师范大学微生物学实验室提供，执行国家标准GB20278-2005.

玉米（Zea mays L.）种子，天塔9号，购于天津市西青区种子公司；黄瓜（Cucumis sativus Linn.）种子，新夏丰1号，购于山东省宁阳县阳光种子公司；茼蒿（Chrysanthemum carinatum Schousb.）种子，津 1号，购于天津市西青区种子公司.

栽培盆，口径17cm，高14cm，底径12cm，下设有通气排水小孔.

栽培土壤，取自天津师范大学生物科技园内，土壤类型为轻壤质盐化潮土.

1.2 实验方法

1.2.1 盆栽玉米苗

挑选颗粒饱满、大小均一的玉米种子，洗净，清水浸种12h后，置于28℃恒温培养箱中培养3 d，使其萌发.筛选出芽一致的种子移至水培槽中培养，直至长出第1片真叶.选取长势均匀的玉米苗，剥掉胚乳，将其移植到栽培盆，盆内装有1400g干土.每盆定量移植5棵玉米苗，共设9个栽培盆，玉米苗种植完毕后浇400mL水，生长3 d后进行处理.设对照组CK，不施加植酸酶生物肥料，其余8盆为实验组，分别施加 1、10、20、30mL 植酸酶生物肥料和 1、10、20、30mL灭菌处理后的植酸酶生物肥料.处理时将不同剂量的肥料分别与水充分混匀，使总体积为50mL，浇于玉米苗根部，每天处理1次，培养20d.将栽培盆分别命名为CK、1-APB（未经灭菌处理）、10-APB、20-APB、30-APB和 1-SPB（灭菌处理）、10-SPB、20-SPB、30-SPB.

处理组和对照组玉米苗栽培20d后，测量玉米苗的株高和干重.

1.2.2 大田种植黄瓜

另外，近代以来，上海、北京、武汉、天津等城市开风气之先，学习了西方礼拜制度，也是建构近代都市公共时间的重要表现之一。“西方人信仰基督教，有每七天一个安息日，去教堂做礼拜的习惯。他们来到中国通商口岸居住后，也把这种生活习俗带来。每至礼拜日，西人开设的洋行、机构、学校都要关闭，男女纷纷到教堂做礼拜以及会友、娱乐等休闲活动。”[5]89礼拜日的推行，使市民拥有了可以自由支配的时间，无论是对于丰富都市文化生活，还是都市居民娱乐意识的构建，都间接地为固定时间实行慈善义演提供了必要的条件。

采用穴播法播种黄瓜，每穴2粒种子，萌发后浇水，幼苗长至约10cm时，间苗，每穴留1棵苗.黄瓜秧苗生长至15～17cm时，挑选长势均匀的植株，分为4组，每组设置5个重复.分别施用植酸酶生物肥料0、1、10、30mL，与对照组分别记为 1-APB、10-APB、30-APB、CK.处理时将不同剂量的植酸酶生物肥料与水充分混匀，使总体积为50mL，浇于黄瓜秧苗根部.

施加植酸酶生物肥料之前，测量每株黄瓜秧苗的高度，处理6d后再次测量秧苗高度.

1.2.3 大田种植茼蒿

茼蒿种植方法为散播，每畦（1.15m×7.30m）播种60g种子.茼蒿苗高度为20～30cm时，划分实验小区，每个小区1m2，随机分布.每个小区分别施用0、67、670、2000mL植酸酶生物肥料和67、670、2000mL灭菌处理后的植酸酶生物肥料，分别记为CK、67-APB、670-APB、2000-APB 和 67-SPB、670-SPB、2000-SPB.处理时将不同剂量的植酸酶生物肥料与水充分混匀，使总体积为3L，浇于茼蒿苗根部，栽培7d.

采摘茼蒿的第2对子叶，去掉叶片主叶脉.取0.5g叶片，加入5mL丙酮、少量碳酸钙和石英砂，磨成匀浆.加入80%（体积分数）的丙酮5mL，离心后取上清液，用80%（体积分数）丙酮定容到20mL.取提取液1mL，加4mL丙酮，以80%（体积分数）丙酮作参比，663 nm和645nm下测定光密度值.

cb=22.9D（λ）645-4.68D（λ）663

cT=ca+cb

式中：ca为叶绿素a的质量浓度（mg/L），cb为叶绿素b的质量浓度（mg/L），cT为叶绿素总量（mg/L）.单位重量的叶绿素质量浓度（mg/g）=cV×10-3/A，其中c为叶绿素质量浓度（mg/L），V为提取液总体积（mL），A为鲜样质量（g）.

2 结果与分析

2.1 植酸酶生物肥料对盆栽玉米幼苗的影响

玉米幼苗经不同剂量的植酸酶生物肥料处理20d后，生长情况如表1所示.

表1 玉米苗地上部分生长情况Tab.1 Growth state of seedlings above ground of maize

由表1可知，与对照组相比，施用不同剂量的植酸酶生物肥料后，玉米苗株高和干重均有所增加，而且同等剂量下，未经灭菌处理的肥料（APB）对玉米幼苗生长的促进作用显著好于灭菌处理的肥料（SPB）.随着植酸酶生物肥料剂量的增加，玉米幼苗的株高和干重也随之增加.株高方面，1-SPB处理组的玉米幼苗比对照组增加了7.18%，30-SPB则增加了24.58%，1-APB比对照组增加了9.76%，30-APB则增加了32.40%.地上部分干重方面，同对照组相比，1-SPB增加了22.50%，30-SPB增加了66.27%，1-APB增加了27.15%，30-APB增加了74.87%.

2.2 植酸酶生物肥料对黄瓜秧苗生长的影响

黄瓜秧苗经植酸酶生物肥料处理，生长6d后，地上部分株高的增加情况如表2所示.

表2 黄瓜秧苗株高增长情况Tab.2 Increase of seedling length of cucumber cm

由表2可以看出，与对照组相比，3个剂量的植酸酶生物肥料处理黄瓜秧苗后，株高的增加量都显著大于对照组.1-APB组和10-APB组差异较小，但30-APB处理组的株高则显著大于前2个处理组.

2.3 植酸酶生物肥料对茼蒿叶绿素含量的影响

大田种植的茼蒿经不同剂量的植酸酶生物肥料处理，生长7d后，叶片中的叶绿素含量如表3所示.

表3 茼蒿的叶绿素含量Tab.3 Chlorophyll content of crowndaisy mg/g

由表3可知，与对照组相比，施用植酸酶生物肥料的各处理组中，茼蒿叶绿素的含量均显著增加，而且随着肥料剂量的增加，茼蒿叶片中叶绿素的含量逐渐增大.同等剂量下，APB组叶绿素的增加效果明显好于SPB组.这表明，植酸酶生物肥料能够通过促进植物叶绿素含量的增加提高叶片光合效率，促进植物生长.

3 结论

使用植酸酶生物肥料对玉米、黄瓜、茼蒿的秧苗进行生长影响的研究.结果表明，玉米和黄瓜秧苗经不同剂量的植酸酶生物肥料处理后，玉米的株高和干重、黄瓜秧苗的株高都有显著增加，而且随着肥料浓度的增大，株高和干重增加的越多.对茼蒿的施肥实验中，植酸酶生物肥料也显著增加了叶片中叶绿素的含量，这有助于提高叶片的光合效率，进而促进干物质积累.同等剂量的APB对植物生长的促进作用优于SPB，这是因为植酸酶生物肥料经高温高压灭菌处理后，解磷微生物的活性下降，解磷效率降低.

[1] 马丽苹，彭远义.植酸酶的研究进展[J].生物技术，2002，12（5）：46-47.

[2]LABOUR A M，GAGNON J，LESCURE A M.Purification and characterization of a phytase（myo-inositol-hexakisphos-phate phosphohydrolase）accumulated in maize（Zea mays）seedlings during germination[J].Biochem，1993（295）：413-419.

[3]NELSON T S，SHIEH T R，WODZINSKI R J，et al.Effect of supplemental phytase on the utilization of phytate phosphorus by chicks[J].The JournalofNutrition，1971（101）：1289-1294.

[4]徐阳春，沈其荣，茆泽圣.长期施用有机肥对土壤及不同粒级中有机磷含量与分配的影响[J].土壤学报，2003，40（4）：593-598.

[5] 马春浩.解磷微生物及其应用研究综述[J].安徽农学通报，2007，13（4）：34-36.

[6]刘健，李俊，葛诚.微生物肥料作用机理的研究新进展[J].微生物学杂志，2001，21（1）：33-36.

[7]孙临泉，陈子学，刘丽丽，等.微生物植酸酶对土壤有机磷组分含量及有效性的影响[J].天津师范大学学报：自然科学版，2011，31（2）：86-90.