益生菌肥料在桉树人工林可持续发展中的应用

黄宝灵，吕成群，吕世凡，姚姜明，任 函，孔艺菲



益生菌肥料在桉树人工林可持续发展中的应用

黄宝灵1，吕成群1，吕世凡2，姚姜明1，任 函1，孔艺菲1

(1. 广西大学林学院，广西 南宁530004；2. 广西大学行健文理学院，广西 南宁530004)

为促进林木生长，减少化学肥料使用，保护环境，维护地力，本研究从林木根际分离植物益生菌，经系统试验，筛选出一批对桉树生长具有明显促进作用的优良菌株。其中的DU07菌株兼具固氮、解磷、解钾功能，被研制成菌剂、有机菌肥、益生菌复合肥。菌剂接种桉树苗木的育苗和造林试验覆盖广西桉树大部分栽培区。在广西高峰林场建立的146.2 hm2示范林，18月龄林木平均树高达11.16 m，胸径7.38 cm，均分别高于对照，起到了良好的示范作用。不含无机氮素的有机菌肥在试验初期的肥效较慢，但半年后，菌肥处理的林木胸径、树高均超过对照，其肥效显示长效缓释作用；施用菌肥的桉树根区土壤微生物、尤其是固氮菌数量明显增多，土壤酶活性均有不同程度的提高。无机有机益生菌复合肥总养分≥15%，比总养分≥30.0%的对照肥减少一半，然而1.5年生试验林的树高和胸径均分别高于对照，土壤的速效氮、磷、钾也均高于对照。表明益生菌肥有利于土壤中各种物质的分解和转化，在改善土壤状况和维护地力上具独特作用。这对于在生产中减少无机化肥的使用，保护土壤环境具有重要的现实意义。

益生菌肥料；桉树人工林；可持续发展；林木生长；微生物数量；土壤酶活性；速效养分

近年来，由于农药和化学肥料大量甚至过度地在桉树人工林中使用，导致林地土壤养分失衡，酸化板结，土壤质量不断下降，并使水体受到污染，桉树人工林的生态问题日益突出[1-5]。为促进林木生长，减少化学肥使用，保护环境，维护土壤肥力，本研究从林木根际分离植物益生菌PGPB (Plant growth promoting bacteria)，经大量的育苗和造林试验，筛选出一批对桉树生长具有明显促进作用的优良菌株。其中的DU07菌株被研制成菌剂、有机菌肥、益生菌无机有机复合肥(简称复合菌肥)。在广西国有高峰林场和广西南宁树木园进行了推广示范及施肥试验，取得了良好效果。

1 材料与方法

1.1 林地概况

益生菌菌剂推广示范、复合菌肥施肥试验均设在广西国有高峰林场。益生菌有机菌肥施肥试验设在广西南宁树木园。该两地均地处南宁市郊，位于广西中南部，东经107°45' ~ 108°51'，北纬22°13' ~ 23°32'。属亚热带季风气候区，年平均气温21.6℃，年降水量1 340 mm，年平均霜期5 d。

1.2 试验用肥料

试验用肥料为本项目筛选的优良菌株DU07菌株研制而成的菌剂、有机菌肥、复合菌肥，以市售桉树专用复合肥为对照。

1.2.1 菌剂

阿须贝液体培养基[6]接入DU07菌株28℃培养约60 h的培养物。

1.2.2 有机菌肥

以泥碳土为肥料基质，分别与扩大培养后的DU07菌液按比例配制成3种有机菌肥(表1)。

1.2.3 复合菌肥

分别与扩大培养后的DU07菌液按比例配制成4种菌肥(表1)。

表1 试验设计与试验材料情况

1.3 试验方案

1.3.1 推广示范林

采用浆根法，将洗净根部培养基的组培瓶苗根部浸入DU 07菌剂3 ~ 5 min，然后定植于营养杯中，常规技术育苗出圃造林。

1.3.2 有机菌肥造林试验

采用随机区组试验设计，设置3种有机菌肥和2个无菌对照肥共5个处理，即自配一号肥、二号肥、三号肥和CK1(市售复合肥，总养分含量为30%)、CK2(自配复合肥，基质与有机菌肥相同，总养分含量为16%)，3小区重复。每个试验小区面积大于0.2 hm2，株行距为2 m × 3 m，区组、小区之间分别设置隔离带。

于2011年6月28日进行造林，2012年5月中旬进行追肥，各试验区的基肥及追肥均为同一种肥料，施肥量均为300 g·株-1。

1.3.3 复合菌肥造林试验

采用随机区组试验设计，设置4种复合菌肥和2个无菌对照肥共6个处理，即自配复合菌肥1、复合菌肥2、复合菌肥3、复合菌肥4和CK1(市售复合肥，除不含益生菌外，营养成分与复合菌肥的相同，但总养分含量为30%)、CK2 (除不含益生菌外，营养成分与复合菌肥的相同，总养分含量为16%)，每处理3小区重复。每个试验小区面积不小于0.2 hm2，株行距为2 m × 3 m，区组之间分别设置隔离带。

于2013年6月萌芽更新，2013年9月中旬施肥，施肥量均为300 g·株-1。

1.4 数据测定和处理

常规方法测定和分析林木生长、林地土壤微生物数量[7]、土壤酶活性[8]、土壤营养元素含量[9-10]，所得数据均采用Office Excel 2007进行处理，运用DPS 7.05软件对数据进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 菌剂示范林的林木生长

2012—2014年在广西高峰林场完成培育接种益生菌苗木1 300余万株，苗木健壮；辐射广西桉树主栽区7 220 hm2。建立146.2 hm2示范林，1.5 a林木平均树高11.16 m，胸径7.38 cm(表2)，分别高于对照24.41%和15.31%，充分展示了桉树接种益生菌对林木生长的促生效果，起到了很好的示范作用。

表2 大塘分场益生菌剂示范林生长情况调查表

2.2 有机菌肥的施肥效果

2.2.1 有机菌肥对林木生长的影响

从表3可知，不含无机氮素的有机菌肥在试验初期的肥效不如总养分含量较高的对照。但从6月龄开始，施用有机菌肥的林木胸径、树高生长开始超过CK2。到24月龄时，一号肥的树高、胸径均大于两种对照肥，表现出其肥效具有长效缓释作用。但含菌量较高的二号肥和三号肥的表现不如一号肥。

表3 施用不同含菌量的有机菌肥桉树生长量测定结果

方差分析结果显示(表4)，施肥初期的林木生长差异达到极显著水平，但到24月龄后，5种肥料处理对林木生长的影响无显著性差异，说明有机菌肥在不含无机氮素的情况下，能使桉树的生长效果达到专用复合肥的效果。

2.2.2 有机菌肥对林地土壤微生物数量的影响

造林36月龄林地土壤微生物数量统计结果(表5)显示，施用有机菌肥的林地土壤微生物总数明显大于两个对照肥，尤其是细菌和固氮菌数量比两个对照有大幅度的提高。表6的方差分析结果说明，施用有机菌肥对林地的细菌和固氮菌数量有极显著的影响，但对真菌和放线菌数量的影响不显著。

表4 施用菌肥桉树树高方差分析结果

注：表中的数据是各处理样地0 ~ 10 cm的平均值。

表5 施用不同肥料的桉树林地土壤微生物数量统计表

表6 施用不同肥料的桉树林地土壤微生物数量方差分析结果

表7 施用不同肥料的桉树林地土壤酶活性 mg·g-1

2.2.3 有机菌肥对林地土壤酶活性的影响

表7显示，施用不同肥料的桉树林地土壤酶活性表现不一，其中蛋白酶活性无差异，而总养分含量最高的CK1的尿酶活性最低，两个对照的蔗糖活性则均低于有机菌肥的，说明有机菌肥对土壤酶活的影响程度不同。方差分析表结果显示，试验林地土壤蛋白酶、尿酶和蔗糖酶的活性差异均未达到显著水平(蛋白酶=0.516，尿酶=0.945，蔗糖酶=0.618，均<0.05(4,10)=3.48)。

2.3 复合菌肥的施肥效果

2.3.1 复合菌肥对林木生长的影响

施用复合菌肥的林木生长(表8)及其方差分析(表9)表明，除复合菌肥4在前期略低于CK1外，其余处理均高于两个对照，其中含菌量较低的复合菌肥1前期显效明显，而含菌量较高的复合菌肥4后期肥效最好。本试验结果表明，复合菌肥不仅前期肥效快、后劲促，而且能在大量减少化肥用量的情况下，促进林木生长。

表8 施用不同含菌量复合菌肥桉树生长量测定结果

表9 施用复合菌肥桉树林木生长方差分析结果

2.3.2复合菌肥对林地速效养分的影响

2.3.2.1复合菌肥对林地碱解氮的影响

从林地碱解氮含量测定结果(表10)可看出，施用复合菌肥的林地土壤碱解氮含量均高于两个对照，且随着时间的推移趋势不变。说明复合菌肥有利于土壤中氮素的释放和林木的吸收。方差分析结果显示(表11)，复合菌肥对土壤碱解氮的影响在不同时期均达到极显著水平。

表10 施用不同含菌量复合菌肥林地碱解氮含量测定结果 mg·kg-1

表11 施用复合菌肥林地碱解氮、速效磷及速效钾含量方差分析结果

2.3.2.2 复合菌肥对林地速效磷的影响

试验地土壤速效磷含量测定结果见表12。从表中可知，施肥前各样地的含磷量基本一致，然而施肥后，CK2林地速效磷的含量自始至终都处在最低水平；含磷量最高的CK1在施肥后，其林地土壤含磷量也不是最高的。而含磷量只有CK1一半的复合菌肥，在施用它们的林地中，除复合菌肥2外，其他3种菌肥处理的土壤含磷量相对较高。说明复合菌肥能够促进土壤矿物磷的释放和有利于林木吸收。方差分析结果显示(表11)，复合菌肥对土壤速效磷的影响在不同时期均达到极显著水平。

表12 施用不同含菌量复合菌肥林地速效磷含量测定结果 mg·kg-1

2.3.2.3 复合菌肥对林地速效钾的影响

试验地土壤速效钾含量测定结果见表13。从表中可知，施肥前各样地的土壤含钾量无显著性差异，但在施肥后的各个时间段里，林地土壤的速效钾含量发生了明显的变化，总体呈上升的趋势。其中，施用4个复合菌肥的林地土壤速效钾含量均高于两个CK。说明复合菌肥能够促进土壤矿物钾的释放和有利于林木吸收。方差分析结果显示(表11)，复合菌肥对土壤速效钾的影响在不同时期均达到极显著水平。

表13 施用不同含菌量复合菌肥林地速效钾含量测定结果 g·kg-1

3 讨论

植物益生菌对农作物生长的促进作用已有大量的报道[11-14]，益生菌对桉树林木生长的促进作用的研究起步较晚，但现有的报道也表明固氮菌等一些益生菌对桉树生长具有明显的促进作用[15-17]，本项研究结果与前人的研究结果一致。但有针对性的应用益生菌开发桉树专用肥的研究不多，这可能与桉树人工林地环境的复杂性和林木生长的长周期性相关，开发难度也更大。本课题在反复筛选和广泛的区域性试验的基础上，筛选出兼具固氮、解磷、解钾功能DU07菌株，具有较强的抗逆性和适应性，由其配制的菌肥在促进林木生长的同时，也能使桉树根区土壤微生物数量、尤其是固氮菌数量显著，土壤酶活性均有不同程度的提高，土壤中的速效氮、磷、钾含量相对较高，说明益生菌起到了主导作用，菌肥有利于土壤中各种物质的分解和转化，改善土壤的营养状况，在维护地力上具有独特的作用，这也与已有的研究结果相吻合[18-22]，同时还能大量减少无机化肥的使用，这对于保护桉树人工林地的土壤环境，推动桉树产业绿色健康发展，具有十分重要的现实意义。

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Application of PGPB Fertilizer in Green Development to Enhance the Sustainability of Eucalypt Plantations

HUANG Bao-ling, LV Cheng-qun, LV Shi-fan, YAO Jiang-ming, REN Han, KONG Yi-fei

(1.,,530004,,; 2.,,530004,,)

For promoting tree growth, decreasing chemical fertilizer application, protecting the environment and maintaining soil fertility, a study was conducted to isolate PGPB (Plant growth promoting bacteria) from the tree rhizosphere and examine potential benefits of these when used in eucalypt plantation silviculture. Some selected strains, which are known for their distinct ability to promote tree growth, were screen out and used to prepare a PGPB solution, PGPB organic fertilizer, PGPB organic and inorganic complex fertilizer. The PGPB preparation was used to inoculate 1.3 Mseedlings from 2012.10 to 2014.3; at 18 months after planting the plantations of these seedlings had an average height of 11.2 m and average DBH of 7.8 cm. The results from the fertilizer application trials showed that PGPB organic fertilizer, which had some inorganic additives, resulted in slower early growth than that of the standard chemical (inorganic) fertilizer (the control - CK). But from 6 till 36 months, all PGPB fertilizer treated trees had greater average height and DBH than the control treatment. Also, the number of soil microbes, especially azotobacter, was found to be much higher in the soil around PGPB fertilizer treated trees than in the soil around the trees in control treatment, as was soil enzyme activity and azote contention. The PGPB organic and inorganic complex fertilizer only contained 15% inorganic nutrient control treatment compared to 30% inorganic nutrient content in the control fertilizer (CK), but average tree height and DBH of PGPB organic and inorganic fertilized trees exceeded that of the control, and at age 1.5 years trees averaged 12.2 m and 9.0 cm respectively. The results showed that PGPB fertilizer enhanced tree growth, decreased chemical fertilizer requirements whilst helping to protect the environment, maintain soil fertility and enhance the sustainability of eucalypt plantations.

PGPB fertilizer; eucalypt plantations; green development; microorganism number; soil enzyme activity

S792.39; S144.1

A

2015-08-13

广西自然科学基金项目“桉树益生菌的筛选及其协同促生作用研究”( [桂科自0832046])；中央财政林业科技成果推广示范资金项目“桉树益生菌的推广应用与示范”( [2012] TG08)；广西林业重大项目“广西桉树新型多功能肥料研制与示范”(桂林科字[2010]第6号)

黄宝灵(1957— )，女，博士，教授，博导，主要从事森林培育和森林微生物生态学教学科研