复合微生物接种剂替代部分化肥对豌豆间作玉米的促生效应

荣良燕，柴强，姚拓，张榕，冯今，杨浩，曹蕾，朱倩

(1.甘肃农业大学草业学院，甘肃 兰州 730070；2.草业生态系统教育部重点试验室，甘肃 兰州 730070；

3.甘肃省草原技术推广总站，甘肃 兰州 730046;4.甘肃农业大学农学院，甘肃 兰州 730070)

复合微生物接种剂替代部分化肥对豌豆间作玉米的促生效应

荣良燕1,2,3，柴强4，姚拓1,2*，张榕3，冯今3，杨浩3，曹蕾3，朱倩3

(1.甘肃农业大学草业学院，甘肃 兰州 730070；2.草业生态系统教育部重点试验室，甘肃 兰州 730070；

3.甘肃省草原技术推广总站，甘肃 兰州 730046;4.甘肃农业大学农学院，甘肃 兰州 730070)

摘要：通过测定16株供试菌株的固氮酶活性、溶磷量、分泌生长激素能力以及拮抗病原菌特性，筛选出5株优良促生菌，将其与1株豌豆根瘤菌(ACCC 16101)制成复合微生物接种剂，进行田间小区试验，研究复合微生物接种剂替代部分化肥对豌豆间作玉米体系生长状况及产量的影响。结果表明，复合微生物接种剂在210 d的储存期内有效活菌数均大于3.0×109cfu/mL，符合《微生物肥料》标准(NY227-94)。与使用100%化肥相比，制成的复合微生物接种剂替代20%化肥后，豌豆成熟期的根长增加3.18 cm(P<0.05)，豌豆盛花期和成熟期的根系干重分别增加0.88和2.39 g(P<0.05)，豌豆单株结荚数、单荚粒数、单株粒重、籽粒产量分别增加1.2个、0.5个、0.63 g、0.64 t/hm2(P<0.05)；玉米开花期株高增长8.91 cm(P<0.05)，玉米穗重、籽粒产量分别提高4.33 t/hm2、1.87 t/hm2(P<0.05)。复合微生物接种剂替代20%化肥使豌豆、玉米分别增收972.00元/hm2、3835.05元/hm2。

关键词：玉米；豌豆；PGPR；减量化肥；促生效应

长期以来，为获得高产稳产，大量化学肥料一直被用于豌豆间作玉米生产中。然而，化学肥料的使用引发了肥效利用率低、农业生产成本增加、食品安全、环境污染等一系列问题，因此，新型环保肥源的研发比以往任何时期都受到世界各国的重视。

植物根际促生菌(plant growth promoting rhizobacteria, PGPR)是存在于根际土壤或附生于植物根面的一类可促进植物生长，提高植物对营养元素的吸收和利用，并能拮抗植物病害的有益菌类。PGPR的促生作用主要体现在改善植物根际营养环境，分泌促生物质，增强植物对病原菌的抗性以及提高寄主对非生物胁迫的忍耐力等[1-2]。施用从不同环境、不同植物群落根际分离、筛选的优良植物根际促生菌研制的复合微生物接种剂不仅具备以上促生特性，还可以减少因生产化肥造成的非再生能源消耗。近年来，国内外学者已经研究出了应用于水稻(Oryzasativa)、小麦(Triticumaestivum)、玉米(Zeamays)[5-6]、番茄(Lycopersiconesculentum)、樱桃(Prunusavium)等作物的微生物接种剂，并且，研究发现施用复合接种剂的水稻在株高、穗长、穗粒数、千粒重等方面与单菌种接种剂相比存在明显优势。目前，有关豌豆(Pisumsativum)间作玉米的微生物单菌剂产品已有少量报道，但有关于复合微生物接种剂应用于该间作体系的研究报道还很少。

随着西部生态环境建设和农业产业结构的调整，豌豆和玉米种植面积逐年扩大，其产业化功能在优质高效农业可持续发展中发挥着重要作用。因此，选择和评价适宜的豌豆间作玉米体系复合微生物接种剂并将其推广使用具有重要意义。本研究利用前期分离筛选的根际优良促生菌制作具备促生、防病综合能力的环保型复合微生物接种剂，并研究该接种剂替代部分化肥对豌豆、玉米生长状况及产量的影响，为进一步推广、利用该菌剂，实现作物增产，降低化肥使用提供理论依据。

1材料与方法

1.1　供试菌种

1.1.1PGPR菌株供试PGPR菌株(Lx191、Jm92、Jm170、LM4-3、LS1-1、LS1-2、LS3、LS13、LHS4-1、LHS4-2、LHS8、LHS9、LHS11、LHS14、LH11、LH12-3)分离自玉米、小麦、苜蓿(Medicagosativa)及三叶草(Trifoliumrepens)等植物根际，由甘肃农业大学草地微生物实验室提供。

1.1.2豌豆根瘤菌豌豆根瘤菌株(ACCC 16101)引自中国农业科学院农业微生物菌种保藏中心。

1.1.3病原菌立枯丝核菌(Rhizoctoniasolani)、黄瓜枯萎菌(Fusariumoxysporiumf. sp.cucumerinum)，西瓜尖镰孢菌(Fusariumoxysporumf.niveum)，由甘肃农业大学草业学院植物病害系提供。

1.2　田间试验材料

豌豆种子：品种为MZ-1，发芽率为85%；玉米种子：品种为武科二号，发芽率90%(甘肃省武威市农业科学研究所提供)。化肥：市售尿素(刘家峡，含N 46%)，磷二铵(美国嘉吉，含P 46%，N 18%)。地膜宽度1 m。

1.3　优良促生菌的筛选

测定供试菌株的固氮酶活性、溶磷量、分泌植物生长素、拮抗病原菌能力及培养特性，依据上述指标筛选优良菌株。利用NFM(nitrogen free medium)培养基、LB(Luria-Bertani)培养基，使用乙炔还原法[10]测定菌株固氮酶活性；采用Pikovaskaia’s培养基，使用比色法[11]测定菌株溶磷能力；选用CCM(combined carbon medium)液体培养基，使用比色法[2]测定菌株分泌IAA(indole-3-acetic acid,吲哚-3-乙酸)能力；利用PDA(potato dextrose medium)培养基，采用平板对峙法[13-14]测定菌株拮抗病原菌能力。观察并记录各菌株的生长速度，24，48和72 h内能看到明显菌落的分别为生长速度较快，生长速度中等和生长速度较慢。

1.4　菌株间拮抗反应测试

参照张英等[15]的方法，测试供试菌株之间的拮抗反应。

1.5　复合微生物接种剂的制作及质量检测

1.5.1复合微生物接种剂的制作分别接种各优良PGPR菌株于50 mL LB液体培养基中(豌豆根瘤菌接入YMA酵母甘露醇液体培养基)，28℃，125 r/min培养48 h。待菌株充分生长后，用无菌水调节各菌株菌悬液浓度为1×109cfu/mL(波长660 nm，OD值≥0.5)。将100 mL LB液体培养基(豌豆根瘤菌采用YMA液体培养基)装入三角瓶，灭菌后置于室温下1～2 d，经检查无污染后分别接种20 mL制备好的菌悬液，28℃，125 r/min培养2～3 d，将促生菌发酵液与根瘤菌发酵液按照1∶1比例混合后注入灭菌玻璃瓶，常温密封保存备用[16]。

1.5.2复合微生物接种剂质量检测采用平板计数法和显微观察计数法，具体方法参考农用微生物菌剂质量标准[17]。在储藏15，30，45，60，75，90，120，150，180，210，240 d各检查一次，同时观察接种剂是否有霉变、异味产生，若有效活菌数达1×109cfu/mL以上，且无污染即为质量达标。

1.6　复合微生物接种剂田间试验

1.6.1试验区概况试验地设在甘肃省武威市农业科学研究所，试验时间为2012年4-11月。试验基地位于河西走廊东端，平均海拔1506 m，地处北纬37°23′-38°12′，东经101°59′-103°23′，年均气温7.2℃，年均降水量156 mm，年蒸发量2400 mm，年日照时数2945 h，全年无霜期156 d。pH值7.2～7.5，土壤为荒漠灌淤土，有机质含量12.52 g/kg、全氮含量0.68 g/kg、全磷含量1.41 g/kg。

1.6.2试验设计试验设5个处理(处理A：100%化肥；处理B：80%化肥+接种剂；处理C：80%化肥；处理D：60%化肥+接种剂；处理E：60%化肥)，每个处理3个重复，随机排列。小区面积：3.2 m×8.0 m，埂宽20 cm，豌豆带和玉米带均为0.8 m×8.0 m。

1.6.3播种及施肥量豌豆播种方式为条播，每个小区8行，每条带4行。玉米播种方式为点播，每个小区4行，每条带2行，播种量、行距及株距见表1，豌豆、玉米带交叉播种。

豌豆、玉米施肥量见表1，即100%化肥用量(处理A)，其余处理以100%化肥为基准按比例减量施用。表1玉米尿素分3个阶段施用，其中底肥施用量为90 kg/hm2，玉米大喇叭口期、开花期施用量分别为180和30 kg/hm2。

表1　播种及施肥量

1.6.4接种剂使用方法接种剂只在播种前处理种子，用接种剂拌种后置于阴凉处2 h，待细菌附着在种子表面后即可播种。接种剂用量：1000 mL接种剂拌20 kg豌豆种子或15 kg玉米种子。处理A、C、E不拌种，处理B、D进行拌种处理。

1.6.5测定指标及方法豌豆株高：在豌豆初花期(5月20日)、盛花期(6月16日)、成熟期(7月4日)，随机测量15～20株豌豆的株高。豌豆根系指标：在豌豆3个生育期，每小区随机取样10株，清洗后测量主根长，烘干至恒重后测量根系干重。豌豆考种：每小区取1 m×1 m样方，常温下风干至恒重，每小区随机取10株统计豌豆成熟期的单株结荚数、单荚粒数、单株粒重。将豌豆籽粒剥离，统计千粒重和籽粒产量，籽粒产量统计方法为，各小区除去边行0.5 m后单打单收，以打碾产量折算公顷产量，计算平均值。

玉米株高：在玉米拔节期(6月4日)、抽穗期(7月1日)、开花期(7月19日)、灌浆期(8月4日)、成熟期(9月8日)，每小区随机取样15～20株，测量玉米的株高。玉米考种：在玉米成熟期每小区随机取样15~20株，使用游标卡尺测量穗粗(果穗下部1/3处)，将玉米籽粒剥离，统计每穗籽粒数，玉米百粒重。穗重及籽粒产量为每小区测定50%玉米植株。

1.7　数据处理

使用Excel 2010计算均值和标准差，数据采用“平均值±标准差”表示，各处理间的方差分析利用SPSS 19.0使用多重比较(Duncan法)进行处理，采用字母标记法来表示各处理之间的差异性，同列肩注不同字母表示差异显著(P<0.05)。

2结果与分析

2.1　菌株的培养特性及促生特性

根据16株供试菌株的生长速度、革兰氏反应、固氮酶活性、溶磷量、分泌IAA量以及对病原菌的拮抗能力(表2)，筛选出5株优良根际促生菌(LM4-3、LH12-3、Lx191、Jm92、LHS11)，其中，除Lx191外，其余4株菌生长速度较快，5种菌株均为革兰氏阴性细菌。Jm92、LHS11兼具固氮、溶磷、分泌生长激素的能力，LHS11可抑制3种病原菌(Fusariumoxysporumf.niveum、Rhizoctoniasolani、Fusariumoxysporiumf. sp.cucumerinum)；菌株LM4-3分泌植物生长激素的能力较强，分泌IAA达17.24 μg/mL；菌株LH12-3的溶磷量为272.20 mg/L。

表2　菌株的培养特性

ND: 未做No test, -: 无拮抗作用No antagonism, G-：革兰氏阴性菌Gram-negative.Ⅰ：立枯丝核菌Rhizoctoniasolani;黄瓜枯萎菌Fusariumoxysporiumf. sp.cucumerinum；Ⅱ：西瓜枯萎菌Fusariumoxysporumf.niveum;立枯丝核菌Rhizoctoniasolani;黄瓜枯萎菌Fusariumoxysporiumf. sp.cucumerinum.

2.2　菌株间拮抗反应测试

经拮抗反应测试，2.1中筛选出的5种优良根际促生菌及1株豌豆根瘤菌，各菌种间无拮抗反应，可用于复合微生物接种剂的制作。

2.3　复合微生物接种剂活菌数检测

从表3可以看出，室温储存时，复合接种剂的有效活菌数在0～45 d呈上升趋势，45～240 d呈下降趋势，45 d时最高，达到25.61×109cfu/mL。在210 d的储存期内有效活菌数均大于3.16×109cfu/mL，并且无污染。该接种剂符合《微生物肥料》NY227-94标准[18]。

2.4　复合微生物接种剂对豌豆间作玉米的促生效果

2.4.1复合微生物接种剂对豌豆各物候期株高、根长、根系干重的影响从表4可以看出，与施用100%化肥相比，减少20%化肥后(不接种菌剂)，豌豆初花期、盛花期的株高都有所降低，且成熟期株高显著下降3.01 cm(P<0.05)；与施用100%化肥相比，接种剂替代20%化肥后，豌豆初花期、盛花期、成熟期的株高分别增加0.73，1.87 和0.96 cm。处理C、D、E豌豆各物候期的株高均不及处理B。

从表5可以看出，与施用100%化肥相比，接种剂替代20%化肥后，豌豆成熟期的根长显著增加3.18 cm(P<0.05)，豌豆盛花期和成熟期的单株根系干重分别显著增加0.88和2.39 g(P<0.05)。然而，处理C、D、E的施用效果均不及处理B。由此可见，适宜比例的复合微生物接种剂与化学肥料相结合的施用方式，有助于发挥复合微生物接种剂的促生效应，这对豌豆成熟期的株高、根长、根系干重均有明显的改善效果。

表3　复合微生物接种剂活菌数检测

“+ ”: 污染Pollution; “- ”: 无污染Pollution-free.

表4　复合微生物接种剂对豌豆各物候期株高的影响

注：各处理间不同字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

Note: Different letters indicate significant difference (P<0.05). The same below.

表5　复合微生物接种剂对豌豆各物候期根长和根系干重的影响

2.4.2复合微生物接种剂对豌豆产量构成因素的影响豌豆成熟期产量构成因素测量结果表明(表6)，与100%化肥处理相比，减少20%化肥后(不接菌剂)，豌豆单株粒重、千粒重、籽粒产量分别显著降低1.05 g、11.54 g、0.60 t/hm2(P<0.05)，而采用复合微生物接种剂替代20%化肥后，豌豆单株结荚数、单荚粒数、单株粒重、籽粒产量分别显著增加1.20个、0.50个、0.63 g、0.64 t/hm2(P<0.05)。并且从处理D与处理E的对比可以看出，复合微生物接种剂替代40%化肥，豌豆各产量构成因素之间均差异不显著，这说明复合微生物接种剂需要与适宜比例的化肥搭配使用，才能在减少化肥使用量(降低生产成本)的同时提高豌豆的产量。

表6　复合微生物接种剂对豌豆产量构成因素的影响

2.4.3复合微生物接种剂对玉米各物候期株高的影响玉米各物候期的株高测量结果显示(表7)，与处理A(100%化肥)相比，处理B(80%化肥+接种剂)使玉米各物候期的株高均有所提高，其中，使开花期、成熟期的株高分别提高了8.91和5.51 cm，使拔节期、抽穗期、灌浆期玉米株高分别提高了1.92，4.68和3.84 cm。处理D(60%化肥+接种剂)的施用效果虽不及处理B，但其施用效果要优于处理E(60%化肥)。上述结果说明，在玉米各物候期内，复合微生物接种剂发挥的促生效应可以取代20%化肥的作用。

表7　复合微生物接种剂对玉米各物候期株高的影响

2.4.4复合微生物接种剂对玉米产量构成因素的影响从表8可以看出，玉米成熟期的穗重、每穗籽粒数、籽粒产量呈现出的规律均为：处理B(80%化肥+接种剂)>处理A(100%化肥)>处理C(80%化肥)>处理D(60%化肥+接种剂)>处理E(60%化肥)，并且同一指标各处理之间存在显著差异(P<0.05)。复合微生物接种剂替代20%化肥后，玉米籽粒产量比使用100%化肥显著提高了1.87 t/hm2(P<0.05)。复合微生物接种剂替代40%化肥后，玉米籽粒产量比使用100%化肥显著减少了1.26 t/hm2(P<0.05)，但与单独使用60%化肥相比，玉米籽粒产量显著增加1.27 t/hm2(P<0.05)。这进一步说明复合微生物接种剂可以作为豌豆间作玉米体系中部分化肥的替代品，这种生产方式不仅可以减少化肥的使用量，降低生产成本，还有助于保护环境，实现增产增收。

2.4.5复合微生物接种剂替代部分化肥经济效益分析从表9可以看出，复合微生物接种剂代替20%化肥使用时，除去微生物接种剂的成本，最终使豌豆、玉米分别增收972.00和3835.05元/hm2。

表8　复合微生物接种剂对玉米产量构成因素的影响

表9　复合微生物接种剂代替部分化肥的经济效益

注：化肥价格为试验地区平均购买价；每L菌肥10 元；豌豆、玉米价格均按试验当地收购价计算。

Note: The average price of chemical fertilizer was the same with the experimental area. The price of compound microbial inoculum was 10 yuan/L. The price of pea and maize were also calculated as the procurement price of experimental area.

3讨论

本研究采用筛选自苜蓿、小麦、三叶草等植物根际的5株优良促生菌与1株豌豆根瘤菌制成复合微生物接种剂。首次研究了豌豆、玉米间作条件下，复合微生物接种剂替代部分化肥对豌豆、玉米生长状况以及产量的影响。研究发现，复合微生物接种剂替代20%化肥使豌豆成熟期的根长显著增加，豌豆盛花期和成熟期的根系干重也显著增加，造成这一结果的主要原因之一可能是复合微生物接种剂发挥了一定的促生作用。制作复合微生物接种剂使用的5株促生菌都具备一定的溶磷能力，尤其是菌株Lx19、LM4-3、LH12-3，溶磷能力均在200～280 mg/L之间，它们可以将土壤中不溶性的磷进行转换供豌豆、玉米吸收利用。同时，固氮能力较强的菌株Jm92在促进氮素的吸收利用方面也发挥着重要作用[19]。根长以及根系干重的增加还有可能与复合微生物接种剂分泌植物激素有关，诸如LM4-3分泌的IAA，该激素有利于增加根表面积以及根尖数量，也会对植物根部产生刺激，促进养分吸收(根尖和根表是植物吸收养分的区域，根系的发展有助于提高植物对养分的吸收)[20]，另外，也有研究资料表明，微生物接种剂还可能通过刺激ATP酶质子泵从而促进植物对养分的吸收[21]。此外，5种促生菌与1种根瘤菌共同接种的正面协同效应可能不只是因为促进了宿主植物的营养吸收，还有可能涉及促生菌-根瘤菌的相互作用，或者是促生菌-根瘤菌-宿主的三方作用，这有待于进一步的实验证明。

复合微生物接种剂替代20%化肥，可以减少工业化肥对环境的污染，在一定程度上保持了土壤的肥力，减少了工业化肥对土壤微生物区系多样性的破坏，同时还可以使豌豆、玉米分别增产0.64和1.87 t/hm2。研究资料表明，复合微生物接种剂可能通过改善作物养分吸收使豌豆、玉米增产，其中，菌肥中的有益微生物可分解释放土壤中被固定的养分供作物吸收利用，如溶磷微生物分泌出的有机酸可以降低土壤pH，提高P、Ca等矿物元素的有效利用率[22]。此外，其他研究资料也证实适宜比例的化学肥料与微生物接种剂结合施用有助于提高土壤微生物种群密度，改善土壤微生态环境，提高土壤速效氮、磷、钾的含量，最终显著提高植物的肥料利用率[23]。另外，豌豆、玉米增产还可能与复合微生物接种剂产生的诱导体系抗性有关。PGPR在根际繁殖产生的粘多糖是发挥诱导抗性的重要决定因子，粘多糖可与植物分泌的粘液及矿物胶体、有机胶体相结合，形成土壤团粒结构，增进土壤蓄肥保水能力，但粘多糖并不是PGPR诱导植物系统抗性的唯一信号，包括铁载体以及水杨酸在内的其他信号也会诱导植物对细菌、真菌和病毒产生拮抗作用，最终达到防治病害，实现增产增收的目的[24]。另外，豌豆、玉米增产与间作体系发挥的作用是分不开的，间作条件下，玉米对光热资源的竞争占有优势，同时豌豆可以为玉米提供一定的氮源，可以有效促进玉米的生长，使间作玉米根系发达，根系活力增强加大了根系与土壤的接触面积，提高了根系对养分的吸收机会。此外，土壤微生物是植物与土壤相互联系和作用的桥梁，微生物对根系生长、形态发育以及植物的生理特性产生重要影响，复合微生物接种剂的使用对改善土壤微生态环境具有一定作用，在一定程度上影响根系吸收营养物质的范围和潜力，最终影响植株的产量。

综上可知，植物根际促生菌的促生效应仅仅依靠某种单一的促生途径是无法实现的，通常是通过多种途径协同作用促进植物生长。PGPR复合微生物接种剂替代部分化肥后，使豌豆间作玉米增产的同时降低了生产成本，减轻了工业化肥对农业生态环境的破坏，这对于保障农牧业可持续发展具有积极意义。然而，促生菌剂的应用效果除了与施用区气候、土壤状况有关，还受到包括菌种来源、菌剂组成、施用量等因素的影响。因此，在本研究的基础上需要进一步探索复合微生物接种剂对豌豆间作玉米体系的促生机理及其对土壤特性的影响，以制备更好的环保生物菌肥。

4结论

1)筛选出5株优良根际促生菌(LM4-3、LH12-3、Lx191、Jm92、LHS11)。Jm92、LHS11兼具固氮、溶磷、分泌生长激素的能力；其中，LHS11可抑制3种病原菌(Fusariumoxysporumf.niveum、Rhizoctoniasolani、Fusariumoxysporiumf. sp.cucumerinum)；LM4-3分泌IAA的能力较强，为17.24 μg/mL；LH12-3的溶磷量为272.20 mg/L。菌株间无拮抗反应。

2)与使用100%化肥相比，制成的复合微生物接种剂替代20%化肥后，使豌豆、玉米分别显著增产0.64和1.87 t/hm2(P<0.05)，增产带来的直接经济效益分别为972.00和3835.05元/hm2。

Reference：

[1]Zhang Y, Zhu Y, Yao T,etal. Interactions of four PGPRs isolated from pasture rhizosphere. Acta Prataculturae Sinica, 2013, 22(1): 29-37.

[3]Yanni Y G, Rizk R Y, El-Fattah,etal. The beneficial plant growth-promoting association ofRhizobiumleguminosarumbv.trifoliiwith rice roots. Functional Plant Biology, 2001, 28(9): 845-870.

[4]Turan M, Gulluce M, Karadayi M,etal. Role of soil enzymes produced by PGPR strains in wheat growth and nutrient uptake parameters in the filed conditions. Current Opinion in Biotechnology, 2011, 22(9): 133-140.

[5]Rong L Y, Yao T, Huang G B,etal. Screeing of plant growth promoting rhizobacteria strains and effects of inoculant on growth of maize by replacing part of chemical fertilizers. Agricultural Research in the Arid Areas, 2013, 31(2): 59-65.

[6]Yu Q Y, Chen S Y, Ma Z Y,etal. Isolation and screening of phosphorus solubilizing bacteria and its effects on seedling growth of corn. Ecology and Environmental Sciences, 2012, 21(7): 1257-1261.

[7]Myresiotis C K, Vryzas Z, Papadopoulou-Mourkidou E. Enhanced root uptake of acibenzolar-S-methyl (ASM) by tomato plants inoculated with selected Bacillus plant growth promoting rhizobacteria (PGPR). Applied Soil Ecology, 2014, 77: 26-33.

[8]Udayashankar A, Chandra Nayaka S, Reddy M,etal. Plant growth-promoting rhizobacteria mediate induced systemic resistance in rice against bacterial leaf blight caused byXanthomonasoryzaepv.oryzae. Biological Control, 2011, 59(2): 114-122.

[9]Guo L Z, Zhang H T, He Y H,etal. Effect of rhizobium inoculation on crop growth and nitrogen nutrition of a pea/maize intercropping system. Acta Prataculturae Sinica, 2012, 21(1): 43-49.

[10]Yao T, Zhang D G, Hu Z Z. Associative nitrogen-fixing bacteria in the rhizosphere ofAvenasativain an alpine regionⅠIsolation and identification. Acta Prataculturae Sinica, 2004, 13(2): 106-111.

[11]Wang T, Kong L Y, Jiao J G,etal. Screeing of phosphate-solubilizing bacteria in red soil and their acting mechanisms. Acta Pedologica Sinica, 2014, 51(2): 373-380.

[12]Liu X X, Wang X X, Lu R X,etal. Phosphorus solubilizing capability, IAA secretion and characteristics of phosphorus solubilizing bacteria in rhizosphere of alfalfa in Guizhou province. Journal of Agricultural Science and Technology, 2012, 13(12): 2554-2559.

[13]Rong L Y, Yao T, Zhao G Q,etal. Screening of siderophore-producing PGPR bacteriaand the irantagonism against the pathogens. Plant Protection, 2011, 37(1): 59-64.

[14]Ling T X, Tang M, Huang M Y,etal. Screening and identification of a high yield sideropho-res-producing bacteria SS05 isolated from cotton soil. Microbiology China, 2012, 39(5): 668-676.

[15]Zhang Y, Yao T, Zhu Y. Effects of compound inoculum on growth characteristics and quality ofTrifolium. Plant Nutrition Fertilizer Science, 2012, 18(5): 1277-1285.

[16]Han H W, Sun L N, Yao T,etal. Effects of effective microbial inoculants on alfalfa growth character. Acta Agrestia Sinica, 2013, 21(2): 353-359.

[17]Quality supervision, inspection and test center of microbial fertilizer in ministry of agriculture. Microbial Inoculants in Agriculture GB20287-2006. Beijing: Standards Press of China, 2006.

[18]Quality supervision, inspection and test center of microbial fertilizer in ministry of agriculture. Microbial Fertilizer N/Y 227-1994. Beijing: Standards Press of China, 1994.

[19]Yue H, Mo W, Li C,etal. The salt stress relief and growth promotion effect of RS-5 on cotton. Plant Soil, 2007, 297(1): 139-145.

[20]Han H W, Sun L N, Yao T,etal. Effects of bio-fertilizer with different PGPR strain combinations on yield and quality of alfalfa. Acta Prataculturae Sinica, 2013, 22(5): 104-112.

[21]Chen Y X, Chen X, Chen X P,etal. Effects of different nitrogen additions on the yield, quality and nutrient absorption of forage maize. Acta Prataculturae Sinica, 2014, 23(3): 255-261.

[22]Orhan E, Esitken A, Ercisli S,etal. Effects of plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) on yield, growth and nutrient contents in organically growing raspberry. Scientia Horticulturae, 2006, 111(1): 38-43.

[23]Chen Y X, Chen X H, Tang Y Q,etal. Effect of nitrogen fertilizer on dry matter accumulation and yield in wheat/maize/soybean intercropping systems. Acta Prataculturae Sinica, 2014, 23(1): 73-83.

[24]Recep K, Fikrettin S, Erkol D,etal. Biological control of the potato dry rot caused byFusariumspecies using PGPR strains. Biological Control, 2009, 50(2): 194-198.

参考文献：

[1]张英, 朱颖, 姚拓, 等. 分离自牧草根际四株促生菌株(PGPR)互作效应研究. 草业学报, 2013, 22(1): 29-37.

[5]荣良燕, 姚拓, 黄高宝, 等. 植物根际优良促生菌(PGPR)筛选及其接种剂部分替代化肥对玉米生长影响研究. 干旱地区农业研究, 2013, 31(2): 59-65.

[6]于群英, 陈世勇, 马忠友, 等. 磷细菌筛选及其对苗期玉米生长的影响. 生态环境学报, 2012, 21(7): 1257-1261.

[9]郭丽琢, 张虎天, 何亚慧, 等.根瘤菌接种对豌豆/玉米间作系统作物生长及氮素营养的影响. 草业学报, 2012, 21(1): 43-49.

[10]姚拓, 张德罡, 胡自治. 高寒地区燕麦根际联合固氮菌研究Ι固氮菌分离及鉴定. 草业学报, 2004, 13(2): 106-111.

[11]王同, 孔令雅, 焦加国, 等. 红壤溶磷菌的筛选及溶磷机制. 土壤学报, 2014, 51(2): 373-380.

[13]荣良燕, 姚拓, 赵桂琴, 等. 产铁载体PGPR菌筛选及其对病原菌的拮抗作用. 植物保护, 2011, 37(1): 59-64.

[14]林天兴, 唐梅, 黄明远, 等. 高产铁载体棉田土壤细菌SS05的筛选与鉴定. 微生物学通报, 2012, 39(5): 668-676.

[15]张英, 姚拓, 朱颖. 复合接种剂对三叶草生长特性和品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2012, 18(5): 1277-1285.

[16]韩华雯, 孙丽娜, 姚拓, 等. 苜蓿根际有益菌接种剂对苜蓿生长特性影响的研究. 草地学报, 2013, 21(2): 353-359.

[17]农业部微生物肥料质量监督检验测试中心．农用微生物菌剂GB20287-2006. 北京：中国标准出版社, 2006.

[18]农业部微生物肥料质量监督检验测试中心．微生物肥料N/Y 227-1994. 北京：中国标准出版社, 1994.

[20]韩华雯, 孙丽娜, 姚拓, 等. 不同促生菌株组合对紫花苜蓿产量和品质的影响. 草业学报, 2013, 22(5): 104-112.

[21]陈远学, 陈曦, 陈新平, 等. 不同施氮对饲草玉米产量品质及养分吸收的影响. 草业学报, 2014, 23(3): 255-261.

[23]陈远学, 陈晓辉, 唐义琴, 等. 不同氮用量下小麦/玉米/大豆周年体系的干物质积累和产量变化. 草业学报, 2014, 23(1): 73-83.

Partial replacement of chemical fertilizer by compound microbial inoculant and potential for promoting growth of intercroppedZeamaysandPisumsativum

RONG Liangyan1,2,3, CHAI Qiang4, YAO Tuo1,2*, ZHANG Rong3, FENG Jin3, YANG Hao3, CAO Lei3, ZHU Qian3

1.PrataculturalCollege,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730070,China; 2.KeyLaboratoryofGrasslandEcosystem,MinistryofEducation,Lanzhou730070,China; 3.StationofGrasslandTechnologyExtension,Lanzhou730046,China; 4.CollegeofAgronomy,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730070,China

Abstract:In recent years, plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) have become one of the most attractive strategies for the development of sustainable agricultural systems due to their eco-friendly nature, reduced consumption of non-renewable resources and lower cost. In order to investigate the effect of inoculant on growth and yield of intercropped Zea mays and Pisum sativum, five superior PGPR were screened by comprehensively analyzing nitrogenase activity, phosphate dissolving activity, 3-indoleacetic acid (IAA) secreting capacity and ability to antagonise pathogens. The compound microbial inoculant was produced by mixing these five strains with a rhizobia strain (ACCC 16101) from P. sativum. A field plot experiment was conducted to investigate the effects of the compound microbial inoculant on growth and yield of intercropped Z. mays and P. sativum. The viable count of compound microbial inoculant after 210 d storage was greater than 3.0×109cfu/mL, showing the quality of this inoculant complied with the standard for microbiological fertilizer of China (NY227-94). When the inoculant was applied in combination with 80% of the normal rate of chemical fertilizer, the root length of P. sativum at maturity was increased significantly (P<0.05) by 3.18 cm, and the root dry weight at full-bloom growth stage and maturity were increased by 0.88 and 2.39 g, respectively. The pod number per plant, seed number per pod, seed weight per plant and yield of P. sativum at maturity were increased significantly by 1.2 pods, 0.5 seeds, 0.63 g and 0.64 t/ha, respectively. The plant height of Z. mays at the flowering stage was increased (P<0.05) by 8.91 cm, while the cob weight and grain yield of Z. mays at maturity were increased significantly by 4.33 t/ha and 1.87 t/ha, respectively. From these data it can be calculated that applying the compound microbial inoculant to replace 20% of the chemical fertilizer normally used would increase the income from P. sativum by 972.00 yuan/ha and Z. mays by 3835.05 yuan/ha. Thus, partial fertilizer replacement with PGPR reduced the environmental impact of intercropped maize and peas by reducing consumption of non-renewable energy and protecting the agricultural environment, while also improving the food security.

Key words:Zea mays; Pisum sativum; plant growth promoting rhizobacteria (PGPR); reducing chemical fertilizer; promoting effect

*通讯作者

Corresponding author. E-mail:yaotuo@gsau.edu.cn

作者简介：荣良燕(1983-)，女，甘肃兰州人，中级畜牧师，在读博士。E-mail:rongliangyan000@163.com

基金项目：国家科技支撑技术(2012BAD14B10)和甘肃省农牧厅生物技术专项(GNSW-2014-28)资助。

*收稿日期：2014-08-21；改回日期：2014-09-16

DOI：10.11686/cyxb20150203

http://cyxb.lzu.edu.cn

荣良燕， 柴强， 姚拓， 张榕， 冯今， 杨浩， 曹蕾， 朱倩. 复合微生物接种剂替代部分化肥对豌豆间作玉米的促生效应. 草业学报， 2015， 24(2)： 22-30.

Rong L Y, Chai Q, Yao T, Zhang R, Feng J, Yang H, Cao L, Zhu Q. Partial replacement of chemical fertilizer by compound microbial inoculant and potential for promoting growth of intercroppedZeamaysandPisumsativum. Acta Prataculturae Sinica， 2015， 24(2)： 22-30.