6种基质复合拮抗菌发酵液对香蕉幼苗的促生作用

周登博　井涛　张锡炎　起登凤　何应对　刘永霞　段雅婕

摘 要 为研究添加拮抗菌4-L-16和T3-G-59的6种基质发酵液对香蕉幼苗的促生作用，在盆栽条件下，以麦麸、豆饼、花生饼、菜籽饼、芝麻饼、花椒饼为发酵基质，分别研究了不同发酵液对香蕉幼苗地上部和根系生长、植株生物量和叶片生理性状的影响。6种基质发酵液对香蕉幼苗均有显著的促生作用，添加拮抗菌的不同基质发酵液对香蕉苗的促生作用更为显著。综合对比香蕉幼苗形态和生理指标，以菜籽饼拮抗菌发酵液处理为最佳，豆饼、花生饼拮抗菌发酵液处理次之。豆饼、花生饼、菜籽饼拮抗菌发酵液处理的香蕉根冠比显著高于其他处理，这3个处理的香蕉根系生长更为发达，形态构成更为合理。

关键词 拮抗菌；发酵液；香蕉幼苗；促生作用

中图分类号 S668.1 文献标识码 A

Growth-promotion Effects of Compound Fermentation

Liquid with Two Antagonistic Bacteria and

Six Substrates on Banana Seedling

ZHOU Dengbo1， JING Tao2*， ZHANG Xiyan1， QI Dengfeng1

HE Yingdui2， LIU Yongxia2， DUAN Yajie3

1 Institute of Tropical Bioscience and Biotechnology， Chinese Academy of Tropical Agriculture Sciences， Haikou， Hainan 571101， China

2 Haikou Experimental Station， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences， Haikou， Hainan 570102， China

3 South Subtropical Crop Research Institute， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences， Zhanjiang， Guangdong 524091， China

Abstract The objective of the study was to investigate the growth-promotion effects of compound fermentation liquid adding antagonistic bacteria 4-L-16 and T3-G-59 into six substrates on banana seedling. The effects of different fermentation liquids on aboveground growth， root growth， plant biomass and leaf physiological traits of banana seedlings were analyzed under potted condition， with or without adding antagonistic bacteria into wheat bran， bean cake， peanut cake， rapeseed cake， sesame cake or Chinese prickly ash cake as the fermentation substrates. All kinds of the fermentation liquids produced from different substrates played significant positive roles on the growth of banana seedlings. Further more， the fermentation liquid with the antagonistic bacteria added in them had much more significant effects on the seedling growth rather than the ones without. Based on the comprehensive comparison of aboveground morphology and physiological indices， the rapeseed cake fermentation liquid added with the antagonistic bacteria was the best treatment to seedling growth. And the ones with bean cake or peanut cake as substrates were the second most profit treatments. The banana seedlings treated with the antagonistic bacteria fermentation liquid with bean cake， peanut cake or rapeseed as substrates had significantly higher root shoot ratios than the ones produced from other substrates， together with much more developed root systems and reasonable conformation structure of roots.

Key words Antagonistic bacteria； Fermention liquid； Banana seedling； Growth promotion

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2015.01.007

香蕉是世界四大水果之一，香蕉产业的发展在中国热区经济和农村社会发展中发挥着重要作用[1]。然而，由于化肥、农药以及各类激素的大量使用，导致蕉园生态系统遭受到严重的破坏和影响，土壤中有益微生物的数量在不断减少[2-7]。以枯萎病为代表的土传病害日趋严重，导致香蕉产量下降甚至失收，蕉农受损严重[8-10]。开展“生物肥源”生物防治研究，通过施用香蕉生长促生菌和拮抗菌达到增产、抗病的目的，已成为当今多种作物土传病害防治、建立无公害生产体系的重要措施[11-12]。20世纪80年代初，美国奥本大学植病系Kloepper等[13-15]用某些荧光假单胞菌株处理种子，使得萝卜增产144%、马铃薯增产100%、甜菜增产20%～80%。目前已报道的PGPR（plant growth-promoting rhizobacteria）使用菌种主要有几十科属之多，其中以荧光假单胞菌和芽孢杆菌属的某些菌株效果最为明显[16-18]。本研究在前期研究基础上获得了1株具有拮抗活性的甲基营养型芽孢杆菌和1株多色链霉菌，实验表明其在土壤和香蕉体内具有良好的定殖能力。本研究将2种菌混合分别在6种饼肥基质中进行发酵，研究其发酵液对香蕉幼苗的促生作用，并筛选最佳发酵基质，为植物生长促进剂和微生物肥料的研发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试菌株 甲基营养型芽孢杆菌4-L-16抗生素标记菌、多产色链霉菌T3-G-59抗生素标记菌，均由前期实验分离鉴定并保存于本实验室。

1.1.2 供试香蕉组培苗 为5～6叶期生长较为一致的健康巴西蕉（中国热带农业科学院组培中心提供）。

1.1.3 供试发酵基质 麦麸、豆饼、花生饼、菜籽饼、芝麻饼、花椒饼，均购自海口市粮油综合批发市场。

1.1.4 拮抗菌发酵液的制备 甲基营养型芽孢杆菌4-L-16采用LB培养基、多产色链霉菌T3-G-59采用大豆粉发酵培养基，分别获得2种菌的培养液。各饼肥发酵液均以 25 ∶ 1 的基质碳氮比发酵7 d 后，得到6种饼肥的天然发酵液，在得到的天然发酵液中再分别加入以上2种菌的培养液（菌株纯培养液接入量为发酵液总量的10%），混合后再发酵14 d获得拮抗菌发酵液。

1.1.5 供试土壤 取自海口市龙华区（北纬N19°59′7.09″ 东经E110°19′24.97″），为少砾质粘土，其理化性状为pH4.41、有机质含量5.8 g/kg、全氮（N）0.877 g/kg、碱解氮（N）含量为52.5 mg/kg、有效磷（P2O5）含量为3.3 mg/kg、速效钾（K2O）含量为47.0 mg/kg。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 盆栽试验于2013年6月22至8月7日在中国热带农业科学院温室进行。温室的条件控制为温度28～30 ℃，湿度为70%，自然光照。试验设13个处理，1） CK（施用清水）；2） MF-（麦麸发酵液）；3） MF+（麦麸发酵液+拮抗菌）；4） DF-（豆饼发酵液）；5） DF+（豆饼发酵液+拮抗菌）；6） HSF-（花生饼发酵液）；7） HSF+（花生饼发酵液+拮抗菌）；8） CF-（菜籽饼发酵液）；9） CF+（菜籽饼发酵液+拮抗菌）；10） ZF-（芝麻饼发酵液）；11） ZF+（芝麻饼发酵液+拮抗菌）；12） HJF-（花椒饼发酵液）；13） HJF+（花椒饼发酵液+拮抗菌），各处理设3个重复，每个重复10株香蕉苗。移栽1 d后，按不同处理施入稀释50倍的处理液200 mL/钵，CK施入等量清水；每隔5 d再重复施入各处理液，共计9次。试验期间，各处理其他管理措施一致。因该土壤的有效磷含量偏低，在蕉苗移栽前，各处理营养钵施用50 g有机肥，蕉苗移栽后5 d，各处理营养钵内灌根施入5‰磷酸二氢钾10 mL。

1.2.2 香蕉苗生长状况调查与测定 蕉苗移栽后45 d，测定每个处理最上部第二片完全展开叶片的叶绿素含量，记录株高、假茎围、单株叶面积、地上部生物量、根系生物量；其中叶绿素测定采用乙醇浸提法，用UV1000型可见分光光度计测定；单株叶面积和根系长度、面积、体积、直径采用LA2400 SCANNER 根系扫描仪（加拿大REGENT公司，型号WinRHIZO）及分析软件进行测定。

1.3 数据处理

所有数据统计分析利用SPSS19.0和Microsoft Excel 2003完成。

2 结果与分析

2.1 不同基质发酵液处理对香蕉地上部生长的影响

2.1.1 不同基质发酵液处理对香蕉株高的影响

由图1可以看出，不同发酵液处理的香蕉幼苗株高均显著高于CK处理，同种发酵基质的香蕉幼苗株高均表现为加入拮抗菌处理显著高于不加拮抗菌处理，MF、DF、HSF、 CF、 HJF处理加入拮抗菌处理的株高比不加拮抗菌分别增加12.13、7.77、8.07、11.80、5.74、8.03 cm。MF+、DF+、HSF+、HJF+处理株高无显著差异，但均显著高于ZF+处理。可见，不同的发酵液处理均能够显著提高香蕉株高，添加拮抗菌处理可进一步促进地上部的伸长。

2.1.2 不同基质发酵液处理对香蕉茎粗的影响 由图2可以看出，各处理的香蕉幼苗茎粗的变化趋势与株高基本一致，表现为同种发酵基质加入拮抗菌处理显著>不加拮抗菌处理显著>对照。不加拮抗菌的处理，DF-、HSF-、CF-处理间的香蕉茎粗无显著差异，均显著高于其他3种基质处理；在添加拮抗菌处理中，以CF+处理茎粗最大，达6.62 cm，其他5种基质处理间的香蕉幼苗茎粗无显著差异。可见，不同的发酵液处理显著增加了香蕉的茎粗，添加拮抗菌的处理更能有效地促进香蕉茎秆的增粗。

2.1.3 不同基质发酵液处理对香蕉叶片生长的影响

由表1可知， HSF、CF、ZF和HJF处理的香蕉单株叶面积均显著大于对照；各处理添加拮抗菌的单株叶面积均显著大于对照，且显著大于不加拮抗菌处理；以CF+处理的单株叶面积最大，达1 398.19 cm2/株，分析叶绿素含量发现，发酵液处理的叶绿素含量均显著大于对照，除芝麻饼发酵液处理外，其他基质发酵液均表现为添加拮抗菌处理的叶绿素含量显著高于不加拮抗菌处理。CF+处理的叶绿素含量最大，MF+、DF+、HSF+处理无显著差异，均大于ZF+、HJF+处理。可见，施用发酵液可显著提高香蕉叶片的叶绿素含量，添加拮抗菌进一步提高叶绿素含量和叶面积，菜籽饼、豆饼、花生饼发酵液对香蕉叶片的促生作用十分明显。

2.2 不同基质发酵液处理对香蕉根系生长的影响

根系是植物重要的养分、水分吸收器官，其形态特征是影响植物养分吸收的重要因素[19]。本研究采用LA2400 SCANNER根系扫描仪测得各处理香蕉的根系形态特征。从表2和图3中可以看出，各发酵液处理香蕉的根长、根表面积、根体积和根直径均显著大于对照。添加拮抗菌处理的香蕉根长、根体积均显著高于不加拮抗菌处理；CF+处理的香蕉根长最大，达1 367.03 cm，MF+处理次之，DF+、HSF+、HJF+处理间无显著差异；香蕉根体积表现为：DF+处理的香蕉根体积最大，达10.75cm3，MF+、HSF+、CF+处理间无显著差异且均显著大于ZF+和HJF+。除HSF处理外，均表现为添加拮抗菌处理的根表面积显著高于不加拮抗菌处理，DF+、HSF+、CF+处理间无显著差异，其香蕉根表面积达393.05～411.04 cm2。除ZF处理外，其余处理均表现为添加拮抗菌处理的根直径显著高于不加拮抗菌处理，DF+、HSF+、CF+处理香蕉的根直径表现与根表面积一致，均显著高于其他处理。综合分析不同处理香蕉根系各项形态指标发现，添加拮抗菌可显著增加发酵液对香蕉根系的促生作用，其中，施用DF+发酵液主要通过提高香蕉根系直径和增加根系体积，来提高香蕉根系吸收面积，施用CF+发酵液则是通过增加香蕉根系长度和直径，来提高香蕉根系吸收面积。

2.3 不同基质发酵液处理对香蕉生物量的影响

由图4可以看出，发酵液处理的香蕉生物量均显著高于对照，相同发酵基质条件下，添加拮抗菌处理的生物量均显著高于不加拮抗菌处理。MF+、DF+、HSF+、CF+、HJF+处理间无显著差异。HSF-和CF-处理的香蕉生物量无显著差异，且均显著高于其他处理；MF-、DF-、ZF-、HJF-处理间无显著差异。由此可见，施用发酵液能显著提高香蕉鲜重。在不加拮抗菌的情况下，以花生饼和菜籽饼为基质的发酵液可显著提高香蕉的单株鲜重；在添加拮抗菌的情况下，除芝麻饼发酵液外，其他基质发酵液处理的香蕉鲜重无显著差别。

2.4 不同基质发酵液处理对香蕉根冠比的影响

作物根系与地上部是一个相互依赖、相互作用的统一体，根冠比能够反映不同条件对作物根系与地上部分生长的不同影响[20]。通过对不同处理的香蕉根冠比分析，结果表明（图5），不加拮抗菌发酵液处理的根冠比与对照均无显著差异，其根冠比值为0.22～0.24之间；DF+、HSF+、CF+处理的香蕉根冠比显著高于其他处理，达0.26～0.28。结合不同处理香蕉生物量的分析发现，以豆饼、花生饼和菜籽饼为基质的发酵液通过添加拮抗菌可显著促进香蕉生长，特别是显著促进了香蕉根系的生长，改善了香蕉根系和地上部的平衡关系，为香蕉更好的吸收水分、养分创造有利条件。

3 讨论与结论

饼肥是油料作物籽实榨油后剩余的残渣，是优质的有机肥料。由于饼肥养分齐全，养分分解快速，产物丰富，肥效稳定而持久，常用于香蕉、烟草、蔬菜、果树、药材等经济作物生产[21-22]。一般饼肥中含有约75%～85%的有机质，N、P多以有机态存在，K主要以水溶态存在，而其中有机态的N、P不能被作物直接吸收，必须经过微生物分解转化才能发挥肥效[23]。本研究通过添加复合拮抗菌获得了6种不同基质的拮抗菌饼肥发酵液，系统地研究了不同饼肥发酵液对香蕉幼苗生长的影响。总体来讲，不同饼肥发酵液对于香蕉生长发育显著优于对照，而同种发酵基质条件下，添加拮抗菌处理显著优于不加拮抗菌处理。综合对比香蕉幼苗地上部形态和生理指标，添加拮抗菌处理中，以菜籽饼发酵液处理为最佳，豆饼、花生饼发酵液处理差异不大，但优于芝麻饼、花椒饼和麦麸处理。该结果与熊志林[24]在大田烟草种植中饼肥基质筛选的结果基本一致，而武雪萍[25]则认为大田烟草施用芝麻饼效果最佳，甚至有研究表明高量施用菜籽饼会使番茄生长受抑制[26]。这种结果差异可能是由于饼肥的发酵工艺以及施用方式的不同造成的。

通过对香蕉苗根系形态特性的研究发现，香蕉的根长、根表面积、根体积和根直径基本上均表现为添加拮抗菌发酵液处理>不加拮抗菌发酵液处理>对照。在6种添加拮抗菌基质发酵液处理中，香蕉生物量相差不大，但豆饼、花生饼、菜籽饼拮抗菌发酵液处理的香蕉根冠比显著高于其他发酵液处理，可见这3种基质拮抗菌发酵液使香蕉形态构成更为合理，在香蕉生长前期，可以更有效地促进香蕉根系的生长。根据本研究结果，结合笔者的其他研究[8-9]，推测复合拮抗菌发酵液对香蕉幼苗的促生机理主要在于：（1）饼肥不仅为香蕉生长提供各种无机营养元素，还为土壤提供了有机营养物质，如氨基酸、脂肪酸、有机酸等[27]，这些营养物质会影响根际环境，也会影响根系生长。（2）施用复合拮抗菌发酵液可显著提高香蕉PAL、POD、SOD、PPO 4种相关防御酶活性[9]，从而提高了香蕉抗逆性。（3）施用拮抗菌饼肥发酵液刺激土壤某些拮抗菌的生长，从而增加土壤微生物的多样性，改善土壤微生物的群落结构[8]，有利于土壤营养物质的转化。目前微生物有机肥料主要以固体堆肥为主，而市场上液体生物有机肥并不多见，笔者在前期研究中筛选出大量拮抗菌和植物生长促生菌[28-30]，以期开发一系列微生物液体有机肥。本研究生产的液体有机肥一方面可以填补市场空白，另一方面符合未来高效有机农业的发展方向，特别是在水肥一体化技术逐渐普及的现状下，水溶肥、液体肥以其节省劳力、肥效快速的优点将成为现代农业的助力剂。同时在此基础上，可以通过筛选不同功效（如解磷、解钾菌）的微生物、针对不同作物研发一系列的液体微生物有机肥料，应用前景广阔。

添加拮抗菌的不同基质发酵液对香蕉苗的促生作用更为显著。其中，豆饼、花生饼、菜籽饼拮抗菌发酵液处理的香蕉地下部生长优于其他饼肥发酵液处理，其根系生长更为发达，形态构成更为合理。

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