垃圾堆肥菌剂对桔梗种子萌发及干物质积累的影响

(商洛学院生物医药与食品工程学院，　陕西 商洛 726000)

桔梗(Platycodongrandiflorum(Jacq).A.DC.)属于桔梗科桔梗属，为多年生草本双子叶植物[1]，其根部可入药，具有镇咳、抗炎、降血压、降血糖、减肥、抗肿瘤、提高人体免疫力等广泛的药理活性[2]。桔梗的嫩苗、根还可食用，具有较高的营养价值[3]。由于桔梗具有抗衰老、抗虫杀菌等功效，使社会对桔梗的需求以及对其品质的要求不断提高[4]。由于药农种植桔梗管理比较粗放，使桔梗的病虫害常发生，造成桔梗种子较小，且发芽率较低，出苗不整齐[5]，严重影响了桔梗的用药质量和品质。微生物菌剂能抗病、促进植物生长发育，且无污染。生活垃圾堆肥中有大量的有益微生物、丰富的有机物质成分，在多种微生物群体的作用下，使有机废弃物资源化、无害化[6]。鉴于此，本试验利用农村的猪粪、牛粪以及农田秸秆生活垃圾腐熟的堆肥中分离纯化出的枯草芽孢杆菌、灰色链霉菌和酵母菌发酵液处理桔梗种子，研究生活垃圾菌剂对桔梗种子萌发的影响以及桔梗根、茎、叶干物质的积累。为合理开发利用生活垃圾堆肥中微生物资源提供理论依据。

1　材料和方法

1.1　材　料

桔梗种子：商洛学院生物医药与食品工程学院实验室。

垃圾堆肥：陕西省商洛市农村的猪粪、牛粪以及农田秸秆生活垃圾腐熟的堆肥。

枯草芽孢杆菌、灰色链霉菌和酵母菌：从腐熟的堆肥样品中分离纯化，将初筛得到的枯草芽孢杆菌、灰色链霉菌和酵母菌培养发酵液，并分别以波长600 nm和560 nm下的OD值大于0.5。

1.2　方　法

1.2.1桔梗种子的预处理

将桔梗种子用1%NaClO3消毒10 min，用无菌水冲洗2～3次。挑选大小一致、籽粒饱满的种子，放在铺有2层滤纸的培养皿中，每皿50粒，生活垃圾堆肥复合菌发酵液，保持滤纸湿润。

1.2.2生活垃圾堆菌剂处理桔梗种子的单因素试验

1) 用枯草芽孢杆菌发酵液稀释浓度为1、5、10、20、30倍的5个梯度处理过的桔梗种子放入25 ℃培养箱中培养，以10 d为规定发芽日期，记录每天的发芽数，计算发芽率(10 d)、发芽势(以第4天的发芽数计算)、发芽指数。蒸馏水作为对照(ck)，重复3次。

2) 用灰色链霉菌发酵液稀释浓度为1、5、10、20、30倍的5个梯度处理过的桔梗种子放入25 ℃培养箱中培养，以10 d为规定发芽日期，记录每天的发芽数，计算发芽率(10 d)、发芽势(以第4天的发芽数计算)、发芽指数，蒸馏水作为对照(ck)，重复3次。

表3垃圾堆肥复合菌剂配施对桔梗的极差分析

实验号ABC发芽指数根干物质重量(g)茎干物质重量(g)叶干物质重量(g)1A1B1C127．690．0200．0340．0742A1B2C229．870．0300．0440．0543A1B3C329．180．0400．0360．0784A2B1C227．740．0360．0240．0825A2B2C325．530．0240．0320．0646A2B3C128．340．0220．0300．0727A3B1C327．580．0240．0360．0468A3B2C128．320．0200．0260．0819A3B3C225．450．0180．0360．050ck00013．440．0160．0240．040发芽指数k128．9127．6728．12k227．2027．9127．69k327．1227．6627．43R1．790．250．69根干物质重量k10．0230．02670．021k20．0270．02470．028k30．0210．02730．029R0．0060．00260．008茎干物质重量k10．0350．0310．030k20．0290．0170．035k30．0270．0340．035R0．0180．0170．005叶干物质重量k10．0690．0680．075k20．0730．0660．062k30．0590．0670．063R0．0140．0010．013

3) 用酵母菌发酵液稀释浓度为1、5、10、20、30倍的5个梯度处理过的桔梗种子放入25 ℃培养箱中培养，以10 d为规定发芽日期，记录每天的发芽数，计算发芽率(10 d)、发芽势(以第4天的发芽数计算)、发芽指数，蒸馏水作为对照(ck)，重复3次。

1.2.3垃圾堆肥菌剂配施处理桔梗种子

在单因素筛选试验的基础上，枯草芽孢杆菌∶灰色链霉菌∶酵母菌发酵液=1∶1∶1混合，进行L9(33)正交试验，见表1。以发芽指数为参考指标，在第30天抽取9组处理中的桔梗幼苗在105 ℃杀青10 min，60 ℃烘干，称量根、茎、叶的干物质重量，筛选出最佳的生活垃圾堆肥复合菌剂浓度配比值。

表1L9(33)正交试验设计因素及水平

因素水平123A/倍81012B/倍152025C/倍456

1.2.4形态指标的测定及方法

种子发芽率(%)=发芽终期全部正常发芽粒数/供检种子总数×100%；

种子发芽势(%)=发芽初期(规定日期内)正常发芽粒数/供检种子总数×100%；

发芽指数(GI)=∑(Gt/Dt)，式中：Gt为t时间的发芽数，Dt为相应的发芽日数。

1.2.5数据处理

数据用Excel 2010和SPSS 17.0软件进行方差分析。

2　结果与分析

2.1　不同浓度垃圾堆肥菌剂对桔梗种子萌发的影响

由表2可见，经枯草芽孢杆菌、灰色链霉菌、酵母菌发酵液处理的桔梗发芽率均比ck高，在一定范围内，随着枯草芽孢杆菌、灰色链霉菌、酵母菌发酵液浓度逐渐减小，发芽率、发芽势、发芽指数逐渐上升。当枯草芽孢杆菌发酵液稀释为10倍时，发芽率、发芽势、发芽指数均达到最大值，比ck升高了34.62%、400%、80.43%，但浓度继续稀释到20倍时，发芽率、发芽势、发芽指数均开始下降。可见，枯草芽孢杆菌发酵液最佳稀释浓度为10倍。当灰色链霉菌发酵液稀释为20倍时，发芽率、发芽势、发芽指数均达到最大值，比ck升高了46.15%、600%、95.98%，但浓度继续稀释到30倍时，发芽率、发芽势、发芽指数均开始下降，可见，灰色链霉菌发酵液最佳稀释浓度为20倍。

表2生活垃圾复合菌剂发酵液浓度对桔梗种子萌发的影响

垃圾堆肥复合菌剂发酵液(A)(倍)发芽率(%)(第10天)发芽势(%)(第4天)发芽指数164420．80568622．64枯草芽孢杆菌10701024．252066821．633062421．05168623．665721023．98灰色链霉菌10741224．0820761426．343070823．78164422．345781227．52酵母菌10681024．422068624．123066824．00ck52213．44

当酵母菌发酵液稀释为5倍时，发芽率、发芽势、发芽指数均达到最大值，比ck升高了50%、500%、104.76%，但浓度继续稀释到10倍时，发芽率、发芽势、发芽指数均开始下降，可见，酵母菌发酵液最佳稀释浓度为5倍。

2.2　垃圾堆肥复合菌剂配施对桔梗的影响

2.2.1垃圾堆肥复合菌剂配施对桔梗的极差分析

以30 d为规定日期记录每天各处理的发芽率，计算其发芽指数；在培养的第30天，抽取9组试验组中的幼苗将根、茎、叶分开，进行杀青和80 ℃烘干后分别称根、茎、叶干物质的重量，见表3。

由表3可见，当桔梗种子发芽指数最大时，施用生活垃圾堆肥复合菌枯草芽孢杆菌、灰色链霉菌、酵母菌发酵液最佳在组合为A1B2C2，达29.87，桔梗种子发芽指数最小的堆肥复合菌发酵液组合为A3B3C2，达25.45，而ck桔梗种子发芽指数为13.44，可见施用生活垃圾堆肥复合菌有利于桔梗种子萌发。生活垃圾堆肥复合菌对桔梗种子发芽指数影响为A>C>B，最优组合是A1B2C2。即桔梗种子施枯草芽孢杆菌发酵液稀释8倍+灰色链霉菌发酵液稀释20倍、酵母菌发酵液稀释5倍桔梗发芽指数最高。同样可见，生活垃圾堆肥复合菌对桔梗根干物质重量影响顺序为B>C>A，最优组合是A1B3C3(0.040 g)比对照提高了150%；对桔梗茎干物质重量影响顺序为A>B>C，最优组合是A1B2C2(0.044 g)比对照提高了83.33%；对桔梗叶干物质重量影响顺序为A>C>B，最优组合是A2B1C2(0.082 g)比对照提高了105%。

表4垃圾堆肥复合菌剂配施对桔梗发芽指数的方差分析

变异来源平方和df均方Fsig．A6．16023．0800．5890．629B0．11920．0590．0110．989C0．72220．3600．0690．935误差10．46225．231总计6945．2519

2.2.2垃圾堆肥复合菌剂配施对桔梗的极差分析

由表4～表7可见，不同 A、B、C水平之间桔梗发芽指数、根干物质重量、茎干物质重量、叶干物质重量差异不显著。表4～表6可见，从不同 A水平之间、B水平之间和C水平之间桔梗发芽指数、根干物质重量、茎干物质重量显著性发现，生活垃圾堆肥复合菌对桔梗发芽指数、根干物质重量、茎干物质重量的影响均为枯草芽孢杆菌>灰色链霉菌>酵母菌。由表7可见，从不同 A水平之间、B水平之间和C水平之间桔梗叶干物质重量显著性发现，生活垃圾堆肥复合菌对桔梗叶干物质重量的影响为酵母菌>枯草芽孢杆菌>灰色链霉菌。

表5垃圾堆肥复合菌剂配施对桔梗根干物质重量的方差分析

变异来源平方和df均方Fsig．A1．387×10-426．933×10-50．7120．584B8．000×10-624．000×10-60．0410．961C1．307×10-426．533×10-50．6710．598误差1．947×10-429．733×10-5总计0．0079

表6垃圾堆肥复合菌剂配施对桔梗茎干物质重量的方差分析

变异来源平方和df均方Fsig．A1．316×10-426．578×10-51．3210．431B1．422×10-527．111×10-60．1430．875C4．356×10-522．178×10-50．4370．696误差9．956×10-529．733×10-5总计0．0109

表7垃圾堆肥复合菌剂配施对桔梗叶干物质重量的方差分析

变异来源平方和df均方Fsig．A6．083×10-423．042×10-40．3410．746B1．556×10-627．778×10-70．0020．998C5．458×10-422．729×10-40．4100．709误差0．00125×10-4总计0．0429

3　结论与讨论

细菌是生活垃圾堆肥过程中数量最多的微生物，堆肥中真菌能促进有机质降解，并且能稳定堆肥品质，主要是真菌分泌的胞外酶起作用[7]，放线菌能促进纤维素降解，并加快木质素溶解[8-12]。本研究用生活垃圾堆肥复合菌中不同浓度枯草芽孢杆菌、灰色链霉菌、酵母菌发酵液分别处理桔梗种子，发现各处理的发芽率、发芽势、发芽指数均显著高于ck。在单因素实验中，以桔梗种子的发芽率、发芽势和发芽指数为参考指标，枯草芽孢杆菌发酵液最佳稀释倍数为10倍，灰色链霉菌发酵液最佳稀释倍数为20倍，酵母菌发酵液最佳稀释倍数为5倍，并且酵母菌发酵液稀释5倍处理桔梗种子，其发芽率、发芽势、发芽指数均显著地高于其他处理。

各类文献规范数据选项表

注：“√”为必备项，“0”为任选项，“*”为有则加项，“-”为不要求项。

本研究发现，桔梗种子发芽指数最大的生活垃圾堆肥复合菌发酵液配施的最佳组合为A1B2C2(枯草芽孢杆菌发酵液稀释8倍+灰色链霉菌发酵液稀释20倍、酵母菌发酵液稀释5倍)，比ck高提122.24%。对桔梗根干物质重量影响的生活垃圾堆肥复合菌最优组合是A1B3C3(枯草芽孢杆菌发酵液稀释8倍+灰色链霉菌发酵液液稀释25倍、酵母菌发酵液液稀释6倍)比对照提高了150%；对桔梗茎干物质重量影响的生活垃圾堆肥复合菌最优组合是A1B2C2(枯草芽孢杆菌发酵液稀释8倍+灰色链霉菌发酵液液稀释20倍、酵母菌发酵液液稀释5倍)，比对照提高了83.33%；对桔梗叶干物质重量影响的生活垃圾堆肥复合菌最优组合是A2B1C2(枯草芽孢杆菌发酵液稀释10倍+灰色链霉菌发酵液液稀释15倍、酵母菌发酵液液稀释5倍)，比对照提高了105%。生活垃圾堆肥复合菌剂配施对桔梗的极差分析发现，不同 A、B、C水平之间桔梗发芽指数、根干物质重量、茎干物质重量、叶干物质重量差异不显著，但生活垃圾堆肥复合菌对桔梗发芽指数、根干物质重量、茎干物质重量的影响均为枯草芽孢杆菌>灰色链霉菌>酵母菌，对桔梗叶干物质重量的影响为酵母菌>枯草芽孢杆菌>灰色链霉菌。可见，生活垃圾堆肥复合菌发酵液配施有利于桔梗的生长发育和干物质积累，调节复合菌的配施比例，对于获得桔梗根茎叶的不同用途具有重要意义。

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