液体复合微生物肥料研制及其促生效果研究

苏群 孙磊 马翠华 王立华 姚春雪 杜红

摘要：采用不同吸附基质的枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）菌剂为原料，与糖蜜发酵液复配，解决产品产气问题;通过盆栽试验，研究优化后的液体复合微生物肥料产品对小油菜生长的影响。结果表明：轻质碳酸钙、麸皮和改性沸石粉吸附基质的固体菌剂与糖蜜发酵液复配后，均存在产气问题，定制葡萄糖基质的枯草芽孢杆菌固体菌剂可有效解决产气问题;不同稀释浓度的优化产品对小油菜生长有明显的促进作用，稀释500倍处理的小油菜生长态势最好，株高达20.89cm，地上部鲜重和干重分别为100.15g/株和9.45g/株，根系长度14.99cm，根系鲜重和干重分别为3.01g/株和1.21g/株，根系活力1.356mg/（g·h），与其它处理组之间存在显著性差异。

关键词：复合微生物肥料;吸附基质;促生

中图分类号：S-3 文献标识码：ADOI：10.19754/j.nyyjs.20190615001

随着现代农业绿色可持续发展进程的推进，迫切需求多功能、综合性肥料的推广应用。复合微生物肥料含有丰富的微生物、有机质、速效养分等有效成分，集增效和促效于一体，合理施用微生物肥，能明显改善土壤性状、提高土壤肥力、增强作物抗逆性、提高作物品质和产量[1、2]，目前关于复合微生物肥料对促进作物生长或土壤改良效果的研究较多[3-6]，但关于生物肥料产品本身质量的研究少见，优质的复合微生物肥料不是原料的简单添加，而是在深入了解原料特性的基础上，利用适宜的技术手段，保证产品适宜产业化生产、运输与贮存，进而保证菌种在产品及土壤中的有效性。市面常见微生物肥料多见固体剂型[7]，液体产品因产气涨桶、保质期短等问题不多见，本研究以糖蜜发酵液和枯草芽孢杆菌菌剂为原料，解决2者复配后产品产气问题，保证产品质量，并评价其促生效果，以期为新型生物肥料的开发与应用提供理论和技术支撑。

1材料与方法

1.1试验材料

糖蜜发酵液液体，总养分8%，有机质30%，游离氨基酸4.0%，水解氨基酸10.0%，pH5.5，烟台泓源生物肥料有限公司提供。

枯草芽孢杆菌固体菌剂，吸附基质分别包括：轻质碳酸钙、麸皮、改性沸石粉3种（市面常见），有效活菌数均为1000亿/g，青岛蔚蓝生物股份有限公司提供。

枯草芽孢杆菌固体菌剂，吸附基质为葡萄糖（定制产品），有效活菌数为1000亿/g，青岛蔚蓝生物股份有限公司提供。

枯草芽孢杆菌液体菌剂，有效活菌数为100亿/g，青岛蔚蓝生物股份有限公司提供。

小油菜品种为上海五月慢，抗逆性强。由南京富芳园种业有限公司提供。

1.2试验方法

1.2.1配方试验

通过不添加菌剂、添加菌剂后适宜条件培养微生物、模拟高温库房存放条件的实验设计排除了原料本身高温产气、发酵反应产气、包装物与原料反应产气等因素，考虑菌剂的吸附基质与糖蜜发酵液反应产气，故设计以下实验，并与青岛蔚蓝生物股份有限公司协商定制了葡糖糖基质的固体菌剂。

实验设6组处理：1～4组处理分别为不同吸附基质的枯草芽孢杆菌固体菌剂与糖蜜发酵液复配，比例为1：99。1组轻质碳酸钙，2组麸皮，3组改性沸石粉，4组葡糖糖，第5组为液体菌剂与糖蜜发酵液复配处理，为保证有效活菌数一致，第5组复配比例为1：9，设不添加菌剂的糖蜜发酵液为对照组（CK）。每组处理5个平行，共计30个处理。试验统一采用250mL规格，PET材质，密封性好的塑料瓶贮存。

将对照及复配后的实验处理置于恒温培养箱中50℃放置24h（夏季库房高温环境下，最高温度可达60℃），通过观察和挤压塑料瓶的方式确认涨桶情况，并拍照记录。

1.2.2灌根处理

用自来水将小油菜种子浸泡，洗去漂浮于水面的种子及杂质。将洗种水除净，放入种子体积2～3倍的清水，在 25℃恒温箱中避光浸种 24h后，将种子置于底部放置湿滤纸的培养皿中，进行催芽。

3d后将催芽的种子均匀分散于带土花盆中，每盆30粒，土壤条件一致，之后均匀撒1层细土，置于常温环境中，至出苗基本结束为止。

将上述盆栽小油菜常温下培养5d后，进行间苗，每盆留10棵，用优选配方葡萄糖与糖蜜发酵液1：99复配的产品对小油菜进行灌根处理，浓度稀释倍数为200、500、800、1000，设清水为对照，每个浓度做5组平行，共计25个处理。常温环境下处理30d，每隔6d灌根1次，每个处理每次灌根用量100mL。

1.3测定指标及方法

1.3.1株高、根系长度、地上部鲜重、根系鲜重

每个处理收获后，分别从每个处理的每个重复中选取5株记录株高和根系长度，洗净样品按器官（地上部、根部）分开，自然晾干30min，称量地上部鲜重和根系鲜重，计算各指标平均值。

1.3.2地上部干重、根系干重

将洗净的地上部和根部置预先升温至100℃的干燥箱中杀青1h，之后在80℃的条件下干燥48h，取出冷却至室温称重。

1.3.3根系活力  TTC法测定[8]

1.4数据统计

使用Excel进行原始数据的处理及图表制作，使用SPSS11.5分析软件对试验结果进行方差分析，根据需要做Takey HSD多重比较，显著性水平：a

2结果与分析

2.1不同吸附基質的复配产品产气情况

通过观察和触摸即可明显确认产气情况（见图1），产气量由大到小依次为：轻质碳酸钙>改性沸石粉>麸皮>葡萄糖、CK组>液体菌剂处理。轻质碳酸钙处理产气最严重，塑料瓶涨满气体，捏不动;改性沸石粉处理产气次之，塑料瓶涨满气体，稍可捏动，开瓶后可闻到氨的气味;麸皮处理产少量气，恢复室温后塑料瓶恢复原状，但麸皮太轻，基本漂浮于产品表面，对产品外观有影响;葡萄糖与CK处理不产气，塑料瓶保持原状，外观好;液体菌剂处理塑料瓶轻微收缩。

经分析轻质碳酸钙产气原因可能与糖蜜发酵液的酸碱度相关，糖蜜发酵液为酸性液体，pH值为5.5，含有一定量的H+，轻质碳酸钙的CO2-3可与H+反应产生CO2，造成涨桶问题。天然沸石粉由于其与细菌菌体均带负电荷性而吸附率极低[9]，故用于菌体吸附的沸石粉是经过改性的，改性沸石粉的分子筛结构以及表面带电性，能对细菌菌体进行有效吸附，是一种优良的微生物载体，但改性后的沸石粉偏碱性[6]，与糖蜜发酵液反应产气的原因可能与其呈碱性相关，因为糖蜜发酵液（酸性）中的氮基本为铵态氮，酸碱反应后OH-和NH+4 存在于液体中，高温环境下易产生氨气，这也正是改性沸石粉处理开盖闻到氨味的原因。麸皮结构相对稳定，该酸性环境不足以发生化学反应，故不产生气体，塑料瓶内的少量气体分析为水蒸气，因为恢复室温后，塑料瓶恢复原貌。液体菌剂塑料瓶收缩的原因应该为菌体发酵好氧所致，因为液体菌液中的微生物为活性菌，非芽孢状态，在实验过程中可能继续繁殖好氧造成塑料瓶收缩现象;液体菌剂与糖蜜发酵液混配后的产品保质期仅15d，且液体菌剂有效活菌数低，添加比例高于一般固体菌剂（保证产品有效活菌数一致），增加产品成本较高，原料运输也比较困难，故不选用液体菌剂作为原料。

2.2优化产品不同稀释浓度对小油菜生长的影响

由表1可以看出，不同稀释浓度处理对小油菜株高、地上部生物量有明显不同的影响，在低稀释倍数（0、200、500倍）处理下，小油菜株高、地上部鲜重和干重随着稀释倍数的升高而增大，500倍處理生长最好，株高达20.89cm，地上部鲜重和干重分别为100.15g/株和9.45g/株，比对照（CK）分别高出109.3%，38.94%和34.42%，且经观察，500倍处理下小油菜叶片颜色较深，生长态势最好;800和1000倍处理下，小油菜株高、地上部鲜重和干重随着稀释倍数的升高而降低;对照组及1000倍处理的小油菜，新发小叶20d左右逐渐出现干枯现象。有研究表明，氨基酸对作物的促进作用具有最适值与高低临界值，浓度过低无效果，过高具有毒害作用[10]，本研究所用液体复合微生物肥料含有氨基酸，也呈现该规律。江燕霞[11]等的研究也表明，微生物液体肥料对小油菜的生长及其生理生化指标的促进作用，与稀释倍数相关。当然，该结果为各原料相互作用的结果，在该配比条件下，油菜种植中以500倍稀释施用为佳。

2.3优化产品不同稀释浓度对小油菜根系生长的影响

由表2可以看出，不同稀释浓度处理对小油菜根系生长也有明显不同的影响，500倍处理对小油菜根系生长的促进作用最明显，根系达14.99cm，根系鲜重和干重分别为3.01g和1.21g，且经观察，500倍处理下小油菜的根系须根明显密集，数量明显高于其它处理，根系活力1.329mg/（g·h）;高稀释倍数处理下，小油菜根系发育与低浓度（200倍）差异不显著，原因可能是稀释倍数高，营养成分含量就会较少，不能满足小油菜正常的生长需求，低稀释倍数下营养成分含量虽然较高，但该液体肥料密度较大（1.25g/L），且属于粘稠性液体，不利于在土壤中的扩散和根系的接触，故生长受影响。500倍稀释处理，营养成分含量适当，液体流动性较好，故能较好的接触根系，促进生长，根系生长状态与地上部分植株生长状态一致。这也进一步说明，复合微生物肥料做为一种新型生物活性专用肥，含有的有益微生物可改善和增强土壤生物活性，在适宜浓度处理下可最大限度的促进作物生长[3]。

3总结

本研究解决了固体菌剂与糖蜜发酵液混配生产液体复合微生物肥料的产气涨桶问题，并探索了肥料应用效果，对肥料企业生产该类产品具有指导作用，但是各原料成分之间的相互作用有待进一步深入研究。同时，该肥料施入土壤后的微生物活性，以及与氨基酸等的协同作用并未开展，今后将增加菌株种类，从原料相互影响、作物营养代谢、能量输出及生化性质上探索研究，进一步增强产品功效。

参考文献

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[4] 刘春阳. 生物肥料对“红阳”弥胡桃园土壤理化性质及产量、品质的影响[D]. 四川农业大学， 2016.

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[10] 张龙. 外源氨基酸对蓝莓生长发育的影响研究[D ].中南林业科技大学. 2017.

[11] 江燕霞， 杨建平， 马宁，等. 微生物液体肥SP-10对油菜苗期生长和生理生化指标的影响[J]. 山东农业科学， 2009（7）：72-73.

作者简介：苏群（1982-），女，工程师，硕士，研究方向：新型肥料的技术研发。