乳酸菌肥對不同鹽脅迫下土壤微生物的影響

王維華 趙金山 劉華偉 李海梅 鄒曉霞

摘要：為探尋乳酸菌肥對不同鹽脅迫下土壤微生物的影響并為鹽堿地改良利用提供參考，本研究根據土壤鹽化分級標準，配制非鹽（0.8 g/kg）、低鹽（1.9 g/kg）、中鹽（2.7 g/kg）、高鹽（4.7 g/kg）4個鹽梯度土壤，各鹽脅迫梯度下分別設置乳酸菌肥（15 L/hm2）和空白對照兩個處理，研究土壤中細菌、放線菌、真菌數量。結果表明，乳酸菌肥處理后，低鹽脅迫下土壤細菌數量與對照差異不顯著，非鹽條件、中鹽及高鹽脅迫下細菌數量均極顯著高于對照，分別提高213.3%、132.6%、144.4%；施用乳酸菌肥后，高、中、低鹽脅迫及非鹽條件下放線菌數量均顯著高于對照（P<0.05），分別提高119.4%、125.9%、82.7%和126.3%；乳酸菌肥處理的非鹽條件和低鹽脅迫下真菌數量均顯著高于對照（P<0.05），分別提高103.2%、31.2%，但中鹽、高鹽脅迫下差異不顯著。綜上，乳酸菌肥可以提高鹽脅迫下土壤微生物活性，可為鹽堿地開發利用與改良提供參考。

關鍵詞：乳酸菌肥；鹽脅迫；土壤微生物

中圖分類號：S144.1文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2018）04-0048-04

Abstract To explore the effects of lactic acid bacteria fertilizer on soil microorganisms under different salt stress and provide references for the improvement of saline-alkaline soil， according to the soil salinization classification standard， the treatments with lactic acid bacteria and blank control（CK） were conducted respectively under normal salinity （0.8 g/kg）， low salinity （1.9 g/kg）， moderate salinity （2.7 g/kg） and heavy salinity （4.7 g/kg）. The number of bacteria， actinomyces and fungi in soil were detected in the experiment. The results showed that the number of soil bacteria with lactic acid bacteria fertilizer treatment had no significant difference with that of CK under low salinity， but extremely significantly increased under normal， moderate and heavy salinity， and increased by 213.3%， 132.6% and 144.4% compared with CK. The number of actinomycetes under lactic acid bacteria fertilizer treatment increased significantly under different salinity， which increased by 126.3%， 82.7%， 125.9% and 119.4% respectively under normal， low， moderate and heavy salinity compared with CK. Under normal and low salinity， the number of fungi with lactic acid bacteria fertilizer treatment increased significantly， which increased by 103.2% and 31.2% respectively compared with CK， but the differences were not significant between moderate and heavy salinity stress. In conclusion， lactic acid bacteria fertilizer improved the activities of soil microorganisms under salt stress， and the results provided the bases for the development， utilization and improvement of saline-alkaline soil.

Keywords Lactic acid bacteria fertilizer；Salt stress；Soil microorganism

土壤鹽堿化是當前農業土地資源利用中的突出問題[1，2]。鹽堿土理化性狀具體表現為：“瘦”，土壤肥力低，營養元素缺乏[3，4]；“板”，土壤板結，容重高，透性差[5]；“生”，土壤生物性差，微生物數量少、活性低[6]。鹽堿土土壤理化性狀不良，嚴重制約土地生產力、限制作物的生長。

土壤微生物在維持土壤結構、提高土壤養分有效性中發揮著積極作用[7]。微生物的組成、活性及代謝途徑的變化將直接影響土壤特性[8]。而微生物群落和功能多樣性有利于土壤養分的轉化和有效化[9]，是提高植物生產力的重要驅動因素[10]，影響著土壤生態功能的關鍵過程[11]。微生物肥（microbial manure）是由一種或數種有益微生物、培養基質和添加物（載體）配制而成的生物性肥料，通稱菌肥，是一種間接性肥料[12，13]。微生物肥料對農業生產起重要作用[14，15]，研究發現微生物菌劑在改善鹽堿土壤理化性狀和提高土地生產力方面有顯著效果。鹽堿土施入微生物菌劑后，土壤容重降低、孔隙增加、物理特性改良[16]，土壤pH值、含鹽量降低[17]，有機質和速效養分含量增加[18]，植物的抗鹽性增強[19]，成活率[20]和產量[21]提高。

當前土壤施用的菌肥菌種主要以假單胞菌、酵母菌[22]、芽孢桿菌[20]、光合菌[23]、固氮菌、放線菌[24]為主。乳酸菌肥是以乳酸菌菌株為主要原料的微生物菌肥，具有有效活菌微生態穩定、菌體代謝物應用效果明顯、適用范圍廣的特點。但有關乳酸菌肥在治理和改良鹽堿地方面的相關研究鮮有報道。因此，筆者通過實驗室培養，研究乳酸菌肥施用對不同鹽脅迫下土壤微生物數量、微生物活力的影響，以期為鹽堿地土壤改良提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤采自青島農業大學教學試驗田，土壤類型為砂姜黑土。0～20 cm土層土壤堿解氮40.8 mg/kg、有效磷15.3 mg/kg、速效鉀49.2 mg/kg。為模擬濱海自然鹽土成分，本研究用氯化鈉、硫酸鈉和碳酸氫鈉3種鹽，等比例（1∶1∶1）混入過篩去雜后的鮮土壤中，按照土壤鹽化分級標準，配制4個鹽脅迫梯度：非鹽（0.8 g/kg）、低鹽（1.9 g/kg）、中鹽（2.7 g/kg）、高鹽（4.7 g/kg）。

供試菌肥為農豐園（微生態制劑），由乳酸菌復合菌劑[主要成分為植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum）P-8和干酪乳桿菌（Lactobacillus casei）Zhang]及其代謝產物組成，其活菌數大于1×109 cfu/mL。

1.2 試驗設計

各鹽脅迫梯度下設乳酸菌肥和空白對照兩個處理。乳酸菌肥處理：將菌液以1∶500濃度稀釋后每千克土壤加5 mL稀釋液，相當于每公頃菌劑施用量為15 L，對照處理則添加等量清水。將各處理下土壤放入（25±1）℃恒溫培養箱中培養7天后取出，采用多點混合取樣法采集土壤樣品，測定土壤中真菌、細菌和放線菌數量。真菌、細菌和放線菌數量采用稀釋涂布平板法，其中真菌采用馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基，放線菌采用高氏一號培養基，細菌采用營養肉湯培養基。接種后于25℃恒溫培養箱，連續觀察2～5天并計數，每克干土微生物數量計算公式如下：

菌數/克干土 =計數皿平均菌落數×計數皿稀釋倍數×20×水分系數[25]；

水分系數=1/[1-水分（%）]；

水分（%）=（濕土重 - 烘干土重）/烘干土重×100。

1.3 數據統計分析

利用Microsoft Excel 2013進行數據統計及作圖。

2 結果與分析

2.1 乳酸菌肥對不同鹽脅迫梯度下細菌的影響

研究發現，細菌數量隨著鹽濃度升高先升高后降低（圖1）。

乳酸菌肥可提高鹽脅迫下的細菌數量。在低鹽脅迫下，乳酸菌肥處理的細菌數量高于對照，但差異不顯著（P>0.05）；在非鹽條件、中鹽、高鹽脅迫下乳酸菌肥處理的細菌數量均極顯著高于對照（P<0.01），分別提高213.3%、132.6%、144.4%。

2.2 乳酸菌肥對不同鹽脅迫梯度下放線菌的影響

各對照處理中，中鹽脅迫下放線菌數量最高，顯著高于低鹽和高鹽脅迫，但與非鹽條件下差異不顯著（圖2），

乳酸菌肥處理提高了土壤中放線菌的數量（圖2），在高、中、低鹽脅迫及非鹽條件下乳酸菌肥處理的放線菌數量均顯著高于對照（P<0.05），分別提高119.4%、125.9%、82.7%、126.3%。

2.3 乳酸菌肥對不同鹽脅迫梯度下真菌的影響

對照處理中，各鹽脅迫下的真菌數量隨著鹽濃度的升高而提高，但中鹽和高鹽脅迫下差異不顯著（圖3）。

乳酸菌肥施用提高了土壤中真菌數量。在非鹽條件和低鹽脅迫下，乳酸菌肥處理均顯著高于對照（P<0.05），分別提高103.2%、31.2%，但在中、高鹽脅迫下與對照差異不顯著。

3 討論

鹽堿化不僅直接影響土壤微生物活性，還通過改變土壤的部分理化性狀來間接影響土壤微生物的生存環境。鹽堿地區有機物含量低，土壤結構差，微生物缺乏賴以生存的物質基礎和環境條件，微生物數量普遍較少[26-28]。本研究發現土壤中細菌數量隨鹽脅迫濃度的增加而先升高后降低，放線菌數量在中鹽脅迫下達到峰值，真菌數量隨鹽脅迫濃度的增加而增加。這可能是由于土壤中的某些物質對真菌和放線菌的生長有一定的刺激作用[29]。張瑜斌等[30]在研究鹽度梯度下放線菌、絲狀真菌的數量時得到，個別含鹽樣品中的微生物數量甚至高于對照，證實鹽脅迫有刺激微生物生長的可能性。

本研究發現乳酸菌肥可以提高鹽脅迫下土壤真菌、細菌、放線菌的活性。可能是由于乳酸菌肥中含有乳酸菌代謝產物和葡萄糖等營養物質，這些營養物質可以為土壤微生物提供較好的生存條件。此外，肥料中有益微生物在其生命活動過程中，能產生大量有機酸，不斷釋放出土壤中的遲效態氮磷鉀，能有效改善鹽堿地土壤的理化性狀和生物性狀，提高土壤有機質含量和養分的有效性[31，32]。

鹽堿地的改良與利用一直是國內外學者的重要研究課題。目前一般采用工程措施配合化學肥料來改良鹽堿地土壤物理及其化學性狀，在施用化肥過程中，雖然可在短期內產生明顯效果，但化肥本身肥期短、失效快、肥力長久性差、易產生二次化學污染。

土壤微生物數量是反映土壤微生物活性的重要指標，土壤中細菌、真菌、放線菌具有不同的生態屬性，其數量的變化可以反映出土壤的生態條件，并與土壤中養分關系密切。土壤中細菌對土壤中有機殘體的分解和土壤中養分的轉化有促進作用，其分解過程中釋放的CO2在植物進行光合作用中能夠起“庫”源作用。真菌對有機殘體的分解比細菌更有效，對土壤中氮含量的增加有促進作用。放線菌對土壤中含氮化合物分解有積極促進作用，最終分解能形成土壤腐殖質最穩定的有機化合物。

4 結論

施用乳酸菌肥后，非鹽條件、中鹽及高鹽脅迫下細菌數量均極顯著高于對照處理，分別提高213.3%、132.6%和144.4%；高、中、低鹽脅迫及非鹽條件下放線菌數量均顯著高于對照，分別提高119.4%、125.9%、82.7%和126.3%；非鹽條件和低鹽脅迫下，真菌數量均顯著高于對照組，分別提高103.2%和31.2%。綜上所述，乳酸菌肥施用可以提高各鹽脅迫梯度下土壤微生物的活性，可以為鹽堿地開發利用與改良提供依據。

參 考 文 獻：

[1] Aslam R， Bostan N， Amen N， et al.A critical review on halophytes：salt tolerant plants[J].Journal of Medicinal Plants Research，2011，5（33）：7108-7118.

[2] Guo J H， Liu X J， Zhang Y F， et al. Significant acidification in major chinese croplands[J]. Science， 2010， 327（5968）：1008-1010.

[3] Amini S， Ghadiri H， Chen C， et al. Salt-affected soils， reclamation， carbon dynamics， and biochar： a review[J]. Journal of Soils and Sediments， 2016， 16（3）：939-953.

[4] Morrissey E M， Gillespie J L， Morina J C， et al. Salinity affects microbial activity and soil organic matter content in tidal wetlands.[J]. Global Change Biology， 2014， 20（4）：1351-1362.

[5] Siddikee M A， Chauhan P S， Anandham R， et al. Isolation， characterization， and use for plant growth promotion under salt stress， of ACC deaminase-producing halotolerant bacteria derived from coastal soil[J]. J. Microbiol. Biotechnol.， 2010， 20（11）：1577-1584.

[6] Nelson D R， Mele P M. Subtle changes in rhizosphere microbial community structure in response to increased boron and sodium chloride concentrations[J]. Soil Biology and Biochemistry， 2007， 39（1）：340-351.

[7] Bharti N， Barnawal D， Maji D， et al. Halotolerant PGPRs prevent major shifts in indigenous microbial community structure under salinity stress[J]. Microbial Ecology， 2015， 70（1）：196-208.

[8] Chambers L G， Guevara R， Boyer J N， et al. Effects of salinity and inundation on microbial community structure and function in a mangrove peat soil[J]. Wetlands， 2016， 36（2）：361-371.

[9] Billings S A， Ziegler S E. Altered patterns of soil carbon substrate usage and heterotrophic respiration in a pine forest with elevated CO2 and N fertilization[J]. Global Change Biology， 2008， 14（5）：1025-1036.

[10]Van Der Heijden M G A，Bardgett R D，Van Straalen N M.The unseen majority：soil microb es as drivers of plant diversity and productivity in terrestrial ecosystems[J].Ecology Letters，2008，11（3）：296-310.

[11]徐永剛， 宇萬太， 馬強，等. 不同施肥制度對土壤微生物生態影響的評價[J]. 土壤通報， 2010，41（5）：1262-1269.

[12]葛均青， 于賢昌， 王竹紅. 微生物肥料效應及其應用展望[J]. 中國生態農業學報， 2003， 11（3）：87-88.

[13]馮雪姣， 安紅波. 微生物肥的種類、研究及發展現狀[J]. 黑龍江科技信息， 2007（5）：99，169.

[14]王蔭槐. 土壤肥料學[M]. 北京：中國農業出版社， 1992.

[15]毛知耘.肥料學[M] .北京：中國農業出版社，1995.

[16]逄煥成， 李玉義， 嚴慧峻，等. 微生物菌劑對鹽堿土理化和生物性狀影響的研究[J]. 農業環境科學學報， 2009， 28（5）：951-955.

[17]于占東， 宋述堯. 稻草配施生物菌劑對大棚連作土壤的改良作用[J]. 農業工程學報， 2003， 19（1）： 177-179.

[18]Bossuyt H， Denef K， Six J， et al. Influence of microbial populations and residue quality on aggregate stability.[J]. Applied Soil Ecology， 2001， 16（3）：195-208.

[19]李旭霖， 劉慶花， 柳新偉，等. 不同改良劑對濱海鹽堿地的改良效果[J]. 水土保持通報， 2015， 35（2）：219-224.

[20]李蘭曉， 王海鷹， 楊濤，等. 土壤微生物菌肥在鹽堿地造林中的作用[J]. 西北林學院學報， 2005， 20（4）：60-63.

[21]Singh H， Reddy M S. Effect of inoculation with phosphate solubilizing fungus on growth and nutrient uptake of wheat and maize plants fertilized with rock phosphate in alkaline soils[J]. European Journal of Soil Biology， 2011， 47（1）：30-34.

[22]吳曉衛， 付瑞敏， 郭彥釗，等. 耐鹽堿微生物復合菌劑的選育、復配及其對鹽堿地的改良效果[J]. 江蘇農業科學， 2015， 43（6）：346-349.

[23]Liu F J， Hu W Y， Li Q Y. Phytosynthetic bacteria （PSB） as a water quality improvement mechanism in saline-alkali wetland ponds[J]. Journal of Environmental Sciences， 2002， 14（3）：339-344.

[24]宋玉珍， 安志剛， 張玉紅，等. 活性微生物菌肥在大慶蘇打鹽堿地造林中的應用[J]. 東北林業大學學報， 2008， 36（7）：17-19.

[25]袁龍剛，張軍林，張朝陽，等.連作對辣椒根際土壤微生物區系影響的初步研究[J]. 陜西農業科學，2006（2）：49-50.

[26]丁成， 王世和， 楊春生. 草漿廢水灌溉對海涂濕地土壤及蘆葦生長的影響[J]. 生態環境， 2005， 14（1）：21-25.

[27]平淑珍， 林敏， 安道昌. 耐鹽聯合固氮菌在鹽漬化土壤改良中的應用[J]. 高技術通訊， 1999（9）：60-62.

[28]楊芳， 徐秋芳. 土壤微生物多樣性研究進展[J]. 浙江林業科技， 2002， 22（6）：39-41.

[29]周國英， 何小燕， 李河. 鋅鎘污染區植物根際與非根際土壤微生物區系研究[J]. 湖南林業科技， 2005， 32（5）：31-33.

[30]張瑜斌， 王文卿， 莊鐵誠，等. 廈門西港西南部潮間帶光灘土壤微生物的數量變化[J]. 臺灣海峽， 2000， 19（1）：54-59.

[31]高鵬飛， 姚國強， 趙樹平，等. 乳酸菌在農產品種植及其質量安全中的研究進展[J]. 中國農業科技導報， 2014（6）：143-148.

[32]楊松杰， 張富春， 劉世貴. 鹽漬化土壤改良利用新方法——植物耐鹽基因的遺傳轉化[J]. 世界林業研究， 2006， 19（1）：14-19.