微生物菌劑對玉米發芽及生長的影響

黃志浩，王學虎，吳廣利，苑 瑩，劉 賽，張麗光

(河北萌幫水溶肥料股份有限公司研發部，河北石家莊 050000)

近年來，隨著生態農業的發展和人們環保意識的加強，微生物肥料的研究和使用在農業領域得到了廣泛應用[1]。微生物肥料對農業增產、農產品質量的提高、培肥土壤和化肥用量減少方面均有顯著作用[2-6]。有研究報道顯示，微生物肥料可以溶解土壤中難溶性磷酸鹽，減少土壤對磷的固定，提高磷的有效性[7]，且微生物肥料中所含微生物活動產生的植物激素、檸檬酸酸性物質及維生素等功能性物質能不同程度地刺激和調節植物的生長[8]。許多研究人員報道了微生物肥料對作物生長有一定的促進作用，微生物肥料可以促進種子的萌發，提高種子發芽率和幼苗成活率，還有助于植株的生長發育和提高作物的產量和品質[9-13]。

為了獲得對作物生長發育有益的微生物菌株，研究人員對全國十幾個省份的土樣進行了大量的篩選，發現了以MB35-5為代表的多株具有較強促生能力的菌株。經農業農村部微生物肥料和食用菌菌種質量監督檢驗測試中心依據標準NY/T 1736—2009進行16S rDNA序列分析，結果表明菌株MB35-5的16S rDNA序列與阿氏芽孢桿菌(Bacillusaryabhattai)的序列同源性為99%，根據分析結果將菌株MB35-5鑒定為阿式芽孢桿菌(Bacillusaryabhattai)。為明確阿氏芽孢桿菌MB35-5處理對玉米種子發芽及生長的影響，筆者通過室內玉米盆栽試驗和發芽試驗研究阿氏芽孢桿菌MB35-5處理對玉米種子發芽及生長的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況供試土壤為褐土，土壤基本理化性狀為：pH 7.91，有機質22.35 g/kg，全氮0.87 g/kg，堿解氮50.12 mg/kg，有效磷13.29 mg/kg，速效鉀162.67 mg/kg。

1.2 供試材料供試肥料為微生物菌MB35-5粉劑(菌數≥250億/g)。供試玉米種子品種為“坤玉2號”。

1.3 試驗設計玉米盆栽試驗共設4個處理，S0處理為300 mL蒸餾水+1.60 kg土壤；S1處理為0.15 g MB35-5菌劑+300 mL蒸餾水+1.60 kg土壤；S2處理為0.30 g MB35-5菌劑+300 mL蒸餾水+1.60 kg土壤；S3處理為0.60 g MB35-5菌劑+300 mL蒸餾水+1.60 kg土壤。每個處理3次重復，共12個處理。

參照國家標準《農作物種子檢驗規程》(GB/T 3543.3—1995)的方法進行玉米種子凈度分析測定后，用75%乙醇消毒5 min后用蒸餾水沖洗干凈，風干備用。微生物菌劑溶于300 mL蒸餾水中，玉米種子浸種4 h后種子播種于盆中，每盆里面播種10粒玉米種子，并將300 mL溶液澆灌盆中，在室溫條件(室溫20 ℃左右且培養過程不再澆水)下培養，培養14 d后測定相關指標。

玉米種子發芽試驗共設4個處理，T0處理為300.0 mL蒸餾水+50粒玉米種子；T1處理為0.15 g MB35-5菌劑+300.0 mL蒸餾水+50粒玉米種子；T2處理為0.30 g MB35-5菌劑+300.0 mL蒸餾水+50粒玉米種子；T3處理為0.60 g MB35-5菌劑+300.0 mL蒸餾水+50粒玉米種子。每個處理3次重復，共12個處理。

參照國家標準《農作物種子檢驗規程》(GB/T 3543.4—1995)的方法進行發芽試驗。采用紙床，3次重復，每重復50粒種子，種子在各處理的溶液中浸泡8 h后，置于溫度25 ℃、濕度90%的恒溫恒濕箱(TEMI1300)中培養。以后每個處理用相對應濃度的微生物MB35-5菌劑溶液保持種子濕潤。種子發芽以露白(胚根突破種皮)為標準，每24 h記錄1次發芽種子數量，連續調查7 d，第3天統計發芽勢，第7天統計發芽率。

1.4 形態及生理指標測定盆栽試驗完成后剪下發芽種子的胚芽和胚根，測量胚芽、胚根的長度。分別用信封將胚芽、胚根和種子殘體包好，105 ℃烘箱中殺青5 min后，置于85 ℃恒溫烘箱中烘干至恒重，稱重。

種子發芽率=(最終發芽種子粒數/供試種籽粒數)×100%

種子發芽勢=(前3天的發芽數/供試種籽粒數)×100%

貯藏物質轉運率=(芽+根)質量/(芽+根+籽粒)質量×100%

1.5 統計方法

采用Excel 2007和DPS 7.05進行數據處理和統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對玉米發芽期胚根和胚芽長度的影響由表1可知，在室溫條件下，經過微生物MB35-5菌劑處理過的種子的胚根和胚芽長度均比S0處理長，均達到顯著差異水平，S1、S2和S3處理玉米胚芽的長度分別為5.33、6.47和6.20 cm，較S0處理玉米胚芽長度分別長1.19、2.33和2.06 cm，其中以S2處理最長。S1、S2和S3處理玉米胚根長較S0處理玉米胚根長度分別長3.00、3.90和2.72 cm，其中以S2處理胚根最長。這說明在該試驗條件下，S2處理為玉米的胚根和胚芽生長提供了適宜的養分條件，刺激了玉米胚芽和胚根的生長，而S3處理較S2處理有抑制胚芽和胚根生長的現象，這可能是因為S3處理超過了菌劑最佳用量。在S2處理條件下，胚根扎的越深，吸收的水分和養分越多，使地上部生長越旺盛，植物本身抗旱等抗逆性越強。

表1 不同處理對玉米發芽期胚芽和胚根長度的影響

2.2 不同處理對玉米發芽期貯藏轉運率的影響由表2可知，玉米種子萌發生長14 d后，經過微生物MB35-5菌劑處理過的種子的胚根和胚芽的干重均比S0處理重，均達到顯著差異水平，S1、S2和S3處理玉米胚芽的干重較S0處理玉米胚芽干重分別重0.003 2、0.004 2和0.003 8 g/株；S1和S2處理玉米胚根干重較S0處理分別重0.001 4和0.002 3 g/株，而S3處理的玉米胚根干重較S0處理減少0.007 2 g/株，說明菌劑用量的增大反而抑制了玉米胚根的生長。S1、S2和S3處理的玉米種子殘體干重均低于S0處理。而S1、S2和S3處理貯藏轉運率均高于S0處理，高出3.50～8.93百分點，其中以S2處理(29.25%)最高，說明在該試驗條件下，S2處理下菌劑濃度最適宜。微生物菌劑處理促進了種子胚體中營養向胚根和胚芽的轉化和運輸，促進了作物的地上部生長和地下部扎根生長。

表2 不同處理對玉米發芽期貯藏轉運率的影響

2.3 不同處理對玉米發芽勢和發芽率的影響發芽勢不同是影響種子出苗的整齊程度的重要因素。從表3可以看出，適宜濃度的微生物菌劑MB35-5能夠提高種子發芽勢，促進種子提前發芽，且不同濃度對發芽勢的作用不同。與T0處理相比，微生物菌劑MB35-5在T1和T2處理時玉米種子發芽勢高于T0處理，分別比T0處理升高了3.7和9.6百分點。T3處理的發芽勢出現下降，相比T0處理降低了5.5百分點，說明較高濃度的微生物菌劑溶液不利于種子發芽。

發芽率是衡量種子質量優劣的重要指標之一。由表3可知，經不同濃度的微生物MB35-5菌劑處理后，種子的發芽率呈先升高后降低的趨勢。微生物菌劑MB35-5在T1和T2處理時玉米種子發芽率高于T0處理，分別比T0升高了1.0和3.4百分點。T3濃度處理時，發芽率最低，比T0處理降低了6.9百分點，說明微生物菌劑在適宜濃度時可以促進種子的發芽，而在較高濃度則會抑制發芽。

表3 不同處理對玉米種子發芽勢和發芽率的影響

3 討論

許多研究表明，微生物菌劑對植物有促生作用[14-15]。該研究中，低濃度的微生物菌劑對種子的萌發有明顯促進作用，隨著濃度的增加，發芽受到抑制。低濃度下發芽速度快，表明微生物菌劑處理促發了胚芽的生長，這與鄭明燕等[16]研究微生物肥液處理小辣椒種子后低濃度微生物肥液可提高種子發芽率結果相符，可能是由于微生物菌劑中的有機酸、 酶等物質對玉米根系有促生作用。在該試驗條件下，當盆栽用量為0.30 g MB35-5菌劑+300 mL蒸餾水時，促進了玉米種子胚芽胚根的生長，且與對照達到顯著差異水平，這與孫國波[17]研究結果相一致，可能是因為微生物在作物根系周圍不斷繁殖，分泌植物激素、檸檬酸酸性物質及維生素等功能性物質，持續向根系提供營養，從而促進種子胚芽和胚根的生長。

微生物菌肥在土壤中的施用量是影響種子發芽、幼苗生長的關鍵因素。微生物菌肥施用量過大，可能使土壤鹽分含量升高，使土壤微生物活動活躍，消耗氧氣，同時產生高濃度刺激素類物質，從而導致種子發芽率低、燒苗等現象。微生物菌肥施用量過小，則起不到應有的效果。在該試驗中，當盆栽用量為0.30 g MB35-5菌劑+300 mL蒸餾水時，玉米中的發芽率等指標均與對照間有顯著差異，用量為0.60 g MB35-5菌劑+300 mL蒸餾水時，各項指標較則出現明顯抑制作用，這與楊軍偉等[18]研究結果相一致。微生物菌劑處理促進了種子胚體中營養向胚根和胚芽的轉化和運輸，促進了作物的胚芽生長和胚根的向下生長。發芽率方面，較高濃度的微生物菌劑處理發芽率較低，這可能是因為菌劑濃度過高，抑制了種子的發芽露白，所以在浸、拌種施用中要注意濃度和用量。

4 結論

適宜用量下微生物菌劑處理玉米種子，促進了玉米種子的發芽及生長，且玉米發芽生長后的胚芽和胚根的長度、干重等指標都得到提升，當盆栽用量為0.30 g MB35-5菌劑+300 mL蒸餾水+1.6 kg土壤培養時，較對照處理玉米種子的胚芽長度、胚根長度、胚芽干重、胚根干重和貯藏物質轉運率分別提高56.28%、50.13%、33.60%、9.54%和43.95%；當用量為0.30 g MB35-5菌劑+300 mL蒸餾水浸種時，較對照處理玉米種子的發芽勢、發芽率分別提高9.6和3.4百分點，當增加微生物菌劑用量時，玉米種子發芽率等各項指標均出現降低現象。在玉米浸、拌種施用中要注意濃度和用量。