硅酸盐菌剂的应用效果及其解钾作用的初步研究

＠　一　南京农业大学学报如Ｗ　Ｎｍｑ￣ｒ，ｇ　２ｉｆ００，２３（１）：４３～４６　如　ｆ　Ｕｎ／ｖｅｒ￣ｙ　硅酸盐菌剂的应用效果及其解钾作用的初步研究　ｓ｝粤警．ｅ　壁　丝重　＝　段永娴　（南京农业大学资源与环境科学学院，南京２１００９５）　擅要通过盆栽试验、田间试验以及摇瓶试验研究了硅酸盐细菌Ｎｆｆｒ菌株的解钾作用以及对作物的增产效应。结果表　明．盆栽试验中，以土壤作基质时，硅酸盐菌剂能将部分钾矿石转化为有效钾供辣椒植株利用，使其中的钾含量比对照　增加２５．４％；以钾长石和石英砂为基质时，水稻植株中的钾含量比对照增加３９．８％一２７１．８％。田问试验中，硅酸盐苗剂　使棉花产量比对照增加９．０５％，经方差分折，其差异达显著或极显著水平。摇瓶条件下，硅酸盐细菌能通过破坏钾长石　的晶格结构，使矿物中的钾释放出来，其含量比对照增加３７　３％一１６２．４％。　美－词畦璧兰璧　！　型　；钾；醴．　咣筮相菌．解　翻，　厦艇卵　分类号Ｓ１４４．９　Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｉｌｉｃａｔｅ　ｂａｃｔｅｒｉｕｍ　ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｐｏｔａｓｓｉｕｍ　ｒｅｌｅａｓｅ　ＳＩｍ　Ｘｉａｆａｎｇ，ＨｕａｎｇＷｅｉｙｉ　ａｎｄＹｉｎＹｏｎｇｘｉａｎ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，ＮＢｎｊｉＪ】ｇ　Ａ　ｃ　Ｕｎｉｖ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００９５）　Ａ酷ＴＲＡＣｒ　Ｐｅｔａｓｓｉｔｍａ　ｒｅｌｅａｓｅｆｒｏｍ　ｓｏｌｌ　ａｎｄ　ｙｉｅｌｄｉｎｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ｃｒ。ｐｓ　ｂｙ　Ｓｔｌ￣ｎＮＢＴ　０ｆ　ｓｉｌｉｃａｔｅ　ｂａｅｔｅｌｉｔｍｌ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｂｙ　ｐｏｔ，ｆｉｅｌｄ　ａｎｄ　ｌｆａｓｋ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．　ｗ舾＿ｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄｔｈａｔ　ｐｃｌａａｉｓｔｍａ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆｔｈｅ　ｐｌａｎｔ　Ｗ８￥ｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ　２５．４％（舳ｉｌ　ｃｕｌｔｕｒｅ）　３９　８％．　２７１　８％（ｓａｎｄ　ｃｕｌｔｕｒｅ）ｃ０ｒ｜Ｉｐａｒ划ｔｏ　ｃｏｎｌｉ￣ｂｙ　ｔｈｅ咖ｖａｉＩａｂＩｅＫ　ｏｆ　ｓｄｌｍｉｎｅｒａｌｓｉｎｔｏｔｈｅａｖａｉｌａｂｌｅＫｆｏｒ　ｃｒｏｐｓ，ｙｉｅｌｄ　０ｆ　ｃｏｔｔ￣ｖｌ　ｔｈａｔｔｈｅ　Ｋ　ｃｏｎｔｅｎｔｉｎｆｅｒ．　ｙ　ｂ９．０５％ｉｎｆｉｅｌｄ　ｅｘｐｅｄｌｌｌｅｍ．Ｕｎｄｅｒ　ｓｈａｋｅｆｌａｓｋ　ｓｔａｙ，ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　０ｆｆｅｌｄｓｐａｒｗａｓ　ｄｅ哪　ｒｎ日　ｒｎｉｌｌｅｒｉｌｌ；ｐｏｔａｓｓｉｕｍ：　峭ｅ　ｍｅｉｒｔｅｄｆｌｕｉｄ　０ｆ　ｓｔｒａｉｎＮＢＴ　ｗ舶ｉｎ　ｃｒｅａｓｅｄｂｙ　３７．３％．１６２．４％．　Ｋｅｙ　ｗ￣ｒｄｓ　ｓｉｌｉｃａｔｅ　ｂａｅｔｅｌｉｕｍ￣］Ｊｚｅｒ；　土壤中钾矿物主要以稳定的铝硅酸盐状态存在，不能为作物直接吸收利用。因此，研究如何将这些　土壤矿物中的钾释放出来，成为作物能吸收利用的可给态钾，具有理论和实践意义［　。早在３０年代，　原苏联学者从土壤中分离到硅酸盐细菌并测定其解钾强度，培养５　ｄ释放出来的钾为原硅酸盐中含量的　１５．９％Ｌ２Ｊ。李元芳认为该菌能分解长石、云母等铝硅酸盐类的原生矿物，使土壤中难溶性的钾、磷、硅　等元素转变为可溶性，可供植物吸收利用＿３Ｊ。　硅酸盐细菌Ｎ盯菌株（一株芽孢杆菌）系南京农业大学微生物系分离筛选。殷永娴等对该菌株的　形态、生理生化特性进行了研究，同时也开展了硅酸盐细菌的应用试验＿４］，证明Ｎ盯菌株能改善农作　物钾素营养，促进其生长。但其解钾效能和应用效果尚需要进一步研究。为此作者进行了盆栽、大田及　摇瓶试验。　１　精料与杰法　１．１供试材料　硅酸盐细菌ＮＢＴ菌株，由南京农业大学微生物系分离筛选。供试作物为水稻、辣椒、棉花。钾长　石由南京地质矿产研究所提供，研磨，过ｌｇＯ目筛，用水洗去水溶性钾，阴干。缺钾培养基组成（ｇ／Ｌ）：　蔗糖１０．０，（ＮＨ４）２Ｓ０４１．０，￣２ＨＰＯ４２．０，　‘７Ｈ２０Ｏ．５，ＮａＣ１　０．１，酵母膏Ｏ．５，ｃａｃ　Ｏ．５，ｐＨ　７．４。　收稿日期：１９９９４）４－２０　维普资讯 http://www.cqvip.com

南京农业大学学报　第２３卷　１．２辣椒盆栽试验　设对照、ＫＣ１、ＮＩ３Ｔ菌剂、灭活Ｎ日ｆｒ菌剂４个处理，３个重复。每钵加土３　。土壤类型为黄棕壤，　有机质１１．５６　ｅ，／ｋｇ，全氮１．１４　ｅ，／ｋｇ，全钾１２．８１　ｇ／　，速效钾５１．２０　ｍ　，ｐＨ　６．６。每钵施人０．９８　ｇ尿　素，０．９２　ｇ过磷酸钙，再按各处理要求分别加０．１ｇＫＣ１，ＮＢＴ菌剂３ｍＬ或灭活该菌剂。拌匀后移栽三叶　期辣椒苗，每钵加去离子水９００　ｍＬ。按常规管理，注意补充水分和病虫害防治，同时测定原始对照土　样的本底值。　１．３水稻砂培试验　试验设完全营养液组（全量钾）、１／２量钾、１／３量钾和缺钾组。水稻培养液采用霍格兰营养液，配　方见文献［５］。除完全营养液组外，其它各组均设接菌、接灭括菌和不接菌３个处理，重复３次。完全　营养液组每只塑料杯中加石英砂３００．０　ｇ，其它各组每杯加２２０．０　ｇ石英砂和８０．０　ｇ钾长石粉，混匀，再　按每杯５　ｍＬ的接种量接人菌液（１．７７×ｌＯ７个／ｍＬ），混匀装杯。以同样方法接人灭活菌液（１２１　，２０　ｍｉｎ灭菌），然后每杯中加缺钾营养液加ｎ正，２８℃静置培养２０　ｄ，其问每隔５　ｄ加１次营养液（１０ｍＬ）。　移栽三叶期水稻秧苗，每杯３株，２　ｄ后按处理加入营养液加ｍＬ。常规管理，注意补充水分和病虫害防治　培养至缺钾组中的水稻出现缺钾症状时采样，测定檀株中的钾，同时测定培养基质中的速效钾及全钾。　１．４棉花田间试验　在密度、氮磷肥用量、栽培管理措施相同的前提下，设不施钾（ＣＫ），施钾（Ｋ２Ｏ）１５０．０，２６２．５，　３７５．０　ｋｅ，／ｈｍ２以及硅酸盐菌剂与灭活硅酸盐菌剂各３　Ｏ００　ｎＬ／ｈ　等６个处理。小区面积２０　ｍ２．随机区　组设计，每处理重复４次。试验在通州纱场乡同乐１１组徐祥训家棉田进行。土壤类型为潴育型水稻土，　有机质１５．１　ｋｇ，全钾２１　ｋｇ，速效钾１２２．４　ｌ　，ｏＨ　８．Ｏ。栽培方式为移栽地膜棉，行距１２７　ｃｍ，　株距３３　ｃＩ｜ｌ，植株密度４．６８万／ｈ　。肥料运筹为：５月１０日施碳铵（折氮９３．７５　ｋ异／｝ＩＩｒ　）和过磷酸钙　６００　ｋ异／ｈ　作定植肥，７月１１日施第１次花铃肥（碳铵，折氮１１２．５　ｋｇ／ｈｍｚ），７月３１日施第２次花铃肥　（用量同第１次），盖顶肥未施用。常规管理。　１．５摇瓶试验　２１只５００　ｎ１Ｌ三角瓶，每瓶加钾长石粉３．０　ｇ和缺钾培养液２００ｍＬ，在１２１　下灭菌２０ｍｉｎ，然后接　人硅酸盐菌剂１０ｍＬ。对照接等量灭活菌液。２８℃振荡培养０，１２，２４，４８，＆４，９６，１０８　ｈ后取样分析。　设３个重复。　１．５．１样品处理取培养一定时间的样品，用体积分数为６％的稀Ｈ２　处理。过滤，吸滤液５　ｍＬ转入　消煮管中，用浓Ｈ２ＳＯ４．Ｈ２０２消煮，测钾。钾长石残渣用去离子水洗，阴干。　１．５．２测定项甘　硅酸盐细菌数量采用平板法，ｐＨ值采用ｐＨ计测定，钾用原子吸收分光光度法测定，　用扫描电镜观察钾长石结构。　２结果与分析　２．１硅酸盐菌剂对辣椒钾素营养的改善和促进生长作用　盆栽试验表明（表１），土壤栽种作物，速效钾和全钾含量降低，其中施菌剂的全钾较ＣＫ和灭活　裹１盆栽辣椒檀株最收获后土壤中的钾含■　ｅ１　Ｐｍ％　Ⅷ蛔　ｉｎ　ｓ０ｉＩ｜ｎｄ　ｐｌⅫｂ加ｌｍ　ｉｎ　ｐ０ｔＩｒｌｎａｍｌｌｎａ￣　ＮＢＴ菌剂的消耗多，植株速效钾含量施菌剂的高于ｃＫ和灭活ＮＢＴ菌剂，说明硅酸盐菌剂将部分钾矿石　转化为有效钾供植株吸收利用。从植株长势看，施菌剂的株高高于对照。　维普资讯 http://www.cqvip.com

第１期　盛下放等：硅酸盐菌剂的应用效果及其解钾作用的初步研究　２．２硅酸盐菌剂对水稻钾紊营养的改善和促进生长作用　水稻植株培养６０　ｄ后收获，分别测定株高、根长、干重和植株中钾（表２）。接菌处理中，水稻株　高、根长及植株速效钾含量均明显高于不接菌和接灭活菌的处理；另外，水稻培养基质（石英砂＋钾长　石粉）经栽种作物后，速效钾和全钾含量降低，其中接菌处理的全钾较ＣＫ及灭活菌剂的消耗多。这说　明硅酸盐细菌能将部分钾矿物转化为有效钾，供植物吸收利用，从而起到促进作物生长的作用。　裹２收获后盆栽基质矿物墨水稻檀株中的钾古■　Ｔａｂｌｅ　２　ｌｉｌ＇ｏｔａｔＮｌｍｌｌｉｍｌｔｔｅｔｍｔ　蛐　ｌａａｄ．—帅皓船ｈ　ｉｎ　ｐ　ｅ血岫，＝Ｓ／ｐｏｔ　注：　钾用量为完全营养液中钾含量的Ｉ／２或Ｉ／３。Ｃｏｎｔｅｎｔ　０ｆ　ｐ０ｌ　ｉ　ｗ衢｝　０ｆ（叩ｅｎｅｔｈｉｒｄ　０ｆ）ｔｈａｔｉｎ　ｅｅ￣ｐｌｅｔｅⅡ　埘　去除完全营养液中的钾．其它成分同完全营养液。Ａ，ｌ￣ｕｍ　ｗｉ山叫ｐｏ￣ｕｍ．廿　ｏｔｔ，ｅｒ　坤∞朗ｂ惴ｍｅ　ｓａｍｅ　ａｓ　ｃｏｒｐｓｅⅡ　ｕｍ　２．３硅酸盐菌剂对棉花的增产作用　由表３可看出，施ＫＣＩ　３７５　ｋｇ／ｈｍ２产量最高，　裹３硅酸盐茸剂对棉花的增产效果　３　Ｅ触ｏｆｙ枷岫ｃＩ啾．　伽杜皿　ｓｔｌｌｅ：ｍｔ￣．１ａｔｅｔｅｒｌｍｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ　折皮棉９１７．６　ｋｓ／ｈｍ２，其次是施ＫＣＩ　２６２．５　ｋ异／ｈｍ２，　施硅酸盐菌剂３　ｏｏｏ　ｎ－＆／ｈｍ２，皮棉产量也达８４１．９　ｋ，分别比对照增产１８．８５％，１１．ｏ３％和９．０５％　经方差分析，产量差异达极显著水平。　２．４硅酸盐细菌／＇ｇｉｌｔ菌株的解钾作用　对照上清液中钾含量为６０．４　ｒｒ　Ｌ，接人的硅　酸盐细菌细胞中的钾为３Ｏ．１　ｒｒＩ异／Ｌ。取接菌组样品　测定培养液中的钾，结果（表４）可以看出，对照　组上清液中的钾含量在整个培养过程中变化很小，　处理　Ｔｒｅａ＇￣ｍｅｎｔ　皮棉产量／ｋｓ—　Ｌｉｎｔ＇Ａｄｄ　ＫＣＩ　３７５　ｈ　９１７．６（ａ　Ａ）　８５７．３（ｂ　Ｂ）　８４１　９（ｂ　Ｂ）　∞１．３（ｃＣ　７８６．３（ｄ　Ｃ）　ＫＣＩ　２６２　５　菌剂３ｔＸ￣０ｍｂ＇ｈ￣　Ｂａｃｔｎ＇ｉｔ￣　【　岫１５０　ｋ　ｈ　灭活菌剂３　０００　．，ｈ　Ｓ￣ｅｆｉｌｉｚｅｄ　ｂａｃ￣ｔｅｒｉｕｍ　ａｇｅｎｔ　ｐＨ值也基本不变；接菌组培养液中的钾含量随着　培养时间的延长而不断增加。培养９６　ｈ，培养液中　的钾含量比对照增加１２７．３％。另外，从对照组和　接菌组钾长石粉残渣（用去离子水冲洗，阴干，喷　对照ｃＫ　７７２　１（ｄ　Ｃ）　Ｉ￣ｏｔｅ：ａ，ｂ．ｃ，ｄ　ｉｎｄｉｃａｔｅ　Ｐ（０．０５；Ａ　Ｂ．Ｃ　ｉｎｄｉｃａｔｅ　Ｐ（０．０１　金，扫描电镜观察）的扫描电镜照片（图１）可以看出，对照组钾长石表ｉ￣ｉｔｇ较光滑，而接菌组的钾长　石矿物表面凸凹不平，成珊瑚状。由培养液中钾含量的增加和矿物表面结构的破坏可以说明，硅酸盐细　菌ＮＢＴ菌株在其生命活动过程中可以破坏钾长石的晶格结构，使矿物中的钾释放出来，增加了溶液中　的钾浓度。　维普资讯 http://www.cqvip.com

４６．　南京农业大学学报　第２３卷　盈曩　●　＿－ｒ’　！＿　鼎　汹　＿　融ｊ　ａ　ｂ　图１硅酸盐细菌ＮＢＴ菌株对钾长石的破坏作用　№．１　ＤｅｓｍｕＹｄｏｎ　ｏｆｆｅｌｄｓｐａｒ　ｂｙ　ＮＢＴ　ｏｆ　ｓｉｌｉｃａｔｅ　ｂａｃｔｅｒｉｕｍ　ａ．：对照０　ｂ．接硅酸盐细菌Ｔｘ￣ａｔｅｃｌ　ｗｉ出ｓｄ＇ｉｃａｔｅ　ｉ吼　表４硅酸盐细菌ＮＢＴ菌株的解钾作用　Ｔａｂｌｅ　４　Ｐｏ￣ｓｓｉｍｎ　ｒｄｅａｓｅ　ｓｔｒａｉｎＮＢＴ　０ｆ　ｓｉｌｋａｔ￣ｂａｃｔｅｒｉｍｎ　ｆ　／１　黼蔫　Ｋ　。。　ａｅ　ａｒ。驴ｋｌｆ　对照ＣＫ　样品　Ｓ￣ｐｌｅ　釉Ｎｏ．如ｏｆ‘　。ｒ山ａＬ　－１　０　帅５　８９．３　６　９５　６．９５　５　３×ｌ　ｌ２　９１．９　９０　５　６．　６．７Ｓ　ｌ　０ｘｌ０｝　２４　９２．２　１拍．６（　．３）　６．　６．２２　８　７×１　４８　９５．２　１７６．２（８５．１）　６∞　５．４０　４．７ｘ１　８４　９７．３　１８６　２｛９１．４）　６　９ｌ　５　４５　９．７ｘ１驴　９８．７　２２４．３（１２７．３）　６．∞　５　６５　２　２×ｌ　１０吕　１０１．６　２６６．６（１６２．４）　６．８８　５　３０　６　４×１０ｓ　’括号中敷据为此对照增加的％。Ｖａｌｕｅｓ　ｉｒＬ　ｔｈｅ　ｈａｄ　ｉｎｄｉｏａｅ　ｉｎｃｒｅｏｓｅｄ　ｈｙ％　３结论　（１）由盆栽试验可证明，硅酸盐细菌ＮＢＴ菌株制成的菌剂能增加土壤和植株中速效钾的含量。土　壤中全钾量降低，对植株能起到一定的增产作用。　（２）田间试验表明，硅酸盐菌剂对小麦、棉花有较明显的增产效果，而其费用只相当于相同增产效　果所需ＫＣ１费用的４０％，投入产出比达１：１１，具有投入少、效益高、使用简便、安全可靠的特点。　（３）摇瓶试验证明，硅酸盐细菌ＮＢＴ菌株能通过破坏钾长石晶格结构，使矿物中的钾释放出来，　从而增加了溶液中的钾含量。　参考文棘　１陈廷伟，陈华癸．钾细菌的形态生理及其对磷钾矿物的分解能力．微生物，ｌ９６０（２）：１０４—１１２　２李风汀，郝正然．杨则瑗，等．硅酸盐细菌ＩＯ￣ｇ８４１菌株解钾作用的研究．微生物学报，１９９７（１）：７９—８１　３李元芳．硅酸盐细菌肥料的特性和作用．土壤肥料，１９９４（４）：４８—４９　４殷永娴，李冬梅．一株钾细菌性状与功能的研究南京农业大学学报，１９９５，１８（增刊）：　～６７　５西北农学院，华南农业大学主编．农业化学研究法．第２版．北京：农业出版社，１９８０．９３～９４　（责任编辑张耀林是雅蓓）