生物有机肥对胡桃树育苗地影响研究

图3　蛋白胨、装添量与产酶量的交互作用

Fig.3　E ffect of tvptone concentration and broth vulume on cold active amylase production 0.05%,pH 7.0左右,装添量为87ml (500ml 三角瓶),200r Πmin 、22℃进行发酵,3批发酵产酶实验实测酶活分别为38.2、38.5、

37.5,其平均值为38.1与预测值38.5较接近,预测精度达

98.8%,证明了实验设计与分析方法较为准确可靠。

3　讨论响应面分析(RS A )是一种寻找多因素系统中最佳条件的数学统计方法。Box -Behnken 适用于2～5个因素的优化实

验,每个因素可取3种水平;根据相应的实验表进行实验,对数据进行二次回归拟合,得到带交互相和平方相的二次方程,分析各因素的主效应和交互效应,最后可在一定水平范围内求出最佳值,其较传统的正交分析法简便、直观,因此成为条件优化的重要方法之一。

本文利用Design Expert 软件的Plackett -Burman 设计法对低温淀粉酶产生菌的发酵条件进行筛选,筛出3个影响较大的因素,即蔗糖、蛋白胨、装添量。利用响应曲面法分别建立了影响低温淀粉酶产生菌发酵产酶的数学模型,通过3D 图及其等高线图探讨了各因素间的交互作用,优化了发酵条件参数为:蔗糖1.08%,蛋白胨2.02%,NaCl 0.1%,CaCl 20.2%,FeS O 4?7H 2O 0.01%,MgS O 4?7H 2O 0.05%,pH 7.0左右,装添量为87ml (500ml 三角瓶),200r Πmin 、22℃。通过3批次的验证实验,其产酶平均38.1,与预测值接近度为98.8%,证明了实验设计与分析方法较准确性可靠。

参考文献:

[1]胡欣洁,李凛,王忠彦,等.耐酸性α-淀粉酶产生菌的选育[J ].酿酒科技,2005,(5):27-29.[2]Y asutaka M orita ,T etsuya Nakamura ,Quamrul Hasan.C old -Active Enz 2

ymes from C old -Adapted Bacteria[J ].Journal of the American Oil Chem 2

ists ’Society ,1997,74(4):441-444.

[3]曹军卫,沈萍.嗜极微生物[M].武汉:武汉大学出版社,2004:225-

253.

[4]白玉,杨大群,王建辉,等.天山冻土耐冷菌的分离与产低温酶菌株的筛选[J ].冰川冻土,2005,27(4):615-618.

[5]韩萍,魏云林.α-淀粉酶低温适应性分子机制的研究进展[J ].微生物学杂志,2006,26(4):81-85.

[6]张刚,汪天虹,张臻峰,等.产低温淀粉酶海洋真菌筛选及研究[J ].海洋科学,2002,26(2):3-5.

[7]王晓红,茆军,傅力,等.低温淀粉酶产生菌的筛选及酶学性质研究[J ].农产品加工?学刊,2007,(1):7-9.

[8]张义萍,张伟国.优化L -精氨酸发酵培养基[J ].发酵科技通讯,2006,35(2):18-20.

[9]李啸,陈长华,李友元.红霉素A 发酵条件的优化[J ].中国医药工业杂志,2006,37(6):381-383.

[10]刘小杰,何国庆,陈启合,等.黑曲霉β-葡萄糖苷酶发酵培养基的优化[J ].中国食品学报,2006,6(2):6-9.

[11]董书阁,管斌,熊三玉,等.利用响应面分析法优化醋酸菌AD1的发酵条件[J ].食品与发酵工业,2007,33(3):78-81.

生物有机肥对胡桃树育苗地影响研究

曲线1

,杨旭升

2

(1.黑龙江省科学院自然与生态研究所,黑龙江哈尔滨150040;2.黑龙江省科学院生物肥料研究中心,黑龙江哈尔滨150001)

摘要:目的:在胡桃树育苗地施用生物有机肥料,研究其对胡桃树育苗地的影响。方法:施用的肥料量分别为20g Πm 2、40g Πm 2

、60g Πm 2

。结果:生物有机肥料可以使育苗地土壤的氮细菌、磷细菌和钾细菌的数量提高5～8%,土壤呼吸强度、有机质含量、水解性氮、磷、钾等指标提高7～10%,株高、总重等生物学指标提高5～8%。结论:生物有机肥料可以改善胡桃树育苗地的土壤状况,促进胡桃树幼苗的生长发育。

关键词:生物有机肥;胡桃树;育苗地;影响

中图分类号:S144.1 文献标识码:A 文章编号:1004-311X (2008)04-0086-03

I nfluences o f Bio -organic F ertilizer in J uglans regia L B reeding Field

QU X ian 1

,Y ANG Xu -sheng

2

(1.Institute of Nature and Ecology Heilongjiang Academy of Sciences ,Harbin 150040;

2.R &D Center of Biofertilizaer ,Heilongjiang Academy of Sciences ,Harbin 150001,China )

Abstract :Objective :Bio -organic fertiler was used in Juglans regia L breeding field to research its in fluences on Juglans regia L breeding field.

Method :The am ount of fertilizer were 20g Πm 2,40g Πm 2and 60g Πm 2

.R esult :In the fertilized field ,bio -organic fertilizer can raise N -baterium ,P -bacterium ,K-baterium 7-8%,raise the s oil respiration rate ,the am ount of organic matters and the s olved N ,P ,K 7-10%,raise the height and weighty of the breeding Juglans regia L 5-8%.Conclusion :Bio -organic fertilizer can im prove the situation of Juglans regia L breeding field.

K ey w ords :bio -organic fertilizer ;Juglans regia L ;breeding field ;in fluence

收稿日期:2007-10-15;修回日期:2008-05-19基金项目:黑龙江省科学院基金项目资助

作者简介:曲线(1980-),女,助理工程师,研究方向:园林植物和花卉景观植物,E -mail :yangxusheng168@https://www.360docs.net/doc/239165877.html, 。

生物有机肥料在农业生产中已经得到了广泛的应用[1-7],其长效性和增效性以及其具有的可防治植物病虫害的特性正在得到进一步开发利用。关于生物有机肥料在竹业、林业等

方面的应用已经有很多报道[8-12]

,但关于将生物有机肥应用于胡桃树育苗地,研究其对施用地微生态环境的作用以及对胡桃树幼苗的影响未见报道。作者将生物有机肥料应用于胡桃树育苗地,利用其具有的长效性和增效性,改善了施用地的土壤状况,促进了胡桃树苗的生长发育。

1　材料与方法

1.1　材料1.1.1　试验材料1.1.1.1　供试植物:北方胡桃栽培品种Juglans regia L 幼苗。1.1.1.2　供试肥料:“绿工”牌生物有机肥料,黑龙江绿丰生物有机肥料有限责任公司生产。1.1.2　试剂:胰蛋白胨、酵母粉,化学纯,OXFORD ;CaCl 2?2H 2O 、葡萄糖,化学纯,哈尔滨市化工试剂厂;MgS O 4?7H 2O 、NaCl 、CaC O 3,化学纯,沈阳市新西试剂厂;K 2HPO 4,化学纯,天津市东丽区天大化学试剂厂;NaOH 、CaS O 4,化学纯,郑州市化学试剂二厂。1.1.3　仪器:超净工作台,天津市医疗器械厂;可控温式摇床,哈尔滨市东联科学仪器厂;全自动发酵罐(50L ),华东理工大学国家生物反应器研究中心;手提式高压灭菌锅,哈尔滨市医疗器械厂。1.1.4　培养基配方

TY 培养基(%):胰蛋白胨0.5,酵母粉0.3,CaCl 2?2H 2O 0.07,pH 值7.0(固体培养基另加3%琼脂)。

基本培养基(%):葡萄糖1.0,酵母粉0.05,CaCl 20.01,MgS O 4?7H 2O 0.025。在10ml 灭菌10%CaCl 2中加入1ml 灭菌10%K 2HPO 4,混合后全部倒入1000ml 灭菌培养基中混合均匀,用灭过菌的0.1m ol Π?L NaOH 调节pH 值至7.0。

阿须贝培养基(%):葡萄糖1.0,K H 2PO 40.02,MgS O 40.03,NaCl 0.02,CaS O 40.01,CaC O 30.5,pH 值7.0。1.1.5　试验地点:位于黑龙江省宾县的黑龙江省林木种苗示范基地。1.2　方法[13-15]1.2.1　土壤采集方法

施肥时间为2006年5月10日,取样时间分别为2006年7月12日、9月16日清晨,取土表0～10cm 土壤样品,蛇形20点取样混合,分别装入无菌采样袋带回实验室进行化验分析。1.2.2　培养基的制备

按1.3中培养基配方配制培养基,固体培养基另加2%的琼脂,121℃的高温高压条件下灭菌30min (固体培养基铺平板)后,置于4℃冰箱中备用。1.2.3　平板计数法计算有效活菌数量

供试生物有机肥的主要微生物菌株为褐球固氮菌(Azoto 2bacter chroococcum )、巨大芽孢杆菌(Babacillus megeterium )、胶质芽孢杆菌(Babacillus mucilaginosus )及细黄链霉菌(Streptomyces micro flavus ),试验主要检测前3种细菌,采用1.3中的培养基,用稀释平板计数法,分别对试验样品进行选择性培养检测,具体操作按照NY 227-94中方法。1.2.4　肥力性状试验方法[13-15]

土壤pH 值,用E A -940酸度计直接测量;土壤有机质含量,采用重铬酸钾容量法(水合热法)进行测定;土壤速效氮,碱解-扩散法;土壤速效磷,钼锑抗比色法;土壤速效钾,醋酸铵浸提,火焰光度法;土壤呼吸强度(C O 2释放量),碱吸收-酸滴定方法。1.2.5　生物量试验方法

试验在2006年春季进行,在胡桃树育苗地施用生物有机肥料试验时,分别设4个施肥组处理:处理1为对照(ck ),不施

加任何肥料;处理2为施用生物有机肥料20g Πm 2

;处理3为施

用生物有机肥料40g Πm 2;处理4为施用生物有机肥料60g Πm 2

,每小区试验面积为20m 2(1m ×20m )。5月份以后开始施用生物有机肥料,分别于2006年7月12日、9月16日进行检测,蛇形选取20株受试植株进行标记,测量其株高、地径,并于9月16日采样时,将全部受试植株带回实验室检测其植株的总重、根重、地上部分重量等指标。

2　结果与分析

2.1　生物有机肥料对胡桃树育苗样地土壤中水解性氮、水解性钾、水解性磷的影响

水解性氮、磷、钾元素是植物营养中最重要的元素,也是土壤肥力最重要的指标。土壤中含有的这些元素大部分以络合状态存在,不能够被植物直接吸收利用。通过生物有机肥料的作用,则可以有效地将这些营养成分释放出来,供植物利用。我们检测了施用不同用量的生物有机肥后,土壤中水解性氮、磷、钾含量的变化情况,具体检测结果见表1。表1　土壤中水解性氮、磷、钾含量变化对比表(mg Πkg )T able 1　Change of the am ount of s olved N ,P ,K in the fertilized field (mg Πkg )

检测内容检测时间

处理(g Πm 2)

0(CK )204060土壤中水溶

性氮7月9月217.54a

231.42a 243.83b 263.9b 257.69b 276.99b 321.33c 385.68b 土壤中水溶性磷7月9月24.3a 31.5a 36.35b 33.05b 38.62b 33.93b 40.65b 34.14b 土壤中水溶性钾

7月9月

163.39a 157.01a

164.96b 162.05b

167.32b 168.37b

171.12b 170.83b

注:1.以上结果是3次试验结果的平均值;

2.同行数据中不同字母表示差异显著(P >0.05)。

从表1中的数据可以看出,随着生物有机肥料施入量的增加,各试验地水解性氮、磷、钾等营养元素的含量都有不同程度的增加,且与施入量呈正相关,经方差进行差异显著性分析,与对照相比为差异显著(P >0.05),即施用生物有机肥料后林木繁育地土壤中的水解性氮、磷、钾等营养元素的含量等指标均比对照有了显著的提高,因此施入生物有机肥料可以增加施入地中可被植物直接吸收利用的氮、磷、钾的含量,改善了植物的营养供给状况,对植物的生长发育极为有利。2.2　生物有机肥对胡桃树育苗地土壤呼吸强度和有机质含量的影响

土壤呼吸作用是由土壤中的生物代谢产生的,除了土壤动物和植物根系外,土壤生物的主要组成部分是土壤微生物,所以土壤呼吸作用强度可以在一定程度上反映土壤中的微生物活性。土壤有机质是土壤中各种营养元素特别是氮和磷的主要来源,它能增加土壤的保肥力和对肥料释放的缓冲性,能使土壤疏松,储存更多的营养元素,从而改善了土壤理化性质,是土壤肥力的重要指标之一。施加生物有机肥料后,增加了土壤中有机质含量。我们分别在7月份、9月份测量了施用生物有机肥料后土壤呼吸强度和土壤中有机质的含量,结果见表2。

由表2中的结果可以看出,施用生物有机肥料可以明显地增强土壤呼吸强度和土壤中的有机质含量,并且随着生物有机肥施用量的增加而增强,在不同的月份均表现出这种增

强的趋势,经方差进行差异显著性分析,与对照相比为差异显著(P>0.05),即施用生物有机肥料后林木繁育地土壤中的土壤呼吸强度和土壤中的有机质含量等指标均比对照有了显著的提高,因此施用生物有机肥料可以增加土壤呼吸强度和有机质含量,改善土壤的微生态环境,有利于植物根部生长发育。表2　试验地土壤呼吸强度[CO2产生量(mg)]、有机质含量(%)变化对比表

T able2　Change of the respiration rate[produced CO2(mg)]and the am ount of organic matter(%)of fertilized field

检测内容检测时间

处理(gΠm2)

0(CK)204060

土壤呼吸强度[CO2产生量(mg)]7月

9月

0.1038a

0.0519a

0.2077b

0.1083b

0.3032b

0.1267b

0.3115b

0.1358b

土壤有机质含量变化(%)7月

9月

8.68a

8.91a

8.85b

9.08b

8.89b

9.16b

9.02b

9.18b

注:1.以上结果是3个土样测量结果的平均值;

2.同行数据中不同字母表示差异显著(P>0.05)。

2.3　生物有机肥料对胡桃树育苗地土壤中有益微生物数量的影响

施入生物有机肥后土壤中有益微生物数量发生了一定变化,具体变化情况结果见表3。

表3　各施肥地微生物数量变化表(×107个Πg土壤)

T able3　Change of the am ount of m icroorganism of fertilized field(×107个Πg s oil)

检测内容检测时间

处理(gΠm2)

0(CK)204060

土壤中氮细菌数量7月

9月

3.54a

3.91a

3.82b

4.16b

5.04b

4.23b

5.26b

4.62b

土壤中磷细菌数量7月

9月

4.24a

2.63a

4.83b

3.02b

5.16b

3.15b

5.78b

3.64b

土壤中钾细菌数量7月

9月

0.54a

0.42a

0.71b

0.48b

0.86b

0.56b

0.95b

0.72b

注:1.以上结果是3次试验结果的平均值;

2.同行数据中不同字母表示差异显著(P>0.05)。

由表3结果可以看出,施入生物有机肥料以后育苗地土壤中的有益微生物固氮菌、解磷菌和解钾菌的数量均有一定提高,且随施肥量的增加而增加,经差异显著性分析,与对照相比为差异显著(P>0.05),即施用生物有机肥料后林木繁育地土壤中的有益微生物固氮菌、解磷菌和解钾菌的数量等指标均比对照有了显著提高,因此生物有机肥料能够提高土壤中的有益微生物数量,有利于根部疾病的预防,利于植物的防病抗病。

2.4　生物有机肥料对胡桃树苗株高、地径、重量等生物量的影响

施用生物有机肥料以后,分别在7月和9月取样,测量胡桃树苗的株高、地径、总重、根重、地上部分重量等指标进行了测量,具体测量结果见表4。

结果表明,施用生物有机肥料的胡桃树苗的株高、地径、总重、根重、茎重等指标均比对照有所增加,并且随着施肥量的增加,各项指标均有所增长,经差异显著性分析,与对照相比差异显著(P>0.05),即施用生物有机肥料后林木繁育地土壤中的株高、地径、总重、根重、茎重等指标均比对照有了显著提高。因此,生物有机肥料能够促使胡桃树幼苗生物量增加,促进胡桃树苗的生长发育,对种苗的早期生长和林木繁育极为有利。

3　讨论

生物有机肥料施用于胡桃树育苗地,由于微生物肥料中含有大量的有机质和土壤有益微生物及微生物代谢产物(抗生素类和植物生长素类物质),通过这些物质的综合作用,增加了植物的营养供给,同时这些土壤有益微生物还具有一定防病抗病,刺激植物生长,这些都在一定程度上改善了植物生长的微生态环境,对幼苗生长极为有利。生物有机肥料的应用效果在农业、林业上已得到了充分认可,在本文中也得到进一步验证。随着对其作用机理、作用因子等[16,17]研究不断深入,生物有机肥料必将在更多的领域发挥重要作用。

表4　胡桃树苗株高(cm)、地径(cm)、总重(g)、根重(g)、地上部分重(g)变化对比表

T able4　Change of plant height(cm),stem diameter(cm),total weighty(g), root weighty(g)and stem weighty(g)

检测内容检测时间

处理(gΠm2)

0(CK)204060

株高(cm)

7月

9月

3.72a

20.61a

3.79b

21.15b

4.35b

22.44b

4.53b

22.91b

地径(cm)

7月

9月

0.67a

1.83a

0.69b

1.87b

0.77b

1.95b

0.81b

2.02b

植株总重

(g)

7月

9月

66.95a

124.56a

75.8b

147.82b

84.45b

162.37b

91.55b

179.58b

根重(g)

7月

9月

36.55a

63.52a

38.95b

75.28b

41.95b

81.39b

44.85b

80.41b

地上部分

7月

9月

30.4a

61.04a

36.7b

72.54b

39.85b

80.96b

42.5b

99.17b

注:1.以上结果是3株植株测量结果的平均值;

2.同行数据中不同字母表示差异显著(P>0.05)。

参考文献:

[1]张宪武.中国土壤微生物研究的现状及展望[M].沈阳出版社, 1993:85-88.

[2]葛诚,李俊,张欣.微生物肥料生产应用基础[M].中国农业科技出版社,2000:26-29.

[3]葛诚.微生物肥料研究、生产和应用的几个问题[J].微生物学通报,1995,(6):27-32.

[4]葛诚.微生物肥料生产应用基础[M].中国农业科技出版社,2000: 32-45.

[5]李俊,姜昕,沈德龙.我国微生物行业现状及其发展趋势ΠΠ第三届全国微生物肥料生产技术研讨会论文集[C].泰安:中国微生物学会农业微生物学专业委员会,2006:22-28.

[6]杨卓亚,温碧芳,吴小平.生物有机肥的肥效及作用机理ΠΠ第二届全国微生物肥料生产应用技术研讨会暨产品展示会论文集[C].无锡:中国微生物学会农业微生物学专业委员会,2003:166-169.

[7]葛诚,李俊,沈德龙.现代我国微生物肥料生产应用基本情况和问题ΠΠ第二届全国微生物肥料生产应用技术研讨会暨产品展示会论文集

[C].无锡:中国微生物学会农业微生物学专业委员会,2003:31-34.

[8]康丽华,江业根,马海宾.林业专用生物肥料的研究及其应用ΠΠ第二届全国微生物肥料生产应用技术研讨会暨产品展示会论文集[C].无锡:中国微生物学会农业微生物学专业委员会,2003:115-118.

[9]吴晓丽,顾晓平.林竹生物肥施用方法及肥效ΠΠ第二届全国微生物肥料生产应用技术研讨会暨产品展示会论文集[C].无锡:中国微生物学会农业微生物学专业委员会,2003:118-121.

[10]潘玮,蒋细良,朱昌雄.新型微生物肥料-木霉菌肥研究进展ΠΠ第三届全国微生物肥料生产技术研讨会论文集[C].泰安:中国微生物学会农业微生物学专业委员会,2006:22-28.

[11]曹宝玲,文凯平.微生物肥料在热带植物中的应用前景ΠΠ第三届全国微生物肥料生产技术研讨会论文集[C].泰安:中国微生物学会农业微生物学专业委员会,2006:22-28.

[12]胡炳福.PG PR及其在我国林业上应用研究[M].贵州林业科技出版社,2000,2,28:41-47.

[13]劳家柽.土壤农化分析手册[M].农业出版社,1988:45-52.

[14]沈萍,范秀荣,李广武.微生物学实验[M].高等教育出版社,2004, 8:90-97.

[15]郭春景,关兆红,李玉文.生物有机肥料对人参重茬栽培地土壤微生态环境的影响研究[J].生物技术,2004,(14):55-57.

[16]刘志恒.现代微生物学[M].北京:科学出版社,2003:403-438.

[17]郭莉.资源微生物学[M].哈尔滨:东北农业大学出版社,2005:122 -144.