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功能微生物对花生根际土壤生物学肥力和养分利用的影响

来源：花匠小妙招时间：2025-09-28 23:03

花生连作易导致土壤微生态环境恶化，产量显著减低，而施用功能性微生物能恢复土壤生态平衡、消减花生连作障碍，增加花生产量[1]。研究表明，施用功能微生物能明显提高土壤生物学肥力，增加土壤有益菌[2]和土壤细菌丰度[3]，改善土壤微生物群落功能[4]，提高根际土壤促生菌相对丰度[5]。例如，芽孢杆菌能改善土壤真菌群落结构，增加土壤真菌群落多样性 [6]；枯草芽孢杆菌能提高烟田土壤中细菌和放线菌的种群数量，降低真菌的种群数量[7]；木霉菌拌种能降低小麦根际土壤中真菌群落丰度[8]；枯草芽孢杆菌降低根表土壤细菌群落的物种多样性，增加根表土壤细菌的功能基因丰度[9]。功能微生物还能提高土壤中过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶等酶活性[6,10]，促进土壤中养分转化，增加玉米[11]、结球甘蓝[12]、油茶[13,14]、梨[15]、百合鳞茎[16]中氮磷钾的养分吸收、利用，促进黄瓜[17,18]、番茄[19]、烤烟[20]的根系生长，改善烤烟的株高、茎围、叶面积[7,21,22]，增加番茄的茎粗和株高[23,24]，增加冬小麦株高、根系长度[25]，提高水稻分蘖数[26]、大豆结荚数[27]，增加玉米株高、穗粒数[11]，提高梨树叶片厚度[15]，促进番茄[23,24]、蔬菜[28]的生长，提高小麦[8,25]、燕麦[29]、水稻[9]、大豆[30]、棉花[31]、结球甘蓝[12]、小白菜[32]的产量。有关利用功能微生物对花生根际土壤生物学肥力和养分利用，促进花生生长发育，提高花生产量等方面还鲜见报道。本研究通过多年种植的花生田施用哈茨木霉菌、淡紫拟青霉菌、米曲霉3种真菌和枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌2种细菌，研究其对花生田根际土壤微生物、酶活性、微生物碳、微生物氮、微生物磷和花生仁中养分、花生农艺性状及荚果产量的影响，为科学利用微生物消减花生连作土壤障碍和花生高产优质提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2021年6月-10月安排在河南省正阳县兰青乡大余村。试验田土壤为砂姜黑土，质地为黏土，土壤肥力均匀，排灌条件良好。0～20 cm耕层土壤基础地力：有机质1.57%、全氮0.08%、速效氮109.1 mg/kg、速效磷41.0 mg/kg、速效钾78 mg/kg、有效锌0.53 mg/kg、pH 5.2。

1.2 试验设计与材料

试验共设6个处理：T1，对照，不施功能微生物；T2，哈茨木霉菌（Trichoderma harcii，真菌）75 kg/hm2；T3，枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis，细菌）75 kg/hm2；T4，淡紫拟青霉菌（Paecilomyces lilacinus，真菌）75 kg/hm2；T5，地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis，细菌）75 kg/hm2；T6，米曲霉（Aspergillus oryzae，真菌）75 kg/hm2。氮磷钾的施用量分别为（N）120 kg/hm2，磷（P2O5）为90 kg/hm2，钾（K2O）为120 kg/hm2。

菌种由鹤壁市人元生物技术发展有限公司从国家菌种保管中心购买，扩繁制成菌肥，其中哈茨木霉菌编号为BNCC336568；枯草芽孢杆菌编号为ACCC11088，淡紫拟青霉（紫色紫孢菌）编号为BNCC363913，地衣芽孢杆菌编号为BNCC336463，米曲霉编号为CICC40186；毒理学试验结果表明，急性经口毒性（LD50）均大于5000 mg/kg，菌剂类型为粉剂，功能微生物含量大于5亿/g。

小区面积为15 m2（3 m×5 m），3个重复，随机排列。供试肥料为尿素、过磷酸钙、氯化钾，肥料全部作基肥施用，撒施起垄后种植花生。供试花生品种为豫花37，每穴种植2粒种子，播种密度为16.5万穴/hm2。试验于2021年6月7日整地，6月8日播种，6与18日出苗，9月28日收获。其他田间管理按照一般丰产大田进行。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 土壤样品

花生种植前和成熟期，分别采0~20 cm的基础土壤样品和花生根际土壤样品，测定pH、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、有效锌含量；成熟期增加真菌、细菌、放线菌含量的测定。滴定法测定速效氮，钼锑抗比色法测定速效磷，火焰光度计测定速效钾，DTPA浸提法-ICP-OES测定有效锌[33]；氯仿熏蒸-元素分析仪测定微生物碳、氮，氯仿熏蒸-ICP-OES测定微生物磷[34]；比色法测定蔗糖酶、磷酸酶，靛酚蓝比色法测定脲酶，茚三酮比色法测定蛋白酶，高锰酸钾滴定法测定过氧化氢酶[35]；平皿计数法测定真菌、细菌、放线菌的数量[36]。

1.3.2 植株样品

花生成熟期，每个处理随机采集有代表性5株花生，按照茎、叶、根、果壳和花生仁等不同部位分开，在105℃下杀青15 min，65℃恒温烘干，分别称干物质质量，样品粉碎后，测定其氮、磷、钾和锌含量。采用凯氏定氮法测定氮，钼锑抗比色法测定磷，火焰光度计测定钾，ICP-OES测定锌。

1.3.3 收获计产

在花生成熟期，每个处理随机采集有代表性10株花生测定株高、侧枝长、分枝数、饱果数、秕果数等农艺性状；同时，每个处理取4 m2花生进行收获、晾晒、称质量计产。

1.4 数据分析

采用Excel 2007进行数据初步整理，采用DPS软件对试验数据进行方差分析，采用Duncan′s新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同处理对花生根际土壤微生物的影响

从表1可以看出，施用功能微生物T2、T3、T4、T5、T6的0~20 cm土壤的真菌、细菌含量比对照T1增加1.25×106~12.40×106 CFU/g、0.62×106~4.61×106 CFU/g，平均增加5.84×106 CFU/g、2.91×106 CFU/g，放线菌含量降低1.40×106~4.39×106 CFU/g，平均降低2.93×106 CFU/g，其中，施用真菌微生物菌剂T2、T4、T6的0~20 cm土壤的真菌、细菌含量比对照T1的平均增加2.87×106 CFU/g、4.04×106 CFU/g，放线菌含量降低3.64×106 CFU/g，施用细菌微生物菌剂T3、T5的0～20 cm土壤的真菌、细菌含量比对照T1的平均增加10.30×106 CFU/g、1.23×106 CFU/g，放线菌含量降低1.88×106 CFU/g；施用真菌微生物菌剂T2、T4、T6的细菌、放线菌含量比施用细菌微生物菌剂T3、T5平均降低7.42×106 CFU/g、1.77×106 CFU/g，真菌含量增加2.81×106 CFU/g。

表1 不同处理下花生根际土壤微生物的含量 (×106 CFU/g)

Table 1 Microbial content in rhizosphere soil under different treatments

处理

Treatment

细菌

Bacteria

真菌

Fungi

放线菌

Actinomycetes

T1 0.82±1.51d 1.75±0.67c 4.87±0.44a T2 4.23±0.83c 5.83±0.52a 1.23±0.33c T3 13.22±1.47a 3.59±0.46b 2.52±0.50b T4 4.78±1.29c 5.17±0.61ab 1.98±0.37c T5 9.01±1.07b 2.37±0.25c 3.47±0.49ab T6 2.07±1.18cd 6.36±0.53a 0.48±0.48c注：T1：对照，不施功能微生物；T2：哈茨木霉菌；T3：枯草芽孢杆菌；T4：淡紫拟青霉菌；T5：地衣芽孢杆菌；T6：米曲霉；T1～T6处理的用量均为75 kg/hm2；不同小写字母表示同一列含量值在0.05水平上差异显著；下同Note: T1: CK, no functional microorganism; T2: Trichoderma harcii；T3: Bacillus subtilis; T4: Paecilomyces lilacinus; T5: Bacillus licheniformis; T6: Aspergillus oryzae; Each of them are 75 kg/hm2; Different lowercase letters in the same column indicate significant differences at 0.05; Same as bellow

2.2 不同处理对花生根际土壤酶活性的影响

从表2可以看出，施用功能微生物T2、T3、T4、T5、T6的根际土壤中过氧化氢酶、磷酸酶、脲酶、蛋白酶含量、蔗糖酶活性比对照T1增加0.19~0.48 mL·g-1·20 min-1、0.21~0.34×10-2 mg·g-1·2 h-1、2.57~4.35×10-2 mg·g-1·24 h-1、2.70～6.26×10-3 mg·g-1·24 h-1、0.13~2.59 mg·g-1·24 h-1，平均增加0.33 mL·g-1·20 min-1、0.97×10-2 mg·g-1·2 h-1、3.57×10-2 mg·g-1·24 h-1、4.48×10-3 mg·g-1·24 h-1、0.95 mg·g-1·24 h-1，其中，施用真菌微生物菌剂T2、T4、T6的根际土壤中过氧化氢酶、磷酸酶、脲酶、蛋白酶、蔗糖酶活性比对照T1的平均增加0.27 mL·g-1·20 min-1、1.37×10-2 mg·g-1·2 h-1、3.99×10-2 mg·g-1·24 h-1、3.38×10-3 mg·g-1·24 h-1、1.44 mg·g-1·24 h-1，施用细菌微生物菌剂T3、T5的根际土壤中过氧化氢酶、磷酸酶、脲酶、蛋白酶、蔗糖酶活性比对照T1的平均增加0.44 mL·g-1·20 min-1、0.36×10-2 mg·g-1·2 h-1、2.95×10-2 mg·g-1·24 h-1、6.14×10-3 mg·g-1·24 h-1、0.23 mg·g-1·24 h-1；施用真菌微生物菌剂T2、T4、T6的根际土壤中磷酸酶、脲酶、蔗糖酶活性比细菌微生物菌剂T3、T5平均增加1.01×10-2 mg·g-1·2 h-1、1.04×10-2 mg·g-1·24 h-1、1.21 mg·g-1·24 h-1，过氧化氢酶和蛋白酶活性降低0.17 mL·g-1·20 min-1和2.76×10-3 mg·g-1·24 h-1。

表2 不同处理下花生根际土壤酶活性变化

Table 2 Enzyme activity in rhizosphere soil of peanut under different treatments

处理

Treatment

过氧化氢酶 Catalase

/（mL·g-1·20 min-1）

磷酸酶Phosphatase

/（10-2 mg·g-1·2 h-1）

脲酶 Urease

/（10-2 mg·g-1·24 h-1）

蛋白酶 Protease

/（10-3 mg·g-1·24 h-1）

蔗糖酶 Sucrase

/（mg·g-1·24 h-1）

T1 0.86±0.06a 2.90±0.14c 11.48±0.42b 10.25±0.77c 2.42±0.25b T2 1.22±0.05a 3.65±0.21bc 15.73±0.51a 13.35±0.68b 5.01±0.28a T3 1.34±0.04a 3.41±0.28bc 14.80±0.46a 16.51±0.72a 2.75±0.27b T4 1.11±0.06a 5.24±0.31a 15.39±0.39a 14.58±0.64b 3.02±0.26b T5 1.25±0.05a 3.11±0.29c 14.05±0.45a 16.27±0.56a 2.55±0.31b T6 1.05±0.07a 3.93±0.27abc 15.18±0.53a 12.95±0.81b 3.54±0.33b

2.3 不同处理对花生根际土壤有机碳组分的影响

从表3可以看出，施用功能微生物T2、T3、T4、T5、T6的根际土壤中微生物量碳、微生物量氮、微生物量磷含量比对照T1的增加8.53～32.49 mg/kg、0.91~6.09 mg/kg、9.78~28.85 mg/kg，平均增加16.57 mg/kg、2.18 mg/kg、18.39 mg/kg，其中，施用真菌微生物菌剂T2、T4、T6的0~20 cm土壤中微生物量碳、微生物量氮、微生物量磷含量比对照T1平均增加20.49 mg/kg、2.96 mg/kg、23.83 mg/kg，施用细菌微生物菌剂T3、T5的根际土壤中过微生物量碳、微生物量氮、微生物量磷含量比对照T1平均增加10.70 mg/kg、1.01 mg/kg、10.25 mg/kg；施用真菌微生物菌剂T2、T4、T6的根际土壤中微生物量碳、微生物量氮、微生物量磷含量比细菌微生物菌剂T3、T5平均增加9.79 mg/kg、1.95 mg/kg、13.58 mg/kg。

表3 不同处理下花生根际土壤微生物碳、氮、磷 (mg/kg)

Table 3 Microbial biomass carbon, nitrogen and phosphorus in rhizosphere soil of peanut under 6 treatments

处理

Treatment

微生物量碳

Microbial biomass carbon

微生物量氮

Microbial biomass nitrogen

微生物量磷

Microbial biomass phosphorus

T1 49.19±3.83c 3.74±0.68b 19.93±2.13c T2 81.68±4.79a 9.83±0.71a 48.78±3.29a T3 62.05±3.51b 4.85±0.65b 30.64±2.97b T4 63.98±3.91b 5.25±0.59b 42.3±3.17a T5 57.72±2.78b 4.65±0.56b 29.71±2.73b T6 63.38±4.12b 5.02±0.73b 40.19±3.52a

2.4 不同处理对花生仁中氮磷钾锌含量的影响

从表4可以看出，施用功能微生物T2、T3、T4、T5、T6的花生仁中氮、磷、钾、锌含量比对照T1的增加1.89~4.01 g/kg、0.29~0.60 g/kg、0.12~0.75 g/kg、1.57~5.95 mg/kg，平均增加2.96 g/kg、0.43 g/kg，0.50 g/kg、3.72 mg/kg，其中，施用真菌微生物菌剂T2、T4、T6的花生仁中氮、磷、钾、锌含量比对照T1的平均增加3.38 g/kg、0.51 g/kg、0.65 g/kg、4.91 mg/kg，施用细菌微生物菌剂T3、T5的花生仁中氮、磷、钾、锌含量比对照T1的平均增加2.34 g/kg、0.32 g/kg、0.29 g/kg、1.94 mg/kg；施用真菌微生物菌剂T2、T4、T6的花生仁中氮、磷、钾、锌含量比细菌微生物菌剂T3、T5平均增加1.04 g/kg、0.19 g/kg、0.36 g/kg、2.97 mg/kg。

表4 不同处理下花生仁中氮、磷、钾、锌含量

Table 4 Content of nitrogen, phosphorus, potassium and zinc in peanut kernel under different treatments

处理 Treatment 氮 N /（g/kg）磷 P /（g/kg）钾 K /（g/kg）锌 Zn /（mg/kg） T1 42.98±0.38b 4.10±0.10c 7.08±0.12c 37.16±0.79c T2 46.99±0.42a 4.70±0.08a 7.83±0.13a 43.11±0.82a T3 44.87±0.18ab 4.39±0.13b 7.54±0.15b 39.46±0.67bc T4 46.23±0.29a 4.67±0.11a 7.78±0.07a 42.85±0.73a T5 45.77±0.34a 4.45±0.06ab 7.20±0.13c 38.73±0.57bc T6 45.85±0.43a 4.40±0.09ab 7.57±0.11b 40.24±0.71ab

2.5 不同处理对花生农艺性状的影响

从表5可以看出，施用功能微生物T2、T3、T4、T5、T6的花生主茎高、第一侧枝长、侧枝数、饱果数比对照T1的增加0.7~3.1 cm、1.3~3.5 cm、0.2~1.1个/株、0.7~3.0个/株，平均增加1.9 cm、2.3 cm、0.6个/株、1.7个/株，秕果数降低0.6~2.1个/株，平均降低1.3 g/株，其中，施用真菌微生物菌剂T2、T4、T6的花生主茎高、第一侧枝长、侧枝数、饱果数比对照T1的平均增加2.5 cm、2.8 cm、0.8个/株、2.2个/株，秕果数降低1.7 g/株，施用细菌微生物菌剂T3、T5的花生主茎高、第一侧枝长、侧枝数、饱果数比对照T1的平均增加1.1 cm、1.6 cm、0.3个/株、0.9个/株，秕果数降低0.8 g/株；施用真菌微生物菌剂T2、T4、T6的花生主茎高、第一侧枝长、侧枝数、饱果数比施用细菌微生物菌剂T3、T5平均增加1.4 cm、1.2 cm、0.5个/株、1.3个/株，秕果数降低1.0个/株。

表5 不同处理下花生的农艺性状

Table 5 Peanut agronomic characteristics under different treatments

处理

Treatment

主茎高

Main stem height /cm

第一侧枝长

1st lateral branch long /cm

单株侧枝数

Lateral branch per plant

单株饱果数

Full pod per plant

单株秕果数

Full pod per plant

产量

Yield /（kg/hm2）

T1 40.2±0.3d 41.1±0.2e 9.3±0.1b 14.2±0.3d 4.2±0.3a 4983.8±42.2b T2 43.3±0.2a 44.6±0.1a 10.4±0.2a 17.2±0.4a 2.1±0.4a 5464.2±56.1a T3 41.7±0.4bc 42.9±0.4cd 9.7±0.1ab 15.3±0.3bcd 3.3±0.4a 5245.9±52.2a T4 42.6±0.2ab 43.8±0.2ab 10.1±0.1ab 16.3±0.2abc 2.5±0.3a 5383.7±62.2a T5 40.9±0.3cd 42.4±0.3de 9.5±0.2ab 14.9±0.2cd 3.6±0.5a 5236.3±43.1a T6 42.1±0.4ab 43.2±0.2b 9.9±0.1ab 15.6±0.3abcd 2.8±0.2a 5337.1±53.9a

施用功能微生物菌剂T2、T3、T4、T5、T6的荚果产量比对照T1的增加480.4 kg/hm2、262.1 kg/hm2、399.9 kg/hm2、252.5 kg/hm2、353.3 kg/hm2，增产9.6%、5.3%、8.0%、5.1%、7.1%，其中，施用真菌微生物菌剂T2、T4、T6和施用细菌微生物菌剂T3、T5的荚果平均产量比对照T1的分别增加411.2 kg/hm2、257.3 kg/hm2，增产率分别为8.3%、5.2%；施用真菌微生物菌剂T2、T4、T6的荚果平均产量比细菌微生物菌剂T3、T5的增加153.9 kg/hm2，增产率为3.0%。

综上，与对照相比，施用功能微生物75 kg/hm2（即T2～T6），花生荚果产量平均增加349.6 kg/hm2，增产率为7.0%；其中，施用哈茨木霉菌75 kg/hm2的花生荚果产量最高，为5464.2 kg/hm2，建议在夏花生主产区推广应用。

3 讨论

3.1 功能微生物对土壤生物学肥力的影响

张伟彬[3]研究结果表明，施用微生物菌肥土壤中细菌、总菌分别增加31.70%、15.76%。施用枯草芽孢杆菌的芽孢杆菌属和节杆菌属等根际土壤促生菌相对丰度分别提高了139.30%、37.35%，小单孢菌属等有害菌的相对丰度降低了75.52%[5]，微生物复合菌肥可以有效降低镰刀菌属丰度，单施微生物菌肥可有效提高青霉属和曲霉科丰度[2]。本研究表明，施用功能微生物菌剂0～20 cm土壤的真菌、细菌含量增加，放线菌含量降低，施用真菌微生物菌剂0～20 cm土壤中细菌、放线菌含量低于细菌微生物菌剂的，真菌含量显著增加，在施用功能微生物增加细菌上与张伟彬[3]的研究较为一致，而根际土壤放线菌降低的原因，还需进一步研究花生根际土壤与非根际土壤放线菌的含量变化，进一步验证。

复合功能微生物菌肥能提高桃树土壤中过氧化氢酶、脲酶活性、蔗糖酶活性[6]，水稻田中施用枯草芽孢杆菌过氧化氢酶和脲酶活性分别提高20.88%和29.03%，降低了蔗糖酶的活性，磷酸酶活性呈增加趋势[10]。本研究结果表明，施用功能微生物的0～20 cm土壤中过氧化氢酶、磷酸酶、脲酶、蛋白酶含量、蔗糖酶活性增加，施用真菌微生物菌剂的0～20 cm土壤中磷酸酶、脲酶、蔗糖酶活性高于细菌微生物菌剂，而过氧化氢酶、蛋白酶活性低于细菌微生物菌剂的，在施用功能微生物提高土壤中过氧化氢酶、脲酶活性与前人[6,10]的研究较为一致，由于功能微生物的单独施用与复配施用对土壤微生物和酶有明显的营养影响，在花生上科学利用功能微生物，改善土壤生物学肥力，提高花生产量，还需深入研究。此外，施用功能微生物菌剂能增加0～20 cm土壤中微生物量碳、微生物量氮、微生物量磷含量，促进土壤中碳氮磷转化，提高根际土壤生物学肥力，与胡基华等[2]的研究较为一致。

3.2 功能微生物对养分吸收、利用的影响

施用微生物肥料提高油茶的氮磷钾的含量[13]、增加百合鳞茎[16]中氮磷钾的积累量，梨叶片中氮磷钾含量分别增加5.8%～9.4%、13.9%～15.8%、10.7%～16.7%[15]、玉米地上部分氮磷钾积累量增加138.9%、276.2%和117.8%[11]、结球甘蓝氮累积量增加2.6%～10.8%，磷累积量分别增加1.6%～8.2%，钾累积量增加0.9%～2.3%[12]。本研究结果表明，施用功能微生物菌剂能增加花生仁中氮、磷、钾、锌含量，其中，施用真菌微生物菌剂的花生仁中氮、磷、钾、锌含量高于细菌微生物菌剂的。因此，在功能微生物促进作物对氮磷钾养分吸收、利用上，本研究结果与前人[11,16]的研究较为一致。

本试验条件下，在氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）施用量为120 kg/hm2、90 kg/hm2、120 kg/hm2的基础上，施用功能微生物75 kg/hm2，花生荚果产量平均增加349.6 kg/hm2，增产率为7.0%；其中，施用哈茨木霉菌的产量最高，为5464.2 kg/hm2，因此建议在夏花生主产区推广应用。

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