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高 亮 谭德星
(山东省潍坊岛本微生物技术研究所 潍坊 261041)
摘 要：通过筛选能够在高渗透压条件下生长繁殖的巨大芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌，将它们作为功能微生物接种到腐植酸中，应用于滨海盐碱地改良，同化学改良法比较，盐碱地土壤理化性状显著改善，土壤微生物数量明显增多，生物量碳、土壤的呼吸作用和酶活性也有一定增加；枣长势良好，植株健壮，叶色浓绿，未出现盐碱化症状。3年生和7年生枣，平均株产达1.8 kg和28.6 kg，增产幅度明显。试验表明利用腐植酸微生物菌剂进行滨海盐碱地改良是一种经济有效的办法。
关键词：腐植酸 盐碱地 巨大芽孢杆菌 枯草芽孢杆菌 微生物菌剂 枣 中图分类号：TQ314.1，S155.2+93 文献标识码：A 文章编号：1671-9212(2013)05-0009-07
The Effects of Microbial Humic Acids in Coastal Saline Soil Gao Liang,Tan Dexing (Weifang Institute of Shimamoto Microbial Technology Shandong Province,Weifang261041,China)
Abstract:BacillusmegateriumandBacillussubtiliswerescreenedunderhighosmoticpressureenvironmentalcondition.Theywereinoculatedinhumicacidasfunctionalmicroorganismstoimprovecoastalalkali-salinesoil.Compared withchemicalimprovementmethod,theycouldenhancethesoilmiocroorganismquantityandimporvethephysico- chemicalpropertiesofsaline-alkalisoilsignificantlybyincreasingmicrobialbiomasscarbon,soilrespirationandsoil enzymeactivitiesetc.TheChinesejujubeshowedgoodgrowthwithdarkgreenleafandrobustplantsaswellasno symptoms of salinization after using the microbial inoculants.The average yield of Chinese jujube increased significantly and were 1.8kg and 28.6 kg for 3 and 7 year old plant respectively.The results indicated that the humic acid microbial inoculant is effective for saline-alkali soil improvement.
Key words: humic acid; alkali-saline soil;Bacillus megaterium; Bacillus subtilis; microbial inoculants; Chinese jujube 全世界盐渍化土壤面积约897万平方公里，约占世界陆地面积的6.5%，占干旱区总面积的39%。我国盐渍化土壤面积约有20多万平方公里，约占国土总面积的2.1%。在我国1亿平方公里的耕地中，约有10%的土地属于盐渍化土壤，此外，还有2000多公顷的盐荒地，其中大部分没有被开垦利用。如何开垦和利用这些盐渍化土壤，扩大种植面积，增加国民收入，是当前农业生产中的重要问题之一[1.2]。
山东省滨海盐渍化土壤约有66.7多万公顷,多分布于黄河三角洲两侧的滨海区高矿化地下咸水带上，包括无棣、沾化、利津、垦利、广饶、寿光、寒亭、昌邑、莱州等县市的部分土地。由于地下水矿化度高，土体含盐量大,是改良利用上的一大难题。但其土层深厚、地势平坦,土壤具有一定肥力基础,对发展农牧业生产有较大潜力。上世纪五十年代以来，经过改造和治理，山东省盐碱地面积处于下降趋势。但由于缺乏必要的资金支持，改造规模极为有限。目前存在的主要问题：一是地下水位高、矿化度高；二是农田基础设施薄弱，灌排条件差；三是土壤瘠薄，理化性状不良；四是田、林、沟、渠、路不配套，农业生态环境脆弱。
枣具有一定的抗盐碱能力，是滨海盐渍化地区较普遍的经济作物。近年来，山东省潍坊市北部沿海地区种植面积不断扩大，但由于各地土壤盐渍化程度不同，枣树生长发育和产量水平差异很大。山东省潍坊岛本微生物研究所，通过筛选耐盐碱的有益微生物，并接种于褐煤腐植酸中，施用到滨海盐渍化土壤上，通过分析土壤性质和枣树生长发育情况，研究了解腐植酸微生物菌剂改良盐渍化化土壤的作用与效果。
1 材料和方法
1.1腐植酸微生物菌剂
供试的巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium)和枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)系山东省潍坊岛本微生物技术研究所筛选，接种到褐煤腐植酸中，制成腐植酸微生物菌剂。其游离腐植酸≥50%，有机质≥55%，巨大芽孢杆菌≥2亿个/克，枯草芽孢杆菌≥2亿个/克。脱硫石膏系普通商品。
1.2 供试作物与土壤
枣，品种为冬枣，3年生、7年生，结果期。 供试土壤系滨海盐渍化土壤，土壤有机质15.64 g/kg，理化性状见表1。表1供试土壤基本理化性状 Tab.1The fundamental physical and chemical propertiesof test soil
1.3 试验设计 试验于2010-2012年在山东省寿光市营里镇营里镇进行。试验设4个处理，采用等价格处理。处理1：7年生枣，每公顷使用腐植酸微生物菌剂750 kg；处理2：3年生枣，每公顷使用腐植酸450 kg；处理3：7年生枣，每公顷使用脱硫石膏3000kg，作为对照(CK1)；处理4：3年生枣，每公顷使用脱硫石膏1500 kg，作为对照(CK2)。株行距2×3 m，小区面积333.3 m2，重复3次。常规措施进行耕地，浇水，除草和施肥。收获期测定枣产量和植物学性状，同时采取土壤。 1.4 测定方法 EC值采用1：5水浸提电导法测定；土壤全盐量采用重量法测定；土壤阳离子测定Ca 2+ 和Mg2+(采用EDTA法测定)，Na+和K+(采用火焰光度计测定)；土壤阴离子测定HCO3—、Cl—、SO42- 和NO3- 。土壤微生物量测定采用经典稀释平板培养计数法[4，5] ；土壤微生物量碳用熏蒸浸提法，转换系数取0.35；土壤基础呼吸1 mol/L的NaOH吸收法；微生物代谢上等于基础呼吸与微生物量碳之比。土壤脲酶测定采用靛酚蓝比色法[4]；土壤过氧化氢酶活性KMnO4容量法。 1.5数据处理 使用Excel2003和SPSS16.0软件进行数据分析和差异显著性检验。
2 结果与分析 2.1微生物特性 巨大芽孢杆菌为G+，细胞直径＞1 mm，体积较大，可形成芽孢，芽孢不膨大且形状多样。接触酶、VP反应呈阳性，氧化酶、厌氧反应呈阴性。甲基红试验呈阳性，能够利用碳水化合物产酸，能够利用葡萄糖、木糖、L-阿拉伯糖、甘露醇和淀粉为碳源。能够利用柠檬酸盐，在50℃、pH5.7酸性条件下和7%NaCl生理盐水条件下正常生长繁殖。能够分解酪素。见表2。 枯草芽孢杆菌为G+ ，菌体细胞呈杆状，细胞直径＞1mm，体积较大，能形成芽孢，芽孢不膨大，不能形成伴孢晶体。接触酶反应呈阳性，接触酶、VP反应呈阳性，氧化酶、厌氧反应呈阴性，不能利用葡萄糖产气。甲基红试验呈阳性，能够利用碳水化合物产酸；能够利用葡萄糖、木糖、L-阿拉伯糖、甘露醇和淀粉为碳源；能够使硝酸盐发生还原反应；能够利用柠檬酸盐，在50℃、pH5.7酸性条件下和7%NaCl生理盐水条件下正常生长繁殖；能够分解酪素和使明胶液化。见表3。 表2巨大芽孢杆菌细胞形态和生化反应特征
Tab.2The results of cellular morphology and bio-chemical character of Bacillus megaterium
表3枯草芽孢杆菌的细胞形态和理化试验结果 Tab.3The results of cellular morphology and physicochemical test of Bacillus subtilis
腐植酸用于盐碱地枣生产，同化学改良法比较，利用腐植酸接种微生物改良的7年生和3年生枣，土壤pH值同比分别降低1.1和0.78；电导率分别降低1.23 ds/m和1.31 ds/m；土壤全氮同比分别增加0.40 g/kg和0.26 g/kg；速效磷同比分别增加1.17 mg/kg和0.88 mg/kg；速效钾同比分别增加31.33 mg/kg和30.77 mg/kg；土壤有机质同比分别增加0.42%和0.30%。见表4。 表4腐植酸微生物菌剂对土壤理化性状的影响
Tab.4The effects of HA microbial inoculants on physicochemical properties of soil
注：各列中不同小写字母代表处理间达显著差异（P＜0.05），下同 1.2 土壤盐分
腐植酸用于盐碱地枣生产，同化学改良法比较，利用腐植酸接种微生物改良的7年生枣，其土壤总盐量同比下降62.62%，阳离子总量和阴离子总量同比分别下降70.85%和56.05%，其中Na+ 、Ca2+、Mg和Cl-、SO42-下降幅度较大，同比分别下降93.18%、67.28%、30.15%、95.56%、19.99%。同样，改良的3年生枣，其土壤总盐量同比下降36.07%，阳离子总量和阴离子总量同比分别下降40.30%和32.52%，其中Na+、Ca2+ Mg2+和Cl-、SO42-下降幅度较大，同比分别下降71.42%、47.46%、25.80%、53.98%、14.98%。由于土壤阳离子、阴离子和总盐量均明显减低，因此，土壤盐渍化得到有效改善。见表5。 表5腐植酸微生物菌剂对土壤含盐量的影响 Tab.5 The effects of HA microbial inoculants on salinity of soil
2.3土壤微生物学性质 腐植酸用于盐碱地枣生产，同化学改良法比较，利用腐植酸接种微生物改良的7年生和3年生枣地，细菌数同比分别增多21.99×107 cfu/ g和10.66×107 cfu/g；放线菌数同比分别增多2.52×107 cfu/g和4.19×107 cfu/g；真菌数和藻类同比增有显著增多。土壤微生物数量增多，改善了土壤微生态环境，提高了土壤肥力。见表6。 腐植酸用于盐碱地枣生产，同化学改良法比较，利用腐植酸接种微生物改良的7年生和3年生枣，盐碱地土壤生物量碳同比分别提高53.65%和46.48%；土壤呼吸强度同比分别提高33.40%和17.69%；土壤过氧化氢酶活性同比分别提高52.70%和32.83%；土壤脲酶活性同比分别降低30.53%和35.45%。见表7。 表6腐植酸微生物菌剂对土壤微生物生物量的影响
Tab.6 The effects of HA microbial inoculants on biomass of soil microbe
注：土壤微生物生物量单位为×107 cfu/g，下同 表7腐植酸微生物菌剂对土壤生物量碳、呼吸作用和酶活性的影响
Tab.7 The effects of HA microbial inoculants on bimass carbon, respiration and enzymatic activities of soil
注：过氧化氢酶活性单位为mL，0.1 mol/LKMnO4/g；脲酶活性单位为mg，NH3-N/100 g·24h。
2.4 枣产量、品质和生物学性状
腐植酸用于盐碱地枣生产，同化学改良法比较，利用腐植酸接种微生物改良的7年生和3年生枣，枣的植物学性状均有所改善，干周同比增加1.0 cm和0.6 cm；树冠开展度同比增加20 cm和10cm；叶色绿，黄叶、卷叶明显减少，生长发育正常，未出现盐碱危害症状。单株坐果数同比增加122.6个和15.3个。见表8。
表8 腐植酸微生物菌剂对枣植物学性状的影响
Tab.8 The effects of HA microbial inoculants on botanical characters of Chinese jujube
盐碱地枣在使用腐植酸后，同化学改良法比较，利用腐植酸接种微生物改良的7年生和3年生枣的生育期提早，落叶期延迟；单株产量有所提高。7年生枣单株产量同比增加4.3 kg，比CK1增产17.70%；优等果产量同比提高7.7 kg，优等果品率为71.33%。3年生枣同比增产0.3 kg，比CK2增产20%；优等果产量同比提高0.7 kg，优等果品率为88.89%。见表9。
盐碱地枣使用腐植酸后，同化学改良法比较，利用腐植酸接种微生物改良的7年生和3年生枣，枣的果型、表光、色泽、畸形果率和可溶性固形物含量、VC含有量均有所改善。见表10。 盐碱地枣使用腐植酸后，同化学改良法比较，利用腐植酸接种微生物改良的7年生和3年生枣，枣抗病性增强，细菌性溃疡病、轮纹病、缩果病、枣锈病和枣疯病的发病率、病情指数均有不同程度降低。特别是3年生枣、细菌性溃疡病、缩果病与枣疯病的发病率均为0。见表11。 表9 腐植酸微生物菌剂对枣物候期和产量的影响
Tab.9 The effects of HA microbial inoculants on phenological period and yield of Chinese jujube
表10 腐植酸微生物菌剂对枣品质的影响
Tab.10 The effects of HA microbial inoculants on qualities of Chinese jujube
表11 腐植酸微生物菌剂对枣树病害的影响
Tab.11 The effects of HA microbial inoculants on diseases of Chinese jujube
3 结论与讨论
盐碱地土壤中的盐分主要由HCO3-，CO32-，SO42-，Cl—4种阴离子和Ca2+，Mg2+，Na+3种阳离子组成CaCO3，Ca(HCO3)2，CaSO4，MgCO3，Mg(HCO3)2，MgSO4，Na2SO4，CaCl2，NaCl，MgCl2，Na2CO3，NaHCO3等12种盐；由于溶解度不同，前5种盐对土壤影响小，后7种盐对土壤有害，其中危害最大是NaCl、Na2CO3和Na2SO4。土壤胶体是一个巨大的阴离子团，交换性Na+可以破坏土壤胶体电动电位，使胶体之间不能形成团粒结构。当Na+占离子交换量5%～15%，土壤轻度碱化；15%～25%土壤中度碱化；25%～35%土壤重度碱化；＞35%形成碱土。土壤内大量盐分的积累，会引起土壤结构粘滞，通气性差，容重高，土温上升慢，土壤中好气性微生物活动差，养分释放慢，渗透系数低，毛细作用强，导致表层土壤盐渍化的进一步加剧，造成土壤冷、硬、板现象。一般说来，当土壤表层或亚表层中的碱化度达到0.1%，或土壤碱化层的碱化度超过5%，就属于盐渍土[3]。沿海地区入海河流携带大量泥沙在近海沉积，当其还处于水下堆积阶段时，就为高矿化海水所浸渍而成盐渍淤泥。在堆积物出水成陆、其上有高等植物生长之前，盐分的累积属地质过程，高等植物着生后，则开始土壤盐化过程。在蒸发作用下，土壤表层含盐量超过盐渍淤泥，地下水矿化度也因蒸发而浓度增高，同时，海水随海潮入侵及溯河倒灌，向海滨及河流近岸地下水继续供给盐分，参与土壤积盐过程。滨海盐土具有不同于内陆盐土的一系列特性：不仅表层积盐重、心土层含盐量也很高；盐分组成与海水基本以致，以氯化物占绝对优势；土壤积盐程度由于各地成陆时期河开垦历史不同，各种滨海盐土大致平行于海岸呈带状分布，从海向陆，土壤含盐量河地下水矿化度逐次递减。滨海盐土上的植物群落，依土壤盐渍度不同，随着植物群落的更替，相应的由滨海盐土向各种滨海盐化土演变。
盐碱地对植物的危害主要有：一是引起植物的生理干旱。过多的可溶性盐类，可提高土壤溶液的渗透压，引起植物的生理干旱，使根系及种子发芽时不能从土壤中吸收足够的水分，甚至还导致水分从根细胞外渗，使植物萎焉、死亡。二是危害植物组织。干旱季节，表土层盐分过量积聚易伤下胚轴。在高pH值下，还会导致OH-对植物的直接毒害；植物组织内盐分过量积聚，会使原生质受害，蛋白质合成受阻，含氮的中间代谢产物积累，造成细胞中毒。三是影响植物正常营养吸收。由于交换性Na+的竞争。使植物对钾、磷和其他营养元素的吸收减少，磷的转移也会受到抑制，从而影响植物的营养状况。四是影响植物的气孔开闭。在高浓度盐类作用下，气孔保卫细胞内的淀粉形成受到阻碍，使细胞不能关闭，植物容易干旱枯萎[6]。本试验通过选择耐盐的巨大芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌优势菌株，接种到褐煤腐植酸中，生产出腐植酸微生物菌剂，用于枣生产，枣生长发育良好，3年生枣单株产量1.8 kg，比用化学改良法增产20%，7年生枣单株产量28.6 kg，比化学改良法增产17.7%。而且盐碱地土壤理化性状得到改善，土壤微生物数量增多。关于腐植酸中的芽孢杆菌进入土壤后的作用原理，生长繁殖状况，生存时间等有待进一步研究。
参考文献
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2007，(11)：27～29
[ 2 ]康贻军，胡健，杨小兰，等.盐碱地土壤微生物对不
同改良方法的响应[J].微生物学杂志，2008，(5)：102
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[ 3 ]鲍士旦.土壤农化分析(第三版)[M].北京：中国农业出
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[ 4 ]许光辉，郑洪元.土壤微生物分析方法手册[M].上
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[ 5 ]李阜棣，俞子牛，何绍江.农业微生物学实验技术
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[ 6 ]戈敢.盐碱地改良[M].北京：水利电力出版社，1987
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