光合細菌在種植業(yè)上的應用研究

摘要：把光合細菌作為有機肥施入煙草、蘿卜、大豆、地瓜等試驗田中，結果顯示：光合細菌能改善土壤微生物區系，促進(jìn)土壤中固氮菌、根瘤菌、細菌等的生長(cháng)，抑制土壤中真菌的生長(cháng)；能增加大豆根瘤數；能促進(jìn)作物對土壤中各養分的吸收，增加植株葉綠素含量，促進(jìn)植物生長(cháng)，使各植株的株高、根長(cháng)、根重等都比對照有顯著(zhù)增加；光合細菌還能增加作物產(chǎn)量，改善作物品質(zhì)，尤其對地瓜的產(chǎn)量增加明顯，其增幅達78.5%，有一定的推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：光合細菌；種植業(yè)；微生物區系；土壤養分

 光合細菌（Photosynthetic Bacteria簡(jiǎn)稱(chēng)PSR）是微生物中一類(lèi)可利用太陽(yáng)能生長(cháng)繁殖的特殊生物類(lèi)群，廣泛存在自然水域的厭氧層上部，能利用H₂S，CO₂等進(jìn)行光合作用。許多研究已證實(shí)，光合細菌的菌體無(wú)毒，營(yíng)養豐富，蛋白質(zhì)含量高達60%-65%，是一種優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)。還含有多種B族維生素、尤其B₁₂、葉酸、生物素、豐富的輔酶和一些未知的生理活性物質(zhì)，具有很高的應用價(jià)值。近年來(lái)，光合細菌的研究進(jìn)展很快，已在水稻、玉米、蘋(píng)果樹(shù)，以及在西紅柿、煙草等作物上取得了一定的施用效果。這些研究都證實(shí)，光合細菌不僅能使農作物獲得高產(chǎn)，而且它們的品質(zhì)還能獲得改善。光合細菌在大豆、地瓜等中的應用研究還未見(jiàn)報道，為此，作者開(kāi)展本項研究，旨在探討光合細菌的作用機制并為種植業(yè)上推廣使用光合細菌提供參考。

紅螺菌（Rhodospira，本室分離保藏），菌液的D（660nm）值達0.30以上，菌數可達10¹²個(gè)/L。培養基配方為：KH₂PO₄ 1.5g，（NH₄）₂SO₄ 1.0g，NaCl 0.2g，MgSO₄ 0.2g，CaCl₂ 0.05g，K₂HOP₄ 0.6g，CH₃COONa 3g，酵母膏少許，水1000ml。

從1998年起，先后在煙草、蘿卜、地瓜、大豆等作物上進(jìn)行光合細菌試驗，其中煙草、蘿卜進(jìn)行盆栽試驗，地瓜、大豆進(jìn)行小區試驗。煙草，蘿卜、地瓜設2個(gè)處理，即PSB處理：噴施稀釋10倍后的光合細菌；CK處理：噴施等量的水。大豆設3個(gè)處理，即PSB處理：噴施稀釋10倍后的光合細菌；CK₁：處理：噴施等量的水；CK₂處理：噴施稀釋10倍等量的PSB培養基。每處理設3個(gè)重復，各處理均進(jìn)行常規施肥。

微生物區系分析按稀釋平板法測定，植株中K含量、N含量、P含量分別用H₂SO₄－H₂O₂消煮－火焰光度計法、H₂SO₄－H₂O₂—比色法、H₂SO₄－H₂O₂消煮—釩鉬黃比色法進(jìn)行測定，試驗地土樣的有機質(zhì)、全N、全K、速N、速K、CEC分別用重鉻酸鉀容量法－外加熱法、半微量開(kāi)氏法、NaOH熔融火焰光度法、堿解擴散法、0.03mol/L的NH₄F—0.025mol/L的HCl法、NH₄OAc浸提火焰光度法、1mol/L中性NH₄OAc法進(jìn)行測定。

表1  PSB對土壤微生物區系的影響

光合細菌在不同的作物處理中，均能提高土壤中的固氮菌、根瘤菌、放線(xiàn)菌及細菌的數量，而土壤中真菌的數量則明顯地減少（見(jiàn)表1）；在未種植任何作物的空地上噴施光合細菌同樣能使土壤中的固氮菌、根瘤菌、放線(xiàn)菌及細菌的數量顯著(zhù)增加，而使真菌的數量明顯減少。這說(shuō)明光合細菌對土壤生物區系的影響可能是光合細菌的代謝產(chǎn)物直接作用于微生物的結果，而不是通過(guò)作物根系的間接影響。在大豆實(shí)驗中，CK₂處理組（施培養基）的固氮菌、根瘤菌的數量比CK₁處理組（施水）明顯減少，這可能是培養基中的N源影響了土壤中的固氮菌、根瘤菌的數量。

噴施光合細菌，可以促進(jìn)作物對土壤各種養分的吸收，如表2所示，在肥力情況相近的土壤中種植大豆、地瓜，收獲時(shí)土壤中的有機質(zhì)、全N、全K、速N、速P、速K的含量和CEC值均有較大幅度的減少。從表3可知，噴施光合細菌的作物，其植株內的養分含量比對照高。作者認為主要是因為PSB能促進(jìn)作物對養分的吸收，從而促進(jìn)植物地上部分和根系的生長(cháng)。

表2  試驗地土樣分析

 

表3  植株養分分析

 

施用光合細菌后，可以使煙草、蘿卜、地瓜、大豆的植株重、根重顯著(zhù)增加，而植株與根之比，光合細菌處理組較低。這意味著(zhù)，植物的吸收能力、抗病及對外界惡劣環(huán)境的抵抗力均以根系發(fā)育較好的光合細菌處理組為強。光合細菌能使煙草、蘿卜、地瓜、大豆分別增產(chǎn)13.6%、58.9%、78.6%、52.2%。在大豆實(shí)驗中，CK₂處理組比CK₁處理組只增產(chǎn)5.6%，這說(shuō)明：起主要作用的是光合細菌本身而非培養雞基中的營(yíng)養成分。

噴施光合細菌后，能使大豆植株葉綠素含量比對照增加25.8%，還能增加大豆的蛋白質(zhì)及氨基酸含量；光合細菌處理組中蘿卜的Vc含量、水溶性還原糖含量比對照高6.3%、5.2%；光合細菌同時(shí)還影響煙草的生理特性，使煙草提早現蕾。

表4   PSB對農作物生物學(xué)特性的影響

 

噴灑光合細菌3次后接種煙草花葉病毒，以后每隔2d噴灑1次，連續噴7次。結果對照組8d后出現病癥，光合細菌處理組10d后才出現病癥，且病癥比較輕微。在噴灑光合細菌的情況下，病毒造成的干物質(zhì)積累量減少3.4%；而未噴灑光合細菌時(shí)，病毒造成的干物質(zhì)積累量減少了22%。這說(shuō)明光合細菌能誘導煙草產(chǎn)生抗病毒感染的活性，使病毒的危害減輕。

微生物接種劑，如根瘤菌劑、固氮細菌制劑、促生細菌劑等是用少量微生物接種于種子表面或土壤中，所以施用后不但要存活，而且要在量繁殖，才能發(fā)揮應有效果。而光合細菌的情況可能有所不同，當光合細菌用在水產(chǎn)養殖、有機廢水處理中時(shí)，光合細菌主要是起降解、轉化水中的有機物或殘留農藥、硫化氫、胺類(lèi)等有毒化合物，這時(shí)光合細菌必須是活的，而且還要大量繁殖；而當光合細菌用在蔬菜地時(shí)，起作用的可能主要與光合細菌本身所含的豐富營(yíng)養物質(zhì)有關(guān)，這時(shí)光合細菌就不必是活的，當然也可能與紅螺菌能夠利用有機化合物在好氣、黑暗條件下進(jìn)行導養型營(yíng)養方式生長(cháng)有關(guān)。林志新在光合細菌對植物抗病毒活性的誘導作用研究中也發(fā)現，光合細菌培養液及光合細菌菌體破碎液均能誘導植物產(chǎn)生抗病毒感染活性的作用。

盆栽試驗及大田試驗均表明，光合細菌能促進(jìn)土壤中固氮菌、放線(xiàn)菌、根瘤菌、細菌的生長(cháng)，抑制絲狀真菌的生長(cháng)。光合細菌可促進(jìn)作物對土壤中各養分的吸收，改善作物的品質(zhì)、增加作物的產(chǎn)量。光合細菌增產(chǎn)的作用機理可能是綜合作用的結果。主要原因有：光合細菌能產(chǎn)生許多促生長(cháng)因子、維生素、輔酶Q和光合色素等，可激活植物細胞的活性，提高作物光合作用的能力；光合細菌富含脯氨酸和尿嘧啶，這些物質(zhì)作用于作物的垂死生長(cháng)期，能促進(jìn)花芽形成，提高結實(shí)率，同時(shí)提高果實(shí)品質(zhì)；光合細菌還改變土壤中的微生物區系，使土壤中的固氮菌、放線(xiàn)菌、根瘤菌等增加，使土壤中的絲狀真菌減少，固氮菌和增殖能增進(jìn)土壤生物固氮、增加土壤中生長(cháng)刺激素和病菌抑制物的含量，放線(xiàn)菌的增殖有利于清除和防治由絲狀真菌引起的植物病害，根瘤菌的增加有利于豆科植物的結瘤。另外光合細菌還能促進(jìn)作物對各種養分的吸收，從而使植物體中各種必需元素的含量增加，這些必需元素是植物體中各種酶的激活劑，它們的增加能促進(jìn)蛋白質(zhì)、纖維素等物質(zhì)的合成，從而能提高作物的產(chǎn)量和抗病能力。