微生物肥料与化肥减量配施对多年生黑麦草生长的影响

doi:10.11686/cyxb2020581

草业学报 ›› 2022, Vol. 31 ›› Issue (3): 136-143.DOI: 10.11686/cyxb2020581

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微生物肥料与化肥减量配施对多年生黑麦草生长的影响

撖冬荣¹^,²(), 姚拓¹^,²(), 李海云¹^,², 黄书超³, 杨琰珊¹^,², 高亚敏¹^,², 李昌宁¹^,², 张银翠¹^,²

^1.甘肃农业大学草业学院，甘肃兰州 730070
^2.甘肃农业大学草业生态系统教育部重点实验室，甘肃兰州 730070
^3.甘肃农业大学园艺学院，甘肃兰州 730070

收稿日期:2020-12-24 修回日期:2021-01-27 出版日期:2022-03-20 发布日期:2022-01-15
通讯作者: 姚拓
作者简介:Corresponding author. E-mail： yaotuo@gsau.edu.cn
撖冬荣（1994-），女，甘肃兰州人，硕士。E-mail： dongrong1107@163.com
基金资助:
甘肃省林业和草原局科技支撑(GFG2019-366-2);兰州市科技计划项目(2019-1-76)

Effects of combined application of microbial fertilizer and chemical fertilizer on the growth of Lolium perenne

Dong-rong HAN¹^,²(), Tuo YAO¹^,²(), Hai-yun LI¹^,², Shu-chao HUANG³, Yan-shan YANG¹^,², Ya-min GAO¹^,², Chang-ning LI¹^,², Yin-cui ZHANG¹^,²

^1.Pratacultural College of Grassland Science，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China
^2.Key Laboratory of Grassland Ecosystem，Gansu Agricultural University，Ministry of Education，Lanzhou 730070，China
^3.College of Horticulture，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China

Received:2020-12-24 Revised:2021-01-27 Online:2022-03-20 Published:2022-01-15
Contact: Tuo YAO

摘要/Abstract

摘要：

为研究微生物肥料（MF）与化肥（CF）在多年生黑麦草上的最佳施用配比，通过盆栽试验探究了化肥减量20%和40%后分别与60、90、120、150、180 kg·hm^-2微生物肥料配施对多年生黑麦草农艺性状、根系形态、营养品质和抗氧化酶活性的影响。结果显示：80%CF配施90 kg·hm^-2 MF，多年生黑麦草株高、分枝数和交叉数较对照分别提高12.35%、60.40%和85.10%，差异显著（P<0.05）。80%CF配施120 kg·hm^-2 MF，茎粗、地上生物量、地下生物量、总根长、总根表面积、总根体积、根尖数、粗蛋白含量和粗脂肪含量分别较对照提高29.41%、16.84%、45.54%、21.15%、14.59%、166.67%、47.35%、5.71%和37.98%，差异显著（P<0.05）；80%CF配施120 kg·hm^-2 MF，抗坏血酸过氧化物酶、超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性分别较对照下降33.12%、10.66%和19.51%，丙二醛含量较对照降低14.54%（P<0.05）。研究结果表明，化肥减量20%配施90~120 kg·hm^-2微生物肥料后对促进多年生黑麦草生长效果最佳。

关键词: 多年生黑麦草, 微生物肥料, 农艺性状, 抗氧化酶活性, 营养品质

Abstract:

This experiment investigated the effect on perennial ryegrass （Lolium perenne） herbage yield in a pot experiment， of substituting 20% or 40% of a standard chemical fertilizer （CF） dressing with microbial fertilizer （MF）. The CF applied to the control treatment was 300 kg·ha^-1 of a proprietary fertilizer formulation with percentage nutrient analysis N∶P₂O₅∶K₂O=14∶16∶15. MF was prepared by addition of bacterial cultures to a substrate of charcoal and crushed corn stalk and incubation for 7-10 days. The experimental treatments comprised a 20% or 40% reduction in CF （i.e. 240 or 180 kg·ha^-1， respectively） and replacement with MF at 60， 90， 120， 150 or 180 kg·ha^-1 making a total of ten CF-MF fertilizer combinations. Effects on agronomic traits including root morphology， nutritional quality and antioxidant enzyme activities of perennial ryegrass were measured. It was found that for the combination 80% CF with 90 kg·ha^-1 MF， plant height， branch number and numbers of perennial ryegrass root tips， forks and link segments were increased（P<0.05） by 12.35%， 60.40% and 85.10%， respectively， compared with the control plants. For the treatment combination of 80% CF with 120 kg·ha^-1 MF， ryegrass stem thickness， aboveground dry weight， underground dry weight， total root length， total root surface area， total root volume， root tip number， crude protein content and crude fat content were increased （P<0.05） by 29.41%， 16.84%， 45.54%， 21.15%， 14.59%， 166.67%， 47.35%， 5.71% and 37.98%， respectively， compared to the control plants. For the same treatment combination， shoot ascorbate peroxidase， super oxide dismutase， and peroxidase activities were decreased by 33.12%， 10.66% and 19.51% compared to control plants， while malondialdehyde concentration was 14.54% lower than in the control plants （P<0.05）. MF applied at rates of 150 or 180 kg·ha^-1 appeared to cause plant stress. The results indicate the optimal fertilizer combination to be a 20% reduction in chemical fertilizer and 90-120 kg·ha^-1 microbial fertilizer.

Key words: perennial ryegrass, microbial fertilizer, agronomic traits, antioxidant enzyme activity, nutritional quality

撖冬荣, 姚拓, 李海云, 黄书超, 杨琰珊, 高亚敏, 李昌宁, 张银翠. 微生物肥料与化肥减量配施对多年生黑麦草生长的影响[J]. 草业学报, 2022, 31(3): 136-143.

Dong-rong HAN, Tuo YAO, Hai-yun LI, Shu-chao HUANG, Yan-shan YANG, Ya-min GAO, Chang-ning LI, Yin-cui ZHANG. Effects of combined application of microbial fertilizer and chemical fertilizer on the growth of Lolium perenne[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2022, 31(3): 136-143.

图/表 6

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菌株 Strains	无机磷Inorganic phosphorus		有机磷Organic phosphorus		固氮能力 Nitrogenase activity （nmol·mg^-1·h^-1）	分泌植物生长激素能力 Indole-3-acetic acid contents （μg·mL^-1）
菌株 Strains	pH	溶磷能力 Solubilization capacity （μg·mL^-1）	pH	溶磷能力 Solubilization capacity （μg·mL^-1）	固氮能力 Nitrogenase activity （nmol·mg^-1·h^-1）	分泌植物生长激素能力 Indole-3-acetic acid contents （μg·mL^-1）
P2	6.23	173.64	7.31	25.50	25.38	41.04
P4	4.76	438.35	7.25	28.66	160.03	11.72
P19	6.07	254.02	7.34	35.46	864.97	-
P35	6.00	131.26	7.42	13.36	108.90	-

菌株 Strains	无机磷Inorganic phosphorus		有机磷Organic phosphorus		固氮能力 Nitrogenase activity （nmol·mg^-1·h^-1）	分泌植物生长激素能力 Indole-3-acetic acid contents （μg·mL^-1）
菌株 Strains	pH	溶磷能力 Solubilization capacity （μg·mL^-1）	pH	溶磷能力 Solubilization capacity （μg·mL^-1）	固氮能力 Nitrogenase activity （nmol·mg^-1·h^-1）	分泌植物生长激素能力 Indole-3-acetic acid contents （μg·mL^-1）
P2	6.23	173.64	7.31	25.50	25.38	41.04
P4	4.76	438.35	7.25	28.66	160.03	11.72
P19	6.07	254.02	7.34	35.46	864.97	-
P35	6.00	131.26	7.42	13.36	108.90	-

处理Treatment	肥料组合Fertilizer combination
CK	MF（0）+100%CF（300）
B₁	MF（60）+80%CF（240）
B₂	MF（90）+80%CF（240）
B₃	MF（120）+80%CF（240）
B₄	MF（150）+80%CF（240）
B₅	MF（180）+80%CF（240）
C₁	MF（60）+60%CF（180）
C₂	MF（90）+60%CF（180）
C₃	MF（120）+60%CF（180）
C₄	MF（150）+60%CF（180）
C₅	MF（180）+60%CF（180）

处理Treatment	肥料组合Fertilizer combination
CK	MF（0）+100%CF（300）
B₁	MF（60）+80%CF（240）
B₂	MF（90）+80%CF（240）
B₃	MF（120）+80%CF（240）
B₄	MF（150）+80%CF（240）
B₅	MF（180）+80%CF（240）
C₁	MF（60）+60%CF（180）
C₂	MF（90）+60%CF（180）
C₃	MF（120）+60%CF（180）
C₄	MF（150）+60%CF（180）
C₅	MF（180）+60%CF（180）

处理 Treatment	株高 Plant height （cm）	茎粗 Stem diameter （cm）	地上生物量 Aboveground biomass （g·m^-2）	地下生物量 Underground biomass （g·m^-2）
CK	20.25±0.28d	1.19±0.04bcd	182.70±2.96cd	7.29±1.10f
B₁	21.33±0.28b	1.17±0.04cde	173.26±2.02d	8.47±0.58de
B₂	22.75±0.60a	1.26±0.03bc	178.00±2.44d	8.12±0.29ef
B₃	20.88±0.63bc	1.54±0.04a	213.47±4.29a	10.61±0.58a
B₄	20.33±0.27cd	1.13±0.03de	195.24±8.03bc	8.25±1.09def
B₅	18.74±0.38ef	1.09±0.04de	179.08±1.43d	7.98±1.33ef
C₁	19.23±0.34de	1.06±0.02e	172.26±4.54d	8.56±0.98cde
C₂	17.56±0.63fg	1.14±0.02de	151.52±4.71e	9.98±1.35ab
C₃	16.75±0.25g	1.11±0.03de	158.28±4.82e	8.45±0.98de
C₄	20.60±0.40bc	1.13±0.04de	202.87±7.41ab	9.54±1.40bc
C₅	17.58±0.29fg	1.29±0.03b	130.72±2.07f	9.24±2.34bcd

微生物肥料与化肥减量配施对多年生黑麦草生长的影响

Effects of combined application of microbial fertilizer and chemical fertilizer on the growth of Lolium perenne

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处理 Treatment	总根长 Total root length （cm）	总根表面积 Total root surface area （cm²）	总根体积 Total root volume （cm³）	根尖数 Root tips （No.）	分枝数 Forks （No.）	交叉数 Crossings （No.）
CK	625.64±43.58bcd	30.09±1.69bc	0.48±0.10c	4651.67±19.70d	6926.33±13.57d	1756.00±115.23bc
B₁	654.57±14.32abcd	30.29±0.34bc	0.61±0.09c	4337.33±46.53d	10411.67±127.38b	3250.33±121.55a
B₂	615.21±18.82bcd	30.04±0.55bc	0.99±0.04ab	6456.00±196.33a	11109.67±377.93a	3048.33±258.96a
B₃	757.96±18.18a	34.48±0.57a	1.28±0.05a	6854.33±27.82a	10456.00±176.50b	2070.67±14.89b
B₄	674.02±46.71ab	31.09±1.51abc	1.05±0.20ab	5376.67±12.71c	6842.33±246.63d	1733.67±21.17bc
B₅	658.14±20.23abc	30.72±0.65abc	0.73±0.06c	5985.00±71.15b	5774.33±127.82f	1576.00±12.58cd
C₁	547.71±35.27cde	27.21±1.62cd	0.57±0.13bc	3501.67±187.72e	5893.67±11.89f	1465.00±109.02cd
C₂	497.98±59.30e	24.05±2.16d	0.64±0.15c	5933.67±206.65b	6085.67±76.84ef	1264.67±101.06e
C₃	472.28±52.72e	27.97±1.26bc	0.53±0.06c	3173.67±63.30e	6471.33±23.31de	1802.33±133.04bc
C₄	537.99±25.59de	28.85±0.49bc	1.04±0.09ab	5352.33±283.19c	9664.00±179.97c	2945.00±96.91a
C₅	649.70±19.76abcd	31.26±0.20ab	0.52±0.07c	4812.00±246.87d	5172.00±94.91f	1436.00±135.77cd

处理 Treatment	粗蛋白 Crude protein （CP，%）	粗脂肪 Ether extract （EE，%）	酸性洗涤纤维 Acid detergent fiber （ADF，%）	中性洗涤纤维 Neutral detergent fiber （NDF，%）
CK	9.99±0.01f	6.45±0.72bcd	23.96±0.06cd	39.06±0.72a
B₁	10.48±0.01de	7.46±0.40ab	24.44±0.10c	37.31±0.40b
B₂	10.53±0.02de	7.39±0.24abc	22.28±0.07efg	35.42±0.24cd
B₃	10.56±0.01d	8.90±0.19a	27.69±0.07b	35.24±0.19cd
B₄	11.46±0.00b	6.56±0.39bcd	29.64±0.10a	34.66±0.39d
B₅	12.08±0.01a	6.82±0.79bcd	21.81±0.57fg	35.26±0.79cd
C₁	9.19±0.09g	6.09±0.62bcd	23.23±0.25cde	28.90±0.62f
C₂	10.20±0.03e	5.70±0.60bcd	21.10±0.44gh	28.11±0.60f
C₃	10.60±0.07d	4.90±0.11d	21.75±0.45fg	36.27±0.11bc
C₄	10.99±0.01c	6.22±0.13bcd	20.10±0.84h	32.34±0.13e
C₅	10.11±0.07ef	5.37±0.10cd	22.93±0.66def	35.41±0.10cd

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