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

doi:10.11686/cyxb2020581

Abstract

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

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Figures/Tables 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