供试鸭茅品种为特诺拉, 其为前期筛选的适合西南地区的鸭茅优良品种, 购买于北京百绿草业有限公司。

供试菌株为前期从鸭茅根际分离筛选获得的5株木霉促生菌株, 来源于西南大学荣昌校区草业教研室。

试验地位于西南大学荣昌校区动科系草业科学教学科研示范园区, 地处105° 17'-105° 44' E, 29° 15'-29° 41' N, 年降水量为1 099 mm, 年活动积温6 383 ℃· d, 年日照1 083 h, 相对湿度72%, 年均温17 ℃, 超过40 ℃的天数有15 d左右。1月份最低温-4 ℃, 最热7月平均气温27 ℃。试验地土壤为棕色水稻土, 土质为沙壤土, 土壤pH为6.5, 有机质含量小于0.5%。其中, 含铵态氮16.0 mg· kg^-1, 有效磷12.5 mg· kg^-1, 速效钾85.6 mg· kg^-1。

采用口径25 cm花盆, 装入5 kg采自试验地的均衡混匀土壤。选取籽粒饱满、无损伤、大小一致的鸭茅种子, 按每盆30粒播种量置于90 mm的培养皿中, 根据前期试验发现3个哈茨木霉菌株(M1, M2, HM)在PDA培养基上的菌落形态不同, 故将3个菌株均作为此次试验不同处理。用浓度均为10^-9 cfu· cm^-3的哈茨木霉1(Trichoderma harzianum, M1)、哈茨木霉2(M2)、哈茨木霉3(HM)、长梗木霉(Trichoderma longibrachiatum, LM)、里氏木霉(Trichoderma reesei, LS)的孢子悬浮液进行种子浸泡, 每皿20 mL浸泡4 h后, 孢子悬浮液和种子一起均匀播种于花盆中, 播种深度1.5~2.0 cm, 对照(CK)不接种木霉菌株, 与木霉浸种处理播种量相同, 种子经无菌水浸泡4 h, 每个处理设4次重复。盆栽置于开放式大棚内, 待花盆鸭茅齐苗后进行间苗, 每盆留生长良好的鸭茅6株, 再浇一次20 mL 10^-9 cfu· cm^-3的木霉孢子液。培养期间定期浇水、除草, 保持土壤含水量15%左右。自鸭茅播种120 d(分蘖期)进行生长指标和品质指标的测定。

1.4.1 生长指标的测定

株高:分别测定每盆内6株鸭茅植株和地面垂直时的高度, 即把植株拉直后的长度。分蘖数:分别测定每盆内6株鸭茅植株在地面以下或近地面处所发生的分枝数。叶长:分别测定每盆内6株鸭茅植株从上至下的第3片叶子的长度。叶宽:分别测定每盆内6株鸭茅植株从上至下的第3片叶子最宽处的长度。鲜重及干重为每盆6株鸭茅植株的重量。

1.4.2 品质指标

干物质(DM):采用烘箱干燥法, 105 ℃烘干至恒重。粗蛋白(CP):采用半微量凯氏定氮法。粗脂肪(EE):采用索氏提取法。钙(Ca):采用高锰酸钾滴定法。磷(P):采用钼锑抗比色法。中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF):采用酸碱消煮法。具体测定步骤参照第三版《饲料分析及饲料质量检测技术》^[12]。

对试验测定数据采用Excel 2007和SPSS 13.0进行统计与方差分析, 各个处理的多重比较采用Duncan新复极差法, 试验数据均表示为平均数± 标准差。

接种木霉菌处理, 鸭茅株高、叶长均小于对照处理(表1), 其中HM菌株处理极显著降低了鸭茅株高(P< 0.01), 显著降低了叶长(P< 0.05)。M1菌株和LM菌株处理下的, 植物株高和LM菌株处理的叶长最接近对照处理, 且与对照差异不显著(P> 0.05)。各处理平均株高和叶长分别较对照减少了6.31 cm(8.17%)和7.19 cm(10.93%)。接种5株木霉菌的处理均极显著(P< 0.01)提高了鸭茅植株的分蘖数, 其中M1和M2菌株的处理后分蘖数最多, 达5个, 各处理分蘖数较对照平均增加2.22个(83.15%)。各处理对鸭茅植株的叶宽也稍有提高, 其中M1菌株处理的叶宽显著大于对照(P< 0.05), 达6.66 mm, 其余各处理与对照无显著差异(P> 0.05), 各处理平均叶宽较对照增加0.31 cm(5.17%)。接种5株木霉菌的处理对鸭茅植株的地上生物量和地下生物量均有所提高(表1)。其中地上鲜重和干重仅LM处理与对照差异不显著(P> 0.05), 其余4株木霉处理均极显著(P< 0.01)或显著(P< 0.05)高于对照, M1处理的地上鲜重和干重最高, 分别达48.80和12.94 g, 各处理地上鲜重和地上干重较对照平均增加8.74 g(27.46%)和2.88g(37.80%)。M1菌株处理的地下鲜重和干重极显著(P< 0.01)和显著大于对照(P< 0.05), 分别达13.12和4.89 g, 各处理平均地下鲜重和干重分别较对照增加2.74 g(32.85%)和0.40 g(9.50%)(表1)。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 木霉菌对鸭茅生长的影响 Table 1 Effect of Trichoderma strains on Dactylis glomerata growth 指标 Parameter 木霉菌Trichoderma strain 对照 Control M1 M2 HM LM LS 株高 Height/cm 75.22± 6.11Aab 70.33± 2.16Abc 65.92± 2.12Bc 74.00± 2.03Aab 69.06± 2.60Abc 77.22± 5.42Aa 叶长 Leaf length/cm 58.83± 0.92b 59.55± 2.70b 53.53± 4.25c 62.34± 2.62a 58.72± 1.23b 65.78± 3.66a 分蘖数 Tiller number 5.00± 0.33Aa 5.00± 0.33Aa 4.89± 0.50Aa 4.67± 0.33Aa 4.89± 0.19Aa 2.67± 0.33Bb 叶宽 Leaf width/mm 6.66± 0.33a 6.22± 0.19ab 6.33± 0.33ab 6.22± 0.19ab 6.11± 0.19b 6.00± 0.33b 地上鲜重Aboveground fresh weight/g 48.80± 1.51Aa 40.26± 2.15Bb 39.70± 3.20Bb 35.23± 1.12BCcd 38.87± 2.35Bbc 31.83± 2.36Cd 地下鲜重Underground fresh weight/g 13.12± 0.23Aa 10.35± 1.93ABc 10.75± 1.02ABb 10.59± 1.44ABbc 10.58± 1.43ABbc 8.34± 1.32Bd 地上干重Aboveground dry weights/g 12.94± 0.79Aa 10.69± 0.26Bb 10.26± 1.22Bb 9.01± 0.19BCcd 9.62± 1.17Bbc 7.62± 0.85Cd 地下干重Underground dry weights/g 4.89± 0.07a 4.51± 0.25ab 4.54± 0.21ab 4.53± 0.37ab 4.57± 0.29ab 4.21± 0.25b Different capital letters and lowercase letters within the same row indicate significant difference among different treatments at 0.01 and 0.05 levels, respectively. M1, M2, HM, LM, LS indicate Trichoderma harzianum 1-3, T. longibrachiatum and T. reesei; similarly for Table 2. 同行不同大写字母和小写字母分别表示不同木霉菌与对照间差异极显著(P< 0.01)和显著(P< 0.05)。M1, M2, HM, LM, LS分别为哈茨木霉1-3, 长梗木霉, 里氏木霉。下同。

表1 木霉菌对鸭茅生长的影响 Table 1 Effect of Trichoderma strains on Dactylis glomerata growth

木霉菌处理的鸭茅植株干物质以及粗灰分含量均高于对照(表2)。其中M1、M2菌株处理的干物质含量显著高于对照(P< 0.05), 分别达26.51%和26.58%, 其余3株木霉处理与对照差异不显著(P> 0.05)。各处理粗灰分含量与对照差异不显著(P> 0.05), 其中M1菌株粗灰分含量最高, 达14.99%。各处理平均干物质量及粗灰分含量分别较对照增加了8.16%和5.73%。

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 木霉菌对鸭茅营养成分的影响 Table 2 Effect of Trichoderma strain on nutrient levels of Dactylis glomerata % 指标 Parameter 木霉菌Trichoderma strain 对照 Control M1 M2 HM LM LS 干物质DM 26.51± 0.81a 26.58± 0.82a 25.81± 1.20ab 25.58± 0.29ab 24.72± 1.78ab 23.89± 1.09b 粗灰分Ash 14.99± 0.70a 14.52± 0.37a 14.75± 0.03a 14.38± 0.29a 14.45± 0.10a 14.13± 0.31a 粗蛋白CP 18.03± 1.25Aa 17.21± 0.57ABab 18.56± 0.01Aa 19.76± 0.03Aa 17.68± 1.71ABab 13.47± 1.66Bb 粗脂肪EE 3.62± 0.12Aa 3.07± 0.21Bc 3.20± 0.17ABbc 2.98± 0.00Bc 3.09± 0.11Bc 2.39± 0.04Cd 钙Ca 0.56± 0.06ab 0.62± 0.00ab 0.60± 0.14ab 0.59± 0.01ab 0.70± 0.03a 0.44± 0.16b 磷P 0.37± 0.004a 0.34± 0.011b 0.36± 0.015ab 0.34± 0.004b 0.36± 0.007a 0.34± 0.013b 中性洗涤纤维NDF 50.97± 0.14b 56.82± 0.45ab 54.53± 6.38ab 55.51± 0.44ab 53.22± 1.64ab 58.36± 0.06a 酸性洗涤纤维ADF 33.62± 1.97ab 32.20± 1.22b 34.36± 0.28ab 35.37± 2.98ab 35.47± 1.72ab 37.19± 1.99a DM, dry matter; Ash, thick ash; CP, crude protein; EE, ether extract; Ca, calcium; P, phosphorus; NDF, neutral detergent fiber, ADF, acid detergent fiber.

表2 木霉菌对鸭茅营养成分的影响 Table 2 Effect of Trichoderma strain on nutrient levels of Dactylis glomerata %

木霉处理显著提高了鸭茅植株的粗蛋白含量(P< 0.05), 且极显著提高了鸭茅植株粗脂肪的含量(P< 0.01)(表2)。LM菌株处理的粗蛋白含量最高, 达19.76%, M1菌株处理的粗脂肪含量最高, 达3.62%。各处理的平均粗蛋白和粗脂肪的含量分别较对照增加了34.48%和33.47%。

从钙、磷含量来看, 木霉处理均能提高鸭茅植株的钙和磷含量(表2)。其中, LS菌株处理的钙含量为0.7%, 显著高于对照(P< 0.05), 其余4株木霉处理与对照差异不显著(P> 0.05)。M1菌株和LS菌株处理的磷含量分别为0.37%和0.36%, 显著高于对照, 其余3株木霉处理与对照差异不显著。各处理的钙、磷平均含量分别较对照增加38.64%和5.95%。

5株木霉处理对鸭茅植株的中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的含量均有降低作用(表2)。M1菌株的中性洗涤纤维含量为50.97%, 显著低于对照(P< 0.05), 其余4株木霉处理与对照差异不显著(P> 0.05)。M2菌株处理的酸性洗涤纤维含量为32.20%, 显著低于对照, 其余4株木霉处理与对照差异不显著。各处理中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的平均含量分别较对照降低7.11%和8.04%。

国内外已经有许多研究报道指出, 很多木霉菌株对多种作物均有一定程度促生效应, 能够促进植物种子的萌发、植株的生长, 并提高作物产量等^[13]。通过深绿木霉发酵液处理盆栽黑麦草(Lolium perenne)和白三叶(Trifolium repens), 结果表明, 黑麦草幼苗的株高、植株鲜重、干重的相对增长率分别为13.33%、40.57%、73.68%, 白三叶的株高、植株鲜重、干重的相对增长率分别为13.18%、57.73%、54.35%^{[14, 15]}。温室及大田试验表明, 哈茨木霉T22及深绿木霉(T. atroviride)P1对莴苣(Lactuca sativa)、番茄(Lycopersicon esculentum)和胡椒(piper nigrum)均有促生长作用, 作物产量较未经木霉处理的有极显著提高^[16]。对辣椒(Capsicum)种子进行哈茨木霉菌剂处理, 并在移栽时施用木霉菌剂, 结果发现, 种子发芽率明显提高, 后期辣椒的株高及叶片面积也得到显著促进^[17]。6 株木霉菌剂对土壤处理后进行盆栽试验结果显示, 供试木霉菌株对大豆(Glycine max)植株的生长均有促进作用, 各处理的株高、茎粗、根长及干物质积累均高于对照^[18]。

本研究中, 5株木霉处理后的鸭茅植株的地上鲜重、地下鲜重、地上干重、地下干重、分蘖数及叶宽均较对照有所增加, 与前人的研究结果一致; 5株木霉处理的株高和叶长却较对照有所降低, 原因可能是木霉菌株很大程度上增加了鸭茅植株的分蘖数, 从而影响了株高及叶长。但综合所有生长指标来看, 木霉菌株对鸭茅植株的生长有显著的促进作用。

牧草的营养价值是衡量其饲用价值高低的非常重要的指标, 是指草食家畜能够吸收利用的营养物质, 影响畜产品的质量及产量^{[19, 20, 21]}。干物质(DM)、粗灰分(Ash)、粗蛋白(CP)、粗脂肪(EE)、钙(Ca)、磷(P)、中性洗涤纤维(NDF)及酸性洗涤纤维(ADF)等含量的高低是评价牧草营养价值的主要指标。国内外有许多研究指出, 木霉菌株对寄主产生促生作用均是通过生长性能及抗性指标的变化来体现的^{[22, 23, 24, 25]}, 对植株本身营养物质变化的研究甚少。本研究中经5株木霉菌株处理的鸭茅植株的干物质、粗灰分、粗蛋白、粗脂肪及钙、磷等营养物质的含量均有不同程度的增加, 中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维也有不同程度的降低。研究结果表明, 木霉菌株不仅能提高鸭茅植株的产量, 对营养物质的含量也有促进作用。

木霉菌对植物具有如此好的促生作用, 其促生机制也引起了大量学者们的研究, 其促生机制很复杂, 因此目前还没有公认的能够解释木霉促生作用的机制^[26], 学者们的研究结果主要有以下几方面, 即能够产生植物生长调节剂、提高植物养分利用率、影响植物根际微生态、诱导植物产生抗性^[27]。

植物生长调节剂, 是能显著调节植物生长发育的一类微量有机物质, 又称外源植物激素。已有许多研究表明, 植物根际或与植物共生的微生物能够产生植物激素, 从而影响植物的生长。科学家们通过温室接种哈茨木霉后发现, 能促进番茄幼苗根的生长且提高了产量, 并证明原因可能是吲哚乙酸产生的作用^[28]。另有学者从木霉菌的次代谢产物中分离纯化出了一种类植物生长素6-PP, 不仅对番茄和油菜(Brassica napus)的生长有促进作用, 还能减少植物病害的发生^[16]。

土壤中存在许多不能被植物完全吸收利用的以微溶或难溶状态存在的营养元素, 而通过施用木霉菌使其在植物根部定殖后, 可以螯合或降解以提高植物对矿物质及某些微量元素的吸收能力。在辣椒栽培中应用黄绿木霉(T. aureoviride)菌剂能提高土壤中有效磷及碱解氮的含量, 并提高了辣椒的质量和产量^[23]。棘孢木霉(T. asperellum)可以改善土壤中的水解氮质量分数, 促进青蒿(Artemisia annua)的生长^[29]。

植物根际周围存在一些非致病但不利于植物生长的有害菌群, 这些菌群通常会产生有利于其自身生长但是对植物生长有抑制作用的化合物, 如氰化物。通过研究发现, 木霉菌不仅对氰化物有耐受性, 并能产生两种降解该氰化物的酶, 以防止对植物根部造成伤害^[30]。

诱导抗性是指植物自身的防御系统被外来刺激激活, 使植物能够抵御病原菌或害虫以及逆境条件下对植物的伤害, 从而促进植物生长的特性。有研究表明, 木霉菌种衣剂能够诱导作物对玉米弯孢叶斑病产生系统抗病性, 哈茨木霉处理黄瓜(Cucumis sativus)根、叶能明显使其产生诱导抗性 ^[31]。通过绿色木霉处理黄瓜, 结果发现, 黄瓜可被刺激产生分裂素蛋白激酶, 从而被诱导产生系统抗性, 对丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae)在黄瓜上引起的细菌性角斑病有明显的抑制作用^[32]。因此, 木霉不仅能够通过自身产生的抗菌物质来抑制病原真菌的生长, 还能够诱导植物产生抗菌物质以抵抗病原菌对植物的入侵^[33]。

5株木霉菌株对鸭茅植株均有良好的促生作用, 能明显提高鸭茅的营养品质。各处理与对照组相比, 地上鲜重、地下鲜重、地上干重、地下干重、分蘖数及叶宽等均有所增加, 株高及叶长较对照有一定程度降低。5株木霉处理均能提高鸭茅植株干物质、粗灰分、粗蛋白、粗脂肪及钙、磷的含量; 有效降低了鸭茅植株中的中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维的含量。综合5株木霉菌株在鸭茅植株上的接种效果来看, M1菌株即哈茨木霉1菌株表现最优。

(责任编辑 张瑾)