磷肥用量对土壤中溶磷青霉菌P8接种效果的影响

闫庚戌，范丙全

（1．河北省衡水市桃城区农业农村局，河北 衡水 053000；2．中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京 100081）

磷是作物生长发育所必需的营养元素之一［1］，施用磷肥对作物产量的贡献率达到了15%～25%［2-3］。然而由于土壤的固定作用导致土壤中的磷有效性很低［4-5］，磷肥在石灰性土壤中转变成溶解度极低的磷灰石［6-7］，在酸性土壤中则形成磷酸铁或磷酸铝［8］。

国内外大量的研究证明，土壤中的溶磷微生物能够将土壤中的难溶无机磷转化为有效磷，在作物磷素供应方面起着重要作用［9］，施用溶磷微生物肥料能够提高磷肥利用率、增加作物产量、减少磷肥用量［10-11］。

目前，就磷肥和溶磷微生物肥料配合施用，对溶磷微生物的溶磷效果研究中，学术上存在不同观点。有的研究认为，磷肥与溶磷微生物配合使用并不比单施磷肥增产。比如Maheshwari等［12］和Ralston等［13］研究认为溶磷微生物都能溶解磷酸三钙，但是当KH2PO4存在时有些菌株很快失去溶磷能力。然而，Halder等［14］的研究却指出，可溶性磷的存在并不影响溶磷菌的溶磷效果。那么，在使用磷肥后溶磷微生物是否还能够溶解难溶磷是一个值得探讨的问题。

本研究团队经过多年努力筛选出了高效溶解难溶磷的草酸青霉菌P8，该菌溶解土壤难溶磷和促生增产效果十分显著［15-16］，为了探讨使用磷肥是否会对青霉菌P8的作用效果产生影响，特实施本研究，为溶磷青霉菌P8菌剂和磷肥有效使用提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 土壤来源及试验设计

试验在中国农业科学院农业资源与农业区划研究所的温室内进行。

试验1：土壤为1号土，有效磷（P）含量为10.7 mg/kg，潮土。试验作物是花生、玉米。磷肥使用化学纯Ca（H2PO4）2。试验用盆为塑料盆，底部有孔，直径16 cm。装土前先用灭菌纸铺在底部，装土后上沿余2～3 cm，每盆用1 kg土壤。处理为每盆土加入：（1）P2O50.00 mg；（2）P2O533.3 mg；（3）P2O566.6 mg；（4）P2O5100 mg；（5）P2O50.00 mg+菌剂 1 g；（6）P2O533.3 mg+ 菌剂 1 g；（7）P2O566.6 mg+菌剂1 g；（8）P2O5100 mg+菌剂1 g。其中菌剂少量用于拌种，其余和土壤混匀。4次重复。

试验2：土壤是2号土，有效磷含磷量 5.0 mg/kg。潮土，每盆装土300 g，3次重复。试验作物为小麦，磷肥使用化学纯 Ca（H2PO4）2。磷肥用量P2O5为主处理，分别为0、5、10、20 mg/盆，青霉菌P8为副处理，用量为4、8、16、32 mg/盆（菌数分别为 1.32×106、2.64×106、5.28×106、1.56×107CFU/kg土）。青霉菌P8菌剂（含菌量108CFU/g）。小麦种植6株/盆，生长一个月后收获。

试验3：用2号土壤，一半处理不灭菌，一半灭菌。两种条件下，分别施用磷肥和不施磷肥，每盆用土壤500 g。每盆种玉米4株，设4次重复。青霉菌P8 0.5 g/盆。处理如下：1.不灭菌土+ P2O50 mg；2.不灭菌土+ P2O533.3 mg；3.灭菌土+ P2O50 mg；4.灭菌土 + P2O533.3 mg。

1.2 菌剂的制备与接种

菌剂制备在试验前3～5周进行。首先，取青霉菌P8孢子接入葡萄糖酵母粉液体培养基，放在30oC摇床上培养18 h。再将青霉菌P8悬液与灭菌的草炭按比例1∶2，放在三角瓶中，盖上棉塞于30oC培养3周，计数后备用。一般培养后的菌剂含青霉菌P8在1×108CFU/g左右。每盆接种青霉菌鲜菌剂量为1.0 g，先将少量菌剂拌种，整个种子沾满后，剩余施在种子下方土壤。不接菌处理草炭量为接菌菌剂重量的三分之二。播种前将菌剂青霉菌与土壤混合均匀。

1.3 作物品种与样品准备

试验作物为玉米、花生和小麦。品种均由中国农业科学院作物科学研究所提供，玉米是协单969，花生为冀花6号，小麦为中优9507。试验土壤田间持水量60%～80%，作物生长30 d后收获，取地下根系和地上茎叶，记录下生物量。在收获根的同时，每盆取土壤样品50 g，测定土壤有效磷。

1.4 试验项目测定与数据分析

玉米、花生和小麦生长30 d后，收获地上和地下全部生物体。用清水将根洗净，在60oC下烘干后，称重。用钒钼黄比色法测定全磷，凯氏定氮法测全氮，火焰光度法测全钾。用Olson方法测土壤有效磷，用0.5 mol/L NaHCO3浸提，钼蓝比色。

土壤中存活的青霉菌P8计数方法：取1 g鲜土，放入99 mL灭菌后的蒸馏水中，即为10-2稀释液，继续稀释至10-4、10-6。吸取每个浓度0.1 mL，分别涂在Ca3（PO4）2琼脂平板培养3 d，然后计数，再折算成每克土壤的菌数。

采用SAS 9.2统计软件对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同磷肥条件下接种青霉菌P8对玉米生长的影响

2.1.1 接种青霉菌P8对两茬玉米生物量的影响

表1所示，在施用磷肥的条件下，无论是否接种溶磷青霉菌，磷肥均能够显著增加第1茬玉米的生物量，而且生物量随施磷量的增加而增加。在不施磷肥条件下，接种青霉菌P8生物量平均为4.41 g/盆，不接种青霉菌P8平均为3.43 g/盆，接种P8比不接种显著提高28.6%。除此之外，3个施磷水平接种青霉菌P8都不比不接青霉菌的处理明显增产，生物量差异不显著。说明，磷肥可以显著提高玉米生物量，使用磷肥后青霉菌P8菌剂接种对玉米增产有一定的效果，但不显著。施入磷肥限制了青霉菌P8的增产，其原因可能是施入磷肥提高了土壤有效磷含量，青霉菌P8对生物量的溶磷效果不再起主要作用。

表 1 不同磷肥条件下接种青霉菌P8的玉米生物量

第2茬玉米种植时不施磷肥，生物量显示普遍低于第1茬，然而，磷肥处理对玉米生长仍然作用显著，接种和不接种青霉菌P8，磷肥处理都高于对照，生物量随着磷用量的增加而增加。溶磷青霉菌对生物量增加效果也显著，4个磷肥处理，接种青霉菌P8比不接种的生物量分别提高15.9%、15.8%、19.7%、5.3%，其中，施用磷肥P2O566.6 mg/盆处理，生物量提高最多。

说明，在一定条件下磷肥会影响青霉菌P8的增产效果，玉米第1茬施用磷肥增加了土壤有效磷，减弱了青霉菌P8的溶磷效果；第2茬玉米生长时，土壤有效磷因第1茬玉米的消耗而降低，溶磷青霉菌的溶磷效果得到有效发挥，增产显著。

2.1.2 接种青霉菌P8对第1茬玉米吸收氮磷钾的影响

表2所示，施用磷肥对第1茬玉米吸磷量影响显著，除磷肥用量66.6 mg处理外，吸磷量随着磷肥用量增加而增加。接种青霉菌P8的吸磷量略高于不接青霉菌处理，而且不受磷肥水平影响。接种青霉菌P8后，4个磷肥水平P2O50、33.3、66.6、100 mg/盆，吸磷量分别为8.11、8.78、7.87、10.97 mg/盆，除处理3磷肥用量66.6 mg的吸磷量较低外，1、2、4磷肥处理比不接种分别提高了19.4%、3.7%和9.3%，不施磷肥处理增加最多，处理P2O5100 mg/盆吸磷量最高。

施用磷肥可以增加玉米的吸氮量，玉米吸氮量会随施磷量的增加呈缓慢上升趋势。同时，青霉菌P8接种也能促进玉米对氮素的吸收，4个磷肥处理，接种青霉菌P8的玉米吸氮量分别为83.08、87.65、83.25、95.49 mg/盆，不接种的吸氮量分别为76.53、77.32、76.29、78.41 mg/盆，接种比不接种分别增加了8.6%、13.4%、9.1%、21.8%。青霉菌P8对玉米吸钾量没有显著影响。

表2 第1茬玉米吸收氮磷钾量 （mg/盆）

2.1.3 接种青霉菌P8对第2茬玉米吸收氮磷钾的影响

表3所示，由于第2茬玉米没有继续施用磷肥，作物吸磷量变化主要来自青霉菌P8影响。接种青霉菌P8对玉米吸磷有促进作用，4个磷肥处理中除处理3接种青霉菌P8低于不接种外，其它3个施磷水平接种青霉菌P8都高于不接种的相应处理，接菌处理的玉米吸磷量分别比不接菌处理增加6.3%、9.6%和5.2%。表明，青霉菌P8对第2茬玉米吸磷促进明显，而且不受磷肥施用量的影响。

玉米吸氮量随着磷肥用量的增加呈逐渐提高趋势，其中磷肥处理P2O5100 mg的玉米吸氮量最高，接种青霉菌P8和不接种，磷肥对玉米吸氮量的影响趋势一致。接种青霉菌P8对玉米吸氮量影响显著，接种青霉菌P8的4个施磷处理的吸氮量分别比不接种相应处理增加16.8%、4.2%、0.2%、4.8%。同时，接种青霉菌P8对玉米吸钾量有显著的促进作用，接种青霉菌P8的4个施磷处理比不接种吸钾量分别增加23.3%、11.7%、2.8%和24.0%。说明磷肥和青霉菌P8可以促进对氮素的吸收，而青霉菌P8促进对钾的吸收。

2.1.4 青霉菌P8接种对玉米收获后的土壤有效磷的影响

表4所示，第2茬玉米收获后，土壤有效磷测定显示，接种青霉菌P8处理和不接种间的土壤有效磷含量有明显差异，接种青霉菌P8的土壤有效磷高于不接种处理，而且随施磷量增加而增加。4个磷肥处理中，接种青霉菌P8比不接种的有效磷分别提高0.8%、18.0%、1.9%和13.5%，其中施用P2O533.3 mg/盆提高最多。

表4 不同处理土壤有效磷含量

因此，结合前面提到的接种青霉菌P8增加玉米吸磷量的结果就会发现，接种青霉菌P8即促进了玉米吸磷，又增加了土壤有效磷含量。说明青霉菌P8的接种提高了磷肥利用率和延长了土壤有效磷的供应周期。

2.2 不同磷肥条件下接种青霉菌P8对花生生长的影响

2.2.1 青霉菌P8对花生生物量的影响

表5所示，第1茬花生，不同磷肥条件下青霉菌P8没有表现增加生物量。4个磷肥处理中，接种青霉菌P8与不接种处理间的生物量差异不显著。接种青霉菌P8施用P2O533.3和100 mg两个处理，花生生物量低于不接种青霉菌P8。原因可能是1号土有效磷比较高，第1茬花生在一个月内磷素充足，溶磷青霉菌P8没有发挥明显作用。花生生物量主要受磷肥影响，虽然4个磷处理间差异不显著，但磷肥施用提高了花生的生物量，并且随着施磷量的增加而增加。将接种青霉菌P8和不接种的4个磷处理的生物量两两平均，得到磷肥处理的33.3、66.6、100 mg/盆的生物量比不施磷肥分别增加了0.6、0.73和0.95 g/盆。

表5 不同处理的花生生物量

第2茬花生与第1茬不同，不同磷肥条件下接种青霉菌P8的增产作用明显。青霉菌P8在4个施磷处理都能提高生物量，比相应不接种青霉菌P8的4个处理分别增加生物量0.58、0.50、0.86和0.52 g/盆。处理P2O566.6 mg的生物量增加最多。说明，磷肥使用后种植第1茬花生的土壤有效磷很高，达到10.7 mg/kg，加上磷肥中的14.3～43 mg/kg，土壤中的有效磷实际上达到了24～54 mg/kg，青霉菌P8的溶磷效果和对花生生物量的影响不易显现出来。第2茬时，当青霉菌P8处于低有效磷的水平时，促进生长的效果才逐渐表现。

2.2.2 接种青霉菌P8对花生吸收氮磷钾的影响

表6所示，尽管第1茬花生种植时，施用磷肥限制了青霉菌P8的增产作用，但是并没有影响青霉菌P8对花生吸磷量的促进效果。4个施磷处理，接种青霉菌P8的吸磷量分别为7.70、8.56、8.54、10.47 mg/盆，比不接种相应处理吸磷量分别提高了2.14、1.64、1.92和0.92 mg/盆，分别提高38.5%、23.7%、29.0%和9.6%。施磷为0水平接种青霉菌P8的处理吸磷量增加最多。无论接种青霉菌P8与否，磷肥水平对花生的吸磷量都会有显著影响。

表6 第1茬花生氮磷钾吸收量 （mg/盆）

青霉菌P8接种同样影响氮钾的吸收。数据显示，接种青霉菌P8的4个磷肥处理花生吸氮量相应比不接种处理增加25.9%、21.1%、15.9%和19.5%。接种青霉菌P8的4个磷处理，吸钾量相应比不接种处理增加18.8%、14.4%、25.9%和7.0%。

说明，在施用磷肥的条件下，接种青霉菌仍能促进花生对氮磷钾的吸收。

表7所示，第2茬花生在接种青霉菌P8条件下，4个施磷处理的吸磷量都高于不接种施磷处理，花生吸磷量受青霉菌P8的影响更为明显。磷肥水平对花生的吸磷量有显著的影响，接种青霉菌和不接种两种情况下，花生的吸磷量都随施磷量的增加而增加。接种青霉菌P8的4个磷处理吸磷量分别比不接种的相应处理增加1.0、0.5、1.0和0.3 mg/盆，即提高了19.2%、6.9%、14.5%和3.9%，可见，青霉菌P8对吸磷量的作用受磷肥影响并不大。

表7 第2茬花生氮磷钾吸收量 （mg/盆）

磷肥、青霉菌P8都对第2茬花生的吸氮量有显著影响。接种青霉菌P8能够促进花生对氮素的吸收，接种条件下，4个磷肥处理的花生吸氮量为88.8、108.2、113.9、96.7 mg/盆，而不接种的相应磷处理为77.4、102.9、80.9和88.0 mg/盆，分别提高了14.7%、5.2%、40.8%和9.9%。接种青霉菌P8时，施用P2O566.6 mg处理吸氮量最高，P2O5100 mg处理的吸氮量减少；不接种青霉菌P8的4个施磷处理中，处理P2O533.3 mg吸氮量最高，处理66.6和100 mg/盆吸氮量下降。

青霉菌P8接种对第2茬花生吸钾量的影响明显，能够促进花生吸钾。磷肥与吸钾量为负相关，随施磷量的增加吸钾量出现下降。

2.3 不同磷肥条件与青霉菌P8的相互作用对小麦生长的影响

2.3.1 磷肥与青霉菌P8配合对小麦生物量的影响

表8所示，磷肥和青霉菌P8配合对小麦生物产量具有正向效应。首先，小麦茎叶生物量随施磷量的增加而提高，以处理P2O520 mg的生物量最高，平均为0.78 mg/盆。处理P2O55 mg的小麦茎叶生物量最低，平均为0.68 mg/盆。处理P2O510 mg的茎叶生物量介于二者之间，平均为0.71 g/盆。根重与磷肥用量也呈现正相关，处理P2O55、10、20 mg 3水平小麦的根重分别为0.43、0.48和0.51 g/盆。

表8 不同磷肥、青霉菌P8处理配合施用的小麦生物量

青霉菌P8接种增产作用显著，小麦生物量随着P8菌剂用量的增加逐渐提高，小麦的茎叶生物量与根重的增加具有相同的趋势。以处理青霉菌P8菌剂4 mg 的茎叶生物量最低，平均0.701 g/盆。处理32 mg的小麦茎叶生物量最高，平均0.746 g/盆。青霉菌P8菌剂和磷肥处理的交互作用明显；青霉菌P8对小麦根重的影响，与茎叶生物量相同，以处理青霉菌P8菌剂4 mg根重最低，处理16 mg的根重最高。

说明，磷肥与青霉菌P8菌剂一起使用，磷肥不会影响青霉菌P8对小麦的增产效果，而且二者有相互促进增产的作用。

2.3.2 磷肥与青霉菌P8配合施用对小麦吸收氮磷钾的影响

表9所示，磷肥与青霉菌P8配合施用能够增加小麦的吸磷量。当把每个磷肥条件下的4个青霉菌P8菌剂处理的小麦吸磷量求平均值时，得到处理P2O55、10、20 mg的吸磷量分别为1.82、2.55和3.82 mg/盆，可见，施磷量提高，小麦吸磷量会急剧增加，二者成正相关。

表9 不同磷肥、青霉菌P8配合处理小麦吸收氮磷钾量 （mg/盆）

在每个施磷条件下，青霉菌P8处理用量增加，小麦吸磷量也随之增加。处理P2O55、10 mg/盆二者的小麦吸磷量随青霉菌P8增加而提高，而处理P2O520 mg，青霉菌P8菌剂用量以8 mg/盆的吸磷量最大。把青霉菌P8菌剂各个处理下的3个磷水平的小麦吸磷量取平均值，得到青霉菌P8菌剂3个处理4、8、16 mg的吸磷量分别为2.44、2.94和2.82 mg/ 盆，青霉菌P8菌剂的32 mg处理，因缺少高磷处理的吸磷量，故数据未录入。青霉菌P8用量与小麦吸磷量成正相关，处理16 mg 吸磷量稍下降，说明青霉菌P8菌剂用量以施用8～16 mg/盆为佳。

磷肥对小麦吸氮量促进效果不明显，3个磷肥处理的吸氮量分别为16.7、15.3和15.2 mg/盆。但在一定的施磷条件下，青霉菌P8对小麦氮素吸收有明显作用，4个青霉菌P8用量的吸氮量分别为15.8、16.1、15.6和15.6 mg/ 盆。处理P2O55 mg水平下，青霉菌P8施用量与小麦吸氮量成正相关，吸氮量随菌剂用量增加而提高，处理青霉菌P8菌剂为16 mg 的吸氮量最高。其它施磷条件下，小麦的吸氮量与青霉菌P8菌剂施用量没有相关性。

不同磷条件下，小麦吸钾量有明显差异。3个磷肥水平的吸钾量平均为33.1、32.7和34.7 mg/盆，处理P2O520 mg的吸钾量最大。处理P2O55和10 mg二水平中青霉菌P8对吸钾量的影响不明显，4个青霉菌P8处理的吸钾量分别为33.3、34.7、33.4和31.8 mg/ 盆。

说明，磷肥和青霉菌P8都能够提高小麦的吸磷量，二者配合施用可以更加有效地提高小麦吸磷能力，磷肥不会对青霉菌P8产生抑制作用。而且，一定条件下，青霉菌P8对小麦吸收氮钾有促进作用。

2.4 磷肥对青霉菌P8存活数量的影响

表10所示，磷肥和土壤灭菌条件都对青霉菌P8的存活产生较大的影响。灭菌土壤中青霉菌P8的存活数量平均为1.12×104CFU/g，而不灭菌土壤青霉菌P8的存活数量仅为1.95×103CFU/g，灭菌土壤青霉菌P8的存活量比不灭菌土壤高5.8倍。磷肥处理与不施磷肥相比，磷肥处理青霉菌P8的存活数量远远高于不施磷肥，处理P2O533.3 mg/kg，土壤中青霉菌P8数量最高，灭菌土与非灭菌土平均值为7.62×103CFU/g。而不施磷肥处理，其平均值青霉菌P8的数量为5.5×103CFU/g，施磷与不施磷处理相比，青霉菌P8的存活量提高了38.4%。

表10 不同磷肥处理土壤中青霉菌P8的数量

3 讨论

通过土壤中不同量施入磷肥，相同量施入菌剂以及不同量施入菌剂，相同量施入磷肥等大量重复试验，结果显示溶磷青霉菌P8的溶磷、促生和吸磷效果受磷肥影响较小，青霉菌P8菌剂与磷肥配合使用，对花生、玉米、小麦作物的生长都有良好的促进作用。

3.1 研究显示，磷肥和青霉菌P8都对小麦的茎叶生物量以及根重有正向效应，但将二者配合施用，这种正向效应更加显著，增产效应更明显，这一点与很多研究报道相近。郜春花等［17］研究揭示，将解磷菌剂与化肥配合施用后，盆栽玉米的株高、干重、鲜重较对照增加了15.2%～89.2%，玉米的单株吸养分量较对照提高了20%～146%。而青菜的鲜重、干重以及生物量比对照增加了15.8% ～ 41.6%。Gerretsen［18］、朱培淼等［19］、林凤莲等［20］研究均表明，施用解磷菌剂有促进植株对有效养分吸收的作用，提高磷素的利用率，而且是解磷菌剂与化学肥料配合施用效果显著。

3.2 在第2茬玉米、花生以及小麦种植试验中都发现，在施用磷肥的情况下，接种溶磷青霉菌P8比不接种，作物对氮钾的吸收都会有显著增加，笔者认为，这可能与溶磷菌剂的施用增加了土壤氮钾含量有关。闫小梅等［21］曾研究表明，解磷菌不仅可以明显促进作物生长和产量，而且可以增加作物对氮磷钾的吸收；郜春花等［17］研究发现，解磷菌剂在提高土壤有效磷含量的同时，也有提高土壤速效钾含量的作用。洪坚平等［22］研究指出，解磷菌剂能够提高土壤中脲酶和磷酸酶的活性，进而促进土壤有效磷的转化和氮含量的增加。有关溶磷菌剂如何影响土壤中氮钾含量的作用机理，还有待进一步探讨。

3.3 是否施用磷肥以及灭菌和非灭菌土壤条件，会直接对接种青霉菌P8存活数量造成影响，其中，磷肥处理的青霉菌P8的数量远远高于不施磷肥处理，这说明磷肥有利于溶磷青霉菌的存活。刘江等［23］研究发现，在缺磷的土壤中接种溶磷菌无效，在有磷源的条件下接种溶磷菌，能有效地达到节磷高产的效果。这和本研究结果基本相符。另外，第1茬的玉米和花生，在施用磷肥的情况下接种溶磷青霉菌P8，相对于不接种，虽然显著提升了作物吸磷的量，但生物量并没有明显的增加，生物量的显著提高都出现在第2茬。说明在磷肥充足的情况下，溶磷菌剂的作用不会充分体现出来，磷肥与溶磷菌剂的节肥增产的效果，只会在作物生长中后期充分得以体现。郜春花等［24］研究也认为，单施溶磷菌剂对作物有增产效果，但是作物生长后期有脱肥现象，溶磷菌剂只能部分代替化肥使用，不能完全替代。

4 小结

4.1 本试验条件下，玉米、花生第1茬生长期间，磷肥对青霉菌P8的接种效果有影响，生物量与不接种青霉菌P8无差异；青霉菌P8对第2茬玉米和花生则表现了明显的促进生长作用。这可能与磷肥使用后土壤有效磷水平变化有关，说明青霉菌P8具有较强的溶磷后效，能够延长土壤有效磷的供应时间。

4.2 使用磷肥条件下，青霉菌P8对玉米、花生的吸磷量具有良好的促进作用，接种青霉菌P8，对第1茬和第2茬玉米、花生的吸磷量都表现显著增加的效果。青霉菌P8菌剂与磷肥配合使用有促进磷肥增加小麦生物量和吸磷量的效果，青霉菌与磷肥的交互作用显著。

4.3 使用磷肥能够提高青霉菌P8在土壤中的存活数量，灭菌土壤青霉菌P8的生存效果远高于非灭菌土壤。

4.4 磷肥可以和溶磷青霉菌P8配合施用。单施磷肥容易造成土壤对磷的固定，单施溶磷菌剂又不能满足对磷的需求，只有将磷肥与溶磷菌剂配合施用，才能真正达到节肥增产的效果。