多黏类芽孢杆菌菌剂在玉米上的应用效果

李铭东 吴成生 沈彤 李昭煜 李国利

摘要 为研究多黏类芽孢杆菌菌剂对玉米产量和病害的影响，采用随机区组试验方法，进行多黏类芽孢杆菌菌剂对玉米影响的田间试验。结果表明，15、30 kg/hm2多黏类芽孢杆菌菌剂与化肥共同施用比单独施用化肥的出苗率高4.1%、5.3%，玉米幼苗叶绿素含量分别高7.90、14.48 mg/g，过氧化氢酶活性分别高11.1、18.8 μmol/（g·min），过氧化物酶活性分别高7.47、15.73 U/（g·min），对玉米根腐病防效分别为74.27%、80.50%，对玉米的增产率分别为 9.68%、17.68%。因此，多黏类芽孢杆菌菌剂可和化学肥料在玉米种植时一起作为基肥使用，可以减轻根腐病的发生，提高玉米产量，能够起到很好的减肥减药作用。

关键词 玉米;多黏类芽孢杆菌;防效;产量

中图分类号 S513 文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2021）03-0141-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.03.038

Abstract In order to study the effect of Paenibacillus polymyxa inoculum on corn yield and disease， a randomized block test method was used to conduct a field experiment of the effect of Paenibacillus polymyxa inoculum on corn. The results showed that 15，30 kg/hm2 of Paenibacillus polymyxa inoculum and chemical fertilizers had a 4.1% and 5.3% higher emergence rate than chemical fertilizer alone， and the chlorophyll content of maize seedlings was higher by 7.9 and 14.48 mg/g， respectively. Catalase activity was 11.1，18.8 μmol/（g·min） higher， and peroxidase was 7.47，15.73 U/（g·min） higher， respectively. The control effects on corn root rot were respectively 74.27%， 80.50%， the increase rate of corn yield was 9.68%， 17.68%. Therefore， Paenibacillus polymyxa could be used as a base fertilizer together with chemical fertilizers when planting corn， which could reduce the occurrence of root rot， increase corn yield， and had a good weight loss and drug reduction effect.

Key words Corn;Paenibacillus polymyxa;Control;Yield

玉米是世界上廣泛种植的三大粮食作物之一，同时也是畜牧业生产中不可或缺的青贮饲料来源之一，其种植面积仅次于小麦和水稻[1]。我国是一个农业大国，随着人口不断增加，对玉米的需求量也在持续增加，玉米的重要性不断凸显[2-3]。但在玉米生产过程中，由于化学肥料的长期超量使用，造成土壤板结，土壤微生物菌群发生改变，土壤的保水保肥能力减退，土传病害高发，进而导致玉米产量和品质降低[4]。多黏类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）是一种对植物根际具有促生和防病作用的细菌，大量存在于土壤和植物的根系中，能够起到促进植物生长、增加作物抗逆性和防治土传病害的作用[5]，且对植物和动物无致病性[6]，还能产生如细胞分裂素、生长素、挥发性气体等物质，可促进植物的生长，诱导植物产生系统抗性，对根腐病有较好的防效[7]。目前，关于生防菌防治作物病害的研究越来越多，已在烟草、水稻、小麦[8]、玉米、大豆、水果、蔬菜等农作物的病害防治中取得显著的效果[9]，多黏类芽孢杆菌菌剂在玉米上的应用未见报道。因此，笔者以自研多黏类芽孢杆菌菌剂作为研究对象，应用到玉米田，研究其对玉米生长的影响及对玉米根腐病的防治效果，为多黏类芽孢杆菌菌剂的开发和在玉米上的使用奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于甘肃省武威市清源镇周府庄村，井水灌溉，平均海拔1 530 m，年均降水量160 mm。土壤肥力均匀、地势平坦、整齐，前茬作物玉米，属温带大陆性气候。

1.2 试验材料 供试作物为玉米（先玉335）。

供试肥料为10 CFU亿/g多黏类芽孢杆菌（兰州交通大学微生物实验室提供）。

1.3 试验设计

共设3个处理。处理①为正常化学肥料施肥;处理②为正常化学肥料和15 kg/hm2多黏类芽孢杆菌菌剂共同施肥;处理③为正常化学肥料和30 kg/hm2多黏类芽孢杆菌菌剂共同施肥，每个处理重复3次，其他田间管理均一致。

采用随机区组试验方法。在出苗20 d时测定玉米出苗率、苗高、叶绿素、抗性相关酶活性。成熟期测定产量并调查对玉米根腐病的防效。

1.4 测定项目与方法 玉米苗高采用标准直尺测量[10]。叶绿素含量使用SPAD-502叶绿素计（美能达，日本）测定叶片叶绿素含量（SPAD值）[11]，重复3次，取平均值。

过氧化物酶（POD）活性用愈创木酚法测定[12]，过氧化氢酶（CAT）活性采用文献[13]的方法。

出苗率调查：出苗20 d，每个小区随机量取5 m长，统计出苗率。

于玉米成熟期每小区采取5点取样，每个样点1.5 m2，记录总株数、各级病株数，测定产量，计算病情指数、玉米根腐病防效、产量。

发病率=发病株数调查总株数×100%

病情指数=（各级病株数为×相应级数值）调查总株数×最高级级数×100

分级标准：0级，即植株茎基部和主、须根均无病斑;1级，茎基部和主根上有少量病斑;3级，茎基部和主根上病斑较多，病斑面积占茎部和根总面积的1/4～1/2;5级，茎基部和主根上病斑多且较大，病斑面积占茎基部和根总面积的1/2～3/4;7级，茎基部和主根上病斑连片，形成绕茎现象，但根系并未死亡;9级，根系坏死，植株地上部萎蔫或死亡。

1.5 数据处理

采用Excel 2016 进行数据处理和图表绘制，并采用SPSS 19.0软件进行方差分析，Duncan新复极差法进行处理间差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 玉米出苗率、苗高和根长 出苗20 d，对出苗率、苗高进行统计，结果表明，处理②、处理③出苗率、苗高均高于处理①，处理②出苗率比处理①高4.1%，处理③比处理①高5.3%，差异均显著;处理②、处理③的苗高比处理①分别高1.5、3.7 cm，说明施底肥时加入多黏类芽孢杆菌菌剂能够提高玉米的出苗率，同时对玉米具有促生作用，且加入量越多效果越明显（表1）。

2.2 玉米叶绿素含量

出苗20 d采集叶片测定叶绿素，结果表明，处理②、处理③玉米叶片叶绿素含量均高于处理①，处理②的叶绿素含量比处理①高7.9 mg/g，处理③的含量比处理①高14.48 mg/g，差异均显著。说明施底肥时加入多黏类芽孢杆菌菌剂提高了玉米叶片的叶绿素含量（图1）。

2.3 玉米过氧化氢酶（CAT）活性 出苗20 d采集叶片测定过氧化氢酶活性，结果表明，玉米幼苗CAT活性处理②、处理③均高于处理①，处理②的酶活性比处理①高11.1 μmol/（g·min）;处理③的酶活性比处理①高18.8 μmol/（g·min），均差異显著，说明施用多黏类芽孢杆菌菌剂提高了玉米过氧化氢酶活性，提高了玉米的抗逆性（图2）。

2.4 玉米过氧化物酶（POD）活性 出苗20 d采集叶片测定过氧化氢酶活性，结果表明，玉米幼苗POD活性处理②、处理③均高于处理①，处理②的酶活性比处理①高7.47 U/（g·min）;处理③的酶活性比处理①高15.73 U/（g·min），均差异显著，说明施用多黏类芽孢杆菌菌剂提高了玉米过氧化物酶活性，提高了玉米的抗逆性（图3）。

2.5 不同处理对玉米根腐病防效及产量的影响

采收时，对玉米根腐病发生情况及产量进行统计，结果表明，处理②根腐病发病率比对照处理①低2.48百分点，对玉米根腐病防效74.27%，处理③比对照处理①低3.2百分点，对玉米根腐病防效80.50%;玉米产量处理②比对照处理①增产9.68%，处理③比对照处理①增产17.68%。说明多黏类芽孢杆菌菌剂不仅对玉米根腐病有良好的防效，而且具有良好的增产作用（表2）。

3 结论与讨论

通过大田试验，多黏类芽孢杆菌菌剂15 kg/gm2，玉米出苗率提高4.1%，20 d时，玉米苗平均较对照增高1.5 cm，玉米叶片叶绿素含量增高7.9 mg/g，过氧化氢酶和过氧化物酶活性分别增强11.1 μmol/（g·min）、7.47 U/（g·min），对玉米根腐病的防效达74.27%，玉米增产9.68%;多黏类芽孢杆菌菌剂30 kg/hm2，玉米出苗率提高5.3%，20 d时，玉米苗平均增高3.7 cm，玉米叶片叶绿素含量增高14.48 mg/g，过氧化氢酶和过氧化物酶活性分别增加18.8 μmol/（g·min）、15.73 U/（g·min），对玉米根腐病的防效达80.50%，玉米增产17.68%。该试验结果表明，多黏类芽孢杆菌菌剂对玉米具有良好的促生作用，与陈敏洁等[13]研究的多黏类芽孢杆菌对生菜表现的促生作用相一致;多黏类芽孢杆菌的使用使玉米苗期叶绿素含量升高，玉米光合作用增强，物质积累增加，从而达到增产的目的，与孙建伟[14]、宋桂云等[15]的研究结果一致;过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）是植物抗氧化酶系统的重要成员，在植物体内活性氧代谢中起到非常重要的作用，它们活性的升高能够增强植物的抗逆性，从而减轻病害的发生;多黏类芽孢杆菌是一种对植物根际具有促生作用的细菌，具有生物防治的作用，能有效防治玉米根腐病的发生，与田宇曦等[16]、卢美欢等[17]的研究结果相一致;多黏类芽孢杆菌能够抑制玉米根腐病病菌的繁殖，促进根系生长发育，有利于加快积累后期的干物质，从而增加产量，与魏峰等[18]、陈爱梅等[19]、孙祎振等[20]研究结果相一致。

综上所述，多黏类芽孢杆菌菌剂的使用对玉米的生长具有良好的促进作用，对玉米根腐病具有良好的防效，且具有明显的增产作用，同时具有对人蓄和非靶标生物安全、环境兼容性好、不易产生抗药性、易于保护天敌等优点。因此，多黏类芽孢杆菌菌剂可作为玉米根腐病的有效生物药剂在生产上推广应用，为了保证该产品发挥出最好的效果，建议在玉米播种前，随其他基肥一块施入，可有效发挥其改良土壤、防病促生的作用。

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