霍雪雪,王慶玲,張豪,李哲,鄭澤慧,李榮,黃艷華*,郭凱

(1.齊魯工業(yè)大學(xué)(山東省科學(xué)院)生物研究所,山東 濟(jì)南 250014;2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,江蘇 南京 210095)

生物有機(jī)肥作為一種環(huán)保、高效的新型肥料,兼具復(fù)合微生物肥料及有機(jī)肥的優(yōu)勢(shì)。施用生物有機(jī)肥可以改善土壤的理化性質(zhì)[1],并通過其所含特定功能微生物的生命活動(dòng)促進(jìn)植物對(duì)營養(yǎng)元素的吸收、利用,減輕病蟲害,顯著提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)[2-3]。此外,生物有機(jī)肥主要以動(dòng)植物殘?bào)w(如畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈等)為原料,不僅實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用,還可以有效解決環(huán)境污染問題,是對(duì)人、畜、環(huán)境安全無毒的環(huán)保型肥料[4]。生物有機(jī)肥發(fā)揮作用的核心是具有特定功能的微生物,因此微生物菌種的篩選是生物有機(jī)肥料應(yīng)用中的關(guān)鍵。

木霉是一種重要的多功能絲狀真菌,其產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物種類豐富,生物活性多樣,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域及環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用[5]。常見木霉有綠色木霉(Trichodermaviride)、哈茨木霉(T.harzianum)、康氏木霉(T.koningii)、長(zhǎng)枝木霉(T.longibrachiatum)等。其中綠色木霉是兼具促生和生防功能的有益真菌,是土壤環(huán)境中有毒物質(zhì)的降解菌株,也是生物有機(jī)肥中重要的微生物菌種之一。研究發(fā)現(xiàn),綠色木霉可以顯著促進(jìn)植物種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)和產(chǎn)量增加[6-7]。在生物防治方面,綠色木霉主要通過競(jìng)爭(zhēng)、重寄生和分泌次生代謝產(chǎn)物等方式,來抑制病原菌的生長(zhǎng)[8-9]。此外,綠色木霉含有漆酶、水解酶、纖維素酶等,可用于環(huán)境污染物的生物降解[10]。

以木霉為功能微生物制成生物有機(jī)肥,具有促生、增產(chǎn)、防病等多重作用[2,11-12]。目前公開應(yīng)用于生物有機(jī)肥生產(chǎn)的綠色木霉菌種類有限,進(jìn)一步篩選出具有防病、促生和增產(chǎn)等多功能的綠色木霉具有重要意義。因此,本研究擬篩選獲得一株具有良好的抑菌及促生效果的綠色木霉,并對(duì)其研制的生物有機(jī)肥的促生增產(chǎn)效果進(jìn)行評(píng)估,以期為木霉類生物有機(jī)肥的推廣應(yīng)用和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

篩選獲得的木霉菌由齊魯工業(yè)大學(xué)(山東省科學(xué)院)生物研究所保存。培養(yǎng)基為馬鈴薯葡萄糖瓊脂(PDA)固體培養(yǎng)基和馬鈴薯葡萄糖(PD)液體培養(yǎng)基。黃瓜品種‘津研四號(hào)’,由山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所選育。

示范試驗(yàn)在金星(日照)農(nóng)業(yè)科技有限公司試驗(yàn)基地進(jìn)行。土壤基本性質(zhì):有機(jī)質(zhì)含量31.2 g·kg-1,全氮含量 2.6 g·kg-1,全磷含量 1.6 g·kg-1,全鉀含量 14.4 g·kg-1,銨態(tài)氮含量16.8 mg·kg-1,硝態(tài)氮含量43.5 mg·kg-1,速效磷含量 36.9 mg·kg-1,速效鉀含量64.3 mg·kg-1。供試有機(jī)肥由金星(日照)農(nóng)業(yè)科技有限公司提供,以玉米秸稈和尾菜為原料,經(jīng)過高溫發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)肥,徹底腐熟后,含水量≤30%,有機(jī)質(zhì)含量≥450 mg·g-1、全氮40 mg·g-1、全磷(P2O5)40 mg·g-1、全鉀(K2O)20 mg·g-1、硫酸鋅(ZnSO4)0.5 mg·g-1、游離氨基酸10 mg·g-1。供試木霉型生物有機(jī)肥由金星(日照)農(nóng)業(yè)科技有限公司提供,按生物有機(jī)肥干重的5%添加木霉固體發(fā)酵物制成木霉生物有機(jī)肥,每克木霉孢子數(shù)量為2×108。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 木霉的篩選與鑒定采集樣品為煙草田土,地點(diǎn)為山東省濰坊市。去掉表層浮土,直至露出有植物根系的土層,采集土樣;將土樣碾碎制成土壤懸濁液,用無菌生理鹽水進(jìn)行梯度稀釋;挑選單菌落轉(zhuǎn)接到PDA平板上培養(yǎng)長(zhǎng)出菌落,采用單孢分離法進(jìn)行分離純化,保存?zhèn)溆?。利用顯微鏡觀察該菌株的形態(tài)學(xué)特征;提取DNA,采用通用引物ITS1/ITS2進(jìn)行PCR擴(kuò)增、測(cè)序;在NCBI數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行同源性比對(duì),運(yùn)用Mega 6.0軟件以Neighbor-Joining法建立系統(tǒng)發(fā)育樹,對(duì)該菌株親緣關(guān)系進(jìn)行分析。

木霉孢子液的制備與檢測(cè):將木霉接種到PDA固體培養(yǎng)基上,于28 ℃培養(yǎng)10 d,用無菌水沖洗分生孢子,收集孢子液,用血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)。稱取10 g木霉發(fā)酵產(chǎn)物,加入無菌水和玻璃珠,于28 ℃振蕩培養(yǎng)30 min,用4層滅菌紗布過濾,采用梯度稀釋涂布平板計(jì)數(shù)方法進(jìn)行計(jì)數(shù),測(cè)定發(fā)酵物的含水量,得到每克干物質(zhì)孢子量。

1.2.2 木霉對(duì)病原真菌的拮抗試驗(yàn)選用6種植物病原真菌,包括尖孢鐮刀菌(Fusariumoxysporum)、層生鐮刀菌(F.proliferatum)、白絹病菌(Sclerotiumrolfsii)、串珠鐮孢菌(F.moniliforme)、葡萄座腔菌(Botryosphaeriadothidea)和灰葡萄孢菌(Botrytiscinerea)。用打孔器在菌落邊緣取直徑為5 mm的菌塊,在直徑線上距兩側(cè)皿緣1.5 cm的對(duì)稱位置分別接種植物病原真菌和綠色木霉Tv-1511,同時(shí),以只接病原菌的平板作為對(duì)照。置于28 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng),拍照記錄真菌對(duì)峙情況。在對(duì)峙培養(yǎng)的PDA平板上,挑取Tv-1511與病原菌混合生長(zhǎng)處的菌絲制成玻片,在光學(xué)顯微鏡下觀察。計(jì)算抑菌率:

抑菌率=(對(duì)照病原菌菌落半徑-處理病原菌菌落半徑)/對(duì)照病原菌菌落半徑×100%。

1.2.3 黃瓜種子發(fā)芽試驗(yàn)挑選健康飽滿的黃瓜種子先用75%(體積分?jǐn)?shù))乙醇消毒30 s,再用2%NaClO表面消毒3 min,無菌水沖洗4～5次,于超凈工作臺(tái)中風(fēng)干至種子表面無水。選用直徑為13 cm的培養(yǎng)皿,3層滅菌濾紙,每皿20粒種子,10 mL發(fā)芽溶液。以無菌水為發(fā)芽溶液的為對(duì)照組(CK),以加入木霉孢子液(濃度為103、104、105、106CFU·mL-1)為處理組(T),每個(gè)處理設(shè)置4個(gè)重復(fù)。統(tǒng)計(jì)種子的發(fā)芽率和側(cè)根數(shù),并測(cè)定胚根長(zhǎng)、胚芽長(zhǎng)等指標(biāo)。

1.2.4 黃瓜促生試驗(yàn)挑選飽滿一致的種子進(jìn)行消毒處理,于25 ℃培養(yǎng)箱中遮光催芽至露白,然后于光照/黑暗(16 h/8 h)條件下培育一定時(shí)間后,挑選長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗移至水培裝置進(jìn)行處理。以1/2 Hoagland營養(yǎng)液為水培溶液的為對(duì)照組(CK),以加入木霉孢子液(濃度為104、105和106CFU·mL-1)為處理組(T),每個(gè)處理設(shè)置4個(gè)重復(fù),分別在處理0、7和14 d時(shí)進(jìn)行根長(zhǎng)、株高、葉寬、葉長(zhǎng)、鮮重、干重等指標(biāo)的測(cè)定。

1.2.5 生物有機(jī)肥大田試驗(yàn)試驗(yàn)在金星(日照)農(nóng)業(yè)科技有限公司試驗(yàn)基地進(jìn)行。以不施肥(CK)和常規(guī)施肥(CF)為對(duì)照,以綠色木霉Tv-1511生物有機(jī)肥替代30%化肥為處理組(T)。試驗(yàn)隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),4個(gè)重復(fù),小區(qū)面積100 m2,高畦栽培,株距25 cm。所有處理按當(dāng)?shù)氐氖┓史绞剿桊B(yǎng)分統(tǒng)一施肥,常規(guī)管理。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 種子萌發(fā)指標(biāo)每隔1 d觀察1次種子發(fā)芽情況,并記錄種子發(fā)芽數(shù),以胚根長(zhǎng)度達(dá)到其種粒長(zhǎng)度的一半時(shí)作為種子發(fā)芽的標(biāo)志,根據(jù)《農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程:GB/T 3543.4—1995》發(fā)芽試驗(yàn)的要求測(cè)定黃瓜種子發(fā)芽率。萌發(fā)第7 天,用直尺測(cè)定黃瓜的胚根長(zhǎng)和胚芽長(zhǎng),并統(tǒng)計(jì)側(cè)根數(shù)目。

1.3.2 黃瓜生長(zhǎng)指標(biāo)黃瓜促生試驗(yàn)中,分別在處理的0、7和14 d測(cè)量黃瓜幼苗的根長(zhǎng)、株高、葉寬、葉長(zhǎng);多功能生物有機(jī)肥田間示范試驗(yàn)中,分別于幼苗期、初花期和結(jié)果期測(cè)量黃瓜株高、葉寬和葉長(zhǎng)。其中株高是葉下端至生長(zhǎng)點(diǎn)的高度,葉長(zhǎng)是第1片真葉的長(zhǎng)度,葉寬是第1片真葉的寬度。

1.3.3 黃瓜生物量黃瓜促生試驗(yàn)結(jié)束后,取單株先用自來水沖洗2次,再用蒸餾水沖洗1次,用吸水紙吸干后,將地上部分和地下部分分離,分別稱其鮮重;將地上部分和地下部分分別放入培養(yǎng)皿中,105 ℃殺青15 min,65 ℃烘干至恒重,分別稱其干重。

1.3.4 黃瓜產(chǎn)量多功能生物有機(jī)肥示范試驗(yàn)中,按商品瓜生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行采收,第4次采收時(shí),每小區(qū)隨機(jī)采摘10個(gè)黃瓜,測(cè)定果實(shí)直徑、果實(shí)長(zhǎng)度和單果重。待采收結(jié)束后統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析與處理

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用 Excel 2010軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì),采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及顯著性分析。結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 菌株的形態(tài)學(xué)和分子生物學(xué)鑒定

篩選獲得的菌株在PDA培養(yǎng)基上生長(zhǎng)迅速,菌落初期呈白色絨狀,致密,圓形;后期菌落開始產(chǎn)分生孢子,出現(xiàn)同心輪紋狀的產(chǎn)孢區(qū),顏色為綠色至深綠色(圖1-A);菌絲透明,直立生出分生孢子梗,對(duì)稱或互生分枝,形成二級(jí)和三級(jí)分枝,整體像樹枝,分生孢子無色,多為球形(圖1-B);構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹發(fā)現(xiàn),該菌株與綠色木霉(Trichodermaviride)同屬一個(gè)遺傳分枝,親緣關(guān)系最近(圖1-C)。因此,篩選獲得的菌株為綠色木霉菌,命名為Tv-1511,將其保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物管理中心,保藏編號(hào)為CGMCC No.16800。

圖1 菌株的形態(tài)特征和系統(tǒng)進(jìn)化分析Fig.1 Strain morphological characteristics and phylogenetic tree analysis A. 菌株的形態(tài)學(xué)特征 Strain morphological characteristics;B.菌絲與分生孢子顯微形態(tài) Microscopic morphology of hyphae and conidia;C.菌株的系統(tǒng)進(jìn)化樹分析 Phylogenetic tree analysis of strain.

2.2 綠色木霉Tv-1511在拮抗病原真菌中的應(yīng)用

綠色木霉Tv-1511對(duì)6種植物病原菌具有明顯的拮抗作用。接種2 d時(shí),Tv-1511對(duì)各病原菌均表現(xiàn)出一定的抑菌效果,之后隨著接種時(shí)間的延長(zhǎng)抑菌效果逐漸增強(qiáng)直至相對(duì)穩(wěn)定。接種8 d時(shí),Tv-1511覆蓋或侵入病原菌菌落,并形成大量的綠色分生孢子堆,對(duì)峙作用基本停止。在與尖孢鐮刀菌、層生鐮孢菌、串珠鐮孢菌和灰葡萄孢菌的對(duì)峙平板上,Tv-1511菌落已占據(jù)3/4的平皿,侵入、覆蓋或包圍了病原菌菌落,抑菌率分別為68.50%、66.65%、68.96%和59.81%;在與白絹病菌和葡萄座腔菌的對(duì)峙平板上,Tv-1511占據(jù)大半個(gè)平皿,對(duì)病原菌形成明顯的抑菌帶或拮抗圈,病原菌落周圍萎縮或出現(xiàn)菌絲消解痕跡,抑菌率分別為71.73%和59.87%(圖2,表1)。在光學(xué)顯微鏡下觀察到綠色木霉Tv-1511的菌絲可附著或纏繞于尖孢鐮刀菌、串珠鐮孢菌和灰葡萄孢菌的菌絲上,致使病原菌菌絲發(fā)生變形、斷裂和消解等現(xiàn)象,生長(zhǎng)受到明顯抑制。以上結(jié)果表明,綠色木霉Tv-1511可通過占領(lǐng)生態(tài)位、菌絲纏繞等重寄生作用和產(chǎn)生抑菌圈等方式來有效抑制病原菌的生長(zhǎng)。

表1 Tv-1511對(duì)6種病原真菌的抑菌率Table 1 Inhibitory rate of Tv-1511 against six pathogenic fungi

2.3 綠色木霉Tv-1511對(duì)黃瓜種子萌發(fā)的影響

從圖3可知:與對(duì)照相比,各濃度Tv-1511孢子液處理均能有效促進(jìn)黃瓜種子的胚根長(zhǎng)、胚芽長(zhǎng)、側(cè)根數(shù)和發(fā)芽率,且隨著孢子液濃度的增加,促進(jìn)作用呈先升高后下降的趨勢(shì),均在濃度為105CFU·mL-1達(dá)到峰值。與對(duì)照組相比,105CFU·mL-1處理組黃瓜的胚根長(zhǎng)、胚芽長(zhǎng)、側(cè)根數(shù)和發(fā)芽率分別增加了35.70%、35.35%、57.5%和10.6%,且差異顯著(P<0.05)。以上結(jié)果表明,綠色木霉Tv-1511可以促進(jìn)黃瓜種子的萌發(fā),且以孢子液濃度為105CFU·mL-1促進(jìn)效果最顯著。

圖3 不同濃度Tv-1511孢子液對(duì)黃瓜種子發(fā)芽的影響Fig.3 Effects of different concentrations of Tv-1511 spore on cucumber seed germination 柱上不同字母代表不同處理間差異顯著(P<0.05)。下同。Different letters on the column represent significant differences between different treatments(P<0.05). The same as follows.

2.4 綠色木霉Tv-1511對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)的影響

從圖4可知:與對(duì)照相比,不同濃度Tv-1511孢子液處理的黃瓜均呈現(xiàn)一定的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì),且以 105CFU·mL-1處理的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)最為明顯。處理7 和14 d后根長(zhǎng)、株高、葉寬、葉長(zhǎng)差異顯著(P<0.05),且變化趨勢(shì)與種子萌發(fā)相關(guān)指標(biāo)一致,均在105CFU·mL-1時(shí)達(dá)到峰值,其中處理7 d時(shí)的黃瓜根長(zhǎng)、株高、葉長(zhǎng)和葉寬分別是對(duì)照的1.28、1.34、1.16和1.16倍,處理14 d時(shí)相應(yīng)的生長(zhǎng)指標(biāo)是對(duì)照的1.46、1.49、1.20和1.22倍(圖5)。因此,綠色木霉Tv-1511可以促進(jìn)黃瓜幼苗的生長(zhǎng),且以綠色木霉孢子濃度為 105CFU·mL-1時(shí),對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)的促生效果最顯著。

圖4 黃瓜在不同濃度Tv-1511孢子液處理下的表型分析Fig.4 Phenotypic analysis of cucumber under different concentrations of Tv-1511 spore liquid treatments

圖5 不同濃度Tv-1511孢子液對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)的影響Fig.5 Effects of different concentrations of Tv-1511 spore liquid on cucumber seedling growthCK、104、105和106分別代表Tv-1511孢子液濃度為0、104、105和106CFU·mL-1。下同。CK,104,105 and 106 represent treatment with 0,104,105 and 106CFU·mL-1 Tv-1511 spore liquid,respectively. The same as follows.

分析不同濃度Tv-1511孢子液對(duì)黃瓜生物量的影響,結(jié)果(表2)表明,不同濃度Tv-1511孢子液處理的黃瓜地上部和地下部的鮮重和干重均顯著高于對(duì)照(P<0.05),且變化趨勢(shì)與幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)一致,隨 Tv-1511 孢子液濃度的增加呈先增加后降低的趨勢(shì),在濃度為105CFU·mL-1達(dá)到峰值。當(dāng)Tv-1511為 105CFU·mL-1時(shí),處理組的地上部鮮重、地下部鮮重、地上部干重、地下部干重分別為對(duì)照組的1.41、1.29、1.39和2.05倍。以上結(jié)果表明,綠色木霉Tv-1511可以促進(jìn)黃瓜生物量的增加,且以孢子濃度為105CFU·mL-1時(shí)促進(jìn)效果最顯著。

表2 不同濃度Tv-1511孢子液對(duì)黃瓜生物量的影響Table 2 Effects of different concentrations of Tv-1511 spore liquid on cucumber biomass g

2.5 綠色木霉Tv-1511制備的生物有機(jī)肥對(duì)黃瓜生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響

2.5.1 對(duì)黃瓜生長(zhǎng)的影響對(duì)不同生長(zhǎng)時(shí)期(幼苗期、初花期、結(jié)果期)的株高、葉長(zhǎng)和葉寬進(jìn)行測(cè)定(圖6)。與CK(不施肥)和CF(常規(guī)施肥)相比,T處理顯著促進(jìn)黃瓜的生長(zhǎng)(P<0.05)。其中,T處理黃瓜幼苗期、初花期、結(jié)果期的株高分別是CK的1.37、1.43和1.42倍,是CF的1.06、1.17和1.22倍。葉長(zhǎng)和葉寬的變化趨勢(shì)與株高一致。與CK相比,結(jié)果期T處理黃瓜的葉長(zhǎng)和葉寬分別增加了31.17%和47.31%;與CF相比,結(jié)果期T處理黃瓜的葉長(zhǎng)和葉寬分別增加了18.04%和13.87%。因此,木霉Tv-1511生物有機(jī)肥替代30%化肥的施肥處理可以顯著促進(jìn)黃瓜的生長(zhǎng)。

圖6 不同施肥處理對(duì)黃瓜株高、葉長(zhǎng)和葉寬的影響Fig.6 Effects of different fertilization treatments on plant height,leaf length and leaf width of cucumber CK. 不施肥 No fertilizer;CF. 常規(guī)施肥 Conventional fertilization;T. 綠色木霉 Tv-1511 生物有機(jī)肥替代30%化肥 Bio-organic fertilizer prepared from Trichoderma viride Tv-1511 instead of 30% of chemical fertilizer. 下同。The same as follows.

2.5.2 對(duì)黃瓜產(chǎn)量的影響從圖7可知:T處理可以顯著提高黃瓜的產(chǎn)量(P<0.05),其果實(shí)直徑、果實(shí)長(zhǎng)度、單果重和產(chǎn)量分別是CK的1.19、1.35、1.28和1.59倍,是CF的1.08、1.09、1.28和1.20倍。以上結(jié)果表明,由綠色木霉Tv-1511制成的多功能生物有機(jī)肥可以顯著提高黃瓜的產(chǎn)量。

圖7 不同施肥處理對(duì)黃瓜果實(shí)直徑、果實(shí)長(zhǎng)度和單果重及產(chǎn)量的影響Fig.7 Effects of different fertilization treatments on fruit diameter,fruit length, single fruit weight and yield of cucumber

3 討論與結(jié)論

綠色木霉是一種廣泛分布于自然界的生防真菌,對(duì)植物病原菌具有廣譜的拮抗作用,其生防機(jī)制主要包括競(jìng)爭(zhēng)作用[13]、重寄生作用[14]、抗生作用[9]和誘導(dǎo)抗性作用[15]等。在本研究中,我們發(fā)現(xiàn)綠色木霉Tv-1511菌株對(duì)環(huán)境具有較強(qiáng)的適應(yīng)性,在與病原菌的對(duì)峙培養(yǎng)中,能夠通過自身的快速生長(zhǎng)和繁殖來競(jìng)爭(zhēng)營養(yǎng)和空間,使病原菌菌落逐漸萎縮,說明Tv-1511可通過競(jìng)爭(zhēng)作用來抑制病原菌的生長(zhǎng)。在光學(xué)顯微鏡中觀察到Tv-1511以纏繞、附著和侵入等方式寄生于病原菌菌絲上,使病原菌發(fā)生菌絲縊縮和斷裂,說明它的拮抗機(jī)制包括重寄生作用。另外,在Tv-1511與白絹病菌和葡萄座腔菌的對(duì)峙培養(yǎng)中出現(xiàn)明顯的抑菌帶或拮抗圈,說明在與病原菌的對(duì)峙過程中產(chǎn)生了某種抗生性物質(zhì),有待進(jìn)一步研究。

近年來研究發(fā)現(xiàn),綠色木霉還是一種植物促生劑,可以顯著提高種子萌發(fā)率,促進(jìn)幼苗生長(zhǎng),增加作物產(chǎn)量[6-7]。其促生機(jī)制主要包括,分泌植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、抑制或降解根際有害物質(zhì)、增加養(yǎng)分利用率、誘導(dǎo)植物抗性等[16]。但木霉對(duì)植物的促生作用具有一定的濃度依賴性,在一定濃度范圍內(nèi),促生作用隨著木霉?jié)舛鹊脑黾佣鰪?qiáng),當(dāng)超過一定濃度后,促生效果會(huì)減弱,濃度過高時(shí)還有一定的抑制作用[6,17]。在本研究中,我們發(fā)現(xiàn)不同含量的綠色木霉Tv-1511孢子液對(duì)黃瓜的種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)和生物量均有一定的促進(jìn)作用,且促進(jìn)效果隨Tv-1511孢子液濃度的增加呈先增加后下降的趨勢(shì),在濃度為105CFU·mL-1時(shí)促進(jìn)作用最顯著。這主要與木霉產(chǎn)生的膠霉毒素、綠膠霉素、類植物生長(zhǎng)素6-戊基-2H-吡喃-2-酮(6-PP)等次生代謝產(chǎn)物有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn),膠霉毒素和綠膠霉素在高濃度下會(huì)抑制植物的種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng),且不同植物品種對(duì)2種活性成分的忍受度不同[18]。木霉產(chǎn)生的類植物生長(zhǎng)素6-PP在高濃度時(shí)抑制小麥的生長(zhǎng),但在低濃度時(shí)促進(jìn)生長(zhǎng)[19]。因此,木霉用作生防劑或促生劑時(shí)需要對(duì)菌株的種類和使用劑量進(jìn)行限制。

木霉對(duì)植物的促生作用與植物生長(zhǎng)基質(zhì)有密切的關(guān)系。在缺少基質(zhì)的情況下,木霉會(huì)受到土壤理化性質(zhì)和有機(jī)質(zhì)含量的影響,很難成功定殖并大量繁殖,嚴(yán)重影響其防病促生效果。因此,選擇合適的基質(zhì)尤為重要。杜嬋娟等[20]研究發(fā)現(xiàn),單獨(dú)施用木霉菌肥對(duì)香蕉的促生作用和香蕉枯萎病的防治效果均不理想,而施用加入木霉孢子液的有機(jī)肥后對(duì)香蕉的促生防病作用顯著提高。有機(jī)肥中的有機(jī)質(zhì)既是肥力的基礎(chǔ),又是木霉的培養(yǎng)基質(zhì),木霉能夠以有機(jī)肥為載體,快速生長(zhǎng)繁殖,占據(jù)優(yōu)勢(shì)生態(tài)位,增加植物根際有益微生物的數(shù)量。研究發(fā)現(xiàn),施用木霉生物有機(jī)肥可以顯著促進(jìn)辣椒[11]、芥菜[12]、黃瓜[21]等植物的生長(zhǎng)。木霉生物有機(jī)肥除了單獨(dú)施用外,還可以與化學(xué)肥料協(xié)同使用,在提高有機(jī)肥增產(chǎn)效果的同時(shí),減少化肥的施用量,改善土壤及作物品質(zhì)[22]。在本研究中,我們發(fā)現(xiàn)綠色木霉Tv-1511生物有機(jī)肥替代30%化肥處理可以顯著促進(jìn)黃瓜在不同生長(zhǎng)時(shí)期(幼苗期、初花期、結(jié)果期)的生長(zhǎng),并顯著增加果實(shí)直徑、長(zhǎng)度、單果重和產(chǎn)量。李瑞霞等[23]研究發(fā)現(xiàn),減施25%的化肥同時(shí)配施貴州木霉NJAU4742制成的生物有機(jī)肥可以有效調(diào)控土壤養(yǎng)分和微生物區(qū)系,提高番茄的產(chǎn)量和品質(zhì)。王歡[24]研究發(fā)現(xiàn),減施30%的化肥同時(shí)配施木霉生物有機(jī)肥可以緩解土壤鹽脅迫,增加土壤有機(jī)質(zhì)和有效磷含量,促進(jìn)黃瓜的生長(zhǎng)和產(chǎn)量增加。因此,綠色木霉Tv-1511生物有機(jī)肥可以顯著促進(jìn)植物的生長(zhǎng)和產(chǎn)量的增加,具有重要的推廣應(yīng)用價(jià)值。