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农用放线菌研究(26):放线菌肥套餐中的科学道理

已有 1994 次阅读 2021-6-4 10:31 |个人分类:科研进展|系统分类:科研笔记

 套餐设计目的:“助力”农作物的关键生长发育阶段

    “放线菌套餐”,是根据农作物不同生长阶段的生育特点,不同放线菌产品的特长而设计的一套放线菌肥施用方法。放线菌肥包括放线菌活菌制剂和放线菌液肥。活菌制剂中的有效成分为具有抗病促生功能的密旋链霉菌、娄彻氏链霉菌孢子;放线菌液肥中的有效成分为具有抗病促生活性、能提高作物系统抗性的放线菌次级代谢产物。设计套餐的目的,就是用不同产品,在农作物发育的关键阶段,助作物“一臂之力”,充分发挥放线菌不同产品的功能,使农作物的最大生产潜力得到充分发挥。

 放线菌套餐的促生防病增产效果之所以远优于单项施肥,其原因就在于套餐属于系统解决方案,在作物的每个关键生育阶段都“发力”,在作物每个关键阶段“启动”时给作物“加一次油”,调整一次“方向”,使作物在“期望的轨道上”快速前进。放线菌肥在每个生长关键点都给作物不同的“餐饮”,都“鼎力相助”,且“各餐之间”存在“接力”效应,避免了放线菌肥仅施一次时“势单力薄”,防病促生作用“昙花一现”,不能持续发力的缺陷。

农作物栽培是“系统工程”,只有用“系统方法”管理,才能使“系统效益”最大化。

总所周知,航天器上有多级火箭;多级火箭接力,就能把航天器送入太空。

“放线菌套餐”,相当于作物这个“航天器”上的多级火箭。一次施肥,相当于“一餐”。放线菌的“每一餐”,就相当于航天器中的“一级火箭”;套餐中的“每一餐”相继接力,就能把农作物“送上”高产优质“太空”。

 放线菌套餐,是依据农作物不同生长发育时期的“中心任务”精确设计的。

 农作物一生要经历不同生长阶段。每个生长阶段,作物的生物学形态,作物体内的生理活动和生物化学反应不同,作物的“中心任务”不同,对环境中水分、热量、光照及养分等生长必须要素的需求不同。只有当各个生长阶段的环境因素都能充分满足作物的需要时,作物的“每一步”才能都走好,作物才能“一生”生长良好,健康无病,才能实现高产优质高效这一终极目标。

 作物的各个生长阶段按时间顺序衔接,前一阶段是后一阶段的基础。若前一阶段生长发育差,随后的生长阶段无法弥补前阶段的“失误”,只能在“差”的基础上继续生长。“一步差,步步差”。作物生长每一阶段同等重要,甚至某个阶段“特别重要”。每一阶段都不能有“闪失”,任何一个阶段发育受挫,都会对最终结果产生无法挽回的损失。只有保证每一个生长阶段都处于最佳状态,才能获得理想的最终结果。

 作物一生要经过如下几个阶段:

 1.播种出苗:种子埋在土壤中,种子发芽出土是中心任务。

 2.营养生长期:出苗-拔节前,中心任务是根茎叶生长发育,犹如人的“长身体”阶段。

 3.拔节期:拔节-抽穗,营养与生殖生长并行期,中心任务是穗的孕育分化,是小穗形成及小穗数量的决定期,也是作物能否高产的决定时期。小穗多,高产才有基础。

 4.抽穗期:农作物的“长身体”任务已经完成,进入纯生殖期。开花,结实,避免“花而不实”,提高结实率,“繁殖更多后代”是中心任务。

 5.籽粒灌浆期:开花结束,籽粒形成后进入籽粒灌浆期,或园艺作物坐果后进入果实快速膨大期。使籽粒灌浆饱满,果实肥硕,“养肥养胖后代”是该时期的中心任务,提高光合效率是“压倒一切的头等大事”。光合速率决定着籽粒的灌浆速度与籽粒饱满度,或果实的膨大速度与膨大程度。该时期叶片是“重点保护对象”。叶片的光合功能,健康程度及衰老程度,决定着光合速率和叶片制造葡萄糖能力的强弱,决定着籽粒的饱满度,决定着果实的膨大程度,决定着籽料与果实的产量及品质。

 作物每一阶段的“中心任务”不同,需要的环境条件及营养支持不同。

 我们的研究表明,放线菌在作物生长的每一阶段,都能对作物提供必要和所需的支持:根据作物的“核心需求”,给予作物不同形式的“帮助”,在作物最需要的关键时期,“雪中送炭”,使作物在每个生长阶段,都能获得“近乎完美”的生长发育结果,从而使作物的最终产量和品质都达到理想状态,甚至提前完成预期任务,提前到达“终点”:农作物提前成熟,园艺产品提前上市。

 “放线菌套餐”包括种肥,根肥和叶面肥。种肥,使种子快速萌发,有生命力的种子全部萌发出苗,使作物有良好的开端;根肥,让作物根系生活在“有益微生物的海洋中”,为作物高产优质奠定坚实的“根基”;叶肥,“好钢用在刀刃上”,为作物产量形成的“最后冲刺”给予关键性的“推力”。

种肥:不要让种子“输在起跑线上”

 此处的种肥,是指包裹在农作物种子表面的放线菌活菌及给种子提供的放线菌液肥。

 1.种子包衣:促进种子发芽,加快出苗,提高出苗率

 播种后,1粒种子埋到土壤中,能否发芽出土,取决于土壤水分和温度能否满足种子发芽的需要。由于灌浆及成熟度不同等原因,每1粒种子的饱满度及生命力不同。有的种子灌浆饱满,生命力强,只要水分温度满足基本要求,就能发芽,并顶开种子上覆盖的土壤出土;有的种子灌浆差,籽粒廋小,种子中贮藏的淀粉和蛋白质很少,没有生命力,不发芽,吸水后腐烂在土壤里;有的种子由于灌浆不足及成熟度不够等多种未知原因,虽然有少量的营养贮藏物质,有生命力,但生活力差,在环境中水分、温度和氧气等不能完全满足种子发芽所需的最佳条件时,也不发芽,或发芽后顶不开种子上覆盖的土壤出土,最后“胎死腹中”。后两种类型的种子播种后不出苗,导致出苗差。缺苗,对产量影响很大。

 在旱作农业区,土壤含水量不足是常态,出苗差是播种后的常见问题,严重时必须补种,或返种。

 无生命力的种子不萌发,谁也不能使其“起死回生”;但生命力稍微弱一点的种子,只要采用一些农艺措施,助其“一臂之力”,就能帮助这类种子“渡过难关”,发芽出土。放线菌种子包衣能帮助这些“先天不足”,生命力弱的种子发芽出土,提高出苗率。

 我们已完成的盆栽和田间试验显示,给玉米小麦种子表面包上用放线菌活菌菌粉制作的“衣服”,即所谓的“种子包衣”,就能使小麦、玉米等作物的出苗率提高3%-5%,出苗时间提前2-3天,使小麦的穗分化时间提前。仅从出苗率提高幅度看,似乎微不足道,但不要小看这个数字,仅出苗率增加,就能使产量增加同样的幅度。穗分化提前,意味着穗分化时间长,有利于形成大穗;也意味成熟提前。

 在陕西省渭北旱作春玉米产区,春季土壤缺水常造成出苗不齐,放线菌种子包衣提高了出苗率,就提高了种植密度,增加了单位面积上的玉米穗数。以玉米种植密度4000/亩计算,出苗率增加3%-5%,就等于每亩增加了120-200个玉米穗,以每穗籽粒重200g计算(实测值),仅此一项就增产48-80/亩。加上放线菌种子包衣的其他增产机制,实际增产幅度已达到10%以上,这是在陕西省宜君及杨陵进行了3年的玉米种子包衣试验结果。

      2.穴盘育苗培育抗病抗逆壮苗,缩短育苗时间

 把放线菌活菌均匀拌入育苗基质中;装入穴盘播种,再喷施稀释100倍的放线菌液代替浇水,活菌和液肥相当于穴盘苗的“种肥”。放线液中含有抗病促生活性成分,与活菌共同作用,会产生5种效应:

 A.种子萌发加快:种子吸水时就将放线液吸进种子中,放线液中的代谢活性物质能促进种子萌发时种子内发生的各种生化活动,加快种子萌发,缩短出苗时间。

 B.根系发育增强:放线液的促生活性物质刺激幼苗不定根萌发,快速生长,促进根系发育,使根系不定根条数及毛状根数量增加,使根系强壮,吸收能力增强。

 C.幼根得到保护:加入基质的放线液中含有抗菌活性物质,能免除或减轻病原菌对根系的侵害。

 D.幼苗的系统抗性增强:放线液中含有放线菌的活性代谢产物,与加入基质的活菌协同作用,激活幼苗的系统抗性,提高幼苗的抗病性和抗逆性,相当于给根系接种了抗病抗逆“疫苗”。

 E.提高幼苗抗寒性,加快低温育苗速度:2008年,我们发现放线菌能提高西芹对冻害的抗性。2019年冬季,在内蒙的温室育苗基质中加入放线菌,低温下,穴盘苗的出苗与生长速度远快于对照,解决或缓解了低温下工厂化育苗生长慢,不能按时为用户供苗的难题。

 在以上多种效应的共同作用下,施用放线菌种肥后,基质中的种子萌发加快,出苗时间提前2-3天,苗齐苗壮,加上出苗后生长加快,使育苗周期缩短7天左右;幼苗的抗病性、抗寒性及抗旱性显著增强;幼苗根系发达,活力强。这些优良特性在移栽后仍然保持,表现出显著的增产效果。

 2006年,我们在陕西省岐山县进行了辣椒育苗放线菌接种试验:辣椒育苗时,在苗床土中加入1.5g/kg放线菌粉,移栽时,辣椒根系上粘附了约20克苗床含菌土壤,移栽后辣椒增产20%左右,证明育苗接种放线菌后产生的多种效应在移栽后仍然保持。

 壮苗是高产的基础,在水稻上有“秧好半年稻”之说,我们在辣椒上的试验,也显示出同样的效果。

 放线菌育苗,技术成熟,简单易行,成本低,回报高,是值得推广应用的微生物技术。

根肥:让作物“肠胃”发达健康,吸收功能强大

 此处的“根肥”,指施在作物根系周围的放线菌有机肥,以及含有抗病促生活性物质的放线菌代谢产物放线液。放线菌有机肥是用能促进放线菌快速繁殖的优质有机肥与放线菌孢子混合而成。

 1.放线菌有机肥根施

 放线菌有机肥不溶于水,不能采用尿素类水溶性肥料的施肥方法,要集中施用:离根愈近愈好。

 通过条播机沟施或温室穴施,集中施在根系周围,可为作物根系创造一个良好的土壤微生物环境,使根系在有益土壤微生物的海洋”中生长,使根系在防病促生放线菌的“呵护”下发育。

 多年来,我们一直从事不同作物健康根系与发病根系根区土壤微生物研究,通过对魔芋、草莓、丹参、人参、西芹、附子、番茄、辣椒及黄瓜等多种作物病株与健株根区土壤微生物的比较,发现在这些作物的根区土壤种,微生物的种类及数量与作物的健康状况密切相关,并由此发现了引起作物根系发病或保持健康的秘密:“根区与根表土壤中的优势微生物决定着植物的命运”。

 作物根系分布在土壤中,每1克土壤中就有几十亿甚至更多的微生物,还有数量众多的线虫等土壤动物。在作物根系表面,根系周围,生活着无数的微生物,根系被土壤微生物“包围”,与微生物“朝夕相处”,“分秒相伴”,根系犹如生活在“土壤微生物的海洋”中。

 如果这个“海洋”中的微生物绝大多数是无害菌,根系就能正常生长;如果绝大多数微生物是有益菌,能分泌具有促生、抑制病原菌和有害土壤动物的抗生素类物质,根系就能健康无病,快速生长;如果绝大多数是抑制根系生长的有害菌,甚至是导致根系腐烂发病的病原菌,根系就会发病,腐烂,导致作物死亡。

 常用的化学农药喷施在叶片表面,对“潜伏”在土壤中的有害或病原微生物,对根结线虫等有害土壤动物,“鞭长莫及,无能为力”,只能任其“兴风作浪,泛滥成灾”,导致农作物根系病害流行。

 放线菌有机肥中含有适合放线菌快速生长繁殖的优质有机物质,同时含有大量具有防病促生多种功能的放线菌活菌孢子。其中的优质有机肥,是专门为放线菌“挑选”的。虽然这些有机肥从外貌看,似乎与其他有机肥没有本质区别,但这些有机肥中含有能促进放线菌快速繁殖的营养物质。

 当把放线菌有机肥施入土壤中,施在作物根系分布区时,在水分、温度及通气适宜的条件下,有机肥中特定营养成分就会促进放线菌大量繁殖,也会使土壤中的其他有益微生物大量繁殖,从而使根系周围都充满有益放线菌和其他有益微生物。作物根系生活在“有益微生物的海洋”中,根系必然健康强壮。

 放线菌肥生产成本高,不能大量施用。在施用量有限的情况下,如大面积均匀撒施,单位土壤中的放线菌有机肥很少,施入土壤中的防病促生多功能放线菌数量少,“势单力薄”,对根系的促进作用和保护作用有限。只有将放线菌有机肥集中施在作物根系周围土壤中,才能使土壤中的多功能放线菌数量达到较高水平。数量巨大的放线菌“铺天盖地”而来,能“集中火力,集中优势兵力”对付土壤中的病原菌或其他有害生物,才能将土壤中的有害生物数量控制至最低水平;才能将农作物根系分泌的自毒物质充分分解,将其含量降低到最低程度,将有害生物和自毒物质对作物的危害降低到最低程度,才能让作物根系充分“享受”放线菌肥带来的“福利”。同时,集中施入的优质有机肥为其中的防病促生多功能放线菌提供着充足的“食物”,可保证放线菌在土壤中一边与病原菌等有害生物作战,一边大量繁殖,使放线菌的“兵员”补给持续不断,保持旺盛的战斗力。

放线菌有机肥集中施用方式:一是大田作物,播种机条施;二是温室经济作物,穴施。

 大田作物,用条播机将放线菌有机肥施入线状沟内,施肥沟紧靠种子播种沟,二者走向平行,作物根系向外横向延伸就接触到施肥沟,根系就能进入放线菌有机肥为根系创造的“充满有益微生物的微环境”。

 温室作物,在穴盘苗移栽至温室时,在温室土壤中穴施放线菌有机肥,幼苗就栽植在施肥穴中,同样形成一个“充满有益微生物的微环境”。放线菌有机肥分布区,犹如孙悟空用金箍棒为唐僧画出的安全保护区。根系分布在放线菌的“防区”内,避免了有害土壤生物的侵害,保持健康生长。

 “好钢要用在刀刃上”,放线菌肥集中施在根系周围,效率最高,成本最低。

 根肥,是放线菌套餐中最重要的“大餐”,是决定农作物“根基”是否稳定健康的基础,所起的防病促生作用,约占放线菌总贡献的2/3,甚至更多。“基础不牢,地动山摇”。

 根肥这道“大餐”,能使根系生物量大幅度增加,分布范围扩大,接触到的土壤养分水分更多,作物的“胃口更大,更健康”,吸收能力更强,保证作物营养充足;能使根系更健康,系统抗性、抗逆性更强。

 要将根肥这道“大餐”准备好,质量好,分量足,尽早施到根系周围,尽量能与根系“近距离接触”,但不能将根系直接放在放线菌有机肥上,把种子直接种在放线菌有机肥上。直接接触,会“烧苗,烧种”。

 只要农作物“吃好了”放线菌有机肥这道“大餐”,就能收到“事半功倍”的效果。

 根肥,用粉状放线菌有机肥效果最好。粉状放线菌有机肥中的有效成分含量高,有机肥与放线菌接触充分,“亲密无间”,施入土壤起效快,效果优于颗粒状放线菌有机肥。

 温室中,最好施用粉状放线菌有机肥。

 2.菌粉菌液蘸根

 穴盘苗移栽到温室土壤中,相当于“幼苗姑娘出嫁”,此时施用的根肥,相当于给幼苗的“嫁妆”,对幼苗在土壤中“建功立业”帮助很大:能让穴盘苗在移栽后不缓苗,或缓苗快,尽快驶入健康生长的“快车道”。送给穴盘苗的“嫁妆”,包含放线菌活菌与菌液。活菌与菌液中的抗菌活性物质保护根系,菌液中的营养物质供移栽苗生长。方法:两个100倍,即放线菌液稀释100倍;用此稀释液将菌粉再稀释100倍,充分搅匀;将穴盘置于上述混合液中,“按需供给”,让穴盘基质吸饱菌液,即可移栽到已施用放线菌有机肥的土壤中,实现放线菌的“接力”。

叶肥:让作物的光合器官功能强大,叶片健康,“青春永驻”

 叶肥,指叶面施肥。作物叶面能快速吸收小分子营养物质,直接到达叶片组织中,参与叶片中的生理生化代谢。对叶片所需营养物质而言,叶面施肥比从根部施肥更简捷快速。采用根部土壤施肥,根系吸收的养分要通过茎秆“长距离”运输才能到达叶片。

 另外,小麦穗部绿色组织,如小穗上的颖片、内外稃和芒,均有叶绿体和气孔,也能进行光合作用。仅小麦穗上的光合产物,对籽粒产量的贡献就高达10%-40%。叶面施肥时,受惠的不仅是叶片,穗部绿色组织同时得到了喷肥中的营养,增强了穗部的光合功能,增加了穗部光合产物对籽粒产量的贡献。

 叶面施肥,“一举多得”,叶片与穗部绿色组织双收益,是提高产量的“终南捷径”。

 作物的产量取决于叶片的光合功能。叶片肥厚,叶绿素含量高,健康无病,衰老慢,光合能力强,不仅制造的碳水化合物多,作物产量高,品质也好。放线液能完成叶片功能增强和叶片保健任务。

 放线液,是“原汁原味”的放线菌发酵液,利用防病促生多功能放线菌液态发酵产物及后续特定工艺制备,内含具有抗病促生多种功能与活性的放线菌次级代谢产物,细胞壁多糖水解产物,核苷酸等多种成分。并加入18种氨基酸,4种微量元素Fe+Mn+Zn+B≥20g/L,其中,丝氨酸、天门冬氨酸、谷氨酸、苏氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸及缬氨酸含量高达45.4g/L。具有刺激植物生长,调节植物生理生化过程,增强植物系统抗性,抑制植物表面有害微生物生长,减轻病害,促进开花结实,刺激生长,促进叶片光合作用,提高产量、品质及商品率的功能。是一种具有多种功能的“高档叶片保健品”,对种子萌发、胚轴及胚根生长也有显著促进作用(详见附图)。

在放线菌有机肥作根肥的田块,如果增施放线菌液肥,会强化放线菌对根系促生作用和养分吸收效果的发挥,不“浪费”根系强大后多吸收的水分养分,将根系超量吸收的水分养分的利用率提高到极致,不“辜负”根系付出的巨大努力,以及根系对籽粒的“期望”。

 如果叶片光合能力差,叶片过早衰老,或因病虫危害使光合能力丧失,则放线菌根肥对根系的促进作用最终因叶片“失职”,在产量上无法实现,作物的所有“努力”,在产量形成的最后一刻,“功亏一篑”。

 强化叶片功能,维护叶片健康,延缓叶片衰老,是对根系功能的“接力”,对作物至关重要!

 作物苗期“长身体”,要靠叶片光合作用制造的葡萄糖。叶片不好,作物“身体发育差,个头小”。

作物孕穗期,形成多少小穗,取决于叶片光合产物供给量。叶片不好,“怀的孩子少”。

 作物抽穗期,穗上花的总数量,有效花数量,花的结实率高低,均取决于叶片光合产物数量。叶片不好,小花退化,“花而不实”。

 作物灌浆期,小麦、水稻及玉米穗上的无数籽粒,“小口大张,嗷嗷待哺”,等待叶片制造的葡萄糖“填饱肚子”;水果的膨大期,无数个小果子,等待叶片制造的葡萄糖,使果实膨大。叶片不好,籽粒廋瘪,果实廋小。

 在作物3个关键生育期喷施放线液,均能增强叶片光合功能,减轻叶片病虫害、延缓衰老。对叶片提供不同的“帮助”:

  1.拔节期:拔节是孕穗启动的信号。拔节开始,叶面喷施放线液,促进穗分化,小穗形成,为穗粒数增加奠定基础。此期进行叶面喷施,在小麦、玉米等多种作物上效果明显。小麦多粒小穗比例大幅度增加。

 2.抽穗期:抽穗是开花结实期启动的信号。抽穗开始,叶面喷施放线液,促进开花,减少小花退化,提高农作物的结实率,以及园艺作物的座果率。

 3.灌浆期:籽粒一旦形成,对光合产物的需求量大增。此期,喷施放线菌液肥,能大幅度提高光合速率,增加光合产物合成量,提高籽粒产量;在园艺作物坐果后喷施,能促进果实膨大,促进早熟,提高果实产量,改善品质。

 种肥、根肥及叶肥,在不同器官上施用,直接对准“靶标”,显效快,效果好。

 叶肥在作物生长的不同“节骨眼”上施用,在关键时刻“雪中送炭”,能充分调动作物生长的“积极性”,起到“画龙点睛”的作用,使种子既没有“输在起跑线上”,也没输在每一个“命运转折点”上。

 放线菌套餐,对作物的“呵护”无处不到;根肥,无时不在。

 这些努力,在最终产量与品质上都得到“回报”。

 放线菌套餐,根据作物不同阶段的中心任务设计,在作物最需要的时候出现,活菌与活性代谢产物“齐心协力”,努力为种子,根系和叶片服务:

 促进生长,维护健康,为实现农作物的高产优质高效“尽心尽力尽职尽责”。

 农作物的高产栽培是“系统工程”,由众多环节构成,环环紧扣;受众多因素影响。

 任何单一因素,单一农艺措施,都不可能获得最佳效果。

 放线菌套餐,关注作物关键生育阶段的特殊需要,兼顾每个环节,对全生育阶段进行步步优化,环环优化,力求最终结果的“最大化”。

 实践证明,“套餐”的最终效果优于“单餐”。

 放线菌套餐中的科学道理,需要实践检验,需要不断进行深入的科学研究,补充新发现,新技术,以臻完善。

 如能认真按套餐进行放线菌肥施用,最后的效果会超出常规预期。

 但愿科研与实践结合开出的这朵智慧之花,能在广阔的农田里茁壮成长,

 为农民带来更多的财富和效益!

                                                                    薛泉宏

                                                      2021.6.4于陕西杨陵田园居

 附图:显示放线菌液体肥料稀释适宜倍数后浸种,对种子萌发、胚轴及胚根生长的促进作用。图中的D74为娄彻氏链霉菌,Act12为密旋链霉菌,CK为对照。

放线液浸种平皿.jpg

                    A.      玉米胚根与胚轴在平皿上的生长状况

放线液浸种沙培.jpg

                    B.玉米根系在沙培中的生长状况



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