巨菌草（Pennisetum giganteum Z.X.Lin）属多年生禾本科植物，具有产量高、适应能力强和抗病虫害能力强等优点[1]。其可作为木耳、平菇和香菇等多种食用菌栽培的养料[2]，对菌槽养分含量[3]、菌丝生长[4]、营养物质含量[5]均能起到促进作用。巨菌草因其较强的耐旱、耐盐碱能力，在盐碱地、干旱、重金属污染土地修复治理等方面具有较大的应用潜力[6]。在荒漠化地区土壤治理过程中，种植巨菌草可提升土壤有机质和全氮含量[7]。此外，该植物还能作为生物质能源用于能源生产[8]。相关学者对巨菌草适宜的培养方式展开探索，刘宏伟等[9]研究表明，利用氮肥可有效提高其株高和地上干重。李莉等[10]研究指出，复合肥能够显著提升巨菌草产量，但过量施用会抑制其分蘖与生长。贾雨雷等[11]研究发现，固氮菌与化肥配施可在减少化肥用量25%的情况下提高巨菌草产量。刘彦华等[12]研究表明，利用微生物肥、尿素后，巨菌草产量提升较明显。
巨菌草生物产量大，对土壤、水分的摄取较多，宋思梦等[13]研究发现，当土壤水分含量为50%时，其叶片发生枯萎；当水分含量低于25%时，其会在7 d后凋亡。水分含量是限制该植物生长的重要因素之一。岳锐等[14]研究指出，保水剂能够缓解干旱对巨菌草生长的影响。竹菌共生体系是以高吸水性竹纤维为主体，结合植物根系促生菌与植物根系构成的促生系，利用高吸水性竹纤维的保水作用为植物提供水分[15]；植物根系促生菌为植物生长提供养分，促进植株根系生长[16]，实现提升土壤肥效，改良作物产量及品质的作用[17]。目前有关竹菌共生体系对巨菌草生长影响的研究报道较少。本试验通过将高吸水性竹纤维与植物根系促生菌组成的竹菌共生体系应用于巨菌草栽培中，研究竹菌共生体系对巨菌草根系活力、土壤微生物数量及土壤速效养分的影响，为植物生长过程以及土壤环境改良中竹菌共生体系的应用提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验方法
砂土过40目筛网，去除杂质以及植被凋零物，取等量砂土于盆钵（28 cm×31 cm）中。选择茎部有饱满腋芽、无病虫害的巨菌草茎作为试验样品，将直径接近的巨菌草剪为10 cm的小节，取适量新鲜草木灰涂抹于切口处，进行消毒与防腐处理后种植在盆内，每个种植盆种植3株巨菌草。设置CK（对照组）、T1和T2共3个处理，其中CK处理不施用菌肥；T1添加高吸水性竹纤维3 g（吸水倍数478倍），竹纤维共生菌7 g（有效活菌数≥5×109 CFU/g）；T2添加高吸水性竹纤维6 g，竹纤维共生菌14 g；每个处理5个种植盆，3次重复。盆栽置于25 ℃培养室内恒温培养，光照时间8 h，每3 d浇水500 mL，每隔10 d对巨菌草根系活力、土壤内微生物数量进行检测，50 d后对土壤速效养分进行检测。
1.2 样品采集处理
巨菌草根系取样：从边缘挖起巨菌草幼苗，不伤及根系，去除根系表面砂土后用吸水纸吸净多余水分后进行根系活力检测。土壤取样：每个盆中去除表层植被、杂物和约1 cm的表土，每个盆内随机选择5个点，垂直采集0~15 cm的土壤约200 g，利用四分法将相同处理的土样进行混合后，装入对应编号的取样袋中，取鲜土50 g用于微生物数量检测；剩余土样阴干，过40目筛网备用。
1.3 指标测定及方法
1.4 数据处理
使用Microsoft Excel 2010软件对数据进行整理，使用SPSS软件进行数据分析。
2 结果与分析
2.1 巨菌草根系活力的变化
以甲烯蓝浓度为横坐标x，吸光度为纵坐标y，绘制标准曲线，得到回归方程y=19.453x+0.029 1（R2 =0.999）。对照组（CK）根系活力比在第10天时最低（157.1），第40天时最高（160.2）。T1根系活力比在第40天时比CK低0.6，其余时间点均高于CK，在第30天时达到最大值（160.8），较CK高0.63%。T2根系活力比均高于CK，第40天时根系活力比最高（161.4），较CK高0.75%。综上，3个处理平均根系活力表现为T2>T1>CK。（表1）
表1 巨菌草根系活力的动态变化 |
| 时间/d | CK | T1 | T2 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 活跃吸收面积/% | 总吸收面积 | 根系活力比 | 活跃吸收面积/% | 总吸收面积 | 根系活力比 | 活跃吸收面积/% | 总吸收面积 | 根系活力比 | |
| 10 | 0.507 6 | 2.528 7 | 157.1 | 0.506 1 | 1.925 5 | 159.1 | 0.504 9 | 1.221 0 | 160.7 |
| 20 | 0.506 5 | 2.822 5 | 158.6 | 0.505 5 | 2.510 0 | 159.9 | 0.505 5 | 2.415 7 | 160.0 |
| 30 | 0.505 6 | 2.205 2 | 159.8 | 0.504 8 | 2.670 0 | 160.8 | 0.505 3 | 1.826 4 | 160.2 |
| 40 | 0.505 3 | 1.633 6 | 160.2 | 0.505 7 | 2.138 9 | 159.6 | 0.504 5 | 1.936 6 | 161.4 |
| 50 | 0.505 9 | 1.881 3 | 159.4 | 0.505 6 | 1.438 0 | 159.8 | 0.504 6 | 0.966 9 | 161.1 |
2.2 土壤微生物数量的变化
由表2可知，T1处理除第30天外，其余各时间段土壤细菌数量均高于CK，差异具有统计学意义（P<0.05）；第20天时土壤细菌数量最高，较CK高311.53%。除第20天外，T2的土壤细菌数量均明显高于T1及CK，差异具有统计学意义（P<0.05），其中第30天细菌数量最高，为180.67×104 CFU/g，较T1与CK分别提高301.49%和392.69%。T2的土壤真菌数量明显高于CK，各时间段差异均具有统计学意义（P<0.05）；T1与T2的土壤真菌数量均在第30天时最高，分别为96.00×104、97.33×104 CFU/g，较CK分别提高317.39%、323.17%。T2的土壤放线菌数量明显高于CK，各时间段差异均具有统计学意义（P<0.05），除第30天与第40天外，T1与T2土壤放线菌数量差异均具有统计学意义（P<0.05）；第20天时，T1、T2土壤放线菌数量较CK分别提高512.82%和698.26%，差异具有统计学意义（P<0.05）。以上结果说明，竹菌共生体系可有效提升土壤微生物数量。
表2 土壤微生物数量动态变化 (×104CFU/g) |
| 微生物 | 分组 | 10 d | 20 d | 30 d | 40 d | 50 d |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 细菌 | CK | 56.33±3.51 c | 31.67±6.51 b | 36.67±18.77 b | 46.67±11.72 c | 26.33±7.09 c |
| T1 | 73.33±8.08 b | 130.33±22.19 a | 45.00±16.09 b | 78.33±9.71 b | 74.33±8.14 b | |
| T2 | 98.00±4.58 a | 160.67±26.63 a | 180.67±18.77 a | 122.67±8.33 a | 126.33±14.29 a | |
| 真菌 | CK | 11.33±5.03 b | 29.33±2.31 b | 23.00±7.21 b | 26.67±8.02 c | 25.33±9.71 b |
| T1 | 28.67±6.66 b | 38.00±4.58 b | 96.00±9.54 a | 71.00±2.00 b | 44.00±11.79 b | |
| T2 | 79.33±13.2 a | 74.67±5.51 a | 97.33±33.95 a | 93.67±8.62 a | 82.67±6.51 a | |
| 放线菌 | CK | 62.67±19.55 c | 20.67±8.50 c | 41.00±5.57 b | 60.00±13.23 b | 43.33±4.73 c |
| T1 | 99.67±10.50 b | 126.67±14.47 b | 146.33±8.62 a | 134.33±21.59 a | 135.67±17.95 b | |
| T2 | 207.67±15.31 a | 165.00±21.38 a | 136.00±39.61 a | 162.67±10.60 a | 173.33±9.71 a | |
|
2.3 土壤速效养分含量变化
由表3可知，T1和T2土壤的铵态氮含量分别较CK低21.21%和18.14%，其中T1铵态氮含量与CK差异具有统计学意义（P<0.05）。T1和T2土壤的速效磷与有效钾含量均高于CK，速效磷含量较CK分别提高36.54%和101.92%，有效钾含量较CK分别提高了99.54%、73.38%。有机质方面，T1和T2土壤的有机质含量均低于CK，差异无统计学意义（P>0.05）。由此可见，竹菌共生体系对土壤速效磷、有效钾含量提升效果较明显，但对铵态氮、有机质含量的影响较小。
表3 土壤中铵态氮、速效磷、有效钾含量 (mg/kg) |
| 处理 | 铵态氮 | 速效磷 | 有效钾 | 有机质 |
|---|---|---|---|---|
| CK | 29.33±1.8 a | 2.60±1.04 b | 72.08±18.11 b | 5.00±2.35 a |
| T1 | 23.11±8.8 b | 3.55±0.88 b | 143.83±82.1 a | 4.43±3.25 a |
| T2 | 24.01±6.2 ab | 5.25±2.98 a | 124.97±66.2 a | 4.59±2.30 a |
3 结论与讨论
综上，本研究探讨了竹菌共生体系对巨菌草根系活力、土壤微生物和速效养分含量的影响，结果表明，竹菌共生体系对巨菌草根系活力有提升作用；该体系可明显提升土壤微生物数量以及土壤有效钾、速效磷含量。本文将竹菌共生体系应用于巨菌草培育中，为巨菌草栽培地区土壤肥力提升及栽培技术改良提供参考。