四地水稻田甲烷氧化菌与低剂量NPK肥配施对水稻生长及产量的影响研究

这篇研究探讨了从印尼四个水稻产区分离的甲烷氧化菌（methanotrophs）与不同剂量NPK肥（62.5-250 kg/ha）协同作用对水稻（Oryza sativa L.）生长和产量的影响。结果表明，马罗斯（Maros）菌株（107 CFU/mL）与187.5 kg/ha NPK配施显著提升株高（75.67 cm/小区），戈瓦（Gowa）菌株与低剂量NPK（62.5 kg/ha）组合促进分蘖数（36.38茎/小区），而锡德拉普（Sidrap）菌株优化百粒重（9.44 g）。研究为减少化肥依赖、开发甲烷氧化菌作为生物肥料（biofertilizer）及降低大气CH4浓度提供了科学依据。

　　

引言

水稻作为全球主要粮食作物，其可持续生产面临化肥过度使用和温室气体排放的双重挑战。印尼作为水稻生产大国，2021年产量达5526.9万吨，但人口增长（年均增加326万）迫使产量需年增0.8%-1%。传统NPK肥的滥用导致土壤退化与甲烷（CH₄）排放加剧，而甲烷氧化菌（methanotrophs）因其双重功能——利用CH₄作为碳源并固定大气氮（N₂）——成为研究焦点。

材料与方法

研究在哈桑丁大学农业学院实验室及印尼戈瓦县稻田开展，采用裂区设计：主区为NPK剂量（0-250 kg/ha），副区为四种甲烷氧化菌（戈瓦、马罗斯、庞卡普、锡德拉普，10⁷ CFU/mL）。菌株通过硝酸盐矿物盐（NMS）培养基从水稻根际分离，经革兰氏染色、需氧/厌氧测试及伯克氏培养基（Burk's medium）验证其固氮能力。

结果与讨论

生长参数：马罗斯菌株与187.5 kg/ha NPK组合使株高达227.01 cm，较对照提升30%，归因于其高效CH₄氧化能力及携带的nifH/nifD基因（编码固氮酶）。戈瓦菌株与62.5 kg/ha NPK处理的分蘖数（109.14茎/小区）显著高于高剂量NPK组，表明低肥条件下菌株可补偿氮素供应。

产量表现：锡德拉普菌株与187.5 kg/ha NPK处理产量最高（29.42 kg/小区，折合8.53吨/公顷），百粒重达9.44 g，且空秕率降低15%。研究揭示，甲烷氧化菌通过促进根系氧扩散抑制产甲烷菌活性，同时其固氮作用减少对化学氮肥的依赖。

结论与展望

最优组合为马罗斯菌株+187.5 kg/ha NPK（株高75.67 cm）及锡德拉普菌株+低剂量NPK（产量8.53吨/公顷）。甲烷氧化菌作为生物肥料可减少30%-50%化肥用量，并潜在降低稻田CH₄排放。未来需进一步解析菌株与土壤微生物组的互作机制，并开发区域性菌剂应用技术。