Effects of microbial inoculants on soil water retention and promotion of plant growth efficiency in desertified soil

Huang Xiaogang; Chen Minjie; Zheng Chunli; Wang Zhe

doi:10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.012

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Effects of microbial inoculants on soil water retention and promotion of plant growth efficiency in desertified soil

Soil and Water Conservation Monitoring and Applied Technology

- Effects of microbial inoculants on soil water retention and promotion of plant growth efficiency in desertified soil
- Bulletin of Soil and Water Conservation Vol. 45, Issue 4, Pages: 153-160(2025)
- 作者机构：
  
  内蒙古科技大学能源与环境学院，内蒙古包头 014010
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.012
  CLC： X172;S156.5
- CSTR：32312.14.stbctb.2025.04.012.
- Received：07 January 2025，
  
  Revised：2025-03-28，
  
  Published：20 August 2025
- 稿件说明：
移动端阅览
皇晓刚, 陈敏洁, 郑春丽，等.微生物菌剂对沙化土壤保水及促生长效应的影响[J].水土保持通报,2025,45(4):153-160.

Huang Xiaogang, Chen Minjie, Zheng Chunli, et al. Effects of microbial inoculants on soil water retention and promotion of plant growth efficiency in desertified soil [J]. Bulletin of Soil and Water Conservation,2025,45(4):153-160.
皇晓刚, 陈敏洁, 郑春丽，等.微生物菌剂对沙化土壤保水及促生长效应的影响[J].水土保持通报,2025,45(4):153-160. DOI： 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.012. CSTR： 32312.14.stbctb.2025.04.012..

Huang Xiaogang, Chen Minjie, Zheng Chunli, et al. Effects of microbial inoculants on soil water retention and promotion of plant growth efficiency in desertified soil [J]. Bulletin of Soil and Water Conservation,2025,45(4):153-160. DOI： 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.012. CSTR： 32312.14.stbctb.2025.04.012..

摘要

目的

探究微生物菌剂对沙化土壤保水性能的改良作用及其植物促生效应的机制，为沙化土壤的水分保持能力提升和农业可持续发展提供参考。

方法

选取3种芽孢杆菌为试验材料，采用室内渗透蒸发试验与田间试验相结合，从土壤保水性能、团聚体组成、酶活性及植物生理等指标，综合评价不同微生物菌剂对沙化土壤的改良效果。

结果

与对照相比，3种菌剂和双菌剂处理分别使大团聚体（>0.25 mm）比例增加23.09%和32.51%；3种菌剂处理使有机碳含量增加2.96 g/kg，总氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量分别增加21.54%，61.50%，312.16%和30.17%；不同菌剂对土壤酶活性的影响存在差异，3种菌剂处理显著提高过氧化物酶和蔗糖酶活性；3种菌剂处理显著促进植物生长，表现为株高、根长及地下生物量占比的显著增加，根冠比较对照高5.0%。

结论

芽孢杆菌菌剂可有效改良沙化土壤，通过改善土壤结构，降低水分蒸发量，提高养分含量等途径实现促生效果。其中，3种菌剂处理在植物促生方面表现出显著优于单菌剂处理的协同效应。

Abstract

Objective

The effects of microbial inoculants on soil water-retention capacity and plant growth-promotion mechanism in desertified soil were explored in order to provide references for water-retention capacity improvement and sustainable agricultural development.

Methods

Three

Bacillus

spp. were used. By combinin

g indoor infiltration evaporation experiments with field experiments， the effects of different microbial inoculants on desertified soil were comprehensively evaluated using indicators such as soil water retention performance， aggregate composition， enzyme activity， and plant physiology.

Results

Compared with the control group， the triple and dual bacterial inoculant treatments increased the proportion of large aggregates （>0.25 mm） by 23.09% and 32.51%， respectively. The triple bacterial inoculant treatment increased the organic carbon content by 2.96 g/kg， and the total and alkali-hydrolyzed nitrogen， and available phosphorus and potassium contents by 21.54%， 61.50%， 312.16% and 30.17%， respectively. The effects of different bacterial inoculants on soil enzyme activity vary. The triple bacterial inoculant treatment significantly increased peroxidase and sucrase activity and significantly promoted plant growth， which manifested as a significant increase in plant height， root length， proportion of underground biomass， and the root cap increased by 5.0% compared with the control treatment.

Conclusion

Bacillus inoculants can effectively improve desertified soil and achieve growth-promotion effects by improving the soil structure， reducing water evaporation and increasing nutrient content. Among them， the triple bacterial inoculant treatment showed a significantly improved synergistic effect than a single bacterial inoculant treatment in promoting plant growth.

关键词

Keywords

references

郭瑞霞，管晓丹，张艳婷 . 我国荒漠化主要研究进展［J］. 干旱气象， 2015 ， 33 （ 3 ）： 505 - 513 .

Guo Ruixia ， Guan Xiaodan ， Zhang Yanting . Main advances in desertification research in China ［J］. Journal of Arid Meteorology ， 2015 ， 33 （ 3 ）： 505 - 513 .

杨朔，杨雯静，王勇胜 . 呼包鄂榆城市群生境质量时空分异及影响因素研究［J］. 西北林学院学报， 2024 ， 39 （ 3 ）： 196 - 204 .

Yang Shuo ， Yang Wenjing ， Wang Yongsheng . Spatio-temporal characteristics of habitat quality and its influencing factors in the Hohhot-Baotou-Ordos-Yulin urban agglomeration ［J］. Journal of Northwest Forestry University ， 2024 ， 39 （ 3 ）： 196 - 204 .

王涛 . 中国防沙治沙实践与沙漠科学发展的70年：Ⅱ.开拓篇（2）［J］. 中国沙漠， 2023 ， 43 （ 3 ）： 1 - 8 .

Wang Tao . The practice on prevention and control of aeolian desertification and the development of desert science in China for 70 years： Pioneering part （2）［J］. Journal of Desert Research ， 2023 ， 43 （ 3 ）： 1 - 8 .

曹蕾，韩天虎，贺访印，等 . 微生态制剂在生态环境治理中的应用［J］. 甘肃林业科技， 2024 ， 49 （ 2 ）： 77 - 82 .

Cao Lei ， Han Tianhu ， He Fangyin ， et al . The application of microbial ecological agents in ecological environment governance ［J］. Journal of Gansu Forestry Science and Technology ， 2024 ， 49 （ 2 ）： 77 - 82 .

刘文谨，蒋福祯，祁凯斌，等 . 不同施肥量和播种量对高寒矿区植被恢复和土壤质量的影响及综合评价［J］. 草业学报， 2025 ， 34 （ 5 ）： 27 - 39 .

Liu Wenjin ， Jiang Fuzhen ， Qi Kaibin ， et al . Effects of different fertilizer application and seeding rate on vegetation recovery and soil quality in alpine mining area and comprehensive evaluation ［J］. Acta Prataculturae Sinica ， 2025 ， 34 （ 5 ）： 27 - 39 .

王一腾，钱怡雯，刁琦，等 . 耐旱菌研究热点变迁及其提高植物耐旱性的机制［J］. 微生物学通报， 2024 ， 51 （ 11 ）： 4370 - 4382 .

Wang Yiteng ， Qian Yiwen ， Diao Qi ， et al . Drought-tolerant microorganisms： Changes in research hotspots and mechanisms of improving plant drought tolerance ［J］. Microbiology China ， 2024 ， 51 （ 11 ）： 4370 - 4382 .

Aqel H ， Farah H ， Al-Hunaiti A . Ecological versatility and biotechnological promise： Comprehensive characterization of the isolated thermophilic Bacillus strains ［J］. PLoS One ， 2024 ， 19 （ 4 ）： e0297217 .

邓杰文，石杨，李斌，等 . 微生物在沙化土壤修复中的应用研究进展［J］. 应用与环境生物学报， 2022 ， 28 （ 5 ）： 1367 - 1374 .

Deng Jiewen ， Shi Yang ， Li Bin ， et al . Research progress on the application of microorganisms in sandy land remediation ［J］. Chinese Journal of Applied and Environmental Biology ， 2022 ， 28 （ 5 ）： 1367 - 1374 .

Castro-Restrepo D ， Dominguez M I ， Gaviria-Gutiérrez B ， et al . Biotization of endophytes Trichoderma asperellum and Bacillus subtilis in mentha spicata microplants to promote growth， pathogen tolerance and specialized plant metabolites ［J］. Plants ， 2022 ， 11 （ 11 ）： 1474 .

丁娜，林华，张学洪，等 . 植物根系分泌物与根际微生物交互作用机制研究进展［J］. 土壤通报， 2022 ， 53 （ 5 ）： 1212 - 1219 .

Ding Na ， Lin Hua ， Zhang Xuehong ， et al . Interaction mechanism between root secretion and rhizosphere microorganisms： A review ［J］. Chinese Journal of Soil Science ， 2022 ， 53 （ 5 ）： 1212 - 1219 .

Zhang Jihong ， Wang Quanjiu ， Mu Weiyi ， et al . Experimental investigation of the different polyacrylamide dosages on soil water movement under brackish water infiltration ［J］. Polymers ， 2022 ， 14 （ 12 ）： 2495 .

谭文峰，许运，史志华，等 . 胶结物质驱动的土壤团聚体形成过程与稳定机制［J］. 土壤学报， 2023 ， 60 （ 5 ）： 1297 - 1308 .

Tan Wenfeng ， Xu Yun ， Shi Zhihua ， et al . The formation process and stabilization mechanism of soil aggregates driven by binding materials ［J］. Acta Pedologica Sinica ， 2023 ， 60 （ 5 ）： 1297 - 1308 .

Ai Juanjuan ， Banfield C C ， Shao Guodong ， et al . What controls the availability of organic and inorganic P sources in top-and subsoils？ A 33P isotopic labeling study with root exudate addition ［J］. Soil Biology and Biochemistry ， 2023 ， 185 ： 109129 .

曹丽花，刘合满，赵世伟 . 不同改良剂对黄绵土水稳性团聚体的改良效果及其机制［J］. 中国水土保持科学， 2011 ， 9 （ 5 ）： 37 - 41 .

Cao Lihua ， Liu Heman ， Zhao Shiwei . Effect of soil conditioners on water stability of soil aggregates and its mechanisms in loessal soil ［J］. Science of Soil and Water Conservation ， 2011 ， 9 （ 5 ）： 37 - 41 .

江丽华，王梅，张文君，等 . 固氮、解磷、解钾混合菌株协同固定化技术［J］. 中国农学通报， 2010 ， 26 （ 12 ）： 18 - 21 .

Jiang Lihua ， Wang Mei ， Zhang Wenjun ， et al . Study of immobilization technique of nitrogen-fixing bacteria， phosphobacteria and silicate bacteria used for microbiological fertilizer ［J］. Chinese Agricultural Science Bulletin ， 2010 ， 26 （ 12 ）： 18 - 21 .

马馥扬，曹巍巍，彭昊，等 . 不同改良剂对盐渍土壤的综合改良效应研究［J］. 灌溉排水学报， 2025 ， 44 （ 1 ）： 89 - 96 .

Ma Fuyang ， Cao Weiwei ， Peng Hao ， et al . The effect of different soil amendment agents on physical and chemical properties of saline soils ［J］. Journal of Irrigation and Drainage ， 2025 ， 44 （ 1 ）： 89 - 96 .

Song Hewei ， Wang Baoyu ， Yu Zhiguo ， et al . Multifunctional bacterium induced carbonate precipitation with low nitrogen effectively remediates cadmium polluted water ［J］. Journal of Water Process Engineering ， 2024 ， 67 ： 106204 .

Xue Zhongfei ， Cheng W C ， Wang Lin ， et al . Immobilizing lead in aqueous solution and loess soil using microbially induced carbonate/phosphate precipitation （MICP/MIPP） under harsh pH environments ［J］. Journal of Hazardous Materials ， 2024 ， 480 ： 135884 .

颜路明，郭祥泉 . 盐碱胁迫对香樟幼苗根际土壤酶活性的影响［J］. 土壤， 2017 ， 49 （ 4 ）： 733 - 737 .

Yan Luming ， Guo Xiangquan . Effect of salinity-alkalinity stress on the rhizosphere soil enzyme activity of camphor seedlings ［J］. Soils ， 2017 ， 49 （ 4 ）： 733 - 737 .

谢显秋，张瑞楠，韦江璐，等 . 4株甘蔗固氮菌株活化土壤养分及影响土壤酶活的分析［J］. 分子植物育种， 2024 ， 22 （ 3 ）： 859 - 870 .

Xie Xianqiu ， Zhang Ruinan ， Wei Jianglu ， et al . Analysis of four nitrogen fixing sugarcane strains activating soil nutrients and affecting soil enzymes ［J］. Molecular Plant Breeding ， 2024 ， 22 （ 3 ）： 859 - 870 .

Liu Jie ， Li Hui ， Yuan Zhenyu ， et al . Effects of microbial fertilizer and irrigation amount on growth， physiology and water use efficiency of tomato in greenhouse ［J］. Scientia Horticulturae ， 2024 ， 323 ： 112553 .

Bi Yanpeng ， Zhou Beibei ， Ren Peiqi ， et al . Effects of Bacillus subtilis on cotton physiology and growth under water and salt stress ［J］. Agricultural Water Management ， 2024 ， 303 ： 109038 .

黄妍，吴迪 . 微生物合成吲哚乙酸及其对植物作用的研究进展［J］. 浙江农业科学， 2024 ， 65 （ 11 ）： 2659 - 2664 .

Huang Yan ， Wu Di . Research progress on microbial synthesis of indole-3-acetic acid and its effects on plants ［J］. Journal of Zhejiang Agricultural Sciences ， 2024 ， 65 （ 11 ）： 2659 - 2664 .

Chen Qingchao ， Hu Tao ， Li Xiaohua ， et al . Phosphorylation of SWEET sucrose transporters regulates plant root： Shoot ratio under drought ［J］. Nature Plants ， 2021 ， 8 （ 1 ）： 68 - 77 .

Narayanasamy S ， Uthandi S . Plant growth promoting signatory volatiles emitted by a drought-tolerant bacterium Bacillus altitudinis FD48 and its role in moisture stress alleviation in rice （ Oryza sativa L.）［J］. Plant Stress ， 2024 ， 14 ： 100621 .

Moreno-Lora A ， Velasco-Sánchez Á ， Delgado A . Effects of microbial inoculants and organic amendments on wheat nutrition and development in a variety of soils ［J］. Journal of Soil Science and Plant Nutrition ， 2023 ， 23 （ 3 ）： 3329 - 3342 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Extraction methods and distribution characteristics of farmland bunds at different spatial scales

Structure and variation characteristics of agricultural non-point source pollution in Qinghai Province from 2009 to 2023

Characteristics of wind-sand environment and gully entering process in Shajiawan small watershed in middle reaches of Yellow River

Collapsibility characteristics and microscopic mechanisms of loess in Ili region under freeze-thaw cycles

Structure and shear strength of amorphous iron oxide-kaolinite cementation system in red soil

Related Author

No data

Related Institution

No data

⁰