胡小東, 柴云霞, 鄒陽, 吳杰
1 云南省煙草公司楚雄州公司,云南楚雄,675000;2重慶市煙草公司涪陵分公司,重慶涪陵,408000
烤煙根際促生菌應(yīng)用研究進展
胡小東1, 柴云霞1, 鄒陽1, 吳杰2
1 云南省煙草公司楚雄州公司,云南楚雄,675000;2重慶市煙草公司涪陵分公司,重慶涪陵,408000
植物根際促生菌(PGPR) 對植物的生命活動可產(chǎn)生特定肥效及生理作用,在綠色有機煙葉生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護以及高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用,目前PGPR已在國內(nèi)烤煙生產(chǎn)實踐中得到推廣應(yīng)用。文章簡述PGPR在國內(nèi)外的發(fā)展運用情況,綜述了國內(nèi)烤煙PGPR優(yōu)良菌株篩選,PGPR菌肥在烤煙育苗、抗病、減肥、提質(zhì)增效等方面的使用情況,討論了影響PGPR運用的因素,并展望了烤煙PGPR的發(fā)展前景。
烤煙;PGPR;應(yīng)用研究
德國科學(xué)家Lorenz Hiltner[1]在1904年首先提出了根際(Rhizosphere)的概念,用于描述植物根系周圍的微區(qū)土壤。在根際微區(qū)內(nèi),土壤的理化特性、微生物的數(shù)量、活性和群落結(jié)構(gòu)顯著不同于非根際土壤,是一個極其特殊的土壤生態(tài)系統(tǒng),這些特性與植物的養(yǎng)分吸收、土壤養(yǎng)分的生物有效性和土傳病害的發(fā)生密切相關(guān)[2]。植物根際促生細(xì)菌(Plant growth promoting rhizobacteria,PGPR)原指定殖于植物根際的可以促進植物生長的細(xì)菌類群[3],現(xiàn)在更多的是指一類存活在土壤或定殖于植物莖葉、根際、根表或根內(nèi)的可促進植物生長、防治病害、增加作物產(chǎn)量的有益菌群[4-5]。PGPR已成為生物防治的重點研究領(lǐng)域[6-9],大量文獻表明PGPR具有促進植物生長,拮抗病原微生物,提高植物抗性,修復(fù)土壤重金屬等功能。部分PGPR可以分泌吲哚乙酸、細(xì)胞分裂素、脫落酸等植物激素以及利用1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸 (1-aminocyclopropane-1-carboxylate,ACC) 作 為唯一氮源,促進植物的生長發(fā)育[10-11], 還可通過合成鐵載體(Siderophore),生物固氮(Nitrogen fi xation)、溶 磷 (Phosphate solubilization)、 解 鉀(dissolving potassium)等途徑,提供植物可利用的營養(yǎng)物質(zhì)[12];其次,PGPR能合成硝基吡咯菌素、托酚酮、藤黃綠膿菌素等抗生素,誘導(dǎo)植物產(chǎn)生系統(tǒng)抗性,與病原菌競爭有限的生活空間和營養(yǎng)等途徑抵抗病原微生物對植物的侵染,提高植物抗病性;此外,某些對重金屬具有抗性的根際細(xì)菌可以通過釋放螯合劑和生物表面活性劑(Biosurfactant)、酸化土壤環(huán)境(合成低分子有機酸)、改變氧化還原電位等方式提高重金屬的生物有效性,促進植物對土壤重金屬的提取效率,修復(fù)污染土壤[13-14]。
目前,PGPR的促生防病研究發(fā)展蓬勃,國際上已有專門的PGPR研討會,我國十分重視PGPR的開發(fā)和應(yīng)用,PGPR在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用也較為廣泛,且注冊登記的促生菌種也最多,國內(nèi)現(xiàn)在使用多是芽孢桿菌屬(Bacilli),這與其它國家強調(diào)使用假單胞菌屬(Pseudomads)不同[15]。PGPR肥料在小麥、水稻和玉米等農(nóng)作物及蔬菜上的應(yīng)用效果良好[16-17],但用于烤煙生產(chǎn)的報道目前甚少,本文綜述了國內(nèi)烤煙PGPR優(yōu)良菌株篩選,PGPR菌肥在烤煙育苗、施肥、抗病、質(zhì)量提升等方面的使用情況,影響烤煙PGPR運用的因素等,并展望了烤煙PGPR的發(fā)展前景,以期為烤煙PGPR的應(yīng)用提供參考。
由于野外植物根際土壤是PGPR高密度集中地,因此該區(qū)域成為篩選PGPR的最佳來源地。通常認(rèn)為根際土壤是指緊密附著在植物根表(1~3mm區(qū)域)的土壤。根際土壤的采集一般使用抖擻法,將植物根表土壤劇烈抖掉后,仍緊密附著植物根部的土壤作為根際土壤,用于篩選工作。關(guān)于烤煙菌株篩選與鑒定的實例研究報道很多,主要分布的屬是假單胞菌屬(Pseudomonas),其次為芽孢桿菌屬(Bacillus)、黃桿菌屬(Flavobacterium)、節(jié)桿菌屬(Arthrobacter)、腸桿菌屬(Enterobacter)[18]。
方敦煌[19](2001)篩選到拮抗煙草黑脛病菌的菌株98株,其中4株防治效果分別為75.7%,78.6%,78.6%,79.3%,超過藥劑對照;1998-2001年間篩選出一株對煙草赤星病具較強拮抗性菌株AM6,經(jīng)鑒定為球胞鏈霉菌(Streptomycesglobispotus)[20]。顧金剛[21](2002)對篩選出的6株具有明顯促生防病作用的煙草根圍細(xì)菌RB-42,RB-78,RB-89,RB-1,RB-59,R2采用BioMrieuxATB系統(tǒng)進行了鑒定,結(jié)果可將RB-42,RB-78,RB-89,RB-59分別鑒定為Pseudomonasfl uorescens-1,Pseudomonas aeruginosa,Pseudomonasfl uorescens-2,Enterobacter clocae。結(jié)合計算機測定和補充的生理生化特性測定結(jié)果,RB-1,R2可分別鑒定為Enterobacter gergoviae,Agrobacteriumradibacter。隨后,他[22-23]對其中的熒光假單胞桿菌RB-42、RB-89的趨化性、煙草根部定殖以及抑制煙草黑脛病病原菌的作用進行了研究。張朝輝[24-25](2010)、李曉舉[26](2011)和劉劍君[27](2011)應(yīng)用16S rDNA序列分析構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹,結(jié)合生理指標(biāo)、生化反應(yīng),分離自煙株根際的高效抗生菌B03、固氮菌N05、解磷菌P04、解鉀菌K03,進行鑒定后發(fā)現(xiàn),抗生菌B03屬于芽孢桿菌屬(Bacillus),可能是蠟狀芽孢桿菌(Bacillus cereus)、固氮菌N05屬于產(chǎn)堿菌屬(Alcaligenes),是糞產(chǎn)堿菌(Alcaligenesfaecalis)、解磷菌P04屬于腸桿菌屬(Enterobacter),是陰溝腸桿菌(Enterobacter cloacae)、解鉀菌K03亦屬于腸桿菌屬(Enterobacter),可能是阿氏腸桿菌(Enterobacterasburiae),均非病原菌,可用于菌肥生產(chǎn)。席淑雅[28](2009)從烤煙根際分離得到2株細(xì)菌菌株A03和B04,平板測定顯示菌株對煙草角斑病、青枯病和赤星病的3種煙草病害病原菌有較強的拮抗作用,其中B04菌株具有解磷能力。謝和[29-30](1998,1999)、黃靜文[31](2010)和陳晨[32](2012)分別分離出煙堿降解菌株,包括枯草芽孢桿菌、短小芽孢桿菌Van35 (BacilluspumilusVan35)和細(xì)菌5-28,能有效降解煙葉中的煙堿。
現(xiàn)有研究結(jié)果顯示PGPR菌肥在煙草育苗領(lǐng)域應(yīng)用潛力較大, 主要表現(xiàn)在提高種子發(fā)芽率、成苗素質(zhì)、移栽成活率和對煙草病害的抗性。席淑雅[28](2009)將菌株A03和B04擴大培養(yǎng)制成菌肥按1%的比例拌入育苗基質(zhì)中應(yīng)用于烤煙漂浮育苗,可明顯提高種子發(fā)芽率(播種后27 d,A03菌肥處理種子發(fā)芽率比CK顯著提高53.1%)、成苗素質(zhì)(如菌株A03菌肥處理煙苗莖高、莖粗、莖干重、根鮮重和根長分別比CK提高51.1%、19.8%、84.4%、50.3%和53.7%,)和對煙草病害的抗性(菌肥處理移栽成活率均為100%)。張國勝[33](2011)則在食用菌菌糠中添加1%的PGPR菌肥,用以替代草炭制備烤煙漂浮育苗基質(zhì),出苗率與成苗素質(zhì)與商品基質(zhì)無顯著性差異,與張朝輝[24]研究結(jié)論基本一致。
PGPR菌肥能直接或間接的增強土壤肥力,為植株提供營養(yǎng)元素,降低烤煙化肥施用量,一方面,通過根瘤菌、自生固氮菌或者聯(lián)合固氮菌為植物提供氮素營養(yǎng),大氣中含有接近 80%的氮氣,不能直接被植物利用,只有通過微生物的固氮作用才可以固定空氣中的氮;另一方面,通過解磷菌、解鉀菌或者混和菌種的生理活動,分泌酸或酶類釋放土壤和化肥中不溶性磷素和鉀素,為植株提供磷、鉀素營養(yǎng)。
固氮菌能夠降低氮肥使用量,特別是在含N量較低、土層薄的山地或者在土壤N源不足的情況下,施用固N菌有減少化肥用量,增加煙葉收益,提高煙葉品質(zhì)的作用[34-35]。解磷菌、解鉀菌可以降低磷肥、鉀肥使用量而不影響煙葉產(chǎn)質(zhì)量,王豹祥[36](2011)使用PGPR菌肥可適當(dāng)減少化肥用量(減少常規(guī)NPK施肥量的20%),提高烤煙根際微環(huán)境的生物量碳含量和解磷菌的數(shù)量,烤煙產(chǎn)量和凈產(chǎn)值分別提高4.52%和24.68%。張朝輝[24-25](2010,2011)將解鉀菌K03菌株制作菌肥,減施20%的K肥,與全量施用K肥相比,可顯著提高不同生長期烤煙根際細(xì)菌數(shù)量和解鉀菌的數(shù)量,降低放線菌的數(shù)量和現(xiàn)蕾期真菌的數(shù)量,烤煙根際微生物區(qū)系以細(xì)菌和解鉀菌為優(yōu)勢菌群。值得注意的是,現(xiàn)階段的研究只能證明PGPR菌肥能夠降低化肥的使用量,尚未見到其可取代化肥的有力證據(jù)。
PGPR 促生和生防作用的關(guān)鍵是在植物根部的定殖,從而在與其它微生物的營養(yǎng)競爭和位點競爭上具有很大的優(yōu)勢。PGPR能夠有效利用植物根際營養(yǎng)和分泌物,帶動其它相同類群土壤土著微生物的生長繁殖,同時減少了病原菌必需的營養(yǎng)物質(zhì),目前PGPR生防研究主要集中在土傳病害上。方敦煌[37](2003)利用拮抗細(xì)菌GP13防治煙草黑脛病,有較好的防治效果,防效為52.2%-83.3%,與藥劑對照的防治效果相當(dāng);此外,他篩選的拮抗煙草赤星病的菌株AM6抗菌物質(zhì)的粗提液100倍稀釋后防效最好,田間防效80.3%。顧金剛[23](2004)發(fā)現(xiàn)RB-42和RB-89菌體、無菌發(fā)酵液抑制煙草黑脛病原的菌絲生長、游動孢子囊的產(chǎn)生和游動孢子的萌發(fā),菌株的作用機制是產(chǎn)生抗生素類物質(zhì)抑制病原菌。陳國康[38](2008)在重慶煙區(qū)青枯病防治研究中,使用了青枯3號和青枯2號兩種菌劑。青枯3號生防菌為芽抱桿菌B-16-11菌劑,相對防效28.5%;青枯2號生防菌由芽抱桿菌B-16-11和熒光假單胞桿菌P-84-3混和制成菌劑,如搭配使用移栽靈和甲霜靈錳鋅的效果更好。席淑雅[28](2009)利用平板測定菌株A03和B04,發(fā)現(xiàn)其對煙草角斑病、青枯病和赤星病的病原菌有較強的拮抗作用。吳風(fēng)光[39](2010)在烤煙移栽時施入抗生菌芽孢桿菌株A03菌肥,能明顯提高烤煙根際細(xì)菌的數(shù)量,顯著降低放線菌的數(shù)量,施用抗生菌肥能夠提高烤煙對病毒病的抗性。光映霞[40](2012)用微生物菌劑(枯草芽孢桿菌)的原始發(fā)酵菌液稀釋數(shù)倍,對烤煙進行根施,對烤煙脈斑病有一定的防治作用,以原始發(fā)酵菌液稀釋3倍的防治效果較好,可達到48.55%。
此類研究開展相對較早,PGPR菌肥屬于微生物菌肥的一種,而微生物菌肥在我國早在20世紀(jì)50年代就展開研究。盧江平[34](1996)和閻啟富[35](1997)分別在在文山州和楚雄州驗證了共生性廣譜生物固N菌劑在烤煙上的應(yīng)用價值,發(fā)現(xiàn)烤煙苗期施用固N菌可促進幼苗生長;移栽時施用增大上部葉,推遲葉片成熟,能有效提高煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量。王豹祥[36](2011)使用PGPR菌肥分別提高烤煙產(chǎn)量和凈產(chǎn)值4.52%和24.68%。吳風(fēng)光[39](2010)在烤煙移栽時施入抗生菌芽孢桿菌株A03菌肥,烤煙畝產(chǎn)量比CK處理提高10.45%,產(chǎn)值提高11.22%,上等煙率、均價也高于CK和商品菌肥處理。李曉舉[26](2011)將解磷菌P04制作菌肥,在移栽時施入,烤煙產(chǎn)量、產(chǎn)值和均價高于CK。李蘭玉[41](2013)發(fā)現(xiàn)施用微生物菌肥的處理,產(chǎn)值和產(chǎn)量較當(dāng)?shù)爻R?guī)栽培要好,其中,以施yw03菌肥80mL/株的處理產(chǎn)量和產(chǎn)值最高。
朱海濱[42](2007)發(fā)現(xiàn)在一定范圍內(nèi),隨著土壤解磷菌含量的提高,烤后上部煙葉2-異丙基-5-酮基己醛和下部葉茄酮含量呈現(xiàn)增加的趨勢,而下部葉4-乙烯基-2-甲氧基苯酚含量則會呈現(xiàn)減少的趨勢;同時,在一定范圍內(nèi),隨著土壤芽孢桿菌含量的提高,烤后中部煙葉茄酮含量會呈現(xiàn)增加的趨勢,而4-乙烯基-2-甲氧基苯酚含量則會呈現(xiàn)減少的趨勢。王毅[43](2009)應(yīng)用節(jié)桿菌處理的B3F煙葉香氣量、濃度較高,香韻較好,雜氣較輕,胡蘿卜素類含量最高,而苯丙氨酸類和棕色化合物含量最低,西柏烷類化合物含量處于中間水平,節(jié)桿菌菌劑處理可降低煙葉中煙堿含量,增加煙葉中致香成分含量,改善煙葉的品質(zhì)。雷麗萍[44](2008)應(yīng)用節(jié)桿菌K7和K3菌株菌懸液處理K326的采收后煙葉,煙堿含量均有不同程度的降低,在田煙上使用效果略好于地?zé)?,對中部葉香氣質(zhì)的影響最大。經(jīng)節(jié)桿菌處理后,煙葉的香氣質(zhì)、香氣量增加,煙氣細(xì)膩,刺激性減輕,勁頭有所下降且余味改善。謝和[29-30]、黃靜文[31]和陳晨[32]分別利用不同的降堿菌降低煙葉中煙堿含量,調(diào)和化學(xué)成分和致香物質(zhì),提高煙葉有效性。
根際微生物多樣性反映了微生物群落的代謝活躍程度,在土壤中接種PGPR,只要能存活,無論是否改變微生物群落結(jié)構(gòu),都會在一定程度上影響群落的代謝活性。因此,接種PGPR是否能在土壤中存活并競爭是一個十分關(guān)鍵的問題,受耕作措施、不同施肥類型、不同烤煙基因類型和不同生長階段、土壤不同質(zhì)地和根際其他微生物之間的互作關(guān)系等因素的影響。
保護性耕作是指通過少耕、免耕、地表微地形改造技術(shù)及地表覆蓋、合理種植等綜合配套措施,從而減少農(nóng)田土壤侵蝕,保護農(nóng)田生態(tài)環(huán)境,并獲得生態(tài)效益、經(jīng)濟效益及社會效益協(xié)調(diào)發(fā)展的可持續(xù)農(nóng)業(yè)技術(shù)[45]。國內(nèi)烤煙采用保護性耕作措施而影響烤煙PGPR的研究主要集中在作物輪作、多作種植、綠色覆蓋種植、秸稈覆蓋等方面。
連作可以降低植煙土壤細(xì)菌群落的數(shù)量和多樣性,使其結(jié)構(gòu)趨于簡單,相似性提高;真菌群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,可能是引發(fā)連作障礙的原因之一。元野[46](2011)發(fā)現(xiàn)連作2a和5a的植煙土壤中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)相似性高,與大豆-玉米-烤煙輪作和玉米-大豆-烤煙輪作根際細(xì)菌微生物群落差異大;對于真菌群落結(jié)構(gòu),大豆-小麥-烤煙、大豆-玉米-烤煙和玉米-大豆-烤煙的根際真菌群落結(jié)構(gòu)相似性高,連作2a和5a煙草根際真菌群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,且以連作5a處理的變化為大。陳良存[47](2012)發(fā)現(xiàn)隨著連作年限的增加,連作土壤微生物數(shù)量有減少趨勢,連作4a后降低明顯。段玉琪[48](2012)分別提取輪作和連作土壤總DNA,用細(xì)菌16SrDNA特異引物擴增出細(xì)菌16SrDNA,建立克隆文庫。用限制性內(nèi)切酶HaeIII和AfaI進行PCR-RFLP分析,分別得到177和147個酶切類型,結(jié)果表明生物多樣性指數(shù)和豐富度指數(shù)均表現(xiàn)為輪作大于連作;通過構(gòu)建兩克隆文庫的系統(tǒng)發(fā)育樹,發(fā)現(xiàn)連作使植煙土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)趨于簡單,從而導(dǎo)致微生物群落功能失調(diào)。
現(xiàn)有研究報道涉及的綠肥種類較多,且不同種類綠肥對PGPR的數(shù)量、多樣性和構(gòu)成有著不同的影響。郭飛[49](2004)和王中美[50](2007)分別使用大麥、小麥和紫云英作為綠肥來調(diào)節(jié)土壤根際真菌、細(xì)菌和放線菌的數(shù)量,發(fā)現(xiàn)綠肥壓青提高了根際真菌、細(xì)菌和放線菌的數(shù)量,并且隨著壓青量的增加逐漸增加;細(xì)菌、放線菌和真菌數(shù)量在煙株的各個生育時期都顯著高于CK;旱地小麥壓青和稻田紫云英壓青的各處理對細(xì)菌和放線菌數(shù)量的影響,稻田比旱地大,對真菌數(shù)量的影響,旱地比稻田的大。崔鳴[51](2012)用紫花苜蓿作為適宜連作重茬烤煙地種植的綠肥作物,在旺長期可生產(chǎn)鮮紫花苜蓿6001.5-10000.5kg /hm2,綠豆粒大小的根瘤菌1.0-1.5×105個。種植綠肥后,土壤有機質(zhì)和全N增加幅度超過了5%,堿解N和速效P和微量元素有效Cu、有效Zn、有效B均有一定增加。
秸稈還田能增加植煙土壤根際微生物的數(shù)量;還田的秸稈種類不同,還田條件不同都會影響PGPR的數(shù)量和種類。沙濤[52](2000)測定了施加小麥稈糠、玉米稈糠后植煙土壤中細(xì)菌、霉菌、放線菌、解磷菌、解鉀菌、硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌7類菌群的分布及數(shù)量,發(fā)現(xiàn)一定數(shù)量的秸稈還田能顯著或極顯著地增加20-40cm耕作層中微生物的數(shù)量。尚志強[53](2011)指出秸稈還田能明顯的增加植煙土壤根際微生物的數(shù)量;就秸稈種類和根際微生物數(shù)量關(guān)系而言,植煙土壤根際細(xì)菌和放線菌數(shù)量依次為麥稈還田>稻稈還田>空白對照組;根際真菌的數(shù)量依次為空白對照組>麥稈還田>稻稈還田;從不同秸稈還田的植煙土壤中分離的根際自生固氮菌、解磷菌、解鉀菌以革蘭氏陰性桿菌為主,分別屬于10個屬,不同秸稈還田條件對根際3類細(xì)菌的種類和數(shù)量都有影響。
不同類型肥料的施用能夠改變PGPR菌群的微環(huán)境,從而影響菌群的數(shù)量和結(jié)構(gòu)。PGPR通過其特定菌株的自身代謝,改變土壤中某些元素的形態(tài)使之有效化,促進作物生長并使環(huán)境中的養(yǎng)分得以充分發(fā)揮。
在有機無機肥配施的土壤中,自生固氮菌、解磷菌和解鉀菌的多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)和優(yōu)勢度指數(shù)均較高。喻會平[54](2010)通過大田試驗發(fā)現(xiàn)復(fù)合肥配施油枯能明顯提高根際細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物的數(shù)量,但配施的油枯類型不同和烤煙生長發(fā)育階段不同,對根際微生物的影響有所差異。旺長期前,根際細(xì)菌、放線菌和真菌數(shù)量表現(xiàn)為配施發(fā)酵油枯高于未發(fā)酵油枯的,旺長期后則相反。丁偉[55](2012)利用7a的定位施肥試驗,研究了不施肥、單施化肥和有機無機肥配施對植煙土壤微生物的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)有機無機配施的處理土壤微生物數(shù)量最多,代表細(xì)菌和放線菌的磷脂脂肪酸最多,土壤微生物的多樣性指數(shù)和優(yōu)勢度指數(shù)最高。在土壤自生固氮菌、解磷菌和解鉀菌中,分離率最高的是芽孢桿菌屬,在26%-50%之間變化。有機無機肥配施還提高了這3種有益微生物的數(shù)量,單施化肥則無顯著影響。
彭智良[56](2009)發(fā)現(xiàn)施用有機肥可以明顯增加煙田土壤根際細(xì)菌和放線菌的數(shù)量,其中施用餅肥+腐殖酸的煙田,根際與非根際土壤中細(xì)菌數(shù)量較多,煙株生長中、后期的根際放線菌數(shù)量較高;施用氨基酸肥的煙田,煙株生長前期根際放線菌數(shù)量較高;施用有機肥沒有增加土壤中真菌的數(shù)量。張曉海[57](2003)、鄭華[58-59](2009, 2012)和陳堯[60](2012)分別完成了菜籽餅肥影響烤煙根際微生物的試驗,發(fā)現(xiàn)施用菜籽餅均增加了煙田(煙地)土壤的細(xì)菌數(shù)量,田煙效果比地?zé)熋黠@。而對土壤放線菌和霉菌影響較小。施用菜籽餅提高了煙田(煙地)烤煙生育中后期根際解磷菌和解鉀菌的數(shù)量,增強了烤煙生育中后期土壤供肥能力;特別是供應(yīng)磷鉀的能力。但過量施用會導(dǎo)致烤煙生育后期根際土壤硝化細(xì)菌數(shù)量的增加。因此,在烤煙生產(chǎn)實踐中,適時適量施用餅肥十分重要。張雪芹[61](2009)發(fā)現(xiàn)施用緩釋肥料提高土壤中解磷菌的數(shù)量和解磷菌的溶磷能力。施用緩釋肥料和普通肥料的土壤中解磷菌總量為分別為7.6×106個/g干土和2.3×105個/g干土,且解磷菌的總量都高于不施肥的處理。
不同基因型烤煙和烤煙不同生長發(fā)育階段,其根部微環(huán)境會隨之改變,根際微生物數(shù)量就會受到影響。楊鐵釗[62](2009)發(fā)現(xiàn)農(nóng)大202、K326和NC89根際細(xì)菌數(shù)量差異達到極顯著,而放線菌數(shù)量差異不顯著。劉巧真[63](2013)以中煙100、NC297和KRK26為材料,發(fā)現(xiàn)3個基因型烤煙根區(qū)土壤細(xì)菌、真菌、放線菌、解磷菌數(shù)量隨生育期變化規(guī)律基本一致,但現(xiàn)蕾期和采收結(jié)束均表現(xiàn)為KRK26根區(qū)的土壤真菌和解磷菌數(shù)量明顯高于其他2個品種。根區(qū)土壤解鉀菌、硝化細(xì)菌和纖維素分解菌變化規(guī)律和數(shù)量在烤煙基因型間差異明顯。張友杰[64](2010)通過盆栽試驗發(fā)現(xiàn)砂壤土條件下的氨化細(xì)菌和壤土下的解鉀菌數(shù)量表現(xiàn)為先升后降后期有所回升的規(guī)律;真菌、放線菌、壤土條件下的解磷菌和砂壤土下的解鉀菌數(shù)量表現(xiàn)先降后升;除堿性磷酸酶外,所測的土壤酶和微生物在烤煙不同生育階段差異極顯著。張錦韜[65](2010)發(fā)現(xiàn)煙株的根際土壤中,細(xì)菌和真菌在團棵期的數(shù)量較少,成熟期或采烤后期,細(xì)菌數(shù)量達到最大值,而真菌則在旺長期或成熟期達到最大值,團棵期至旺長期根際與非根際土壤中真菌數(shù)量基本上保持上升趨勢;放線菌數(shù)量在團棵期較多,且根際土壤略大于非根際土壤;根際和非根際土壤中放線菌數(shù)量與土壤中的有機質(zhì)、速效氮存在顯著相關(guān)性,尤其是根際土壤中的有機質(zhì)與放線菌的相關(guān)性達極顯著水平;根際土壤細(xì)菌與速效氮、速效磷、速效鉀存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系,所以土壤中適當(dāng)?shù)臓I養(yǎng)對煙株防治細(xì)菌性病害有一定益處。
不同的根際土壤類型影響根際微生物的數(shù)量、活性和群落結(jié)構(gòu),它們與植物的養(yǎng)分吸收、土壤養(yǎng)分的生物有效性和土傳病害的發(fā)生密切相關(guān)。湛方棟[66](2004)指出在中性紫色土中,細(xì)菌和放線菌的種群多樣性大于黃壤和黃色石灰土;真菌種群多樣性為黃壤>黃色石灰土>中性紫色土。根際放線菌種群多樣性變化在三種土壤上表現(xiàn)各不相同。此外,在中性紫色土中,根際細(xì)菌和放線菌種群多樣性變幅最?。辉邳S色石灰土中,細(xì)菌種群多樣性變幅最大;在黃壤中,放線菌種群多樣性變化最大,真菌種群多樣性在三種土壤上的變化相似。韓富根[67](2010)發(fā)現(xiàn)不同土壤條件下烤煙各時期根際微生物區(qū)系和微生物生理菌群數(shù)量存在著較大的差異,其中暗棕壤黏土和暗棕壤黑砂土比白漿土更適合細(xì)菌和解鉀菌的生長,白漿土真菌數(shù)的變化幅度較大,暗棕壤黏土和暗棕壤黑砂土在烤煙生育期內(nèi)放線菌數(shù)量的變化較大,明顯大于白漿土;自生固氮菌在移栽后60d前數(shù)量均較低,60d后急劇升高,100d時暗棕壤黏土和暗棕壤黑砂土自生固氮菌數(shù)量顯著高于白漿土;氨化菌生長的最適宜期出現(xiàn)的早晚順序為:暗棕壤黏土>暗棕壤黑砂土>白漿土。趙輝[68](2010)總體上講,不同土壤類型根際微生物數(shù)量表現(xiàn)出差異性。根際細(xì)菌、真菌和放線菌總量均以黃棕壤中最多;根際細(xì)菌和放線菌總量均以黃褐土中最少;根際解鉀菌、自生固氮菌和氨化細(xì)菌總量均以棕壤中最多;根際解磷菌和芽孢桿菌均以黃棕壤中最多。陳良存[47](2012)發(fā)現(xiàn)褐土烤煙根際土壤細(xì)菌、固氮菌、真菌數(shù)量均高于黃棕壤。
我國的微生物肥料種類多,應(yīng)用范圍廣的特點,具有良好前景,而PGPR作為其中的研發(fā)和應(yīng)用熱點,發(fā)展勢頭良好[69]。從多年應(yīng)用實踐看,PGPR肥料增產(chǎn)效果的有無和大小取決于幾個條件,如適合的高效菌種;嚴(yán)格的生產(chǎn)條件;完善的菌劑質(zhì)量監(jiān)督制度和合格的產(chǎn)品質(zhì)量;科學(xué)的應(yīng)用方法。選擇適用地區(qū)(土壤類型、肥力水平、氣候條件等)和適用作物及其品種也有重要的關(guān)系[70]。從研發(fā)和應(yīng)用兩個方面來看,PGPR要在烤煙生產(chǎn)上去取得更好成果,可以在以下幾個方面展開深入研究:
(1)烤煙PGPR的篩選策略研究?,F(xiàn)階段烤煙PGPR的篩選主要圍繞烤煙根際土壤開展,但由于野生植物根際土壤是PGPR高密度集中地,該區(qū)域成為篩選PGPR的最佳來源地,如何在野外植物根際土壤篩選出適合烤煙的PGPR,需要酌情考慮。另外,通過體外促生能力篩選PGPR是一條可行途徑,但是部分菌株的生化途徑是誘導(dǎo)型的,如何使其在實驗室的表達能力在烤煙根際間維持,也是篩選時應(yīng)該注意的問題。在篩選獲得的PGPR優(yōu)良菌株的基礎(chǔ)上,對其進行誘變育種,或基因克隆、基因缺失,獲得改進的高效低毒的生產(chǎn)菌株,這方面的研究也是可行的。
(2)PGPR生防機理研究
目前利用PGPR防治植物病害已成為植病生防工作者之共識。PGPR在烤煙生防研究取得了一定進展,但是在PGPR生防機理在烤煙上的研究運用報道較少,另外,由于PGPR菌株在根部的定殖差異,導(dǎo)致其生防作用的不穩(wěn)定[71],陳曉斌[72]提出了提高PGPR作用穩(wěn)定性的可能改進策略,包括提高用于處理的菌劑量;PGPR菌株的復(fù)配和混配;PGPR菌株的遺傳工程改良;生防和化保結(jié)合;建立綜合生防體系等五個方面。但是未見在烤煙生產(chǎn)實際運用的報道。
(3)PGPR生產(chǎn)運用研究
隨著科學(xué)的發(fā)展和技術(shù)的進步,篩選和鑒定促生菌和抗病菌的手段的改善,人們對促生菌和抗病菌的了解及認(rèn)識逐步加深,大大地促進了這些菌劑的開發(fā)和商品化。PGPR菌肥的廣泛使用,效果深入人心,但在使用過程中,由于有效菌數(shù)量不足、雜菌超標(biāo)和保質(zhì)期相對較短等因素,其應(yīng)用效果不夠穩(wěn)定,影響進一步推廣應(yīng)用;部分菌肥以“知識產(chǎn)權(quán)”和“技術(shù)秘密”為由,不公布肥料中有效菌種的種類和數(shù)量,存在一定安全隱患,也影響對產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督;部分產(chǎn)品盲目配加菌種種類,缺乏對PGPR菌株作科學(xué)合理的組合研究。在研究過程中,往往出現(xiàn)實驗室和農(nóng)田技術(shù)轉(zhuǎn)換不到位的問題,在實驗室表現(xiàn)良好的菌劑在大田應(yīng)用中存在效果不明顯、起效條件苛刻的現(xiàn)象,因此,加強應(yīng)用技術(shù)適應(yīng)性研究和對農(nóng)民的技術(shù)指導(dǎo)是PGPR成功運用的關(guān)鍵之一。因此,應(yīng)該針對以上問題展開專項研究。
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Advances in the application of plant growth promoting bacteria in rhizosphere of fl ue-cured tobacco
HU Xiaodong1, CHAI Yunxia1, ZOU Yang1, WU Jie2
1Yunnan Chuxiong Tobacco Company, Chuxiong 675000, Yunan, China;2 Chongqing Fuling Tobacco Company, Chongqing 408000, China
Active microbial plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) can produce a speci fi c fertilizer and exert certain physiological effect on plant.PGPR plays an important role in green organic tobacco production, ecological and environmental protection, and sustainable development of high-yield, high-quality, and high-ef fi ciency agriculture.Currently, PGPR has been widely used in domestic flue-cured tobacco production.This paper reviewed the development of application of PGPR home and abroad, selection of suitable PGPR strains for fl ue-cured tobacco, and application of PGPR in aspects of seedlings, disease resistance, fertility, quality and ef fi ciency improvement for fl ue-cured tobacco production as well as factors that in fl uence its application and good prospect of its application in fl uecured tobacco.
fl ue-cured tobacco; PGPR; application research
胡小東, 柴云霞, 鄒陽,等.烤煙根際促生菌應(yīng)用研究進展[J].中國煙草學(xué)報,2015,21(5)
云南省煙草公司科技計劃項目(2011YN24,2013YN25)
胡小東(1984—),碩士,農(nóng)藝師,主要從事煙葉生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)和推廣工作,Email:hxd20030100101@163.com
2014-07-15
:HU Xiaodong, CHAI Yunxia, ZOU Yang, et al.Advances in the application of plant growth promoting bacteria in rhizosphere of fl ue-cured tobacco [J].Acta Tabacaria Sinica, 2015, 21(5)