PGPB菌劑對(duì)5種紅樹(shù)小苗的野外接菌效應(yīng)1)

王榮麗 廖寶文 何雪香 李玫 管偉 張曉君

(中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所，廣州，510520) (廣東省林業(yè)科學(xué)研究院) (中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所)

PGPB菌劑對(duì)5種紅樹(shù)小苗的野外接菌效應(yīng)1)

王榮麗 廖寶文 何雪香 李玫 管偉 張曉君

(中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所，廣州，510520) (廣東省林業(yè)科學(xué)研究院) (中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所)

在湛江雷州附城鎮(zhèn)紅樹(shù)林苗圃進(jìn)行試驗(yàn)，研究了PGPB菌劑對(duì)5種紅樹(shù)小苗的野外接菌效應(yīng)。接菌后1 a，對(duì)供試小苗進(jìn)行了生長(zhǎng)指標(biāo)及葉片氮、磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定。結(jié)果表明：固氮菌(NGWB-y1)和溶磷菌(P7)以(1∶1)混合并按1∶10兌水的比例對(duì)苗床進(jìn)行接菌后明顯促進(jìn)了5種紅樹(shù)小苗的苗高、地徑、葉片數(shù)、生物量的生長(zhǎng)；與對(duì)照相比，5種紅樹(shù)葉片的氮、磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯升高。綜合看，PGPB對(duì)桐花(Aegicerascorniculatum)和秋茄(Kandeliacandel)的促生作用明顯大于拉關(guān)木(Lagunculariaracemosa)、紅海欖(Rhizophorastylosa)和白骨壤(Avicenniamarina)，對(duì)桐花的促進(jìn)作用主要表現(xiàn)在苗高、地徑、生物量的增加，對(duì)秋茄的促進(jìn)作用主要表現(xiàn)在葉片數(shù)、葉片全氮、全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加。PGPB接種5種紅樹(shù)小苗后，其土壤化學(xué)性質(zhì)的變化無(wú)規(guī)律。

PGPB；紅樹(shù)小苗；野外接菌

By the field experiment, we studied the inoculation effects on five species of mangrove plants in Zhanjiang. After one-year inoculation, we tested the growth index of seedlings. Mixed inoculation of nitrogen-fixing bacteria (NGWB-y1) and phosphate-solubilizing bacteria (P7) (1∶1) with the water of 1∶10 significantly promoted the increase of height, ground diameter, leaf number and biomass of five species of mangrove seedlings. The contents of nitrogen and phosphorus in leaves of five species of mangrove seedlings were obviously improved compared with the control group. PGPG inoculation inAegicerascorniculatumandKandeliacandelhas a geater promoting effect thanAvicenniamarina,RhizophorastylosaandLagunculariaracemosa. For Aegiceras corniculatum, PGPB inoculation has a significant effect on its height, ground diameter and biomass. The effects of PGPB inoculation onK.candelare: the number of blades has a big increase, and the content of total nitrogen and total phosphorus also increase.

紅樹(shù)林是生長(zhǎng)于熱帶亞熱帶海灘的一種特殊植物群落，是陸地生態(tài)系統(tǒng)向海洋生態(tài)系統(tǒng)過(guò)渡的一種獨(dú)特的森林生態(tài)系統(tǒng)[1]。由于生態(tài)系統(tǒng)交界處屬于生態(tài)環(huán)境脆弱帶，生物鏈簡(jiǎn)單、易斷裂、容易發(fā)生生態(tài)破壞、系統(tǒng)恢復(fù)力和抵抗力較差，種群可被替代概率大，自然干擾及人為干擾均能改變其功能[2]。紅樹(shù)林毀壞和退化普遍存在。就廣東湛江市紅樹(shù)林來(lái)說(shuō)，2005年調(diào)查發(fā)現(xiàn)，湛江市天然及引種紅樹(shù)及半紅樹(shù)植物種類較多，形成的群落類型達(dá)30多種，但保存較好的原始群落類型不多，群落受人為干擾和破壞嚴(yán)重。紅樹(shù)林造林引起人們極大關(guān)注。但就目前來(lái)說(shuō)，湛江市紅樹(shù)林造林還存在很多困難。政府投入大量資金進(jìn)行造林，但效果不佳。造林成活率低不僅有臺(tái)風(fēng)、海潮等自然原因，造林技術(shù)更是一個(gè)擺在造林人員面前的一個(gè)難題。接種植物促生菌PGPB被認(rèn)為是一種有效促進(jìn)植物生長(zhǎng)，提高植物抗逆能力，提高小苗造林成活率的有效途徑之一。因此，微生物制劑在農(nóng)林業(yè)提高植物生產(chǎn)力方面逐漸受到很多研究者的關(guān)注。20世紀(jì)50年代，原蘇聯(lián)就報(bào)道了采用有益微生物促進(jìn)作物增產(chǎn)。20世紀(jì)80年代后期加拿大西部Saskatchewan的Philom Bios公司成功推廣的解磷菌劑、固氮菌劑和解磷固氮混合菌劑，主要應(yīng)用作物有小麥、油菜、豌豆和牧草，平均增產(chǎn)10%～15%[3]。吉云秀等[4]就將從翅堿蓬(Suaedaheteroptera)根際土分離得到的4種菌接種于燕麥和黑麥草幼苗，結(jié)果表明，4種菌均能不同程度緩解鹽脅迫對(duì)燕麥和黑麥草幼苗的影響。姚如斌等[5]研究表明高效解磷細(xì)菌對(duì)楊樹(shù)的生長(zhǎng)有明顯的促進(jìn)作用。張輝等[6]研究表明促生菌對(duì)桉樹(shù)人工林地土壤肥力的提升有明顯的效果。國(guó)外對(duì)紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)中PGPB研究始于20世紀(jì)90年代初，并指出利用PGPB接種能有效促進(jìn)紅樹(shù)林幼苗和胚軸的生長(zhǎng)，而我國(guó)在該研究領(lǐng)域尚處于起步階段[7-8]。李玫等[3，9]、何雪香等[10]對(duì)紅樹(shù)植物木欖(Bruguieragymnoihiza)、秋茄(Kandeliacandel)、紅海欖(Rhizophorastylosa)接種溶磷固氮菌的研究也證實(shí)了促生菌對(duì)紅樹(shù)植物的促生效應(yīng)。我國(guó)對(duì)于紅樹(shù)植物促生菌促生效應(yīng)集中于室內(nèi)研究，在野外受潮汐等擾動(dòng)作用較大的環(huán)境下，促生菌的促生效果有待進(jìn)一步研究。因此，本研究對(duì)湛江雷州的一個(gè)苗圃的5種紅樹(shù)植物進(jìn)行PGPB接菌試驗(yàn)并在接菌1 a后監(jiān)測(cè)其生長(zhǎng)狀況。

1 研究區(qū)概況

廣東湛江位于北緯20°13′～21°40′，東經(jīng)109°35′～112°19′，是廣東省紅樹(shù)林分布最廣、面積最大、紅樹(shù)林物種分布最為豐富的地級(jí)市。紅樹(shù)林主要分布在徐聞縣五里鎮(zhèn)(20°13′N)和廉江高橋(21°33′N)之間的東西沿海地區(qū)，其中西段的紅樹(shù)林生長(zhǎng)最為繁盛。湛江市紅樹(shù)林分布區(qū)屬于北熱帶氣候區(qū)，年均溫28.3 ℃，最冷月均溫17.2 ℃，海水表面均溫23.7 ℃，鹽度2.97%～3.20%，年降水量約1 500 mm，終年幾乎無(wú)霜[11]。潮汐為混合全日潮，平均潮差2.53 m，最大潮差6.25 m。湛江市紅樹(shù)林分布區(qū)土壤多為濱海沙土和濱海鹽土，其中濱海鹽土多為淺海沉積或河流沖積物發(fā)育而成，形成淤泥深厚、肥沃的最適宜紅樹(shù)林生長(zhǎng)的土壤之一[12]。

2 研究方法

菌株介紹：固氮菌(NGWB-y1)和溶磷菌(P7)均是從紅樹(shù)植物根際分離的菌株。NGWB-y1分離提取自湛江高橋的無(wú)瓣海桑(Sonneratiaapetala)，經(jīng)Biolog系統(tǒng)鑒定為地衣芽孢桿菌(Bacilluslicheniformis)，屬芽孢桿菌科、地衣芽胞桿菌屬，具有較高的固氮酶活性；P7提取自湛江高橋的紅海欖根際，經(jīng)Biolog系統(tǒng)鑒定、16 S rDNA序列測(cè)定為枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)，屬芽孢桿菌科，枯草芽孢桿菌屬，具有很強(qiáng)的溶磷能力。

試驗(yàn)設(shè)置：試驗(yàn)點(diǎn)設(shè)在湛江雷州附城的一塊紅樹(shù)林苗圃地，苗木培育采用營(yíng)養(yǎng)袋育苗法，供試植物為拉關(guān)木(Lagunculariaracemosa)、秋茄、桐花、白骨壤、紅海欖小苗。將培養(yǎng)好的NGWB-y1和P7按1∶1容積比均勻混合，混合菌與水以1∶10的比例稀釋，選擇小潮期間(潮水2～3 d內(nèi)不會(huì)漲上苗圃地)對(duì)供試植物進(jìn)行接菌。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)(約1 a)，測(cè)定小苗的苗高、地徑、葉片數(shù)及葉片全氮、全磷、全鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，對(duì)照為空白不接菌。取每種紅樹(shù)幼苗下生長(zhǎng)的土壤，測(cè)定土壤的pH值、堿解氮、有效磷、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 PGPB接菌對(duì)5種紅樹(shù)小苗生長(zhǎng)的影響

3.1.1 對(duì)苗高、地徑、葉片數(shù)的影響

PGPB接菌對(duì)紅樹(shù)小苗生長(zhǎng)的影響見(jiàn)表1。從苗高看，PGPB接菌和未接菌5種紅樹(shù)小苗苗高有極顯著差異，其中，桐花苗高增長(zhǎng)率最高，為80.80%。說(shuō)明PGPB接菌對(duì)苗高有明顯的促進(jìn)作用。從地徑看，PGPB接菌后5種紅樹(shù)小苗比對(duì)照均有一定的增加。秋茄和桐花PGPB接菌和未接菌的小苗地徑差異極顯著，拉關(guān)木、紅海欖、白骨壤PGPB接菌和未接菌小苗地徑差異不顯著。從葉片數(shù)看，5種紅樹(shù)小苗在接種菌種后葉片數(shù)量相比對(duì)照來(lái)說(shuō)均有一定增加。除紅海欖差異不顯著外，桐花、秋茄、拉關(guān)木、白骨壤接菌和未接菌的小苗葉片數(shù)呈極顯著差異。秋茄葉片數(shù)增加最多，增長(zhǎng)量是未接菌的2倍，葉片數(shù)增長(zhǎng)率由大到小依次為秋茄(226.79%)、拉關(guān)木(141.08%)、桐花(83.43%)、白骨壤(81.68%)、紅海欖(31.78%)。

表1 PGPB接菌對(duì)紅樹(shù)小苗生長(zhǎng)的影響

注：表中數(shù)據(jù)為平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差。經(jīng)鄧肯多重檢驗(yàn)，同列小寫字母不同表示差異顯著(p<0.05)，大寫字母不同表示差異極顯著(p<0.01)。

3.1.2 對(duì)生物量的影響

從表2可以看出，除白骨壤、紅海欖接菌和不接菌地上生物量差異不顯著外，桐花、秋茄、拉關(guān)木接菌和未接菌小苗地上生物量均呈現(xiàn)極顯著差異。桐花根生物量接菌和對(duì)照差異極顯著，秋茄、拉關(guān)木、紅海欖、白骨壤根生物量接菌和對(duì)照差異不顯著。桐花接菌和未接菌小苗的總生物量有極顯著差異，接菌和未接菌秋茄小苗總生物量呈顯著差異，拉關(guān)木、紅海欖、白骨壤接菌和未接菌小苗總生物量差異不顯著。從同一樹(shù)種接菌后的生物量增長(zhǎng)幅度看，除桐花外，PGPB接菌對(duì)供試紅樹(shù)小苗地上生物量的促進(jìn)作用明顯大于地下生物量?？偟膩?lái)說(shuō)，PGPB接菌對(duì)5種紅樹(shù)植物小苗(除白骨壤根生物量外)的地上生物量、地下生物量和總生物量有明顯的促進(jìn)作用，對(duì)于桐花促進(jìn)效果最為明顯。

表2 PGPB接菌對(duì)紅樹(shù)小苗生物量的影響

注：表中數(shù)據(jù)為平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差。經(jīng)鄧肯多重檢驗(yàn)，同列小寫字母不同表示差異顯著(p<0.05)，大寫字母不同表示差異極顯著(p<0.01)。

3.2 PGPB接菌對(duì)對(duì)植物葉片營(yíng)養(yǎng)元素的影響

5種紅樹(shù)小苗接種PGPB菌種1 a后，全株小苗葉片全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)有明顯的增高(表3)。其中接菌和未接菌桐花、秋茄全株葉片氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異極顯著，拉關(guān)木全株葉片氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異顯著，紅海欖、白骨壤差異不顯著。接菌后5種紅樹(shù)植物葉片氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)相比對(duì)照增長(zhǎng)率從大到小依次為：秋茄(263.16%)、桐花(181.08%)、拉關(guān)木(131.58%)、紅海欖(111.11%)、白骨壤(75.00%)。

表3 PGPB接菌對(duì)紅樹(shù)小苗全株葉片營(yíng)養(yǎng)元素的影響

注：表中數(shù)據(jù)為平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差。經(jīng)鄧肯多重檢驗(yàn)，同列小寫字母不同表示差異顯著(p<0.05)，大寫字母不同表示差異極顯著(p<0.01)。

與未接菌的小苗相比，接菌的小苗全株葉片全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯增高(表3)。桐花、秋茄、拉關(guān)木接菌和未接菌全株葉片磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異極顯著，紅海欖差異顯著，白骨壤差異不顯著。磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)增長(zhǎng)率從大到小依次為：秋茄(312.50%)、拉關(guān)木(284.61%)、桐花(185.00%)、紅海欖(136.84%)、白骨壤(111.11%)。由此可見(jiàn)，PGPB接菌明顯增加了5種紅樹(shù)小苗葉片氮磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其中對(duì)桐花和秋茄的促進(jìn)效果最為顯著。

3.3 PGPB接菌對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

由表4可見(jiàn)，桐花、紅海欖接種菌株的土壤pH與未接種菌株的差異不顯著，秋茄、拉關(guān)木、白骨壤差異極顯著。接菌后土壤pH下降，一方面是由于固氮菌的固氮作用使土壤酸性增加；另一方面由于溶磷菌在溶解難溶性磷酸鹽時(shí)在代謝過(guò)程中分泌多種有機(jī)酸，從而使接種菌株后的土壤pH變小，酸度增加；而接菌后土壤pH不變或有少量升高，可能是由于野外潮汐雨水沖刷造成的。除拉關(guān)木接菌與未接菌的土壤堿解氮差異不顯著外，桐花、秋茄、紅海欖差異極顯著，白骨壤差異顯著。另外，對(duì)于土壤中的有效磷來(lái)說(shuō)，除秋茄接菌和未接菌土壤有效磷差異極顯著外，其他樹(shù)種差異不顯著，除白骨壤外，接菌土壤中的有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)均比未接菌的少，這可能是由于固氮菌的固氮作用使土壤中的氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，使生物產(chǎn)量提高，對(duì)磷素吸收過(guò)快造成的[13]。對(duì)土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)來(lái)說(shuō)，桐花、秋茄、紅海欖土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異顯著，拉關(guān)木、白骨壤土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異極顯著?？偟膩?lái)說(shuō)，5種紅樹(shù)植物接菌和不接菌土壤化學(xué)性質(zhì)的變化無(wú)規(guī)律性。

4 結(jié)論與討論

野外紅樹(shù)林造林成活率低，在湛江雷州附城野外苗圃，固氮菌(NGWB-y1)和溶磷菌(P7)對(duì)5種紅樹(shù)小苗進(jìn)行混合接種可顯著促進(jìn)小苗的生長(zhǎng)。接菌1 a后苗高、地徑、葉片數(shù)、地上地下生物量明顯增加，與目前已做的有關(guān)植物促生菌對(duì)植物的促生效應(yīng)研究結(jié)果[9，14-16]相一致。

PGPB接菌明顯改善雷州附城苗圃內(nèi)拉關(guān)木、秋茄、桐花、白骨壤、紅海欖5種紅樹(shù)葉片中的氮磷營(yíng)養(yǎng)。接菌和未接菌桐花、秋茄全株葉片氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異極顯著，拉關(guān)木全株葉片氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異顯著，秋茄接菌后葉片氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)增長(zhǎng)率最大，桐花次之。桐花、秋茄、拉關(guān)木接菌和未接菌全株葉片磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異極顯著，紅海欖差異顯著，白骨壤差異不顯著。

表4 PGPB接菌對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。經(jīng)鄧肯多重檢驗(yàn)，同列小寫字母不同表示差異顯著(p<0.05)，大寫字母不同表示差異極顯著(p<0.01)。

Puente等[17]在墨西哥拉巴斯紅樹(shù)林恢復(fù)工程中，用紅樹(shù)林固氮藍(lán)藻(Microcoleuschthonoplastes)接種紅樹(shù)苗木，用N15示蹤研究表明，由M.chthonoplastes固定的氮存在于其他組織中，但主要是被葉片吸收。因此，針對(duì)湛江紅樹(shù)林造林建議使用PGPB接菌技術(shù)，以培育健壯、抗逆性強(qiáng)的苗木，提高造林成活率。

植物促生菌接菌后可明顯提升土壤肥力，土壤微生物和營(yíng)養(yǎng)元素含量明顯增加[18]。但PGPB混合接種5種紅樹(shù)后的土壤化學(xué)性質(zhì)無(wú)明顯規(guī)律，這可能是由土壤表面潮汐、雨水的沖刷擾動(dòng)作用造成的。

PGPB的接菌對(duì)紅樹(shù)林恢復(fù)方面有很明顯的促進(jìn)作用。本研究中，PGPB接菌對(duì)桐花、秋茄的促進(jìn)效果在5種紅樹(shù)中最佳，桐花主要表現(xiàn)為苗高、地徑、地上地下生物量的增加；秋茄主要表現(xiàn)在葉量的增多，葉片全氮、全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，說(shuō)明PGPB可以明顯促進(jìn)秋茄對(duì)氮、磷元素的吸收。由于我國(guó)在紅樹(shù)林領(lǐng)域內(nèi)關(guān)于促生菌的研究還處于起步階段，以后還有很多工作要做，如PGPB制劑的劑型穩(wěn)定性是其應(yīng)用的一個(gè)主要障礙[19]。何雪香等[10]利用不同溶磷固氮菌組合對(duì)紅樹(shù)小苗盆栽混合接種表明不同的菌種組合對(duì)不同的紅樹(shù)有不同的促進(jìn)作用。因此，有必要對(duì)專一紅樹(shù)植物的最適固氮菌和溶磷菌進(jìn)行更進(jìn)一步的篩選。不同接菌量對(duì)紅樹(shù)小苗的促生效應(yīng)、提高田間PGPB的野外定植能力、固氮溶磷基質(zhì)的研究及高效多功能復(fù)合菌的生產(chǎn)、混合接菌的整個(gè)研究過(guò)程完整評(píng)價(jià)體系的建立等都是今后要研究的方向。

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Effects of PGPB Inoculation on Five Species of Mangrove Seedlings in the Field

Wang Rongli, Liao Baowen(Tropical Forestry Institute of China Academy of Forestry, Guangzhou 510520, P. R. China); He Xuexiang(Guangdong Academy of Forestry); Li Mei, Guan Wei, Zhang Xiaojun(Tropical Forestry Institute of China Academy of Forestry)//Journal of Northeast Forestry University，2015,43(1)：103-106.

PGPB; Mangrove seedling; Inoculation

1) 農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金項(xiàng)目(2012GB24320582)；國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(41176084)。

王榮麗，女，1989年10月生，中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所，碩士研究生。E-mail：504778851@qq.com。

廖寶文，中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所，研究員。E-mail:baowenliao@ritf.ac.cn。

2014年7月11日。

S144.1

責(zé)任編輯：程 紅。