中圖分類(lèi)號(hào):Q945.79 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0435(2025)07-2388-12
引用格式:,等.植物根際促生菌(PGPR)對(duì)高寒區(qū)3種栽培飼草促生效果研究[J].草地學(xué)報(bào),2025,33 (7) :2388-2399 LEI Sheng-yan,ZHANG Ying,SU Bei-bei,et al.Effects of Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR)on Three Cultivated Forages in Alpine Area[J].Acta Agrestia Sinica,2O25,33(7) :2388-2399
Effects of Plant Growth Promoting Rhizobacteria(PGPR)on Three Cultivated Forages in Alpine Area
LEI Sheng-yan1,ZHANG Yingl,SUBei-bei1,DAO Ri-na1,MALin-xiong1,TIE Xiao-longl,LIUWen-hui2 (1.CollegeofgiludialHusbandryQigiUivesityKybotoryofiGassadEoloji Xining,QinghaiProvince81Oo16,China;2.LaboratoryofGermplasmResourcesResearchandUtilizationofQinghai-TibetPlateau, Academy of Animal Scienceand Veterinary Science,Xining,Qinghai Province 8lOol6,China)
Abstract:In order to investigate the growth promotion effects of 5 strains of azotobacter and 5 strains of phospho rus solubilizing bacteria on 3 kinds of cultivated forages in high cold area,14 groups of single and compound inoculants were used to inoculate com (Zea mays L.),oat (Auena sativa L.) and alfalfa(Medicago Satiua L.),and plant height,biomass and root morphology were determined in this study.The results showed that there were diffrences in the growth indices ofcorn,oat and alfalfa. Among them,compound inoculant A+B+ (204號(hào) F had significant growth promoting efects on aboveground biomass,underground biomass,root total length and root surface area ofcorn,which were significantly higher than those on other treatments ( Plt;0.05) .Compound inoculants B+G+H and A+B+F had obvious growth-promoting effects on plant height,aboveground biomass,underground biomass,root length,root diameter,root volume and root surface area of oat. In the alfalfa inoculation experiment, the effects of compound inoculant A+F on plant height,aboveground biomass,under ground biomass,root length,root diameter,root volume and root surface area of alfalfa were significantly higher than those on other treatments and controls (Plt;0.05) .In short,the compound inoculant had more potential to develop microbial fertilizer than the single strain,which could providea new idea for applied agriculture. Key words:Plant growth promoting rhizobacteria;Alpine area; Cultivated forage; Promoting effect
植物根際促生菌(Plant growth promoting rhizobacteria,PGPR)是指定殖于植物根系或植物莖葉的,生活在土壤中的一類(lèi)有益微生物,它能夠促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育、增加作物產(chǎn)量以及防治植物病蟲(chóng)害等[1-2]。PGPR的促生機(jī)理主要包括固氮、溶磷、解鉀、溶鐵、分泌植物激素及調(diào)節(jié)相關(guān)物質(zhì)和釋放揮發(fā)性物質(zhì)等改變根際區(qū)域微生物的豐度[3]。PGPR的促生作用分為兩類(lèi),一類(lèi)是直接作用,另一類(lèi)是間接作用。直接作用是促進(jìn)植物吸收利用微量營(yíng)養(yǎng)元素,如固氮、解鉀、溶磷和溶鐵等,調(diào)節(jié)植物激素水平如吲哚乙酸,IAA、赤霉素,GA、細(xì)胞分裂素,CTK等來(lái)促進(jìn)植物生長(zhǎng);間接作用是抑制病原微生物,減少植物病害和增強(qiáng)植物的抗逆性[4]。大氣中N2 含量有 78% 之高,但它被高度惰性的植物能直接利用的幾乎為零,而氮是植物生長(zhǎng)所必需的元素之一。固氮微生物作為促生菌的一種,可以通過(guò)生物固氮的過(guò)程(Biological nitrogen fixation,BNF)可以將大氣中游離的氮轉(zhuǎn)化為氮化合物,供植物生長(zhǎng)利用5-6。磷元素在土壤中以不可溶的形式存在,也是植物生長(zhǎng)所必需的元素之一,主要以礦物質(zhì)形式和有機(jī)形式存在,通常不易被植物吸收利用。同樣溶磷菌也是植物根際促生菌的一種,可以通過(guò)釋放有機(jī)酸以溶解磷酸鈣和巖石中的磷,來(lái)供給植物可利用的磷元素[8-9]。葡寶珺等[10]從青海省高寒草甸根際土中分離篩選了4株優(yōu)良的溶磷菌株,通過(guò)盆栽試驗(yàn),結(jié)果表明4株溶磷菌株對(duì)披堿草的株高和地上干重均有顯著的促進(jìn)作用。史發(fā)超等[11]從高產(chǎn)農(nóng)田中分離篩選1株溶磷菌株P(guān)83,通過(guò)形態(tài)學(xué)和分子生物學(xué)鑒定為斜臥青霉菌(Penicilliumdecumbens)通過(guò)盆栽試驗(yàn)評(píng)價(jià)對(duì)玉米(Zea maysL.)的促生效果,發(fā)現(xiàn)斜臥青霉菌對(duì)玉米促生效果顯著,與對(duì)照組相比玉米植株鮮重提高 9.5%~ 89.2% ,干重增加 35%~231% 。劉青海等[12利用6株溶磷菌和4株固氮菌,制備單一菌劑及復(fù)合菌劑,研究發(fā)現(xiàn)單一菌劑和復(fù)合菌劑與對(duì)照組相比,顯著提高了苜蓿的株高,根長(zhǎng),地上和地下生物量,且復(fù)合菌劑促生效果更好。
目前,研究者對(duì)植物根際促生菌株資源的分離篩選主要集中在水稻(Oryza satiuaL.)[13]、玉米(Zea mays L.)[14-16]、辣 椒(Capsicum annuumL. )[17-18]、花生(Arachis hypogaea L.)[19-20]、茄子(Solanum melongena L.)[21]、甘蔗(Saccharum offici-narum L. )[2-23]、番 茄 (Lycopersicon esculentumM.)[24-25]、油菜(Brassica campestris L.)[26]等植物根際。為了實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物的增產(chǎn),人們長(zhǎng)期不斷使用大量的農(nóng)藥和化學(xué)品,對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了巨大的影響。微生物菌肥可部分替代化學(xué)肥料,對(duì)環(huán)境改善、作物產(chǎn)量增加以及糧食無(wú)公害等方面有著不可取代優(yōu)勢(shì)[27]。制備微生物肥料的PGPR主要包括根瘤菌、假單胞菌、芽孢桿菌、固氮菌、溶磷菌和木霉菌等[28]。趙思崎等[29認(rèn)為復(fù)合菌劑比單一菌劑功能多樣,適應(yīng)力強(qiáng),促生效果好,促生作用穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)。
青海省位于青藏高原,是長(zhǎng)江,黃河,瀾滄江的發(fā)源地,因海拔高,氣候寒冷,所以屬于高寒地區(qū)。玉米、燕麥、苜蓿3種栽培飼草可在高海拔和高緯度寒冷地區(qū)種植,是目前青藏高原冬季和春季牲畜飼喂最主要的飼料資源,對(duì)于保障我國(guó)草原畜牧業(yè)的平穩(wěn)發(fā)展具有十分重要的意義。高寒地區(qū)的土壤環(huán)境相其他地區(qū)較為特殊,對(duì)此條件下PGPR的研究較少,挖掘極端生境下的根際促生菌是未來(lái)研究的重要方向。因此,本研究通過(guò)固氮菌和溶磷菌制備不同的單一菌劑和復(fù)合菌劑處理,進(jìn)行盆栽接種試驗(yàn),探究其對(duì)玉米、燕麥和苜蓿的促生效果,以期為栽培飼草微生物菌劑的研發(fā)應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。本研究將對(duì)栽培飼草的微生物肥料開(kāi)發(fā)利用有一定的推動(dòng)作用,并在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。
1 材料與方法
1.1 供試材料
供試菌株為10株優(yōu)良功能菌株(表1),包括5株溶磷菌株(OP-4XHZBJla、OP-4TR312c、OP-4ZQ6la、OP-3DTH16b、OP-5TR311b)和5株固氮菌株(NFM-3ZQ61b、NFM-4ZQ61b、NFM-3ZQ61c、NFM-4XHZWD3a、NFM-4ZQ62b);供試植物為玉米(ZeamaysL.)、燕麥(AvenasativaL.)、苜蓿(MedicagoSatiuaL.),植物種子由青海大學(xué)畜牧獸醫(yī)科學(xué)院青藏高原種質(zhì)資源研究與利用實(shí)驗(yàn)室提供;栽培基質(zhì)為大田土與營(yíng)養(yǎng)土按2:1比例混合,養(yǎng)分含量為:全氮 1.24g?kg-1 全磷1.65g?kg-1 ,全鉀 20.88g?kg-1 ,速效氮 102.67mg?kg-1 ,速效磷 24.73mg?kg-1 ,速效鉀 279.67mg?kg-1 ,有機(jī)質(zhì) 25.19g?kg-1 。基質(zhì)晾干后經(jīng) 2mm 篩子,121°C 高壓滅菌 2h 后使用。培養(yǎng)盆缽規(guī)格為17cm×12.5cm×8.5cm (上口徑 x 下口徑 x 高)的塑料花盆,使用前用 75% 的酒精反復(fù)擦拭消毒;種子播種前用 75% 乙醇浸泡 2min ,然后用無(wú)菌水沖洗5次,再用 3% 次氯酸鈉處理 10min ,最后用無(wú)菌水將種子沖洗 5~8 次,備用。
1.2接菌劑的制備及質(zhì)量檢測(cè)
1.2.1菌株拮抗反應(yīng)測(cè)試將各菌株進(jìn)行活化,并交叉劃線于LB固體培養(yǎng)基上,于 28°C 恒溫箱中培養(yǎng) 5~10d ,若交叉點(diǎn)菌株生長(zhǎng)良好,說(shuō)明兩菌株間沒(méi)有拮抗反應(yīng),可以進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。
1.2.2接菌劑的制備在無(wú)菌的 50mL LB液體培養(yǎng)基中接種優(yōu)良的供試菌株,于 28°C,125r?min-1 培養(yǎng) 48h 。用無(wú)菌水調(diào)節(jié)各菌株菌懸液濃度為 1× 108cfu?mL-1 備用。
于無(wú)菌的 150mL LB液體培養(yǎng)基中接種 20mL 上述各菌懸液,于 28°C,120r?min-1 培養(yǎng) 2~3d ,復(fù)合菌肥按照等比例等濃度混勻,將菌液注入滅菌玻璃瓶中常溫密封保存?zhèn)溆谩?shí)驗(yàn)共14個(gè)處理,如表2所示。
1.2.3PGPR接菌劑的質(zhì)量檢測(cè)在PGPR接種劑分別存放30,60和90d時(shí)對(duì)接種劑的有效菌數(shù)和被污染情況進(jìn)行檢測(cè)[30]
1.3 PGPR對(duì)3種植物生長(zhǎng)影響測(cè)定
1.3.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)2020年8月至10月在青海大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院三江源區(qū)高寒草地生態(tài)省部共建重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行盆栽試驗(yàn)。將消毒好的種子浸泡于等量的接菌劑,對(duì)照組種子浸泡于等量無(wú)菌水 3h ,然后播種于盆中(塑料盆使用前 75% 的酒精消毒),播種深度 1~2cm (苜蓿和燕麥每盆50粒種子,玉米每盆20粒種子)。播種5天后,在植株根部澆灌接菌劑20mL ,對(duì)照為加入等量的無(wú)菌水,每個(gè)處理3次重復(fù)。在光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng),光照設(shè)置每天 14h 黑暗設(shè)置每天 10h ,溫度在 20°C~28°C 之間,相對(duì)濕度在 40%~60% 。
1.3.2測(cè)定項(xiàng)目與方法玉米和燕麥播種15d,苜蓿播種45d后收獲,并對(duì)植株進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定(每盆隨機(jī)測(cè)定3株,取平均值),用掃描儀(DeskscanSystem-RootLawProgram,美國(guó))對(duì)根系進(jìn)行掃描,記錄植株的根系總長(zhǎng)、根系體積、根系表面積、根系直徑等指標(biāo)。再測(cè)量植株的高度、地上植株鮮重和地下植株鮮重,之后將植株上下兩部分于 105°C 殺青1h, 80°C 烘干至恒重,稱(chēng)重。
1.4 數(shù)據(jù)分析
采用Excel軟件整理試驗(yàn)數(shù)據(jù),用IBMSPSS26.0軟件做單因素方差分析(One-wayANOVA)。
2 結(jié)果與分析
2.1 菌株拮抗反應(yīng)測(cè)試
不同菌株的遺傳性狀和親和群可以通過(guò)拮抗試驗(yàn)進(jìn)行判定[31]。本文供試菌株間拮抗反應(yīng)測(cè)試結(jié)果表明菌株間均無(wú)拮抗反應(yīng),可用于復(fù)合接種劑的制作及互作方面的研究。
2.2 PGPR接菌劑質(zhì)量檢測(cè)
各接種劑質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果表明,單一菌種制作的接種劑及復(fù)合菌種制作的接種劑儲(chǔ)存于室溫下,經(jīng)30d時(shí)各處理有效活菌數(shù)在 9.31×108cfu?g-1 以上,90d時(shí)各處理有效活菌數(shù)不低于 6.31×108cfu?g-1 且無(wú)雜菌污染(表3),符合《農(nóng)用微生物菌劑》質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB20287-2006)要求。
表3接菌劑質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果
Table 3Results of inoculum quality examination
2.3不同菌株對(duì)玉米株高和生物量的影響
不同菌株接菌處理后對(duì)玉米生物量的影響不同(表4,圖1)。菌株I處理后對(duì)植株株高的促進(jìn)作用最好,顯著高于其他處理 (Plt;0.05) ,為50.6111cm,是對(duì)照的1.10倍;有3組菌株處理對(duì)玉米地上植物鮮重促生效果達(dá)到了顯著水平 (Plt;0.05) ,分別為復(fù)合菌 A+B+F 和單一菌H、E,以上處理在地上植物鮮重測(cè)定上分別是CK的2.29倍、1.96倍、1.05倍;有5組菌株處理對(duì)玉米地下植物鮮重促生效果達(dá)到了顯著水平。 ?Plt;0.05) ,分別為復(fù)合菌B+G+HΩ,A+B+FΩ,A+F 和單一菌株H、D,以上處理在地下植物鮮重測(cè)定上分別是CK的2.35倍、2.14倍、1.81倍和3.15倍、2.12倍;有8組菌株處理對(duì)玉米地上植物干重促生效果達(dá)到了顯著水平( P lt;0.05) ,分別為復(fù)合菌 A+B+F,B+G+H,A+F 和單一菌株H,E,I,D,F(xiàn),以上處理在地上植物干重測(cè)定上分別是CK的2.36倍、2.10倍、1.64倍和1.87倍、1.81倍、1.72倍、1.62倍、1.62倍;有2組菌株處理對(duì)玉米地下植物干重促生效果達(dá)到了顯著水平 (Plt;0.05) ,分別為復(fù)合菌 A+B+G,B+G+ H,以上處理在地上植物干重測(cè)定上分別是CK的1.32倍、1.27倍。
表4不同菌株處理對(duì)玉米株高和生物量的影響
Table4Effects of different strains on corn biomassand height
2.4不同菌株對(duì)玉米根系性狀的影響
不同接菌劑對(duì)玉米根系性狀的影響如表5和圖2,其中,菌株OP-4TR312c接菌處理對(duì)根系平均直徑的影響最大,為 0.6777mm ;復(fù)合菌 B+G+H,A+ B+F?A+F 和單一菌株H對(duì)根系總長(zhǎng)的影響較大,分別為656.5867,571.8560,492.7943和562.2343cm,顯著高于其他處理及對(duì)照 (246.854cm)(Plt;0.05) ;復(fù)合菌 B+G+H?A+B+F?A+F? 接種后,根表面積分別為129.3498,113.2024和 79.3387cm2 ;接種單一菌株H、F、D接菌后,根表面積分別為124.1694,78.5581和 75.3748cm2 ;菌株H接菌后對(duì)根體積的影響最大,顯著高于對(duì)照 (1.125cm3)(Plt;0.05) 。
2.5不同株菌對(duì)燕麥株高和生物量的影響
不同菌株接菌處理后對(duì)燕麥生物量的影響如表6和圖3,有6組菌株處理對(duì)燕麥幼苗株高促生效果達(dá)到了顯著水平 (Plt;0.05) ,分別為復(fù)合菌 B+ G+H,A+B+F,A+F 和單一菌 E,H,C ,以上處理在燕麥株高測(cè)定上分別是CK的1.69倍、1.66倍、1.61倍、1.41倍、1.41倍、1.36倍;在地上植物鮮重測(cè)定方面,復(fù)合菌 A+B+F?B+G+H?A+F 和單一菌E、H、B的促生效果達(dá)到了顯著水平( Plt; 0.05);5組菌株處理對(duì)燕麥幼苗地下植物鮮重促生效果達(dá)到了顯著水平 (Plt;0.05) ,分別為復(fù)合菌A+B+F?B+G+H?A+F 和單一菌E、H,以上處理在地下植物鮮重測(cè)定上分別是CK的21.36倍、20.05倍、10.31倍、10.65倍、9.26倍;5組菌株處理對(duì)燕麥幼苗地上植物干重促生效果達(dá)到了顯著水平 .lt;0.05) ,分別為復(fù)合菌 A+B+F 、 B+G+H /A+F 和單一菌E、H,以上處理在地上植物干重測(cè)定上分別是CK的5.46倍、5.04倍、3.51倍、3.09倍、2.60倍;4組菌株處理對(duì)燕麥幼苗地下植物干重促生效果達(dá)到了顯著水平 (Plt;0.05) ,分別為復(fù)合菌 B+G+H?A+B+F?A+F? 和單一菌H,以上處理在地下植物干重測(cè)定上分別是CK的17.61倍、14.95倍、7.61倍、6.12倍。綜合分析,復(fù)合菌較單一菌株效果好,更能發(fā)揮對(duì)燕麥生長(zhǎng)的促進(jìn)作用。
2.6不同菌株對(duì)燕麥根系性狀的影響
不同菌株接菌處理后對(duì)燕麥根系性狀的影響如表7和圖4,結(jié)果表明,在根系平均直徑測(cè)定方面,復(fù)合菌 A+B+F,B+G+H 和單一菌株H的促生效果較好,分別為1.1447,0.9867和 1.0247mm ,顯著高于對(duì)照 ?Plt;0.05) ;與對(duì)照相比,復(fù)合菌 B+ G+H,A+B+F,A+F 和單一菌株B、H接種燕麥,對(duì)根系總長(zhǎng)的影響較大分別為1548.9960,1362.8720,1046.4927,682.3387和 591.0810cm ·復(fù)合菌 B+G+H?A+B+F?A+F? 接菌后對(duì)根表面積的影響最大,分別為517.7584,507.1249和306.8069cm2 ,顯著高于其他處理和對(duì)照( Plt; 0.05);復(fù)合菌 A+B+F 和 B+G+H 對(duì)根體積的影響最大,分別為23.3762和21. 2830cm3 。
2.7不同株菌對(duì)苜蓿株高和生物量的影響
不同菌株接菌處理后對(duì)苜蓿地上、地下植物鮮重、干重和株高的影響如表8和圖5,有9組菌株處理對(duì)苜蓿株高促生效果達(dá)到了顯著水平( Plt; 0.05),分別為復(fù)合菌 A+F?A+B+F?B+G+H 和單一菌H、A、E、G、J、I,以上處理在株高測(cè)定上分別是CK的3.05倍、2.17倍、2.08倍和2.28倍、2.25倍、2.25倍、2.00倍、2.00倍、1.33倍;復(fù)合菌 A+ F A+B+F 、 B+G+H 、單一菌株F、E、A、G接菌處理對(duì)首蓿地上植物鮮重的影響最大,分別為0.8258,0.4457,0.3528,0.4379,0.3972,0.3494和0.3209g ·株-1,顯著高于對(duì)照 (0.0559g ·株-1)( Plt;0.05);復(fù)合菌 A+F?A+B+F?B+G+H 和單一菌株F接菌處理對(duì)苜蓿地下植物鮮重的影響較大,分別為 0.1471g? 株 -1?0.0926g 株 -1?0.0797g 株-1、0.1258g ·株-1,顯著高于其他處理及對(duì)照(0.0035g? 株-1)( ?Plt;0.05) ;復(fù)合菌 A+F?A+B+F?B+ G+H 和單一菌株F、E、A接菌處理后對(duì)苜蓿地上植物干重的影響最大,分別為0.1839,0.0883,0.0664,0.0927,0.0686,0.0652g? 株-,顯著高于其他處理和對(duì)照 (0.0066g? 株 -1 )(Plt;0.05) ;復(fù)合菌A+F?A+B+F?B+G+H 和單一菌株F接菌處理對(duì)首蓿地下植物干重的影響最大,分別為0.0346,0.0167,0.0111和 0.0196g ·株-1,顯著高于其他處理和對(duì)照 (0.0008g? 株 -1 ) Plt;0.05) 。綜上所述,復(fù)合菌較單一菌株效果好,更能發(fā)揮對(duì)苜蓿生長(zhǎng)的促進(jìn)作用。
2.8不同菌株對(duì)苜蓿根系性狀的影響
不同菌株接菌處理后對(duì)苜蓿根系性狀的影響如表9和圖6,結(jié)果表明,各菌株接菌處理后對(duì)苜蓿根系性狀具有促生的影響,其中,復(fù)合菌 A+B+F 、B+G+HA+F 和單一菌株 A,F(xiàn),E,H,I,D 接菌處理對(duì)根系平均直徑的影響最大,分別為0.6100,0.5807,0.5497,0.6267,0.5727,0.5613,0.5243,0.5237和 0.5213mm ,顯著高于其他處理及對(duì)照(0.2943mm ) ?Plt;0.05) ;復(fù)合菌 A+F?A+B+F 和單一菌株F接菌處理對(duì)根系總長(zhǎng)的影響較大分別為342.182,215.7647和 415.4237cm ,顯著高于其他處理及對(duì)照 (10.12cm)(Plt;0.05) ;復(fù)合菌 A+F 和單一菌株F接菌處理后對(duì)根表面積的影響最大,分別為60.2413和 80.8556cm3 ·株-,顯著高于其他處理和對(duì)照 (1.2629cm3. 株 -1 ) Plt;0.05) ;復(fù)合菌A十F和單一菌株F接菌處理后對(duì)根體積的影響最大,分別為1.2397和 1.8818cm3 株,顯著高于其他處理和對(duì)照 (0.0159cm3. 株-1) ?Plt;0.05) 。
3討論
PGPR能夠直接或間接地促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育,提高作物產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤肥力,分離篩選優(yōu)質(zhì)的PGPR制備菌劑,其施用方式及應(yīng)用,為土壤-植物-微生物在根際圈的互作進(jìn)一步提供重要的研究基礎(chǔ)。微生物菌劑能夠?yàn)橹参锾峁I(yíng)養(yǎng)元素,改善土壤養(yǎng)分,能有效地促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育,增強(qiáng)植物的抗逆性[32]。微生物復(fù)合菌劑比單注:菌株處理從上到下依次為CK、E、I、C、B 3+G+H 和A+B+FNote:The strains treatment from top to bottom areCK,E,I,C,B+G+H and A+B+F ,respectively一菌劑功能更全面,配比更合理,經(jīng)濟(jì)效益 更高[33]。
注:菌株處理從上至下依次是 B+G+HΩ,A+B+FΩ,A+FΩ,F(xiàn) I和CK Note:The strains treatmentfrom top to bottom are B+G+H A+ B+F,A+F,HandCK,respectively
3.1PGPR對(duì)3種栽培飼草株高和生物量的影響
本研究利用5株固氮菌和5株溶磷菌設(shè)計(jì)了有單一菌劑和復(fù)合菌劑的14組接種劑處理,分別對(duì)玉米、燕麥和苜蓿進(jìn)行了盆栽接種試驗(yàn),結(jié)果表明,同一種菌劑處理對(duì)不同的栽培飼草促生效果存在差異,比如接種I菌株對(duì)玉米株高有顯著的促生效果,玉米的平均株高為 50.611cm 是對(duì)照的1.10倍,但接種于燕麥和苜蓿后,對(duì)株高并沒(méi)有明顯的促生作用,可能同一種菌劑接種于不同的植物,它的分泌生長(zhǎng)激素的能力和分泌有機(jī)酸的能力也有差異,導(dǎo)致不同的促生效果。
本研究還發(fā)現(xiàn),復(fù)合菌劑對(duì)3種栽培飼草的地上和地下生物量的促生效果比單一菌劑的促生效果好??赡芤?yàn)槿芰拙c固氮菌之間存在著一種共生關(guān)系,即溶磷菌可以將土壤中的難溶性磷轉(zhuǎn)化為可溶性磷,從而使固氮菌可以將大氣中的氮固定,為溶磷菌的蛋白合成所用。固氮菌可以通過(guò)分泌激素等多種物質(zhì),促進(jìn)各種有機(jī)酸的生物合成,并增強(qiáng)磷酸酶的活力,進(jìn)而提高溶磷菌的溶磷能力。復(fù)合菌劑 A+B+F,A+F 和 B+G+H 都對(duì)3種栽培飼草的地上鮮重、地下鮮重和地上干重有明顯的促生作用,但是同種復(fù)合菌劑對(duì)不同飼草促生效果也存在差異。這一研究結(jié)果與其他研究結(jié)果一致,馬文彬等34測(cè)定了箭筈豌豆接種了溶磷菌、固氮菌和復(fù)合接菌劑后對(duì)其生長(zhǎng)的影響,結(jié)果表明,聯(lián)合固氮接種劑可使箭筈豌豆地上生物量、地下生物量分別顯著增加 104.5% 和 254.1% ( Plt; 0.05),溶磷菌 + 聯(lián)合固氮菌 + 根瘤菌復(fù)合接種劑,可使箭筈豌豆株高、根長(zhǎng)、根表面積、根體積、根系活力,分別較對(duì)照增加 29.4% , 70.0% , 174.0% ,194.6% , 38.3% 。菌種間的互作效應(yīng)使復(fù)合接種劑處理效果明顯優(yōu)于單一接種劑。萬(wàn)水霞等35]從玉米根際分離篩選了2株優(yōu)良PGPR菌株,通過(guò)形態(tài)學(xué)特征,生理生化特征和16SrDNA序列分析,結(jié)果表明,2株優(yōu)良PGPR菌株分別為芽孢桿菌屬(Bacillusaryabhattai)和鏈霉菌屬(Streptomycesmaritimus),通過(guò)盆栽實(shí)驗(yàn)研究其促生效果,發(fā)現(xiàn)2株菌對(duì)玉米都有促生的作用,尤其是2株菌的復(fù)合菌劑促生效果優(yōu)于單株菌劑。曾慶飛等36研究表明,大豆根瘤菌和溶磷菌制備的復(fù)合菌劑比單獨(dú)的大豆溶磷菌或大豆根瘤菌對(duì)大豆的促生效果較好,從大豆的農(nóng)藝性狀和地上、地下生物量都具有明顯的促生作用,同時(shí)復(fù)合菌劑對(duì)百脈根的株高、地上生物量、全磷和全氮含量都有明顯的促生效果。姚陽(yáng)陽(yáng)等[]用假單胞菌(CBS5、CBS7和CBSB)配制復(fù)合菌劑T1,芽孢桿菌屬(5C1、5C5和5C7)配制復(fù)合菌劑T2,將復(fù)合菌劑T1和T2濃度調(diào)成 1×108 cfu·mL-1 ,噴施于田間種植的當(dāng)歸葉面,結(jié)果表明兩種復(fù)合菌劑均能促進(jìn)當(dāng)歸植株生長(zhǎng),增加生物量。
3.2PGPR對(duì)3種栽培飼草根系性狀的影響
通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)接種復(fù)合菌劑 A+B+F 和 B+ G+H 對(duì)燕麥和玉米的根系平均直徑有明顯的促生作用,但對(duì)玉米的根系平均直徑并沒(méi)有促生作用,而是單一菌劑B有明顯的促生效果,可能對(duì)玉米的根系促生作用上單一菌劑促生效果較明顯。這有可能固氮菌和溶磷菌混合后可能是因?yàn)樯L(zhǎng)太快,把原本就存在于培養(yǎng)基中的可溶性磷消耗掉了,造成了培養(yǎng)基中的可溶性磷含量降低,也有可能是因?yàn)樗鼈冊(cè)诨旌吓囵B(yǎng)過(guò)程中生成了細(xì)菌素之類(lèi)的物質(zhì),抑制細(xì)菌生長(zhǎng),使細(xì)菌數(shù)量減少,從而復(fù)合菌劑對(duì)玉米根系沒(méi)有明顯的促生的效果。
注:菌株處理從上至下依次是A+FA+B+F、B + G+H、F、E和CK Note:The strainstreatmentfromtoptobottomareA+F,A+B+F, B+G+H,F(xiàn),E andCK,respectively
李美等[38]從玉米根際土壤分離篩選優(yōu)良溶磷菌株(JD6、JD7、J102、B-6),分別將其最佳濃度等體積比進(jìn)行不同組合用于玉來(lái)種子催芽試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),單一菌劑B-6和JD6處理組對(duì)玉米種子萌發(fā)效果最好,復(fù)合菌劑 和JD7+JD6十J102+B-6對(duì)玉米種子萌發(fā)沒(méi)有顯著的促生作用。
本研究結(jié)果表明,復(fù)合菌劑 B+G+H?A+B+ F和 A+F 對(duì)玉米和燕麥根系總長(zhǎng)促生效果顯著,其中 B+G+H 促生效果最為顯著,但 B+G+H 對(duì)苜蓿和根系總長(zhǎng)沒(méi)有促生作用。復(fù)合菌劑 B+G+H 、A+B+F 和 A+F 對(duì)玉米和燕麥的根表面積有顯著的促生作用,但對(duì)苜蓿有促生效果的復(fù)合菌劑只有A十F。因此,復(fù)合菌劑比單一菌劑促生效果好,促生效果較明顯,不同菌劑對(duì)不同飼草的根系平均值、根系總長(zhǎng)、根表面積和根體積促生效果存在一定差異。蔣永梅等39利用多功能PGPR菌株制作的復(fù)合接菌劑使小黑麥、貓尾草地上生物量鮮重與CK處理相比分別增加 22.35% 和 52.52% ,小黑麥根平均直徑、根體積分別增加22. 54% 和118. 75% ,且差異顯著 (Plt;0.05) 。吳興興等[40]利用蠶豆與PGPR菌株B9601-Y2,F(xiàn)ZB42,B2和B9拌種,并播種于重度干旱土壤下,與CK處理相比,各處理均能促使幼苗提前出苗,增加植株生物量。榮良燕41等研究多種功能菌株制作復(fù)合接菌劑對(duì)玉米的影響,結(jié)果顯示,當(dāng)采用復(fù)合菌替代正?;适褂昧康?0%~30% 時(shí),對(duì)玉米各方面都有顯著的提高。本研究及前人研究都表明微生物復(fù)合菌劑可有效改善植物品質(zhì),促進(jìn)植物生長(zhǎng),所以制備微生物復(fù)合接菌劑比單一菌株更具有研究意義。
4結(jié)論
選擇的1O株優(yōu)良PGPR菌株制備的單一接菌劑和復(fù)合接菌劑,通過(guò)盆栽試驗(yàn)得出結(jié)論,復(fù)合菌劑 A+B+F,B+G+H 和 A+B+F,A+F 分別對(duì)玉米、燕麥和苜蓿的株高、地上生物量、地下生物量、根長(zhǎng)、根直徑、根體積、根表面積產(chǎn)生明顯的促生作用,顯著高于其他處理和對(duì)照( ?Plt;0.05) ,復(fù)合菌劑比單一菌劑促生效果顯著,因此,復(fù)合接菌劑比單一菌株更具有研制微生物肥料的潛質(zhì)。
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(責(zé)任編輯彭露茜)