植物根際促生菌對藍莓根際土壤養分與微生物數量的影響

孫運杰等

摘要：從藍莓根際土壤中篩選出4種植物根際促生細菌（PGPR）L12、L13、L14和L15。通過藍莓盆栽試驗，研究了這4株PGPR對藍莓根際土壤養分與微生物數量的影響。結果表明，在藍莓的一個生長周期內，L13和L14能夠顯著增加藍莓根際土壤中的可培養微生物數量，而接種L12和L15降低了藍莓根際土壤中可培養微生物的數量；接種4株PGPR均能增加土壤有機質含量。L13對土壤速效養分具有明顯的促進作用，增加幅度為5.05%～22.27%；菌株L15、L14、L13對土壤酶活性的影響較大。綜合以上分析，L13能夠明顯改善藍莓根際土壤的養分狀況和提高根際土壤微生物數量，具有良好的應用潛力。

關鍵詞：藍莓；植物根際促生菌；土壤養分；微生物數量；土壤酶活性

中圖分類號：S154.39文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2014）01-0066-04

植物根際促生細菌（plantgrowth-promotingrhizobacteria，PGPR）是在植物根際系統定殖，能夠顯著促進植物生長或抑制病原菌活動的一類有益細菌的總稱[1，2]。它不僅具有普通土壤微生物的促進有機質分解與轉化、養分循環和吸收等作用[3]，還對植物生長及病害防治有極其顯著的作用[4，5]。近年來研究證明，PGPR可以固定空氣中的氮氣，提高土壤可溶性磷[6]、分泌或誘導植物產生生長調節物質（如IAA、GA等）、促進植物根系生長和養分吸收利用、增強植物對病原菌和環境脅迫的抗性、忍耐力和適應性等功能[3，7]。

藍莓（Vacciniumssp.L.），又名越橘、藍漿果，屬杜鵑花科（Ericaceae）越桔屬（Vaccinium）漿果類經濟林木。其天然資源豐富，風味獨特，而且具有相當好的營養保健功效，有“水果皇后”美譽，經濟價值極高。藍莓具有根毛少、根淺等特性，根系多分布于淺層土壤中，要求土壤疏松，有機質含量必須在3%以上，土壤pH值在4.0～5.0之間[8]。由于藍莓栽培條件較為苛刻，有必要對土壤有機質含量、酸堿度、微生物及環境條件等進行改良。接種PGPR，可以提高作物品質與產量，普遍認為是一種環境友好、經濟有效的措施[9]。本研究利用從藍莓根際土壤中篩選出的幾種PGPR，結合藍莓盆栽試驗，分析其對藍莓土壤養分與微生物數量的影響，確定利于藍莓生長的優良菌株，可為藍莓PGPR生物肥的研制與應用提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗于2011年3月中旬至10月在山東省林業科學研究院試驗苗圃進行。土壤為潮土，堿解氮、有效磷、速效鉀含量分別為27.96、26.52、79.00mg/kg，有機質含量為6.83g/kg。

1.2供試材料

供試材料為半高叢兔眼藍莓一年生組培苗，青島沃林藍莓基地提供。4株PGPR（L12、L13、L14和L15）是山東省林業科學研究院與山東農業大學從藍莓根際土壤中利用保綠法和蘿卜子葉增重法分別篩選獲得；將篩選出的細菌分離物分別接種到NA液體培養基，37℃、180r/min搖床培養48h。利用平板計數法測定每毫升含菌量，計算菌液濃度，并用無菌水稀釋至2×108cfu/ml。

1.3試驗設計

采取盆栽試驗，隨機區組設計，共設置5個處理：處理1，對照（CK）；處理2，L12；處理3，L13；處理4，L14；處理5，L15。使用聚乙烯盆（30cm×25cm），按照草炭與土體積比1∶3，硫磺粉15g，將土壤、草炭、硫磺混勻，裝盆備用。定植藍莓苗，并分別將4種菌液與水按1∶2的比例混勻，按照每盆40億微生物總量澆入，處理1用相同體積的無菌水代替，每處理重復5次，正常管理。

1.4樣品采集及測定方法

2013年9月27日采用剝離法采集根際土：先帶土取出植株，輕輕抖落大塊不含根系的土壤（非根際土），然后用力將根表面附著土壤全部抖落下來，迅速裝入塑料袋內（根際土）。采集的根際土樣分為2份，一份自然風干、過2mm篩，用于測定土壤化學性質，另一份于實驗室測定土壤微生物。土壤微生物種群數量測定采用稀釋涂布平板法，測定細菌采用牛肉膏蛋白胨瓊脂培養基；測定真菌采用馬丁培養基+孟加拉紅+硫酸鏈霉素；測定放線菌采用改良高氏1號培養基+重鉻酸鉀。

土壤EC采用電位法（水土比1∶5）測定；堿解氮、有效磷、速效鉀的測定分別采用堿解擴散法、0.5mol/LNaHCO3浸提-鉬銻抗比色法、1mol/LNH4OAc浸提-火焰光度法；土壤有機質采用重鉻酸鉀容量法—外加熱法[10]。土壤脲酶采用苯酚鈉比色法，以培養24h后1g土壤中NH3-N的質量（mg）表示脲酶活性（U）；土壤過氧化氫酶（CAT）采用高錳酸鉀滴定容量法，以20min后1g土壤消耗的0.02mol/LKMnO4的體積（ml）表示；土壤蔗糖酶采用3，5-二硝基水楊酸比色法，以24h后1g土壤中葡萄糖的質量（mg）表示蔗糖酶活性（Suc）；土壤堿性磷酸酶用磷酸苯二鈉比色法，以培養24h后1g土壤中釋出酚的質量（mg）表示[11]。

1.5數據統計與分析

采用Word2003制作圖表，DPSv7.05軟件進行數據統計。

2結果與分析

2.1不同菌株處理對土壤微生物數量的影響

利用稀釋平板計數法測定的微生物數量占微生物總種群數的0.01%～10%，雖然不能反映土壤中微生物的絕對數量，但其數量同樣對土壤生態環境具有重要參考意義[12]。一定程度上，土壤微生物的數量、類型及其變化反映了土壤有機碳的礦化速率及各種土壤養分的存在狀態，同時微生物種群結構失衡是導致作物減產、土壤質量下降、生態系統物質與能量循環被破壞的主要原因之一[13]。向土壤添加一定量的微生物，可能起促進作用，增加土壤微生物種群類型及數量，也可能引起微生物種群間的競爭，減少土壤微生物的種群類型及數量。表1顯示的是藍莓一個生長周期的土壤微生物數量。處理L14的細菌數量最高，但與處理L13差異不顯著，處理L13、L14均顯著高于其他處理。放線菌數量介于細菌、真菌之間，且4個處理之間差異顯著，與CK相比，處理L14、L12、L13分別增加了334.57%、108.64%、61.73%。試驗測得真菌數量明顯小于細菌、放線菌數量，處理L13比處理L14、L15、CK、L12分別增加了10.88%、30.82%、52.46%、65.90%。微生物總量的規律與細菌、真菌變化規律基本一致，表現為處理L14>L13>CK>L12>L15。endprint

3結論與討論

本試驗結果表明：在藍莓的一個生長周期內，接種菌株L14和L13能夠顯著增加藍莓根際土壤中可培養微生物的數量，而接種菌株L12和L15降低了藍莓根際土壤中可培養微生物的數量；接種各菌株均能增加土壤有機質含量，L13對土壤速效養分含量具有明顯的促進作用；菌株L15、L14、L13對土壤酶活性的影響較大。綜合來看：L13能夠明顯改善藍莓根際土壤的養分狀況和改變根際土壤微生物，具有良好的應用潛力。

土壤酶是一個非常敏感的指標，施肥種類、管理與耕作方式、作物種類、土壤水分和環境條件等均可能影響其活性[16]。因此，用土壤酶活性作為評價PGPR菌株對土壤生物學特性的影響情況比較復雜，應結合土壤微生物性狀的試驗結果做不同分析。劉方春等人研究了植物根際促生細菌對櫻桃根際土壤微生物數量的影響，結果發現，植物根際促生細菌可顯著提高櫻桃根際土壤中的細菌數量，真菌數量顯著減少[5]。本研究L12和L15降低了藍莓根際土壤中可培養微生物的數量。其結果的差異一方面可能與PGPR種類與植物種類有關，另一方面也可能是稀釋平板法的局限性造成的。土壤中可培養微生物的比例極低，目前已從傳統的微生物分離培養發展到熒光技術、PCR-RFLP和PLFA圖譜分析方法等[15]。因此，評價藍莓PGPR菌株對根際土壤微生物多樣性的影響，還應進一步采用多種方法開展研究。

在土壤中接種PGPR只要能存活，無論是否改變微生物群落結構，都會在一定程度上影響群落的代謝活性[17]。PGPR在植物根圍聚集，它們旺盛的代謝作用加強了土壤中有機物質的分解，促進了植物營養元素的礦化，增強了對作物營養的供應[18]。盡管L13處理能夠明顯改善藍莓根際土壤的養分狀況和提高根際土壤微生物數量，但未必能完全證明它能夠在藍莓根際土壤中存活和定殖，因為其菌液中的代謝產物也有可能產生同樣的效果。因此，有必要對L13在藍莓根際土壤中的存活和定殖規律、促進藍莓根際土壤養分活化及生物性狀的作用機理進一步探討。

參考文獻：

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[5]劉方春，邢尚軍，馬海林，等.PGPR生物肥對甜櫻桃（Cerasuspseudocerasus）根際土壤生物學特征的影響[J].應用與環境生物學報，2012，18（5）：722-727.

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[18]劉方春，邢尚軍，馬海林，等.生物肥對冬棗根際土壤微環境特征的影響[J].北京林業大學學報，2012，34（5）：100-104.endprint

3結論與討論

本試驗結果表明：在藍莓的一個生長周期內，接種菌株L14和L13能夠顯著增加藍莓根際土壤中可培養微生物的數量，而接種菌株L12和L15降低了藍莓根際土壤中可培養微生物的數量；接種各菌株均能增加土壤有機質含量，L13對土壤速效養分含量具有明顯的促進作用；菌株L15、L14、L13對土壤酶活性的影響較大。綜合來看：L13能夠明顯改善藍莓根際土壤的養分狀況和改變根際土壤微生物，具有良好的應用潛力。

土壤酶是一個非常敏感的指標，施肥種類、管理與耕作方式、作物種類、土壤水分和環境條件等均可能影響其活性[16]。因此，用土壤酶活性作為評價PGPR菌株對土壤生物學特性的影響情況比較復雜，應結合土壤微生物性狀的試驗結果做不同分析。劉方春等人研究了植物根際促生細菌對櫻桃根際土壤微生物數量的影響，結果發現，植物根際促生細菌可顯著提高櫻桃根際土壤中的細菌數量，真菌數量顯著減少[5]。本研究L12和L15降低了藍莓根際土壤中可培養微生物的數量。其結果的差異一方面可能與PGPR種類與植物種類有關，另一方面也可能是稀釋平板法的局限性造成的。土壤中可培養微生物的比例極低，目前已從傳統的微生物分離培養發展到熒光技術、PCR-RFLP和PLFA圖譜分析方法等[15]。因此，評價藍莓PGPR菌株對根際土壤微生物多樣性的影響，還應進一步采用多種方法開展研究。

在土壤中接種PGPR只要能存活，無論是否改變微生物群落結構，都會在一定程度上影響群落的代謝活性[17]。PGPR在植物根圍聚集，它們旺盛的代謝作用加強了土壤中有機物質的分解，促進了植物營養元素的礦化，增強了對作物營養的供應[18]。盡管L13處理能夠明顯改善藍莓根際土壤的養分狀況和提高根際土壤微生物數量，但未必能完全證明它能夠在藍莓根際土壤中存活和定殖，因為其菌液中的代謝產物也有可能產生同樣的效果。因此，有必要對L13在藍莓根際土壤中的存活和定殖規律、促進藍莓根際土壤養分活化及生物性狀的作用機理進一步探討。

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3結論與討論

本試驗結果表明：在藍莓的一個生長周期內，接種菌株L14和L13能夠顯著增加藍莓根際土壤中可培養微生物的數量，而接種菌株L12和L15降低了藍莓根際土壤中可培養微生物的數量；接種各菌株均能增加土壤有機質含量，L13對土壤速效養分含量具有明顯的促進作用；菌株L15、L14、L13對土壤酶活性的影響較大。綜合來看：L13能夠明顯改善藍莓根際土壤的養分狀況和改變根際土壤微生物，具有良好的應用潛力。

土壤酶是一個非常敏感的指標，施肥種類、管理與耕作方式、作物種類、土壤水分和環境條件等均可能影響其活性[16]。因此，用土壤酶活性作為評價PGPR菌株對土壤生物學特性的影響情況比較復雜，應結合土壤微生物性狀的試驗結果做不同分析。劉方春等人研究了植物根際促生細菌對櫻桃根際土壤微生物數量的影響，結果發現，植物根際促生細菌可顯著提高櫻桃根際土壤中的細菌數量，真菌數量顯著減少[5]。本研究L12和L15降低了藍莓根際土壤中可培養微生物的數量。其結果的差異一方面可能與PGPR種類與植物種類有關，另一方面也可能是稀釋平板法的局限性造成的。土壤中可培養微生物的比例極低，目前已從傳統的微生物分離培養發展到熒光技術、PCR-RFLP和PLFA圖譜分析方法等[15]。因此，評價藍莓PGPR菌株對根際土壤微生物多樣性的影響，還應進一步采用多種方法開展研究。

在土壤中接種PGPR只要能存活，無論是否改變微生物群落結構，都會在一定程度上影響群落的代謝活性[17]。PGPR在植物根圍聚集，它們旺盛的代謝作用加強了土壤中有機物質的分解，促進了植物營養元素的礦化，增強了對作物營養的供應[18]。盡管L13處理能夠明顯改善藍莓根際土壤的養分狀況和提高根際土壤微生物數量，但未必能完全證明它能夠在藍莓根際土壤中存活和定殖，因為其菌液中的代謝產物也有可能產生同樣的效果。因此，有必要對L13在藍莓根際土壤中的存活和定殖規律、促進藍莓根際土壤養分活化及生物性狀的作用機理進一步探討。

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[16]郭文文，諸葛玉平，李建勇，等.轉基因番茄栽培對土壤生物學特性的影響[J].山東農業科學，2010，3：46-50.

[17]RamosB，GarciaJAL，ProbanzaA，etal.AlterationsintherhizobacterialcommunityassociatedwithEuropeanaldergrowthwheninoculatedwithPGPRstrainBacillusucheniformis[J].EnvironmentalandExperimentalBotany，2003，49（1）：61-68.

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