促生熒光假單胞菌對桃樹根區(qū)土壤環(huán)境和植株生長的影響

楊曉帆，梁家慧，于文英，吳雪蓮，李艷艷，肖元松，彭福田

（山東農業(yè)大學園藝科學與工程學院 / 作物生物學國家重點實驗室, 山東泰安 271018）

我國桃樹種類繁多，栽培歷史悠久，距今已有3000多年，栽培地區(qū)廣泛，在2019年我國桃種植面積和產量均居世界首位[1]，桃產業(yè)在我國農業(yè)經(jīng)濟建設方面發(fā)揮重要作用。由于果園立地條件較差、化肥施用不當，使桃樹生產中存在果實品質下降、優(yōu)質果比例低等問題[2-3]。本課題組前期研究表明，桃樹生產中普遍存在過量施肥現(xiàn)象，大量施入化肥不僅不能合理有效地改善土壤環(huán)境，還會造成資源浪費，引起環(huán)境污染[4]。因此，如何采取一定措施改善根區(qū)土壤條件，提高根區(qū)土壤養(yǎng)分有效性，減少化肥投入量成為研究的重點。

利用有益微生物來改善土壤微生物環(huán)境，調控植物生長發(fā)育，已成為當今農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要科學策略之一[5]。生活在植物根際并且有利于植物生長的細菌稱之為植物根際促生菌(plant growth promoting rhizobacteria，PGPR)，熒光假單胞菌屬于假單胞菌屬，是一種重要的植物根際促生菌[6]。許多研究證明，熒光假單胞菌等根際促生菌對于藍莓[7]、甘藍型油菜、紫金草、大豆[8]、甘蔗[9]、小麥[10]、番茄[11]、櫻桃[12]等作物，都具有一定促進生長的作用，不僅可以改善根際土壤，提高作物品質，降低植物病蟲害發(fā)生幾率，提高植物抗性，還可以減少化肥的施用，改善生態(tài)環(huán)境，具有很大的應用潛力。但是目前關于熒光假單胞菌促進桃樹生長的研究，多圍繞其間接促生的效應與機制，比如通過降低桃蚜的繁殖力[13-14]、抑制桃根腐病的發(fā)生[15]來提高桃樹的抗逆能力，然而，對于熒光假單胞菌對桃樹的直接促生效應及作用機制，卻鮮有研究報道。

為此，我們研究了熒光假單胞菌(Pseudomonas fluorescens)的促生特性及其對桃樹根區(qū)土壤環(huán)境和桃樹生長的影響，明確熒光假單胞菌在桃樹根系-土壤微生態(tài)系統(tǒng)中的作用機制，以期為熒光假單胞菌的桃樹根際應用、構建綠色環(huán)保的桃園生態(tài)系統(tǒng)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 細菌促生能力的鑒定

試驗所用熒光假單胞菌菌株購自北納生物公司，編號為BNCC231887，按照說明書活化培養(yǎng)。細菌促生能力的鑒定方法及鑒定培養(yǎng)基的配制參考周波等[16]和易浪波等[17]的研究方法，具體方法如下：菌株產吲哚-3-乙酸(IAA)能力的測定，將熒光假單胞菌按照1%的接種量接種到NB培養(yǎng)基(添加0.5 g/L的L-色氨酸)中，置于28℃、180 r/min搖床培養(yǎng)7天，菌懸液離心取上清液與Salkowski試劑以1∶2的比例混勻，室溫暗處顯色30 min后觀察是否顯紅色，并于530 nm處比色，計算其IAA產量。

菌株產鐵載體能力的檢測：將菌株點接種于CAS固體培養(yǎng)基上，28℃培養(yǎng)7天，觀察菌落周圍是否有黃色暈圈的產生。

菌株溶磷與解鉀能力的測定：將菌株分別點接種于以磷酸鈣為磷源的PKO固體培養(yǎng)基和以大豆卵磷脂為磷源的有機磷固體培養(yǎng)基及鉀長石培養(yǎng)基上，28℃培養(yǎng)7天，觀測菌落形態(tài)及培養(yǎng)基變化。將菌株熒光假單胞菌按照1%的接種量接種到PKO和有機磷液體培養(yǎng)基，28℃培養(yǎng)7天，離心取上清，采用鉬銻抗比色法測定溶磷量。

1.2 熒光假單胞菌的使用濃度試驗

將KB培養(yǎng)基中培養(yǎng)24 h的熒光假單胞菌菌液離心取菌體沉淀，用無菌水重懸備用。盆栽試驗在山東農業(yè)大學南校區(qū)園藝實驗基地進行，栽培用土由基地表層園土、園藝栽培通用基質(主要成分為泥炭、珍珠巖、椰糠、碳化稻殼等)與蛭石以2∶1∶1的比例配制而成，基本理化性質為pH 8.20、堿解氮40.18 mg/kg、速效磷 51.53 mg/kg、速效鉀 78.45 mg/kg、有機質23.05 g/kg。預備試驗所用塑料盆高為20 cm，盆口直徑為24 cm、盆底直徑為15 cm，每盆裝土2 kg，供試材料為桃樹生產上常用的砧木毛桃[Prunuspersica(L.) Batsch]。選取實驗室育好的長勢一致的健壯毛桃實生苗移栽至盆中，1棵/盆，緩苗15天。熒光假單胞菌菌懸液配成4個濃度(0、2×108、4×108、6×108CFU/mL)，澆在土壤上，每次處理澆50 mL，每5天處理一次，共處理3次。在處理后20、40、60天時測定桃苗葉片SPAD值，處理后60天時測定桃苗葉綠素含量及生長量，并確定最佳菌液處理濃度。

葉綠素含量的測定：葉綠素相對含量SPAD值由SPAD-502Plus葉綠素測定儀測定，葉綠素的絕對含量測定采用丙酮浸提比色法[18]。

生長量的測定：株高采用皮尺測定，植株地上部與地下部的干重和鮮重采用萬分之一電子天平測定。

1.3 熒光假單胞菌對土壤理化及生物學性狀和桃樹生長的影響試驗

采用以毛桃為砧木，2年生的桃品種‘瑞光39/毛桃’ [P.persica(L.) Batsch]嫁接苗為試材進行盆栽試驗。栽培容器為直徑30 cm、高30 cm的美植袋，每袋用土16 kg，土壤理化性狀與預備試驗一致。依據(jù)預備試驗結果，熒光假單胞菌菌懸液(PF)的最佳濃度為4×108CFU/mL，此濃度作為處理用濃度。將PF澆在土壤上，然后覆土，每7天澆灌處理一次，每次澆灌300 mL，共澆灌4次，以清水處理(CK)為對照。在第4次澆灌處理后，于1、2、4、6周時采集桃樹根區(qū)土壤樣品測定熒光假單胞菌數(shù)量，于20和40天時取植株樣品測定光合指標、生物量、根系生長發(fā)育狀況和養(yǎng)分含量，于40天時采集根區(qū)土壤樣品測定土壤微生物結構、酶活性、養(yǎng)分狀況和pH。

土壤中熒光假單胞菌數(shù)量的測定參照杜鵑等[19]的研究方法，即：以熒光假單胞菌的蛋白編碼基因gyrB作為靶標基因，利用特異性引物建立實時熒光定量PCR的方法。

植物生理生化指標與土壤理化性質的測定主要參考趙世杰[18]和鮑士旦[20]的方法，各項指標測定3次重復，結果取其平均值，具體方法如下：

葉片凈光合速率(Pn)、胞間二氧化碳濃度(Ci)、氣孔導度、蒸騰速率的測定：在晴天上午9：30—11：00，選取長勢高度一致的桃苗葉片利用CIRAS-3便攜式光合儀測定系統(tǒng)(PP Systems，美國)測定。

根系構型的測定：取完整植物根系洗凈，放入A4尺寸掃描儀的丙烯酸托盤中，加水使根系均勻散開，避免交叉重疊，采用專業(yè)版Win RHIZO (Rgent Instruments Inc., Canada)根系分析軟件對根系構型掃描和分析(分辨率為300 dpi)，各參數(shù)的設定參照軟件使用說明進行。

植物養(yǎng)分含量的測定：植物材料經(jīng)H2SO4-H2O2消煮后采用火焰分光光度計法測定植物全鉀含量，采用鉬黃比色法測定植物全磷含量，采用凱氏定氮儀測定植物全氮含量；植物材料經(jīng)HNO3-H2O2微波消解后，采用原子吸收分光光度計測定植株全鐵含量。

土壤養(yǎng)分含量的測定：根區(qū)土壤速效磷含量的測定采用碳酸氫鈉浸提—鉬銻抗比色法，堿解氮含量的測定采用堿解擴散法，有機質含量采用重鉻酸鉀容量法[21]，土壤全鐵含量采用DTAP浸提—原子吸收分光光度計測定。

土壤酶活性的測定：土壤脲酶活性采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測定，堿性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測定，蔗糖酶活性采用3,5-二硝基水楊酸比色法測定，過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法測定[21]。

土壤微生物的測定：每處理采集5棵桃樹的根區(qū)土壤，混勻，對樣本的基因組DNA進行提取，使用16S V4區(qū)引物(515F和806R)和ITS1區(qū)引物(ITS5-1737F和ITS2-2043R)進行PCR擴增，使用TruSeq?DNA PCR-Free Sample Preparation Kit建庫試劑盒進行文庫構建，構建好的文庫經(jīng)過Qubit和QPCR定量，文庫合格后，使用NovaSeq6000進行上機測序。

1.4 數(shù)據(jù)處理和分析

土壤微生物測序結果使用FLASH軟件進行拼接，利用Uparse算法(Uparsev7.0.1001，http://www.drive5.com/uparse/)對所有樣本的全部Effective Tags進行聚類，默認以97%的一致性將序列聚類成為OTUs (Operational Taxonomic Units)，使用Qiime軟件(Version 1.9.1)計算Chao1和Shannon指數(shù)。

采用Excel和IBM SPSS Statistics 26軟件對數(shù)據(jù)進行計算和分析，采用鄧肯多重比較法進行差異顯著性檢驗，采用Pearson相關系數(shù)法進行相關性分析，采用GraphPad Prism 8軟件進行作圖。

2 結果與分析

2.1 熒光假單胞菌的促生特性

經(jīng)過鑒定，促生熒光假單胞菌BNCC231887在NB培養(yǎng)基內28℃培養(yǎng)7天之后，其培養(yǎng)液上清可與Salkowski試劑反應顯紅色，而空白培養(yǎng)基與Salkowski試劑反應不顯紅色，證明了熒光假單胞菌BNCC231887具有產IAA的能力，通過測定，IAA產量為6.17 mg/L；該菌株能夠在CAS檢測培養(yǎng)基上生長并使菌落周圍形成黃色暈圈，證明其可以產生鐵載體；該菌株在不溶性無機磷PKO固體培養(yǎng)基上形成透明圈，28℃培養(yǎng)7天之后其透明圈直徑(D)與菌落直徑 (d) 大小之比(D/d)為1.62，在不溶性有機磷培養(yǎng)基有較強的生長能力，培養(yǎng)7天之后在不溶性無機磷和有機磷液體培養(yǎng)基中溶磷量分別為45.98和18.52 mg/L，表明了該菌株具有溶解磷酸鈣和一定的降解有機磷的能力；該菌株在鉀長石培養(yǎng)基上呈光滑半透明的油滴狀，28℃培養(yǎng)7天之后直徑大小為5.22 mm，具備一定的解鉀能力(圖1)。

圖1 熒光假單胞菌產IAA能力的鑒定及其在不同培養(yǎng)基中的生長形態(tài)Fig.1 Identification of IAA production and the colonies of P.fluorescens in different mediums

2.2 熒光假單胞菌對1年生毛桃實生苗生長的影響

2.2.1 熒光假單胞菌對毛桃實生苗葉綠素含量的影響 通過檢測葉片SPAD值(圖2)發(fā)現(xiàn)，與對照相比，使用不同濃度熒光假單胞菌處理毛桃實生苗均可顯著提高葉片SPAD值。如圖2所示，當菌濃度低于4×108CFU/mL時，毛桃實生苗葉片SPAD值隨菌液處理濃度的升高而升高，當菌液處理濃度超過4×108CFU/mL時，葉片SPAD值在處理后20和40天時與4×108CFU/mL處理持平，在處理后60天時較4×108CFU/mL處理降低，表明4×108CFU/mL濃度處理效果最好，在處理60天時4×108CFU/mL處理葉片SPAD值較對照顯著提高了43.5% (P＜0.05)。由于SPAD值體現(xiàn)葉片的相對葉綠素含量，因此我們進一步對葉片的葉綠素絕對含量進行了量化測定，結果顯示熒光假單胞菌處理顯著提高了葉片的葉綠素含量，且4×108CFU/mL為最佳處理濃度(表1)。這些結果表明熒光假單胞菌處理可以提高桃實生苗葉片的葉綠素含量，并且4×108CFU/mL熒光假單胞菌濃度處理效果最為顯著。

圖2 熒光假單胞菌處理對桃樹實生苗葉片SPAD值的影響Fig.2 Effects of P.fluorescens treatments on SPAD of peach seedling leaves

表1 熒光假單胞菌處理對桃樹實生苗葉片葉綠素含量的影響Table 1 Effects of P.fluorescens treatment on chlorophyll content of peach seedling leaves

2.2.2 熒光假單胞菌對桃樹實生苗根系構型及植株生長量的影響 首先通過測定不同處理的桃樹實生苗根系構型，發(fā)現(xiàn)PF處理顯著增加了側根的數(shù)量，同時提高了根系表面積和體積，且4×108CFU/mL濃度作用效果最顯著(圖3)。

圖3 不同濃度熒光假單胞菌處理對毛桃實生苗根系構型的影響Fig.3 Effects of P.fluorescens treatment on root architecture of peach seedling

由表2可看出，與對照相比，熒光假單胞菌處理顯著提高了桃樹實生苗的生長量，4×108CFU/mL熒光假單胞菌濃度處理對提高桃苗地上與地下部干重提高效果最顯著，分別較對照提高了151.0%和93.3% (P＜0.05)。

表2 熒光假單胞菌處理對桃樹實生苗生物量的影響Table 2 Effects of P.fluorescens treatment on plant growth of peach seedling

2.3 熒光假單胞菌在桃樹嫁接苗根區(qū)土壤的定植

熒光假單胞菌在根區(qū)土壤的有效定植是其發(fā)揮作用的重要前提。在本試驗中，通過土壤中熒光假單胞菌中gyrB基因的拷貝數(shù)來表示熒光假單胞菌的含量，CK組測得熒光假單胞菌含量表示土壤中本身含有的熒光假單胞菌含量。如圖4所示，在處理后第1周，由于外源施加大量熒光假單胞菌，PF處理桃樹根區(qū)土壤中熒光假單胞菌含量顯著高于CK。隨處理時間的延長，在第2周時PF處理桃樹根區(qū)土壤中熒光假單胞菌含量較第1周顯著降低，但仍高于對照組，表明PF施入土壤2周有部分定植。在處理后第4～6周，PF處理桃樹根區(qū)土壤中熒光假單胞菌含量緩慢降低，仍顯著高于CK，表明熒光假單胞菌在施入土壤6周時仍有部分定植。該試驗結果表明，熒光假單胞菌可在桃樹根區(qū)土壤中長期定植，進而發(fā)揮其促生作用。

圖4 不同處理時間的桃樹根區(qū)土壤的熒光假單胞菌含量Fig.4 The quantity of P.fluorescens in peach root-zone soil at different days after treatment

2.4 熒光假單胞菌對桃樹嫁接苗根區(qū)土壤的影響

2.4.1 熒光假單胞菌對土壤pH和土壤養(yǎng)分含量的影響 由表3可知，PF處理可以顯著降低桃樹根區(qū)土壤的pH，相比于CK降低了0.19；PF處理可顯著提高桃樹根區(qū)土壤的養(yǎng)分含量，其中有機質、速效磷、堿解氮、速效鉀和有效鐵含量分別較CK提高了8.4%、42.3%、15.9%、39.5%和6.6% (P＜0.05)。

表3 熒光假單胞菌處理對桃樹根區(qū)土壤pH及養(yǎng)分含量的影響Table 3 Effects of P.fluorescens treatment on rhizospheric soil pH and nutrient contents of peach

2.4.2 熒光假單胞菌對土壤酶活性的影響 土壤酶活性是土壤肥力的一個重要指標，在很大程度上反映了土壤中物質循環(huán)與轉化的強度。如圖5所示，PF處理可以顯著提高桃樹根區(qū)的土壤酶活性，蔗糖酶、脲酶、堿性磷酸酶和過氧化氫酶活性分別較CK提高了37.6%、4.3%、34.2%和40.2% (P＜0.05)。

圖5 熒光假單胞菌處理對桃樹根區(qū)土壤酶活的影響Fig.5 Effects of P.fluorescens treatment on soil enzyme activity of root-zone of peach

2.4.3 熒光假單胞菌對土壤微生物群落的影響 如圖6所示，對于土壤細菌來說，從門水平上看，CK組的優(yōu)勢菌門為變形菌門(Proteobacteria)、擬桿菌門(Bacteroidota)、厚壁菌門(Firmicutes)、放線菌門(Actinobacteriota)和酸桿菌門(Acidobacteriota)，相對豐度分別為27.8%、11.6%、10.4%、8.0%和7.3%；PF處理和CK細菌群落組成相似，但其豐度存在差異，與CK相比，PF處理使變形菌門、酸桿菌門和放線菌門相對豐度分別提高了23.4%、8.6%和8.0%，擬桿菌門和厚壁菌門相對豐度分別降低了46.7%和35.7%。從屬水平上看，CK優(yōu)勢菌屬為擬桿菌屬(Bacteroides)、鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas)和芽孢桿菌屬(Bacillus)，相對豐度分別為3.3%、3.9%和4.6%；PF組優(yōu)勢屬為擬桿菌屬和鞘氨醇單胞菌屬，與CK相比擬桿菌屬相對豐度降低了16.6%，鞘氨醇單胞菌相對豐度提高了32.2%，芽孢桿菌屬相對豐度為0.6%，與CK相比降低了86.7% (P＜0.05)。

圖6 熒光假單胞菌處理對桃樹根區(qū)土壤微生物相對豐度的影響Fig.6 Effects of P.fluorescens treatment on microbial relative abundance of root-zone soil of peach

對于土壤真菌來說，CK組優(yōu)勢菌門是子囊菌門(Ascomycota)、被孢霉門(Mortierellomycota)和擔子菌門(Basidiomycota)，相對豐度分別為71.1%、8.8%和2.9%；與CK相比，PF組子囊菌門相對豐度降低為67.1%，擔子菌門相對豐度降低為1.8%，而被孢霉門相對豐度較CK升高了21.2%。從屬水平上看，CK組優(yōu)勢菌屬為木霉菌屬(Trichoderma)、頭束菌屬(Cephalotrichum)、被孢霉屬(Mortierella)和毛殼霉屬(Chaetomium)，相對豐度分別為14.6%、6.6%、7.7%和8.9%，PF組木霉菌屬和毛殼霉屬相對豐度較CK分別顯著降低了79.5%和49.7% (P＜0.05)，頭束菌屬和被孢霉屬相對豐度較CK分別提高了58.0%和21.4%，鐮孢菌屬(Fusarium)相對豐度較CK顯著升高了45.2% (P＜0.05)，成為PF組優(yōu)勢菌屬之一。

土壤微生物群落的Alpha多樣性分析可以反映微生物群落的豐度和多樣性，其中，Chao 1指數(shù)反映微生物群落豐富度，Shannon指數(shù)反映微生物群落多樣性。從圖7看出，對土壤細菌菌群而言，PF處理Chao 1和Shannon指數(shù)較CK沒有顯著提高，離散程度也較大；對于真菌菌群而言，PF處理使土壤真菌群落Chao 1和Shannon指數(shù)較CK分別提高了28.5%和8.5% (P＜0.05)，離散程度也小于CK。

圖7 桃樹根區(qū)土壤細菌和真菌Alpha多樣性分析Fig.7 Alpha diversity analysis of soil bacteria and fungus in peach root-zone soil

2.5 熒光假單胞菌處理對桃樹嫁接苗根系生長的影響

由表4可以看出，與CK相比，PF處理可以促進桃樹根系生長，根系長度、表面積、體積和根尖數(shù)分別顯著提高了23.2%、67.3%、21.3%和87.0%(P＜0.05)。

表4 熒光假單胞菌處理對桃樹根系生長的影響Table 4 Effects of P.fluorescens treatment on root growth of peach

2.6 熒光假單胞菌對桃樹嫁接苗葉片光合參數(shù)的影響

PF處理顯著提高了桃樹葉片的凈光合速率，在處理后20和40天時分別較CK顯著提高了23.7%和8.3% (P＜0.05)，PF處理一定程度上也提高了桃樹葉片的氣孔導度和蒸騰速率(圖8)。

圖8 熒光假單胞菌處理對桃樹葉片光合參數(shù)的影響Fig.8 Effects of P.fluorescens treatment on photosynthetic parameters of peach leaves

2.7 熒光假單胞菌對桃樹嫁接苗養(yǎng)分含量的影響

由圖9看出，在處理后40天時，PF處理的桃樹葉片和根系的全氮、全磷和全鉀含量較CK都有顯著提高(P＜0.05)，其中全氮含量在葉片和根中分別提高了4.9%和52.9%，全鉀含量在葉片和根中分別提高了7.5%和17.4%，全磷含量在葉片和根中分別提高了9.2%和17.5%，對于植物全鐵含量來說，PF處理使桃樹葉片全鐵含量升高了26.0%，使根系全鐵含量降低了9.2%，表明熒光假單胞菌處理可能提高了桃樹含鐵量，并且影響鐵元素在植物體內的分配。

圖9 熒光假單胞菌處理對桃樹養(yǎng)分含量的影響Fig.9 Effects of P.fluorescens treatment on nutrient content of peach

2.8 熒光假單胞菌對桃樹嫁接苗生物量的影響

由表5可以看出，PF處理可以顯著提高桃樹的生物量，與CK相比，株高提高了14.8% (P＜0.05)，莖粗增加了3.8%，地下部分和地上部分干重分別顯著提高了19.3%和19.9% (P＜0.05)。

表5 熒光假單胞菌處理對桃樹生物量的影響Table 5 Effects of P.fluorescens treatment on biomass of peach

2.9 桃樹根區(qū)土壤理化性質與植物養(yǎng)分含量和生物量的相關性分析

由表6可知，在本試驗中土壤pH與大部分土壤酶活性、土壤速效養(yǎng)分含量、葉片和根系養(yǎng)分含量和生物量顯著負相關，大部分土壤養(yǎng)分含量與植株養(yǎng)分含量和生長顯著正相關，如土壤速效磷含量與土壤磷酸酶活性、桃樹全磷含量和桃樹生長量顯著正相關，然而土壤有效鐵含量與桃樹葉片全鐵含量顯著正相關，但與根系全鐵含量無顯著相關關系。

表6 桃樹根區(qū)土壤理化性質、土壤酶活與植株養(yǎng)分含量和生物量的相關性分析Table 6 Correlation analysis of soil physical and chemical properties, soil enzyme activity of peach root-zone with nutrient content and biomass of peach

3 討論

3.1 熒光假單胞菌的促生特性與根際定植

一株熒光假單胞菌往往具有多種促生機制，各種促生機制共同作用，調控植株生長。在本試驗中，熒光假單胞菌具有多種促生特性，包括產IAA、溶磷、解鉀、產鐵載體的能力，其中該菌株在解無機磷的定性與定量檢測中均表現(xiàn)出了較強的溶磷能力，具有很大的應用潛力[21]。

在桃樹嫁接苗試驗中，多次澆灌處理使熒光假單胞菌表現(xiàn)出了較長時間的根際定植，進而充分發(fā)揮其促生作用。在實際生產中，可以進行熒光

假單胞菌處理技術簡化，比如選在桃樹的關鍵物候期，結合平時施肥與澆水處理。為了提高熒光假單胞菌的定植率和定植時間，也可以將熒光假單胞菌制成海藻微膠囊埋入根區(qū)土壤從而達到緩釋的作用[22]。

3.2 熒光假單胞菌對桃樹根系生長和光合作用的影響

植物通過根系與土壤進行營養(yǎng)交換[23]，植物根系吸收水分和養(yǎng)分的能力在一定程度上可以通過根長和表面積等指標來體現(xiàn)[24]。在本試驗中，熒光假單胞菌處理顯著提高了桃樹嫁接苗根系的根長，增加了根系表面積和體積，促進了桃樹水分和養(yǎng)分的吸收。植物根系的生長與側根的發(fā)育受植物激素IAA的調控，前人研究證明，產IAA菌產生的IAA作為外源植物激素，可以顯著增加植物側根和根毛的數(shù)量，提高植株內部生長素的濃度[25]；王婧[26]研究發(fā)現(xiàn)，枯黃假單胞菌產生IAA可顯著促進番茄側根的發(fā)育和提高玉米根長。在本試驗中，PF處理使桃樹嫁接苗根長和根尖數(shù)顯著增加，這可能歸因于PF產生的微量IAA。

光合作用是植物生長的生理基礎，光合作用增強，植株生物量也會隨之增加[27]。在本試驗中，PF處理顯著提高了桃樹葉片的凈光合速率，同時顯著提高了植物干重。PF處理通過光合作用提高植株生物量的方式有以下兩個方面：首先，葉綠素含量是影響光合作用的重要因素，其含量的增加有利于植物葉片對光能的捕獲進而增強光合作用[28]，在本試驗中，PF處理顯著提高了桃樹葉片的葉綠素含量，這與前人研究結果[29-30]一致；其次，氣孔導度的增加有利于植物光合作用的提高[31]，在本試驗中，PF處理使植株葉片氣孔導度增強，促進了CO2的吸收，進而提高了植株的凈光合速率。

3.3 熒光假單胞菌對桃樹根區(qū)土壤速效養(yǎng)分和植株養(yǎng)分含量的影響

磷和鉀是植物必需的營養(yǎng)元素，在保障作物高產、增強作物抗性和提升作物品質等多方面起著不可替代的作用，但土壤中大部分磷和鉀都以難溶性的磷酸鹽和硅酸鹽形態(tài)存在，無法直接被植物吸收利用。具備溶磷和解鉀能力的植物根際促生菌可以將土壤中難溶性磷和鉀轉化為植物可直接吸收利用的和K+，提高磷鉀肥利用率，促進作物生長[32-33]。本試驗首先鑒定了熒光假單胞菌具有溶磷和解鉀的促生特性，根施處理顯著提高了桃樹根區(qū)土壤速效磷和速效鉀含量，促進了桃樹根際土壤中難溶性磷和鉀的轉化；同時熒光假單胞菌處理還顯著降低了根區(qū)土壤的pH，且土壤pH與土壤速效磷、速效鉀含量顯著負相關。由于熒光假單胞菌的施用導致了土壤pH的降低，進而提高了土壤速效磷鉀養(yǎng)分含量，進一步提高了桃樹全磷和全鉀含量和生物量。

鐵元素是植物不可或缺的微量元素，土壤中的絕大部分鐵都是以難溶于水的Fe3+形式存在，不能被根系吸收，有效態(tài)鐵含量很低。根際促生菌產生的鐵載體能活化土壤中的Fe3+，增加土壤鐵的溶解性，從而提高土壤中鐵的有效性，不僅可以促進植物生長，而且也能幫助植物抵御病原菌的侵染[34]。前人研究證明，土壤有效鐵含量受土壤pH影響較大，每升高一個pH單位，土壤溶液中鐵的活性減小1000倍[35]。在本試驗中，熒光假單胞菌處理提高了桃樹根際土壤有效態(tài)鐵的含量，促進了植物對鐵元素的吸收，顯著增加了桃樹葉片的總鐵含量，一方面可能歸因于熒光假單胞菌具有產生鐵載體的能力，另一方面是由于熒光假單胞菌降低了土壤pH，從而促進土壤中無效鐵到有效鐵的轉化。

3.4 熒光假單胞菌對桃樹根區(qū)土壤生物學特征的影響

土壤是土壤中各種生理生化反應的場所。土壤酶在催化土壤多種生化反應中起著重要作用，土壤酶活性升高會加速土壤養(yǎng)分的分解與轉化，促進植物對土壤養(yǎng)分的吸收與利用[36]，其中脲酶與植物的氮素營養(yǎng)吸收有關[37]，蔗糖酶活性能夠反映土壤有機碳累積與分解轉化的規(guī)律[38]，磷酸酶能促進有機磷化合物和無機磷酸鹽轉化，有利于植物對磷的吸收與利用[39]，過氧化氫酶有助于土壤中過氧化氫的分解，降低土壤有害物質對植物體的毒害作用。本試驗中，熒光假單胞菌處理提高了土壤酶活性，包括土壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶以及過氧化氫酶，這與前人的研究結果[40]一致，熒光假單胞菌處理使土壤磷酸酶活性顯著升高，導致了土壤速效磷含量升高，進而導致植株全磷含量的增加。

土壤酶大多來源于土壤微生物，土壤微生物也是土壤生化反應的主要驅動力[41]。本試驗中，熒光假單胞菌處理使土壤細菌和真菌群落的Shannon和Chao 1指數(shù)提高，提高了土壤微生物群落的豐富度和多樣性。從微生物群落結構上來看，熒光假單胞菌處理改變了細菌各優(yōu)勢菌門的相對豐度，其中變形菌門、酸桿菌門和放線菌門的相對豐度提高，擬桿菌門和厚壁菌門的相對豐度降低。熒光假單胞菌處理沒有改變土壤中的優(yōu)勢菌門，這可能是由于它們在土壤中的生態(tài)幅較寬[42]，外源熒光假單胞菌的短期處理對它們的分布影響較小。變形菌門包含大量有益微生物，如大量α變形桿菌與固氮相關，酸桿菌門可以通過參與腐殖酸降解的碳循環(huán)、分泌植物激素IAA等促進植物生長，放線菌門可以降解大量有機物質，同時還可以拮抗病菌，這些菌群在維持土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定中起重要作用[43]。熒光假單胞菌處理也顯著改變了土壤真菌各優(yōu)勢菌門的相對豐度，其中被孢霉門相對豐度顯著升高。腐生真菌被孢霉門在有機質含量高的土壤中相對豐度較高，在土壤養(yǎng)分轉化中起重要作用，前人研究證明，施加被孢霉可以提高園區(qū)土壤的速效磷、鉀、鈣、鎂含量，促進土壤養(yǎng)分轉化，促進植株生長[44-45]。

土壤的理化性質與土壤微生物群落結構是相互影響的，前人研究證明，通過施加微生物菌劑，使栽培基質中微生物數(shù)量增加，酶活性升高，促進了基質中有機物的分解與轉化，促進了植物對養(yǎng)分的吸收與利用[46]。在本試驗中，由于外源添加了大量熒光假單胞菌，改善了土壤微生物群落，土壤微生物群落的改變又導致了土壤養(yǎng)分被微生物大量固定，加速了土壤有機物的合成與轉化[47]，根區(qū)微生物活動的增加，使根區(qū)土壤酶活性增加，土壤肥力提高，進而促進了桃樹生長。

4 結論

熒光假單胞菌具有產IAA和鐵載體、溶解無機磷和有機磷、降解難溶性鉀的促生特性。土壤施用熒光假單胞菌菌懸液可以顯著改善桃樹嫁接苗根區(qū)土壤環(huán)境，增加根區(qū)土壤微生物群落多樣性，改變根區(qū)土壤微生物群落結構，降低土壤pH，提高根區(qū)土壤速效氮磷鉀和鐵含量，提高土壤酶活性，從而促進了桃樹嫁接苗側根的形成和生長，提高了葉片的凈光合速率和養(yǎng)分含量，進而促進桃樹生長。