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植物根際促生菌(PGPR)對高寒區3種栽培飼草促生效果研究

2025-08-03 00:00:00雷生妍張英蘇貝貝道日娜馬林雄鐵曉龍劉文輝
草地學報 2025年7期
關鍵詞:菌劑燕麥根際

中圖分類號:Q945.79 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0435(2025)07-2388-12

引用格式:,等.植物根際促生菌(PGPR)對高寒區3種栽培飼草促生效果研究[J].草地學報,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 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有益微生物,它能夠促進植物生長發育、增加作物產量以及防治植物病蟲害等[1-2]。PGPR的促生機理主要包括固氮、溶磷、解鉀、溶鐵、分泌植物激素及調節相關物質和釋放揮發性物質等改變根際區域微生物的豐度[3]。PGPR的促生作用分為兩類,一類是直接作用,另一類是間接作用。直接作用是促進植物吸收利用微量營養元素,如固氮、解鉀、溶磷和溶鐵等,調節植物激素水平如吲哚乙酸,IAA、赤霉素,GA、細胞分裂素,CTK等來促進植物生長;間接作用是抑制病原微生物,減少植物病害和增強植物的抗逆性[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,可以通過生物固氮的過程(Biological nitrogen fixation,BNF)可以將大氣中游離的氮轉化為氮化合物,供植物生長利用5-6。磷元素在土壤中以不可溶的形式存在,也是植物生長所必需的元素之一,主要以礦物質形式和有機形式存在,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,可以通過釋放有機酸以溶解磷酸鈣和巖石中的磷,來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株優良的溶磷菌株,通過盆栽試驗,結果表明4株溶磷菌株對披堿草的株高和地上干重均有顯著的促進作用。史發超等[11]從高產農田中分離篩選1株溶磷菌株P83,通過形態學和分子生物學鑒定為斜臥青霉菌(Penicilliumdecumbens)通過盆栽試驗評價對玉米(Zea maysL.)的促生效果,發現斜臥青霉菌對玉米促生效果顯著,與對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,制備單一菌劑及復合菌劑,研究發現單一菌劑和復合菌劑與對照組相比,顯著提高了苜蓿的株高,根長,地上和地下生物量,且復合菌劑促生效果更好。

目前,研究者對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。為了實現農作物的增產,人們長期不斷使用大量的農藥和化學品,對生態環境造成了巨大的影響。微生物菌肥可部分替代化學肥料,對環境改善、作物產量增加以及糧食無公害等方面有著不可取代優勢[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認為復合菌劑比單一菌劑功能多樣,適應力強,促生效果好,促生作用穩定等優勢。

青海省位于青藏高原,是長江,黃河,瀾滄江的發源地,因海拔高,氣候寒冷,所以屬于高寒地區。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,對于保障我國草原畜牧業的平穩發展具有十分重要的意義。高寒地區的土壤環境相其他地區較為特殊,對此條件下PGPR的研究較少,挖掘極端生境下的根際促生菌是未來研究的重要方向。因此,本研究通過固氮菌和溶磷菌制備不同的單一菌劑和復合菌劑處理,進行盆栽接種試驗,探究其對玉米、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應用提供理論基礎和科學依據。本研究將對栽培飼草的微生物肥料開發利用有一定的推動作用,并在農業生產中產生經濟效益和生態效益。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試菌株為10株優良功能菌株(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畜牧獸醫科學院青藏高原種質資源研究與利用實驗室提供;栽培基質為大田土與營養土按2:1比例混合,養分含量為: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 ,有機質 25.19g?kg-1 。基質晾干后經 2mm 篩子,121°C 高壓滅菌 2h 后使用。培養盆缽規格為17cm×12.5cm×8.5cm (上口徑 x 下口徑 x 高)的塑料花盆,使用前用 75% 的酒精反復擦拭消毒;種子播種前用 75% 乙醇浸泡 2min ,然后用無菌水沖洗5次,再用 3% 次氯酸鈉處理 10min ,最后用無菌水將種子沖洗 5~8 次,備用。

表1供試菌株的基本數據Table1 Basicdata of testedstrains
注:D/d值為溶磷圈直徑/菌落直徑 Note:D/d value is the diameter of the phosphorus solubilizing circle/the diameter of the colony

1.2接菌劑的制備及質量檢測

1.2.1菌株拮抗反應測試將各菌株進行活化,并交叉劃線于LB固體培養基上,于 28°C 恒溫箱中培養 5~10d ,若交叉點菌株生長良好,說明兩菌株間沒有拮抗反應,可以進行下一步實驗。

1.2.2接菌劑的制備在無菌的 50mL LB液體培養基中接種優良的供試菌株,于 28°C,125r?min-1 培養 48h 。用無菌水調節各菌株菌懸液濃度為 1× 108cfu?mL-1 備用。

于無菌的 150mL LB液體培養基中接種 20mL 上述各菌懸液,于 28°C,120r?min-1 培養 2~3d ,復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備用。實驗共14個處理,如表2所示。

表2菌劑處理設計Table 2 Design of stain treatments

1.2.3PGPR接菌劑的質量檢測在PGPR接種劑分別存放30,60和90d時對接種劑的有效菌數和被污染情況進行檢測[30]

1.3 PGPR對3種植物生長影響測定

1.3.1試驗設計2020年8月至10月在青海大學農牧學院三江源區高寒草地生態省部共建重點實驗室進行盆栽試驗。將消毒好的種子浸泡于等量的接菌劑,對照組種子浸泡于等量無菌水 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 ,對照為加入等量的無菌水,每個處理3次重復。在光照培養箱中進行培養,光照設置每天 14h 黑暗設置每天 10h ,溫度在 20°C~28°C 之間,相對濕度在 40%~60% 。

1.3.2測定項目與方法玉米和燕麥播種15d,苜蓿播種45d后收獲,并對植株進行指標測定(每盆隨機測定3株,取平均值),用掃描儀(DeskscanSystem-RootLawProgram,美國)對根系進行掃描,記錄植株的根系總長、根系體積、根系表面積、根系直徑等指標。再測量植株的高度、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,稱重。

1.4 數據分析

采用Excel軟件整理試驗數據,用IBMSPSS26.0軟件做單因素方差分析(One-wayANOVA)。

2 結果與分析

2.1 菌株拮抗反應測試

不同菌株的遺傳性狀和親和群可以通過拮抗試驗進行判定[31]。本文供試菌株間拮抗反應測試結果表明菌株間均無拮抗反應,可用于復合接種劑的制作及互作方面的研究。

2.2 PGPR接菌劑質量檢測

各接種劑質量檢測結果表明,單一菌種制作的接種劑及復合菌種制作的接種劑儲存于室溫下,經30d時各處理有效活菌數在 9.31×108cfu?g-1 以上,90d時各處理有效活菌數不低于 6.31×108cfu?g-1 且無雜菌污染(表3),符合《農用微生物菌劑》質量標準(GB20287-2006)要求。

表3接菌劑質量檢測結果

Table 3Results of inoculum quality examination

注:“ + ”表示污染,“一\"表示無污染Note: ?+ 'means contaminated;‘-'means uncontaminated

2.3不同菌株對玉米株高和生物量的影響

不同菌株接菌處理后對玉米生物量的影響不同(表4,圖1)。菌株I處理后對植株株高的促進作用最好,顯著高于其他處理 (Plt;0.05) ,為50.6111cm,是對照的1.10倍;有3組菌株處理對玉米地上植物鮮重促生效果達到了顯著水平 (Plt;0.05) ,分別為復合菌 A+B+F 和單一菌H、E,以上處理在地上植物鮮重測定上分別是CK的2.29倍、1.96倍、1.05倍;有5組菌株處理對玉米地下植物鮮重促生效果達到了顯著水平。 ?Plt;0.05) ,分別為復合菌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組菌株處理對玉米地上植物干重促生效果達到了顯著水平( P lt;0.05) ,分別為復合菌 A+B+F,B+G+H,A+F 和單一菌株H,E,I,D,F,以上處理在地上植物干重測定上分別是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組菌株處理對玉米地下植物干重促生效果達到了顯著水平 (Plt;0.05) ,分別為復合菌 A+B+G,B+G+ H,以上處理在地上植物干重測定上分別是CK的1.32倍、1.27倍。

表4不同菌株處理對玉米株高和生物量的影響

Table4Effects of different strains on corn biomassand height

注:表中CK代表不接種;同列不同小寫字母表示同種飼草在不同處理間差異顯著( Plt;0.05 0Note:CKinthetablemeaoocoDierentlowersetsinteoidicatethatsforaeassigificatdieceamong different treatments( Plt;0.05 )

2.4不同菌株對玉米根系性狀的影響

不同接菌劑對玉米根系性狀的影響如表5和圖2,其中,菌株OP-4TR312c接菌處理對根系平均直徑的影響最大,為 0.6777mm ;復合菌 B+G+H,A+ B+F?A+F 和單一菌株H對根系總長的影響較大,分別為656.5867,571.8560,492.7943和562.2343cm,顯著高于其他處理及對照 (246.854cm)(Plt;0.05) ;復合菌 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接菌后對根體積的影響最大,顯著高于對照 (1.125cm3)(Plt;0.05) 。

表5不同菌株處理對玉米根系性狀的影響Table5Effects of different strains on corn root traits
注:表中CK代表不接種;同列不同小寫字母表示同種飼草在不同處理間差異顯著( .Plt;0.05 )Note:CKinthtabemeaoco;Dientlowecsesitoidicatetatfoaassigificatieceamong different treatments( ?lt;0.05 )

2.5不同株菌對燕麥株高和生物量的影響

不同菌株接菌處理后對燕麥生物量的影響如表6和圖3,有6組菌株處理對燕麥幼苗株高促生效果達到了顯著水平 (Plt;0.05) ,分別為復合菌 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;在地上植物鮮重測定方面,復合菌 A+B+F?B+G+H?A+F 和單一菌E、H、B的促生效果達到了顯著水平( Plt; 0.05);5組菌株處理對燕麥幼苗地下植物鮮重促生效果達到了顯著水平 (Plt;0.05) ,分別為復合菌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組菌株處理對燕麥幼苗地上植物干重促生效果達到了顯著水平 .lt;0.05) ,分別為復合菌 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組菌株處理對燕麥幼苗地下植物干重促生效果達到了顯著水平 (Plt;0.05) ,分別為復合菌 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定上分別是CK的17.61倍、14.95倍、7.61倍、6.12倍。綜合分析,復合菌較單一菌株效果好,更能發揮對燕麥生長的促進作用。

2.6不同菌株對燕麥根系性狀的影響

不同菌株接菌處理后對燕麥根系性狀的影響如表7和圖4,結果表明,在根系平均直徑測定方面,復合菌 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 ,顯著高于對照 ?Plt;0.05) ;與對照相比,復合菌 B+ G+H,A+B+F,A+F 和單一菌株B、H接種燕麥,對根系總長的影響較大分別為1548.9960,1362.8720,1046.4927,682.3387和 591.0810cm ·復合菌 B+G+H?A+B+F?A+F? 接菌后對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照( Plt; 0.05);復合菌 A+B+F 和 B+G+H 對根體積的影響最大,分別為23.3762和21. 2830cm3

表6不同菌株處理對燕麥生物量的影響Table6Effects of different strains on oatbiomass
注:表中CK代表不接種。同列不同小寫字母表示同種飼草在不同處理間差異顯著 (Plt;0.05 )Note:CKinthetablmansnooculatio.Dfentlowercaseletersintheeodicatethatthaeforageassignificantieecemong different treatments( ΔPlt;0.05 )

2.7不同株菌對苜蓿株高和生物量的影響

不同菌株接菌處理后對苜蓿地上、地下植物鮮重、干重和株高的影響如表8和圖5,有9組菌株處理對苜蓿株高促生效果達到了顯著水平( Plt; 0.05),分別為復合菌 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;復合菌 A+ F A+B+F 、 B+G+H 、單一菌株F、E、A、G接菌處理對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,顯著高于對照 (0.0559g ·株-1)( Plt;0.05);復合菌 A+F?A+B+F?B+G+H 和單一菌株F接菌處理對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照(0.0035g? 株-1)( ?Plt;0.05) ;復合菌 A+F?A+B+F?B+ G+H 和單一菌株F、E、A接菌處理后對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照 (0.0066g? 株 -1 )(Plt;0.05) ;復合菌A+F?A+B+F?B+G+H 和單一菌株F接菌處理對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照 (0.0008g? 株 -1 ) Plt;0.05) 。綜上所述,復合菌較單一菌株效果好,更能發揮對苜蓿生長的促進作用。

2.8不同菌株對苜蓿根系性狀的影響

不同菌株接菌處理后對苜蓿根系性狀的影響如表9和圖6,結果表明,各菌株接菌處理后對苜蓿根系性狀具有促生的影響,其中,復合菌 A+B+F 、B+G+HA+F 和單一菌株 A,F,E,H,I,D 接菌處理對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照(0.2943mm ) ?Plt;0.05) ;復合菌 A+F?A+B+F 和單一菌株F接菌處理對根系總長的影響較大分別為342.182,215.7647和 415.4237cm ,顯著高于其他處理及對照 (10.12cm)(Plt;0.05) ;復合菌 A+F 和單一菌株F接菌處理后對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照 (1.2629cm3. 株 -1 ) Plt;0.05) ;復合菌A十F和單一菌株F接菌處理后對根體積的影響最大,分別為1.2397和 1.8818cm3 株,顯著高于其他處理和對照 (0.0159cm3. 株-1) ?Plt;0.05) 。

3討論

PGPR能夠直接或間接地促進植物的生長發育,提高作物產量、品質及土壤肥力,分離篩選優質的PGPR制備菌劑,其施用方式及應用,為土壤-植物-微生物在根際圈的互作進一步提供重要的研究基礎。微生物菌劑能夠為植物提供營養元素,改善土壤養分,能有效地促進植物的生長發育,增強植物的抗逆性[32]。微生物復合菌劑比單注: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,經濟效益 更高[33]。

圖1促生菌對玉米的促生作用Fig.1 Growth-promoting effect of growth-promoting bacte ria oncorn
圖2不同菌株處理促進玉米根系的生長Fig.2The growth of corn roots in treatments of different strains
圖3促生菌對燕麥的促生作用Fig.3Growth-promoting effect of growth-promoting bacteria on oats

注:菌株處理從上至下依次是 B+G+HΩ,A+B+FΩ,A+FΩ,F I和CK Note:The strains treatmentfrom top to bottom are B+G+H A+ B+F,A+F,HandCK,respectively

3.1PGPR對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株溶磷菌設計了有單一菌劑和復合菌劑的14組接種劑處理,分別對玉米、燕麥和苜蓿進行了盆栽接種試驗,結果表明,同一種菌劑處理對不同的栽培飼草促生效果存在差異,比如接種I菌株對玉米株高有顯著的促生效果,玉米的平均株高為 50.611cm 是對照的1.10倍,但接種于燕麥和苜蓿后,對株高并沒有明顯的促生作用,可能同一種菌劑接種于不同的植物,它的分泌生長激素的能力和分泌有機酸的能力也有差異,導致不同的促生效果。

表7不同菌株處理對燕麥根系性狀的影響Table7Effects of different strains on oat root characteristics
注:表中CK代表不接種;同列不同小寫字母表示同種飼草在不同處理間差異顯著 (Plt;0.05 )Note:CKinttablemeasnoiolation;Dierentlowercseetrsitheoidicatethatthseforaeassignficantieceamong different treatments ( ΔPlt;0.05 )
表8不同菌株處理對首蓿生物量的影響Table8Effectsofdifferentstrainsonalfalfabiomass
注:表中CK代表不接種。同列不同小寫字母表示同種飼草在不同處理間差異顯著( 19lt;0.05 0Note:CKinthtablemeasnooclatioDieentlowercseetsinthameoidicatethattseforaeassignifcantieceamongdifferent treatments Plt;0.05 )

本研究還發現,復合菌劑對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。可能因為溶磷菌與固氮菌之間存在著一種共生關系,即溶磷菌可以將土壤中的難溶性磷轉化為可溶性磷,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。固氮菌可以通過分泌激素等多種物質,促進各種有機酸的生物合成,并增強磷酸酶的活力,進而提高溶磷菌的溶磷能力。復合菌劑 A+B+F,A+F 和 B+G+H 都對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,但是同種復合菌劑對不同飼草促生效果也存在差異。這一研究結果與其他研究結果一致,馬文彬等34測定了箭筈豌豆接種了溶磷菌、固氮菌和復合接菌劑后對其生長的影響,結果表明,聯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 + 聯合固氮菌 + 根瘤菌復合接種劑,可使箭筈豌豆株高、根長、根表面積、根體積、根系活力,分別較對照增加 29.4% , 70.0% , 174.0% ,194.6% , 38.3% 。菌種間的互作效應使復合接種劑處理效果明顯優于單一接種劑。萬水霞等35]從玉米根際分離篩選了2株優良PGPR菌株,通過形態學特征,生理生化特征和16SrDNA序列分析,結果表明,2株優良PGPR菌株分別為芽孢桿菌屬(Bacillusaryabhattai)和鏈霉菌屬(Streptomycesmaritimus),通過盆栽實驗研究其促生效果,發現2株菌對玉米都有促生的作用,尤其是2株菌的復合菌劑促生效果優于單株菌劑。曾慶飛等36研究表明,大豆根瘤菌和溶磷菌制備的復合菌劑比單獨的大豆溶磷菌或大豆根瘤菌對大豆的促生效果較好,從大豆的農藝性狀和地上、地下生物量都具有明顯的促生作用,同時復合菌劑對百脈根的株高、地上生物量、全磷和全氮含量都有明顯的促生效果。姚陽陽等[]用假單胞菌(CBS5、CBS7和CBSB)配制復合菌劑T1,芽孢桿菌屬(5C1、5C5和5C7)配制復合菌劑T2,將復合菌劑T1和T2濃度調成 1×108 cfu·mL-1 ,噴施于田間種植的當歸葉面,結果表明兩種復合菌劑均能促進當歸植株生長,增加生物量。

圖4不同菌株處理促進燕麥根系的生長Fig.4The growth of oat roots in different strain treatments

3.2PGPR對3種栽培飼草根系性狀的影響

通過研究發現接種復合菌劑 A+B+F 和 B+ G+H 對燕麥和玉米的根系平均直徑有明顯的促生作用,但對玉米的根系平均直徑并沒有促生作用,而是單一菌劑B有明顯的促生效果,可能對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為生長太快,把原本就存在于培養基中的可溶性磷消耗掉了,造成了培養基中的可溶性磷含量降低,也有可能是因為它們在混合培養過程中生成了細菌素之類的物質,抑制細菌生長,使細菌數量減少,從而復合菌劑對玉米根系沒有明顯的促生的效果。

圖5促生菌對苜蓿的促生作用Fig.5Growth-promoting effect of growth-promoting bacte ria on alfalfa

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,E andCK,respectively

圖6不同菌株處理促進苜蓿根系的生長Fig.6Thegrowth ofalfalfarootsintreatmentswithdiffer entstrains

李美等[38]從玉米根際土壤分離篩選優良溶磷菌株(JD6、JD7、J102、B-6),分別將其最佳濃度等體積比進行不同組合用于玉來種子催芽試驗發現,單一菌劑B-6和JD6處理組對玉米種子萌發效果最好,復合菌劑 和JD7+JD6十J102+B-6對玉米種子萌發沒有顯著的促生作用。

本研究結果表明,復合菌劑 B+G+H?A+B+ F和 A+F 對玉米和燕麥根系總長促生效果顯著,其中 B+G+H 促生效果最為顯著,但 B+G+H 對苜蓿和根系總長沒有促生作用。復合菌劑 B+G+H 、A+B+F 和 A+F 對玉米和燕麥的根表面積有顯著的促生作用,但對苜蓿有促生效果的復合菌劑只有A十F。因此,復合菌劑比單一菌劑促生效果好,促生效果較明顯,不同菌劑對不同飼草的根系平均值、根系總長、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,FZB42,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合接菌劑對玉米的影響,結果顯示,當采用復合菌替代正常化肥使用量的20%~30% 時,對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合菌劑可有效改善植物品質,促進植物生長,所以制備微生物復合接菌劑比單一菌株更具有研究意義。

表9不同菌株處理對苜蓿根系性狀的影響Table 9Effects of different strains on alfalfa root characteristics
注:表中CK代表不接種;同列不同小寫字母表示同種飼草在不同處理間差異顯著 (Plt;0.05 )Note:CKinthetablemeasooculai;Diferentlowercasetesintheeodicatethatthefraeassignificantdienceamongdifferent treatments ?lt;0.05 )

4結論

選擇的1O株優良PGPR菌株制備的單一接菌劑和復合接菌劑,通過盆栽試驗得出結論,復合菌劑 A+B+F,B+G+H 和 A+B+F,A+F 分別對玉米、燕麥和苜蓿的株高、地上生物量、地下生物量、根長、根直徑、根體積、根表面積產生明顯的促生作用,顯著高于其他處理和對照( ?Plt;0.05) ,復合菌劑比單一菌劑促生效果顯著,因此,復合接菌劑比單一菌株更具有研制微生物肥料的潛質。

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(責任編輯彭露茜)

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