植物根際促生菌對藍(lán)莓根際土壤養(yǎng)分與微生物數(shù)量的影響

孫運杰等

摘要：從藍(lán)莓根際土壤中篩選出4種植物根際促生細(xì)菌（PGPR）L12、L13、L14和L15。通過藍(lán)莓盆栽試驗，研究了這4株P(guān)GPR對藍(lán)莓根際土壤養(yǎng)分與微生物數(shù)量的影響。結(jié)果表明，在藍(lán)莓的一個生長周期內(nèi)，L13和L14能夠顯著增加藍(lán)莓根際土壤中的可培養(yǎng)微生物數(shù)量，而接種L12和L15降低了藍(lán)莓根際土壤中可培養(yǎng)微生物的數(shù)量；接種4株P(guān)GPR均能增加土壤有機質(zhì)含量。L13對土壤速效養(yǎng)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(lán)莓根際土壤的養(yǎng)分狀況和提高根際土壤微生物數(shù)量，具有良好的應(yīng)用潛力。

關(guān)鍵詞：藍(lán)莓；植物根際促生菌；土壤養(yǎng)分；微生物數(shù)量；土壤酶活性

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

植物根際促生細(xì)菌（plantgrowth-promotingrhizobacteria，PGPR）是在植物根際系統(tǒng)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(xì)菌的總稱[1，2]。它不僅具有普通土壤微生物的促進有機質(zhì)分解與轉(zhuǎn)化、養(yǎng)分循環(huán)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(dǎo)植物產(chǎn)生生長調(diào)節(jié)物質(zhì)（如IAA、GA等）、促進植物根系生長和養(yǎng)分吸收利用、增強植物對病原菌和環(huán)境脅迫的抗性、忍耐力和適應(yīng)性等功能[3，7]。

藍(lán)莓（Vacciniumssp.L.），又名越橘、藍(lán)漿果，屬杜鵑花科（Ericaceae）越桔屬（Vaccinium）漿果類經(jīng)濟林木。其天然資源豐富，風(fēng)味獨特，而且具有相當(dāng)好的營養(yǎng)保健功效，有“水果皇后”美譽，經(jīng)濟價值極高。藍(lán)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(zhì)含量必須在3%以上，土壤pH值在4.0～5.0之間[8]。由于藍(lán)莓栽培條件較為苛刻，有必要對土壤有機質(zhì)含量、酸堿度、微生物及環(huán)境條件等進行改良。接種PGPR，可以提高作物品質(zhì)與產(chǎn)量，普遍認(rèn)為是一種環(huán)境友好、經(jīng)濟有效的措施[9]。本研究利用從藍(lán)莓根際土壤中篩選出的幾種PGPR，結(jié)合藍(lán)莓盆栽試驗，分析其對藍(lán)莓土壤養(yǎng)分與微生物數(shù)量的影響，確定利于藍(lán)莓生長的優(yōu)良菌株，可為藍(lán)莓PGPR生物肥的研制與應(yīng)用提供理論依據(jù)。

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(yè)科學(xué)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(zhì)含量為6.83g/kg。

1.2供試材料

供試材料為半高叢兔眼藍(lán)莓一年生組培苗，青島沃林藍(lán)莓基地提供。4株P(guān)GPR（L12、L13、L14和L15）是山東省林業(yè)科學(xué)研究院與山東農(nóng)業(yè)大學(xué)從藍(lán)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(xì)菌分離物分別接種到NA液體培養(yǎng)基，37℃、180r/min搖床培養(yǎng)48h。利用平板計數(shù)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(shè)計

采取盆栽試驗，隨機區(qū)組設(shè)計，共設(shè)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(lán)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(fù)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(nèi)（根際土）。采集的根際土樣分為2份，一份自然風(fēng)干、過2mm篩，用于測定土壤化學(xué)性質(zhì)，另一份于實驗室測定土壤微生物。土壤微生物種群數(shù)量測定采用稀釋涂布平板法，測定細(xì)菌采用牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基；測定真菌采用馬丁培養(yǎng)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(yǎng)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(zhì)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(yǎng)24h后1g土壤中NH3-N的質(zhì)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(zhì)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(yǎng)24h后1g土壤中釋出酚的質(zhì)量（mg）表示[11]。

1.5數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Word2003制作圖表，DPSv7.05軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

2結(jié)果與分析

2.1不同菌株處理對土壤微生物數(shù)量的影響

利用稀釋平板計數(shù)法測定的微生物數(shù)量占微生物總種群數(shù)的0.01%～10%，雖然不能反映土壤中微生物的絕對數(shù)量，但其數(shù)量同樣對土壤生態(tài)環(huán)境具有重要參考意義[12]。一定程度上，土壤微生物的數(shù)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(yǎng)分的存在狀態(tài)，同時微生物種群結(jié)構(gòu)失衡是導(dǎo)致作物減產(chǎn)、土壤質(zhì)量下降、生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)與能量循環(huán)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(shù)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(shù)量。表1顯示的是藍(lán)莓一個生長周期的土壤微生物數(shù)量。處理L14的細(xì)菌數(shù)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(shù)量介于細(xì)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(shù)量明顯小于細(xì)菌、放線菌數(shù)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(guī)律與細(xì)菌、真菌變化規(guī)律基本一致，表現(xiàn)為處理L14>L13>CK>L12>L15。endprint

3結(jié)論與討論

本試驗結(jié)果表明：在藍(lán)莓的一個生長周期內(nèi)，接種菌株L14和L13能夠顯著增加藍(lán)莓根際土壤中可培養(yǎng)微生物的數(shù)量，而接種菌株L12和L15降低了藍(lán)莓根際土壤中可培養(yǎng)微生物的數(shù)量；接種各菌株均能增加土壤有機質(zhì)含量，L13對土壤速效養(yǎng)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(lán)莓根際土壤的養(yǎng)分狀況和改變根際土壤微生物，具有良好的應(yīng)用潛力。

土壤酶是一個非常敏感的指標(biāo)，施肥種類、管理與耕作方式、作物種類、土壤水分和環(huán)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(xué)特性的影響情況比較復(fù)雜，應(yīng)結(jié)合土壤微生物性狀的試驗結(jié)果做不同分析。劉方春等人研究了植物根際促生細(xì)菌對櫻桃根際土壤微生物數(shù)量的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，植物根際促生細(xì)菌可顯著提高櫻桃根際土壤中的細(xì)菌數(shù)量，真菌數(shù)量顯著減少[5]。本研究L12和L15降低了藍(lán)莓根際土壤中可培養(yǎng)微生物的數(shù)量。其結(jié)果的差異一方面可能與PGPR種類與植物種類有關(guān)，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(yǎng)微生物的比例極低，目前已從傳統(tǒng)的微生物分離培養(yǎng)發(fā)展到熒光技術(shù)、PCR-RFLP和PLFA圖譜分析方法等[15]。因此，評價藍(lán)莓PGPR菌株對根際土壤微生物多樣性的影響，還應(yīng)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(jié)構(gòu)，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(zhì)的分解，促進了植物營養(yǎng)元素的礦化，增強了對作物營養(yǎng)的供應(yīng)[18]。盡管L13處理能夠明顯改善藍(lán)莓根際土壤的養(yǎng)分狀況和提高根際土壤微生物數(shù)量，但未必能完全證明它能夠在藍(lán)莓根際土壤中存活和定殖，因為其菌液中的代謝產(chǎn)物也有可能產(chǎn)生同樣的效果。因此，有必要對L13在藍(lán)莓根際土壤中的存活和定殖規(guī)律、促進藍(lán)莓根際土壤養(yǎng)分活化及生物性狀的作用機理進一步探討。

參考文獻(xiàn)：

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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(huán)境特征的影響[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2012，34（5）：100-104.endprint

3結(jié)論與討論

本試驗結(jié)果表明：在藍(lán)莓的一個生長周期內(nèi)，接種菌株L14和L13能夠顯著增加藍(lán)莓根際土壤中可培養(yǎng)微生物的數(shù)量，而接種菌株L12和L15降低了藍(lán)莓根際土壤中可培養(yǎng)微生物的數(shù)量；接種各菌株均能增加土壤有機質(zhì)含量，L13對土壤速效養(yǎng)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(lán)莓根際土壤的養(yǎng)分狀況和改變根際土壤微生物，具有良好的應(yīng)用潛力。

土壤酶是一個非常敏感的指標(biāo)，施肥種類、管理與耕作方式、作物種類、土壤水分和環(huán)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(xué)特性的影響情況比較復(fù)雜，應(yīng)結(jié)合土壤微生物性狀的試驗結(jié)果做不同分析。劉方春等人研究了植物根際促生細(xì)菌對櫻桃根際土壤微生物數(shù)量的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，植物根際促生細(xì)菌可顯著提高櫻桃根際土壤中的細(xì)菌數(shù)量，真菌數(shù)量顯著減少[5]。本研究L12和L15降低了藍(lán)莓根際土壤中可培養(yǎng)微生物的數(shù)量。其結(jié)果的差異一方面可能與PGPR種類與植物種類有關(guān)，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(yǎng)微生物的比例極低，目前已從傳統(tǒng)的微生物分離培養(yǎng)發(fā)展到熒光技術(shù)、PCR-RFLP和PLFA圖譜分析方法等[15]。因此，評價藍(lán)莓PGPR菌株對根際土壤微生物多樣性的影響，還應(yīng)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(jié)構(gòu)，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(zhì)的分解，促進了植物營養(yǎng)元素的礦化，增強了對作物營養(yǎng)的供應(yīng)[18]。盡管L13處理能夠明顯改善藍(lán)莓根際土壤的養(yǎng)分狀況和提高根際土壤微生物數(shù)量，但未必能完全證明它能夠在藍(lán)莓根際土壤中存活和定殖，因為其菌液中的代謝產(chǎn)物也有可能產(chǎn)生同樣的效果。因此，有必要對L13在藍(lán)莓根際土壤中的存活和定殖規(guī)律、促進藍(lán)莓根際土壤養(yǎng)分活化及生物性狀的作用機理進一步探討。

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

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

3結(jié)論與討論

本試驗結(jié)果表明：在藍(lán)莓的一個生長周期內(nèi)，接種菌株L14和L13能夠顯著增加藍(lán)莓根際土壤中可培養(yǎng)微生物的數(shù)量，而接種菌株L12和L15降低了藍(lán)莓根際土壤中可培養(yǎng)微生物的數(shù)量；接種各菌株均能增加土壤有機質(zhì)含量，L13對土壤速效養(yǎng)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(lán)莓根際土壤的養(yǎng)分狀況和改變根際土壤微生物，具有良好的應(yīng)用潛力。

土壤酶是一個非常敏感的指標(biāo)，施肥種類、管理與耕作方式、作物種類、土壤水分和環(huán)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(xué)特性的影響情況比較復(fù)雜，應(yīng)結(jié)合土壤微生物性狀的試驗結(jié)果做不同分析。劉方春等人研究了植物根際促生細(xì)菌對櫻桃根際土壤微生物數(shù)量的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，植物根際促生細(xì)菌可顯著提高櫻桃根際土壤中的細(xì)菌數(shù)量，真菌數(shù)量顯著減少[5]。本研究L12和L15降低了藍(lán)莓根際土壤中可培養(yǎng)微生物的數(shù)量。其結(jié)果的差異一方面可能與PGPR種類與植物種類有關(guān)，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(yǎng)微生物的比例極低，目前已從傳統(tǒng)的微生物分離培養(yǎng)發(fā)展到熒光技術(shù)、PCR-RFLP和PLFA圖譜分析方法等[15]。因此，評價藍(lán)莓PGPR菌株對根際土壤微生物多樣性的影響，還應(yīng)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(jié)構(gòu)，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(zhì)的分解，促進了植物營養(yǎng)元素的礦化，增強了對作物營養(yǎng)的供應(yīng)[18]。盡管L13處理能夠明顯改善藍(lán)莓根際土壤的養(yǎng)分狀況和提高根際土壤微生物數(shù)量，但未必能完全證明它能夠在藍(lán)莓根際土壤中存活和定殖，因為其菌液中的代謝產(chǎn)物也有可能產(chǎn)生同樣的效果。因此，有必要對L13在藍(lán)莓根際土壤中的存活和定殖規(guī)律、促進藍(lán)莓根際土壤養(yǎng)分活化及生物性狀的作用機理進一步探討。

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