植物根際促生菌與山西中部麥區(qū)部分小麥品種的親和性測定

胡丹珠 張東旭 張俊靈 閆金龍 馮麗云 鄔志遠

（山西農(nóng)業(yè)大學谷子研究所 山西長治 046000）

小麥是我國主要糧食作物之一， 其種植面積和總產(chǎn)量僅次于水稻和玉米， 保障小麥產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展對我國糧食安全具有重要的戰(zhàn)略意義[1]。 同時小麥是山西省第二大糧食作物， 干旱脅迫是影響小麥生長發(fā)育與產(chǎn)量形成最主要的非生物脅迫因子， 在小麥各發(fā)育時期均會引起一系列異常的代謝反應。 探索能夠快速提高小麥抗旱性且對生態(tài)環(huán)境友好的方法， 在干旱脅迫環(huán)境下保障小麥正常生長發(fā)育及產(chǎn)量穩(wěn)定形成是旱作農(nóng)業(yè)工作者追尋的目標[2]。

植物根際促生菌 （Plant Growth Promoting Rhizobacteria，PGPR）是生活于植物根際或定殖于根系表面的一類促進植物生長的有益菌株。PGPR 不僅可以協(xié)助小麥高效利用養(yǎng)分資源，促進產(chǎn)量的形成，還能夠通過自身作用或產(chǎn)生多種代謝產(chǎn)物協(xié)助小麥抵御干旱等非生物脅迫，這對于保障干旱、半干旱地區(qū)小麥產(chǎn)量正常形成， 促進產(chǎn)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展具有重要的生態(tài)效益與經(jīng)濟效益。 劉玉濤等的研究表明，鏈霉菌對小麥具有較強的促生作用， 并能提高小麥的誘導抗性[2-3]。 李永斌等的研究表明，類芽胞桿菌和枯草芽胞桿菌可以提高小麥產(chǎn)量[4]。 雖然目前高效PGPR篩選及機理研究工作取得了積極的進展， 但尚沒有針對不同小麥品種進行親和性評比， 為進一步鑒定篩選出山西省中部麥區(qū)與PGPR 親和性較強的優(yōu)質抗旱高產(chǎn)小麥品種，推廣應用PGPR，特開展了此次試驗。

1 材料與方法

1.1 試驗時間與試驗地點

試驗于 2020年10月至 2021年6月進行。 地點為山西省長治市 （山西農(nóng)業(yè)大學谷子研究所小麥試驗地）。

1.2 試驗材料

參試的小麥品種為中麥175、濟麥22、長9499、長6794、 長 6990， 共 5個， 均為山西中部麥區(qū)主干品種。

植物根際促生菌（PGPR）選用婁徹氏鏈霉菌和密旋鏈霉菌按質量比1∶1 混合而成的復合制劑，有效活菌數(shù)分別為 3.5×1010CFU/g 和 2.3×1010CFU/g。 采用種子包衣方法，以6 g/L 羧甲基纖維素鈉溶液為膠結劑，按200 mL/kg種子用量使用；按種子質量的10%用量將粉狀菌劑用攪拌方式包裹在已加膠結劑的小麥種子表面，置于陰涼處風干備用。

底肥施用復合肥（25∶12∶8），施用量為 40 kg/畝。

1.3 試驗設計

試驗對5個品種分別設2個處理，未包菌CK 為不施植物根際促生菌，正常施底肥；包菌PGPR 為使用植物根際促生菌對種子進行包衣，并正常施底肥。

播種量按供試品種基本苗345 萬株/hm2計算，播種期均為9月29日，均采用TPJ-150 小區(qū)經(jīng)量播種機進行播種，行距20 cm。小區(qū)面積為20 m2（10 m×2 m），不設重復，田間管理實行統(tǒng)一播期、統(tǒng)一施底肥、統(tǒng)一防治病蟲草害。

在小麥灌漿中期使用SPAD-502 型便攜式葉綠素儀對參試品種（系）的旗葉（從葉尖起1/3 部位）進行葉綠素相對含量測定； 使用植物光譜儀進行歸一化植被指數(shù)（NDVI）測定。成熟后取樣測定株高；全區(qū)收獲測定產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用 SPSS 軟件和Excel 進行數(shù)據(jù)分析和圖表繪制。

2 結果與分析

2.1 PGPR 對小麥性狀的影響

由表1 可知， 供試小麥品種包菌PGPR 處理后，長6990 株高最高，為94 cm，旗葉葉綠素相對含量濟麥 22 最高， 為 57.5， 長 6794 的 NDVI 值最高，為0.823，長 9499 產(chǎn)量最高，為 8 611.5 kg/hm2。 進一步進行分析，由表2 可知，小麥包菌PGPR 處理與未包菌CK 處理相比，株高、NDVI 值和產(chǎn)量均有顯著差異（P＜0.05），P值分別為 0.029、0.045、0.029， 而葉綠素相對含量無顯著差異。說明包菌PGPR 處理對小麥的株高、NDVI 值和產(chǎn)量有顯著的促進作用。

表1 PGPR 對小麥品種株高、葉綠素相對含量（SPAD）、NDVI 值和產(chǎn)量等性狀的影響

表2 未包菌CK—包菌PGPR 各性狀比較分析

2.2 PGPR 對小麥株高的影響

包菌PGPR 處理后小麥品種的株高變化可反映PGPG 對小麥表型性狀發(fā)育的促生作用。 由圖1 可知，供試小麥品種在包菌PGPR 處理后株高長6990 最高，為 94 cm，其次為中麥 175、長 9499、長 6794 和濟麥 22，株高分別為 92 cm、88 cm、85 cm、75 cm。 對供試小麥品種包菌PGPR 處理與未包菌CK 處理的株高進行比較，除長6990 株高表現(xiàn)一致外，其余供試小麥品種的株高在包菌PGPR 處理后都有增加，其中長9499 增加率最高，為4.76%，其次為長6794、濟麥22、中麥175，增加率分別為3.66%、2.74%和2.22%。

圖1 包菌PGPR—未包菌CK 株高比較

2.3 PGPR 對小麥葉綠素含量的影響

包菌PGPR 處理后小麥品種的葉綠素含量變化可反映PGPR 對植株內(nèi)部光合系統(tǒng)性能狀況的影響。由圖2 可知， 供試品種包菌PGPR 處理后旗葉葉綠素含量的增加有正有負。 其中長9499、中麥175、長6794 供試小麥品種包菌PGPR 處理后旗葉葉綠素相對含量增加，增加率分別為2.13%、1.89%、1.34%。 長6990 和濟麥22 供試小麥品種在包菌PGPR 處理后旗葉葉綠素為負增長，分別為-0.35%和-1.03%。

圖2 包菌PGPR—未包菌CK 旗葉葉綠素相對含量比較

2.4 PGPR 對小麥NDVI 值的影響

NDVI 值主要與單位面積內(nèi)的綠色覆蓋面積相關，包菌PGPR 處理后小麥品種的NDVI 值變化可反映PGPR 對小麥群體的促生作用。 由圖3 可知，供試小麥品種在包菌 PGPR 處理后NDVI 值長6794 最高，為 0.823，其次為濟麥 22、長 9499、長 6990、中麥175，NDVI 值分別為 0.816、0.807、0.782、0.704。 對供試小麥品種包菌PGPR 處理與未包菌CK 處理的NDVI 值進行比較，5個供試小麥品種的NDVI 值在包菌后PGPR 處理后都有增加， 其中長9499 增加率最高，為 9.35%，其次為中麥 175、濟麥22、長 6794、長 6990， 增加率分別為 7.65%、4.35%、1.98%和0.26%。

圖3 包菌PGPR—未包菌CK NDVI 值比較

2.5 PGPR 對小麥產(chǎn)量的影響

包菌PGPR 處理后小麥品種的產(chǎn)量變化可反映PGPG 對小麥的綜合促生作用。 由圖4 可知，供試小麥品種在包菌PGPR 處理后， 長9499 產(chǎn)量最高，為8 611.5 kg/hm2， 其次為長 6990、 濟麥 22、 長 6794、中 麥 175， 分 別 為 8 544.9 kg/hm2、8 500.4 kg/hm2、8 389.3 kg/hm2、7 694.8 kg/hm2。 對供試小麥品種包菌PGPR 處理與未包菌CK 處理的產(chǎn)量進行比較，5個供試小麥品種的產(chǎn)量在包菌后都有增加， 其中長6794 增產(chǎn)率最高， 為 4.93%， 其次為長 6794、 濟麥22、長 6990、中麥 175，分別為 2.99%、2.00%、1.99%和0.36%。

圖4 包菌PGPR—未包菌CK 產(chǎn)量比較

3 結論與討論

從試驗結果看， 供試小麥品種包菌PGPR 可顯著提高小麥的株高、NDVI 值和產(chǎn)量， 而葉綠素含量各品種表現(xiàn)不同，有3/5 的品種表現(xiàn)為包菌PGPR 處理后葉綠素相對含量增加，2/5 的品種在不包菌CK處理下葉綠素相對含量已經(jīng)較高， 在包菌PGPR 處理后反而略有下降，可能與包菌后群體增加，個體吸收礦質元素和水分相對減少有關。 總體來看，使用植物根際促生菌（PGPR）對小麥種子包衣后，能夠對小麥的表型性狀、光合性能、群體生長及產(chǎn)量產(chǎn)生積極的促生作用。

不同品種在包菌PGPR 處理后小麥品種各性狀變化表現(xiàn)不同， 也就是說不同品種與植物根際促生菌（PGPR）之間的親和力不同。 從產(chǎn)量指標來看，長6794 在包菌PGPR 處理后增產(chǎn)幅度最大、 親和性最強，其次為長9499、濟麥22、長6990，均有較為有效的增產(chǎn)作用，親和性次之，中麥175 增產(chǎn)有限，親和性較差。 本研究中，包菌PGPR 處理后供試小麥品種的株高和NDVI 值長9499 的增加率最高， 而其增產(chǎn)率卻非最高， 反而是長6794 的產(chǎn)量增加率最高，造成這種差異的原因， 可能與長6794 在不包菌CK 處理下產(chǎn)量較低， 且產(chǎn)量是作物生長過程中自身綜合協(xié)調的結果，除本研究中測定的性狀外還受穗粒數(shù)、千粒重等性狀變化影響。 綜合考慮，產(chǎn)量變化是評價品種與植物根際促生菌（PGPR）親和力的綜合指標。

本年度試驗在小麥生長的關鍵時期均有有效降雨，水分較為及時充足，供給小麥生長的水分和營養(yǎng)較為充分，致使包菌PGPR 處理和未包菌CK 處理之間產(chǎn)量差距較小，所有小麥品種在包菌PGPR 后的增產(chǎn)幅度均未能超過5%，未能完全揭示出在不同環(huán)境下PGPR 與小麥品種之間的親和力，尚待進一步研究。