pgpr菌肥对燕麦根系性状的影响

pgpr菌肥对燕麦根系性状的影响

在农业生产过程中，化肥是便捷使用和显著使用的重要原料，是收获作物养分的重要来源。但随着化肥使用量的不断增长,其负面影响日益明显。因此,探寻新的肥源(尤其是生物肥源)来替代或部分替代化肥的研究倍受关注。近20年来,随着生物技术的不断发展,微生物肥料的研究与应用有了很大的发展,新的菌肥品种不断出现,其中以利用具有生物固氮、溶磷、分泌植物激素和铁载体等能力的高效植物生长促进菌(PlantGrowthPromotingRhizobacteria,简称PGPR或促生菌,指自由生活在土壤或附生于植物根际、茎叶的一类可促进植物生长及对矿质营养吸收和利用,产生促进植物生长代谢物,抑制有害微生物的有益菌类)研制的新型PGPR菌肥已成为国内外应用微生物研究的热点之一。根是植物的3大营养器官之一,在植物生长发育过程中起着极为重要的作用,不仅可以支持和固定植株,吸收水分和养分,而且还可以分泌有机物,并参与许多有机物的合成,整个植物的生命活动与根的活动紧密相联。此外,也有研究认为根数、根体积、根重、根系吸收面积都与产量密切相关,根重与千粒质量、穗数,根数与穗重、穗数、穗粒重、千粒质量密切相关。有关PGPR菌肥对根系影响的研究报到甚少。通过测定PGPR菌肥对燕麦(Avenasativa)根系部分性状的影响,以期为PGPR菌肥推广提供相关的基础资料和依据。1材料和方法1.1气候状况因素试验在甘肃农业大学天祝高山草地试验站进行。该站位于青藏高原东北部的甘肃省天祝县,地理位置N37°11′～37°13′,E102°13′～102°23′,海拔2700～3300m,气候寒冷湿润。年均温-0.1℃,全年≥0℃积温1380℃,无绝对无霜期。年降水量416mm,年蒸发量1592mm。土壤为高山黑钙土,容重0.71g/cm3,有机质含量10%,全氮0.06%,速效氮0.017%,全磷0.067%,pH值为7.0～8.2。1.2菌株制备pgpr菌肥PGPR菌肥所用菌株由甘肃农业大学草地微生物实验室提供。这些菌株具有较强的固氮、溶磷、分泌IAA的能力,同时具有生长快、竞争力强及利用碳源谱广等特点。将所选优良菌株在LB培养基上扩大培养,进行菌株混合、载体处理与接种等过程获得PGPR菌肥(溶磷菌肥,固氮菌肥和复合菌肥),制作过程见参考文献的方法,根长、根体积、根重的测量见参考文献的方法。供试燕麦品种为甘肃黄燕麦,是天祝地区广泛种植的当地品种,种子发芽率为90%。1.3化肥的用量及用量试验采用完全随机区组设计,每处理3个重复。小区面积2m×3m,田间管理按燕麦常规生产技术进行。试验设11个处理,即:CK0(空白对照),CK1(泥炭处理,即基质对照;用种子量的10%泥炭拌种),单施PGPR菌肥:P(溶磷菌肥),N(固氮菌肥),F(复合菌肥);PGPR菌肥+半量化肥:1/2P(半量磷肥+溶磷菌肥),1/2N(半量氮肥+固氮菌肥),1/2F(半量复合肥+复合菌肥),1P(全量磷肥),1N(全量氮肥),1F(全量复合肥)。化肥用量为:全量氮肥(尿素)每小区67.5g;全量磷肥(过磷酸钙)每小区27g;全量复合肥每小区67.5g尿素+27g过磷酸钙。2结果与分析2.1不同有机肥处理对燕麦主根长的影响作物主根长度是衡量和决定根系性状的主要指标之一。由表1可知,拔节期,P、N、F或1/2P、1/2N、1/2F处理下,主根长较CK0增加7.71%～20.44%,且各PGPR菌肥处理与各全量化肥处理间差异不显著(P>0.05)。1/2N、N处理分别较相应的1N处理主根长高出3.53%和1.87%。抽穗期,P、N、F处理或1/2P、1/2N、1/2F处理下,燕麦主根长增加6.07%～23.27%,各菌肥处理与全量化肥处理间仍无显著差异。1/2N、N处理效果较好,分别较相应的1N处理主根长高出3.53%和0.85%。腊熟期,1/2P、1/2N及1/2F处理下,燕麦主根长较CK0增加16.70%～23.52%,比P、N处理效果好。其中,1/2P、1/2N处理较相应的1P和1N处理分别高出1.55%、2.15%。2.2pgp、n、f对燕麦根体积的影响根体积也是衡量根系性状的重要指标。P、N、F或1/2P、1/2N、1/2F处理下,拔节期燕麦根体积较CK0高出11.94%～43.30%,其中以1/2P,1/2N及1/2F处理效果更佳,较CK0高出25.38%～43.30%,且与各全量化肥处理间无显著差异(P>0.05)(表2)。其中,1/2P处理较相应的1P处理高出14.28%。抽穗期,各PGPR菌肥处理下,燕麦根体积与各全量化肥处理间亦无显著差异。施用1/2P、1/2N、1/2F比单施P、N、F效果更好,燕麦根体积较CK0增加41.83%～47.28%,其中1/2N处理效果最好。腊熟期,N、F处理下,燕麦根体积与CK0间无显著差异。1/2P、1/2N及1/2F处理与CK0间差异显著(P<0.05),根体积增加了26.87%～35.83%,且1/2P处理较相应的1P处理增加4.60%。2.3pgp处理对燕麦地下植物量的影响使用PGPR菌肥后,拔节期各处理的地下植物量较CK0增加了29.19%～55.97%,差异显著。抽穗期,单施P、N、F或1/2P、1/2N、1/2F处理下,可使燕麦地下植物量增加22.81%～56.47%,1/2P处理与1F处理差异不显著。腊熟期,与CK0相比,各PGPR菌肥处理的燕麦地下植物量增加5.13%～65.30%。其中,1/2P、1/2N、1/2F处理下,地下植物量较CK0增加了53.55%～65.30%,且与各全量化肥处理间无显著差异(P>0.05)(表3)。3发挥作用,后续工作(1)植物根系的发生,生长和生理活性等受到所施用肥料的种类、施用量、施用时期和施用方法的影响。接种大量优势有益菌于作物根际可以起到调节生态平衡的综合作用,在植物根际形成一个生物屏障,阻止有害菌的定殖和入侵,促进有益菌群对作物生长的复合有益功能(包括促生、防病、固氮、解磷、解钾等作用)的发挥。目前,PGPR菌肥只能和化肥配合使用,在保证产量的基础上发挥其生态作用。后续工作应考虑PGPR菌肥与化肥的配施比例,进一步发掘PGPR菌肥的潜能。(2)根系能分泌有机酸、酶、生物碱等物质,对土壤中矿物质和肥料的有效性产生深远影响,能影响根际微生物的种类和数量。反过来,植物促生根际微生物可生产大量的有机酸,使土壤中不溶性磷溶解,从而加速土壤中无效磷的有效化,增加土壤中磷对作物的供应。在植物根系周围生存繁衍的植物促生菌还可将少量固定的氮素供给植物,为植物提供良好的促生作用。此外,植物根系周围的促生菌可分泌植物激素IAA,IAA可引导根对重力作出反应使其向下生长,成为促进根系生长的外源。因此,PGPR菌与根系互作效应的研究有待开展,以期定向培养出在某一方面具有高度活性的促生菌来满足某种专门的需求,以实现高效益、低成本、环境安全、产品优良的农