近年来，由于农业生产中化学肥料的大量施用，造成有机肥使用率下降、土壤养分比例失调、土壤退化、农作物品质下降等一系列问题[1-2]。微生物肥料因其促进作物生长、拮抗土传病原菌、诱导植物抗性、绿色安全等特点受到广泛关注，逐渐成为现代农业生产中重要的肥料来源[3-4]。植物根际蕴藏着丰富的微生物资源，合理开发与利用根际微生物资源是生产微生物肥料的有效途径之一。植物根际促生菌(Plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR)是一种附生于植物根系或栖于根际土壤的有益菌，可促进植物生长及营养元素的吸收和利用，对有害微生物有较强的拮抗作用，近年来逐渐成为国内外学者研究的热点[5]。目前研究的PGPR主要为荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)和芽孢杆菌属(Bacillus sp.)。芽孢杆菌作为一种重要的植物根际促生菌，具有菌体繁殖系数高、效果好、制剂货架期长、成本低、抗逆性强等特点，是很好的生物肥料菌种之一[6]。目前，关于芽孢杆菌对作物的促生效应报道较多。杨晓云等[7]证实，解淀粉芽孢杆菌B1619对番茄生长有显著的促生效应；万兵兵等[8]发现，接种弯曲芽孢杆菌(Bacillus flexus)能显著提高烟草根总长、根总表面积、根体积和根尖总数；底施枯草芽孢杆菌AMCC100001能促进棉花生长、提高棉花产量、改善棉花品质[9]。但目前研究多集中在某种芽孢杆菌对单一作物的促生效应，有关不同芽孢杆菌及其复合菌剂对同一作物促生效应的研究较少[10-11]。鉴于此，以齐齐哈尔大学生命科学与农林学院微生物生态实验室筛选的不同溶磷菌、解磷菌和解钾菌为试材，筛选出促生效果好的菌株，并研究其单菌剂及复合菌剂对水稻根系的促生效应，以期为微生物肥料的开发与利用提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试土壤采自齐齐哈尔市嫩江边，土壤养分含量为：有机质20.35 g/kg、碱解氮27.96 mg/kg、有效磷26.52 mg/kg、速效钾79.00 mg/kg，土壤pH值6.49，EC值0.76 mS/cm。

供试水稻品种为龙粳31号，由佳木斯水稻研究所提供。供试菌株由齐齐哈尔大学生命科学与农林学院微生物生态实验室从水稻根际筛选获得，菌株类型及编号见表1。

1.2 试验设计

1.2.1 浸种试验 用0.1%升汞将水稻种子消毒5 min，无菌水清洗后用LB培养基培养，分别用9种供试菌株的菌悬液(OD600=0.5)浸种24 h，将水稻种子转至事先湿热灭菌且铺有2层滤纸的培养皿(直径为9 cm)中，每皿放20粒种子，以相同浓度的LB培养基浸种为对照(CK)，每个处理重复3次。在温度25 ℃、相对湿度60%气候箱中暗培养，种子萌发后，以18 h/6 h光暗周期进行培养，试验期间每天向培养皿中加入5 mL无菌水，7 d后测量水稻种子胚根长、胚芽长、苗鲜质量。

 

表1 供试菌株类型及编号

  

类型属分类菌株编号解磷菌(有机磷降解菌)Bacillus pumilus sp.LZP02Bacillus huizhouensis sp.LZP05Bacillus aryabhattai sp.LZP08溶磷菌(无机磷溶解菌)Bacillus megateriun sp.LZP03Bacillus oryzaecorticis sp.LZP04Bacillus ginsengisoli sp.LZP07解钾菌Bacillus aryabhattai sp.LZP01Bacillus subtilis sp.LZP06Bacillus licheniformis sp.LZP09

1.2.2 促生试验 水稻种子用0.1%升汞消毒5 min，无菌水清洗后30 ℃无菌催芽，待水稻胚根长至0.5 cm时分别播种到含灭菌土和非灭菌土的营养钵(10 cm×10 cm，装有223 g土)中，每钵5株，分别浇灌3种单菌及其复合菌悬液30 mL(OD600=0.5)，处理方式见表2，非灭菌土壤以浇无菌LB培养液为对照，试验期间浇清水(CK1)；灭菌土壤以浇无菌LB培养液为对照，试验期间浇无菌水(CK2)；幼苗置于人工气候箱中培养(30 ℃、光照12 h，18 ℃、黑暗12 h，相对湿度60%)，试验期间分别浇灌清水(非灭菌土壤)和无菌水(灭菌土壤)，每个处理重复10次。

 

表2 不同处理设置

  

处理土壤类型处理方式CK1非灭菌土浇30 mL无菌LB培养液J(LZP02)非灭菌土浇30 mL J菌悬液K(LZP06)非灭菌土浇30 mL K菌悬液R(LZP03)非灭菌土浇30 mL R菌悬液K+J非灭菌土K和J菌悬液各浇15 mLK+R非灭菌土K和R菌悬液各浇15 mLR+J非灭菌土R和J菌悬液各浇15 mLK+R+J非灭菌土K、R和J菌悬液各浇10 mLCK2灭菌土浇30 mL无菌LB培养液JS(LZP02)灭菌土浇30 mL J菌悬液KS(LZP06)灭菌土浇30 mL K菌悬液RS(LZP03)灭菌土浇30 mL R菌悬液(K+J)S灭菌土K和J菌悬液各浇15 mL(K+R)S灭菌土K和R菌悬液各浇15 mL(R+J)S灭菌土R和J菌悬液各浇15 mL(K+R+J)S灭菌土K、R和J菌悬液各浇10 mL

注：K、R、J分别表示解钾菌、溶磷菌、解磷菌。

1.3 指标测定

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由表3可知，与CK1相比，J、K、K+R+J处理的水稻幼苗根长分别显著提高17.8%、55.9%、30.0%；K处理的水稻根表面积和根尖数分别显著提高 40.2%和78.3%；3种菌剂及其复合菌剂处理对水稻根体积无显著影响，但显著降低了水稻根平均直径(K+R处理除外)；3种单菌及其复合菌剂处理均提高了水稻幼苗根干质量，以K处理提高幅度最大，比对照提高65.3%。综合分析，在未灭菌的土壤中，K处理对水稻的促生效果最佳。

1.4 数据处理

采用Excel 2007进行数据整理，采用SPSS 19.0进行数据处理及方差分析(ANOVA)，采用Origin 9.0作图。

2 结果与分析

2.1 不同菌悬液对水稻种子萌发的影响

从图1可以看出，浸种试验中，与CK相比，LZP01、LZP02、LZP03、LZP06、LZP08、LZP09菌悬液处理的水稻胚根长分别显著提高89.1%、161.2%、157.9%、110.5%、80.7%、99.3%；LZP01、LZP02、LZP03、LZP04、LZP06、LZP08菌悬液处理的水稻胚芽长分别显著提高42.6%、48.4%、43.5%、22.4%、40.8%、23.3%；LZP01、LZP02、LZP03、LZP06菌悬液处理的水稻苗鲜质量显著提高，其他菌悬液处理无显著差异。综上，LZP02、LZP03、LZP06菌株处理的促生效果优于其他菌株，故选择此3个菌株进行盆栽试验。

  

不同字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)图1 菌悬液对水稻种子萌发的影响

2.2 3种菌剂及其复合菌剂对水稻根系生长的影响

工科新教师培训动机缺失的直接结果是：不能够将学科知识有效转化为课程知识，不能够将课程知识与工程经验转化为教学内容，不能够将教学知识内化为教育思想或教育理念，不能够将听、说、读、写、交流等基本能力转化为教学设计、教学组织与实施、教学评价的能力等。

用根系分析仪(Scan Maker i800 plus)扫描获得根系图像，根系分析软件(Scan Wizard EZ)分析根系长度、根直径、根体积、根表面积、根尖数等[12]，并采用称质量法测定根干质量。

 

表3 未灭菌土壤中3种菌剂及其复合菌剂对水稻幼苗根系的影响

  

处理根长/cm根表面积/cm2根体积/cm3根平均直径/mm根尖数/个根干质量/(mg/株)CK184.19±1.98cd9.70±0.47bc0.17±0.01ab0.46±0.06a46.00±4.00bc48.10±7.67dJ(LZP02)99.17±6.61ab11.14±2.26b0.22±0.00a0.36±0.06bc52.00±9.00bc56.75±0.25cK(LZP06)131.24±19.90a13.60±1.89a0.22±0.02a0.32±0.01c82.00±13.00a79.50±0.80aR(LZP03)87.66±5.60bc7.83±0.26c0.14±0.04b0.33±0.03c44.00±5.00c72.30±1.2abK+J81.64±0.57bc8.29±0.36c0.16±0.04ab0.33±0.06c45.00±10.00bc56.43±7.35cK+R80.79±2.56bc7.81±0.30c0.17±0.03ab0.43±0.05ab46.00±8.00bc57.00±6.52cR+J95.72±5.96bc10.00±0.57bc0.16±0.04ab0.38±0.02bc59.00±2.00b64.80±2.10bcK+R+J109.46±13.45ab11.10±1.25b0.21±0.06ab0.35±0.01c48.00±4.00bc62.95±0.35c

注：同列不同字母代表不同处理间差异显著(P<0.05)，下同。

从表4可知，与CK2相比，(K+J)S、(K+R+J)S处理的水稻根长分别显著增长188.0%、138.8%；RS、(K+J)S、(K+R+J)S处理的水稻根表面积和根体积显著增加；(K+J)S、(K+R+J)S处理的水稻根平均直径降低；JS、RS、(K+J)S、(K+R+J)S处理的水稻根尖数和根干质量显著提高，以(K+J)S、(K+R+J)S处理的水稻幼苗根干质量提高幅度最大，分别显著提高57.8%、69.2%。综合分析，在灭菌土壤中，(K+J)S、(K+R+J)S处理对水稻有较好的促生效应。

近年来，烟台市接连实施三年荒山绿化、三年水系绿化、森林城市美丽烟台建设等重点工程，林业生态建设迈出稳健步伐。今年1月，市政府召开会议，印发《国土绿化提升三年攻坚行动实施方案》，在全市启动实施国土绿化提升三年攻坚行动，明确至2020年，完成造林和生态修复32万亩、森林抚育60万亩，森林覆盖率达到38%。市林业局组织各县市区林业部门制定《国土绿化提升三年攻坚行动总体规划（2018-2020）》和年度计划，将任务分解落实到乡镇村庄。截至目前，全市完成造林11.68万亩、森林抚育20万亩，分别占省厅下达年度计划的124%和100%，推动森林资源总量和质量实现全面提升。

 

表4 灭菌土壤中3种菌剂及其复合菌剂对水稻幼苗根系的影响

  

处理根长/cm根表面积/cm2根体积/cm3根平均直径/mm根尖数/个根干质量/(mg/株)CK283.29±10.90c8.74±1.09d0.15±0.03c0.36±0.03bc42.00±12.00d42.10±11.80dJS(LZP02)117.90±3.93c10.43±1.82cd0.19±0.04bc0.29±0.06cd81.00±5.00b58.30±8.10abcKS(LZP06)107.13±4.20c10.89±0.41cd0.17±0.01bc0.41±0.02ab56.00±4.00cd43.47±4.31cdRS(LZP03)118.91±13.55c12.92±0.68bc0.23±0.04b0.41±0.02ab71.00±2.00bc59.03±5.23ab (K+J)S239.91±40.69a21.01±3.77a0.31±0.07a0.29±0.01cd113.00±15.00a66.43±4.23ab(K+R)S77.64±12.32c9.12±0.78cd0.14±0.04c0.48±0.05a50.00±6.35d53.80±11.41bcd(R+J)S110.48±13.13c9.36±0.32cd0.14±0.03c0.29±0.04cd58.00±5.00cd54.70±8.98bcd(K+R+J)S198.89±38.04b15.68±4.15b0.24±0.03b0.27±0.05d130.00±17.56a71.23±6.12a

3 结论与讨论

PGPR具有固氮、溶鳞、解钾、产ACC脱氨酶、产吲哚乙酸、赤霉素等功能特性，可以促进植物生长，改善土壤生态环境[13-15]。本研究9种菌悬液的浸种萌发试验表明，菌株LZP02(解磷菌)、LZP03(溶磷菌)、LZP06(解钾菌)对水稻胚芽长、胚根长和苗鲜质量有显著的促进效应，原因可能是与3种菌株分泌吲哚乙酸和赤霉素等有密切关系。根际促生菌能刺激侧生根的萌动、伸长、发育，影响根系形态，促进植物生长[16-18]，主要表现在根长、生物量、根表面积及根体积等形态变化上[11]。本研究中，在未灭菌土壤中，K处理显著提高了水稻根长、根表面积、根尖数、根干质量，降低了根系平均直径；在灭菌土壤中，(K+J)S、(K+R+J)S处理对水稻有较好的促生效果。李想等[19]研究发现，枯草芽孢杆菌LX4、地衣芽孢杆菌LX5、解淀粉芽孢杆菌LX7通过增加根长、根表面积、根体积、根直径促进了烟草的生长。Bacillus subtilis beb-13bs作为根际促生菌可以提高西红柿的产量和品质[20]。本研究中，促生菌剂在灭菌土壤中对水稻根系的促生效果优于非灭菌土壤，原因可能是在非灭菌土壤中促生菌剂与土壤中某些或某个菌种存在养分竞争或拮抗作用，导致促生菌的繁殖受到影响[21]。在灭菌土壤中，复合菌剂(K+J)和(K+R+J)对水稻表现出较好的促生效应，可能与菌剂间的协同作用有关。芽孢杆菌是土壤微生态的优势种群之一，其容易在土壤中存活、定殖与繁殖[22]。菌剂浸种萌发试验表明，LZP02、LZP03、LZP06菌剂的促生效果优于其他菌株。3种单菌悬液及其复合菌悬液处理水稻幼苗，在未灭菌的土壤中，解钾菌(K，LZP06)菌悬液处理对水稻根系生长有较好的促生效应；在灭菌土壤中，复合菌剂(K+J)s和(K+R+J)s处理对水稻有较好的促生效应。本研究单菌剂和复合菌剂对水稻的促生试验是在相对稳定的环境下进行，在复杂的大田环境下的应用效果还有待进一步研究。

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