水稻苗床α-萘乙酸药害的生物修复

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水稻是中国重要的粮食作物之一,上世纪80年代水稻旱育稀植栽培技术的引进,使水稻产量大幅提高。但在旱育秧苗过程中仍存在水稻壮秧剂施用不当导致药害时常发生。α-萘乙酸作为水稻壮秧剂中的重要成分,具有促进水稻生长发育、培育水稻壮秧和提高产量的作用,但常因其用量控制不当造成药害大面积发生,育秧苗床土壤中过量的α-萘乙酸常导致水稻根系畸形、出苗后叶片变黄等药害症状,筛管等输导组织受到破坏致使水稻秧苗不能正常吸收土壤中的水分和养分,严重时造成水稻植株死亡。因此,研究如何修复α-萘乙酸过量施用产生的药害,实现水稻秧苗重新恢复生长、提高抗逆性具有重要意义。本文旨在筛选出对α-萘乙酸具有降解作用的微生物菌株,采用生物测定和酶联免疫法测定其对α-萘乙酸的降解能力;经田间试验验证微生物菌株对水稻幼苗秧苗素质、抗逆酶活性、秧苗根际土壤酶活性、土壤养分含量和水稻移栽后的分蘖数、株高、叶绿素含量、干物质积累和产量的影响,确定微生物菌株对α-萘乙酸药害的修复效果,通过16Sr DNA和18Sr DNA法对优势降解菌株进行鉴定,具体研究结果如下:(1)选出太平洋芽胞杆菌(Bacillus pacificus)和尖海龙类共附生真菌(Talaromyces amestolkiae)对α-萘乙酸过量施用后的药害具有明显的修复效果。(2)两种菌株发酵培养的菌剂对α-萘乙酸具有显著的降解作用。利用生物测定法测定太平洋芽孢杆菌对α-萘乙酸残留降解效率为41.21%~73.12%;尖海龙类共附生真菌对α-萘乙酸残留降解效率为21.84%~55.03%;利用α-萘乙酸ELISA试剂盒测定降解菌株的降解效果表明:太平洋芽孢杆菌对α-萘乙酸残留降解率为13.3%~66.7%;尖海龙类共附生真菌对α-萘乙酸残留降解率为6.7%~40.3%。(3)两种微生物菌剂均能修复α-萘乙酸对水稻秧苗药害。施用微生物菌剂能显著修复水稻秧苗株高、茎基部宽度、根系干物质积累及植株养分含量,可在水稻4叶期恢复至正常水平。水稻4叶期时,微生物菌剂对受到α-萘乙酸药害的水稻植株叶片全氮、全磷、全钾的含量有显著的修复作用,经太平洋芽孢杆菌修复后植株叶片氮、磷、钾含量分别为:7.2%、1.32%和6.76%;经尖海龙类共附生真菌修复后植株叶片氮、磷、钾含量分别为:7.1%、1.29%、6.72%,显著提高受害水稻植株叶片养分含量。(4)施用太平洋芽孢杆菌和尖海龙类共附生真菌两种微生物菌剂能显著提高水稻秧苗SOD、POD酶活性,降低MDA含量。水稻4叶期时,微生物菌剂使水稻叶片SOD酶和POD酶活性活性显著提高,经太平洋芽孢杆菌修复后水稻叶片SOD酶提高36.4%,POD酶活性74.4%,MDA含量降低20.5%;经尖海龙类共附生真菌修复后水稻叶片SOD酶提高11.1%,POD酶活性提高66.8%,MDA含量降低10.6%。(5)微生物菌剂能调节苗床土壤养分含量和土壤酶活性,提高水稻秧苗养分含量。施用微生物菌剂能有效增强植株根系对土壤养分的吸收能力,降低土壤养分含量。水稻4叶期,太平洋芽孢杆菌施用后土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量分别显著降低14.7%、33.6%和18.6%;尖海龙类共附生真菌施用后土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量分别显著降低11.7%、31.3%、12.9%。施用微生物菌剂能显著提高土壤磷酸酶、纤维酶和脲酶的活性。水稻2.5叶期,尖海龙类共附生真菌使土壤磷酸酶活性显著提高22.8%;太平洋芽孢杆菌使土壤磷酸酶活性和土壤纤维素酶活性分别显著提高23.6%和13.1%。水稻4叶期,太平洋芽孢杆菌使土壤磷酸酶活性显著提高32.2%;尖海龙类共附生真菌使土壤纤维素酶活性显著提高44.9%。(6)微生物菌剂能改善水稻植株生长指标并恢复产量。施用微生物菌剂后能显著恢复移栽后水稻株高和有效分蘖数。尖海龙类共附生真菌对水稻株高的恢复作用在移栽后42d达到88.6%。两种菌剂处理水稻分蘖数在移栽后42d达到最大值,尖海龙共附生真菌恢复至对照的93.7%;太平洋芽孢杆菌恢复至对照的92.1%。太平洋芽孢杆菌对移栽后水稻干物质积累修复效果最好,水稻分蘖期、拔节孕穗期、灌浆期、成熟期的地上部干物质积累分别显著恢复至99.1%、97.2%、99.4%和99.3%,,根系干物质积累分别显著恢复至94.2%、96.1%、93.3%和96.3%。水稻分蘖期、拔节孕穗期和灌浆期叶绿素含量显著升高,太平洋芽孢杆菌处理叶绿素含量分别恢复93.5%、98.6%和97.9%,尖海龙类共附生真菌处理叶绿素含量分别恢复87.7%、93.2%和94.4%。太平洋芽孢杆菌对千粒重和产量的修复效果分别达到96.8%、96.7%;尖海龙类共附生真菌对每株平均穗数的修复效果达到92.4%。水稻产量分别达到41.63g/盆和40.35g/盆,与对照相比无显著差异。
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