不同微生物菌剂对多年生黑麦草耐热性与抗旱性的影响

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高温和干旱是影响植物生长发育的两大主要非生物胁迫因素。目前许多研究表明施用微生物菌剂能够有效促进植物生长以及增强其抗逆性。多年生黑麦草(Lolium perenne L.)是禾本科黑麦草属植物,是温带地区最重要的冷季型草坪草之一,根茎发达,分蘖多,并且其茎叶繁茂,叶色浓绿,是现今园林景观中建植草坪的重要草种,但其耐热性和抗旱性差,在夏季高温干旱环境下,多年生黑麦草草坪质量严重降低。因此寻找到有效方法增强多年生黑麦草耐热性和抗旱性对其在草坪景观中的应用至关重要。本研究以枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、哈茨木霉菌(Trichoderma harzianum)、粉状复合菌剂,成分为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)+细黄链霉菌(Streptomyces microflavus)和粉状复合菌剂,成分为粉红粘帚霉(Gliocladium roseum)+枯草芽孢杆菌,下文分别用M1、M2、M3和M4表示上述4种菌剂,以及多年生黑麦草品种“绅士”为试验材料,研究了不同微生物菌剂调控多年生黑麦草生长、耐热性和抗旱性的生理影响,取得了如下主要的研究结果:1.微生物菌剂促进了多年生黑麦草的生长。试验表明,自然生长条件下,多年生黑麦草通过施用微生物菌剂,提高了多年生黑麦草鲜重,但是对于植株干重的提升却不明显;增加了叶片中硝态氮和叶绿素含量,增强了植株净光合强度和根系活力,显著增加了叶片全磷含量,土壤脲酶活性也得到显著增强。其中M1菌剂在提高多年生黑麦草叶绿素含量,增强植株净光合强度方面效果最好,M2菌剂在提高多年生黑麦草鲜重、增加植株体内氮磷元素含量、增强土壤脲酶活性和根系活力方面效果最佳。2.微生物菌剂提高了多年生黑麦草的耐热性。施用微生物菌剂与未施用微生物菌剂相比,提高了高温(白天35℃/晚上30℃)环境下多年生黑麦草的地上部鲜重、地上部干重、根系活力、净光合速率、超氧化物歧化酶活性和过氧化氢酶活性,降低了多年生黑麦草叶片相对质膜透性和丙二醛含量。高温条件下处理10 d时,4种菌剂中M1菌剂提升多年生黑麦草鲜重,增强净光合强度和过氧化物酶活性效果最好,相对质膜透性和丙二醛含量降低幅度最大,M2菌剂对多年生黑麦草超氧化物歧化酶活性增强幅度最大。但在高温处理20 d时,多年生黑麦草鲜干重、净光合强度、根系活力和抗氧化物酶活性均是M2菌剂处理提升效果最好,对于多年生黑麦草叶片相对质膜透性和丙二醛含量,4种菌剂中M2菌剂降低幅度最大。说明在高温胁迫10 d时,4种菌剂中M1菌剂提高多年生黑麦草耐热性效果最好,高温胁迫20 d时,M2菌剂增强多年生黑麦草耐热性的效果最佳。3.微生物菌剂提高了多年生黑麦草的抗旱性。本试验研究结果表明,干旱处理10 d时,多年生黑麦草叶片开始出现萎蔫,干旱处理20 d时,多年生黑麦草叶片失绿加重,植株受损程度增加。与空白对照相比,施用微生物菌剂有效缓解了多年生黑麦草受损程度,提高了植株地上部鲜干重、叶绿素含量和过氧化物酶活性,降低了叶片相对质膜透性和丙二醛含量。干旱条件下处理10 d时,M1和M2菌剂在优化各生理指标方面的效果持平,两者均优于M3和M4菌剂处理,但在干旱处理至20 d时,M2菌剂处理多年生黑麦草的地上部鲜干重、叶绿素含量均高于M1菌剂处理,过氧化物酶活性相对也强于M1菌剂处理,相对质膜透性和丙二醛含量均显著低于M1菌剂处理。所以在干旱胁迫20 d时,M2菌剂提升多年生黑麦草抗旱性能力最强。4.通过研究上述微生物菌剂对多年生黑麦草促生、耐热和抗旱性的影响,筛选出最优菌剂为哈茨木霉菌,因此继续研究哈茨木霉菌的适宜施用浓度。在高温干旱双重胁迫处理10 d时,不同浓度的哈茨木霉菌(0.5 g/L、1 g/L、2 g/L和4 g/L)提高了多年生黑麦草地上部鲜干重、净光合速率和可溶性糖含量,显著增加了多年生黑麦草相对含水量和脯氨酸含量,显著降低了叶片相对质膜透性和丙二醛含量。哈茨木霉菌施用浓度为0.5 g/L、1 g/L和2 g/L时,多年生黑麦草的耐热抗旱性随浓度升高逐渐增加,但当施用浓度为4 g/L时,相比浓度2 g/L耐热抗旱性转而降低。最终得出结论哈茨木霉菌的施用浓度优先顺序依次为2 g/L、4 g/L、1 g/L、0.5 g/L。综上所述,试验所用微生物菌剂能够提高多年生黑麦草生物量、氮磷元素含量、叶绿素含量,增强光合作用、根系活力及土壤中脲酶活性,促进多年生黑麦草的生长发育。而且能够通过增强超氧化物歧化酶活性(SOD)、过氧化物酶活性(POD)和过氧化氢酶活性(CAT),增加黑麦草相对含水量、可溶性总糖含量和脯氨酸含量,降低叶片相对质膜透性和丙二醛含量,缓解一定程度高温、干旱胁迫对其造成的损伤。综合各种指标评比,4种菌剂对多年生黑麦草的促生和提高耐热抗旱性强弱顺序为M2>M1>M4>M3,其中哈茨木霉菌适宜施用浓度为2 g/L。
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