多功能型解钾菌的筛选、鉴定及其对甜菜促生作用的研究

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钾是植物生长不可缺少的营养元素之一,土壤中可直接利用的钾只占土壤全钾的2%~9%。所以土壤中大部分钾都不能被植物直接利用,造成土壤富钾而植物缺钾的现象。已有很多学者对解钾菌进行过研究,并将其运用在作物种植上,均对作物生产起到了一定的增产作用。目前,筛选出的菌株在解钾效果上尚不尽人意,开展高效且功能多样化的解钾菌筛选工作意义重大。本研究从作物的根际土壤和腐熟的堆肥中筛选几株高效解钾菌,探究了其解磷、解钾、固氮三种能力,不同条件下在载体上的附载情况。本研究还通过甜菜盆栽试验验证了解钾菌对甜菜的促生作用及其对土壤肥力的影响。主要结论如下:(1)从三种不同的介质中共筛选出34株解钾菌,通过纯化、复筛、基因组鉴定等手段确定了4株可能影响作物生长的高效解钾菌,它们分别为解钾菌A11(伯克霍尔德氏菌,Burkholderia sp)、解钾菌H1(伯克霍尔德氏菌,Burkholderia tropica)、解钾菌F1(胶质芽孢杆菌,Paenibacillus mucilaginosus)和解钾菌F3(链霉菌,Streptomyces sp)。(2)通过摇瓶实验探究了上述4株解钾菌对不同天然磷、钾矿粉的分解能力及固氮能力。其中解钾菌F1对钾长石的分解率为29.89%;解钾菌A11对黑云母、白云母的分解率分别为52.10%、42.63%。由于不同钾矿石的结构差别,造成同一种解钾菌对不同钾矿石的分解差异。同时,也证明了解钾微生物的解钾存在多种方式,且酸解并不是微生物分解钾矿粉的主要原因。在对磷矿粉的分解能力上解钾菌A11对摩洛哥磷矿粉的分解率为2.78%;解钾菌中H1对北卡磷矿粉、荆襄磷矿粉的分解率为11.07%、23.66%。磷矿粉的分解可能与微生物产酸有关,解钾菌的培养溶液p H越低,磷矿粉分解率越高。4株解钾菌都表现出一定的固氮能力,其中A11固氮能力最强,30 d固氮量为17.98 mg/L。(3)不同条件下解钾菌在载体上的附载情况也各不相同。葡萄糖作为碳源,对解钾菌在载体上的保存优于蔗糖、淀粉,其中解钾菌F1 30 d的菌体附载量可达到1.36×10~8 cfu/g。对于具有固氮能力的解钾菌来说,添加氮源对其保存并无明显作用。酸性条件更利于解钾菌前期的生长,但弱碱性条件则更利于解钾菌后期保藏。解钾菌在盐浓度高于7.77%时,盐浓度每高出1%,菌体总量就会下降一个数量级,所以在微生物-化肥联用过程中,盐浓度7.77%是微生物发挥较好功能的一个临界值。(4)施用菌肥的甜菜产量均高于CK组,施用过菌肥的甜菜鲜重增加37.38%~59.71%;株高增加12.05%~18.47%;根重增加52.02%~81.90%;全氮增加13.18%~47.66%;全钾增加35.13%~57.60%;全磷增加6.05%~38.59%;产糖增加9.1%~34.63%。综合来看,解钾菌H1对甜菜的促生效果最好。从本试验来看,施用解钾菌菌肥确实可以促进土壤缓效性钾的释放,但是对土壤各营养元素整体含量改变并不明显。
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