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江西省赣州市盛产脐橙,然而,在赣南脐橙产业发展过程中也出现了许多问题。由于果园缺乏科学管理,特别是施肥模式单一,养分管理环节薄弱,致使种植年限超过8年以后开始出现地力衰退、脐橙产量低、果品品质差等问题。因此,如何较长期地维护果园土壤质量,提高脐橙树土壤养分利用率是脐橙果园管理的关键环节。植物根际促生菌是一类定殖于植物根部的细菌,可促进植物生长及对矿质营养吸收和利用,产生促进植物生长的次生代谢物,还可以增加土壤肥力。基于此,本研究通过以赣南脐橙果园多株优质高产脐橙树根际土壤为材料,分离筛选出菌株,对分离菌株进行产酶、解磷、解钾、固氮、产NH3、产嗜铁素、产ACC脱氨酶以及产吲哚乙酸能力等促生性能测定和相关研究,试验结果如下:
(1)从赣南优质高产脐橙树根际筛选到66株菌株,其中:a)产蛋白酶菌株33株,占所筛菌株的50%,其中11号和41号菌的酶活到达6U/mL,和纳豆芽孢杆菌菌剂的酶活相近;b)16株菌能够产纤维素酶,占所筛菌株的24.2%,其中42号菌的酶活最高,到达87.48U/mL,高于7株市场微生物菌剂;c)20株菌能够产淀粉酶,占所筛菌株的 30.3%,其中 3 号菌的酶活最高,到达14.43U/mL,高于7株市场微生物菌剂;d)解钾菌35株,占所筛菌株的53%,其解钾能力在0.44~6.59mg/L之间,其中55号菌的解钾能力最强,发酵液中钾增加量达到了6.59mg/L;e)具有解磷能力的细菌有20株,占所筛菌株的30.3%,其解磷能力在5.27~55.27μg/mL之间,菌株平均解磷量为43.61μg/mL,高于市场微生物菌剂平均解磷水平;f)具有固氮能力、产NH3能力和产ACC脱氨酶能力的菌株分别有53、49和32株,分别占所筛菌株的80.3%、74.24%和48.48%。g)共测得产嗜铁素细菌23株,占所筛菌株的34.85%,其中6、13、32、40、46号菌株的As/Ar值低于0.5,具有较高的分泌嗜铁素能力。h)测得产IAA细菌21株,占所筛菌株的31.8%,其中6、8、58、64、65号菌株IAA产量高于7株市场微生物菌剂,具有重要的研究应用价值。
(2)测定了菌株的7种促生特性,不同菌株所具备的促生特性不同,经过统计,同时具有3种促生特性的菌株有11株,同时具有4种促生特性的菌株有15株,同时具有5种促生特性的菌株有14株,同时具有6种促生特性的菌株有7株,其中6号和64号菌株具有较强的解磷和产IAA能力,58号菌株同时具有7种促生特性,但其解磷解钾以及产IAA能力并不强。试验测定了菌株产蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶的能力,结果显示:有19株菌株能够产一种酶,有14株菌株能够产两种酶,有7株菌株能够同时产三种酶,有26株菌株不能够产蛋白酶、纤维素酶和淀粉酶。
(3)选取6号和64号菌株,对其产IAA发酵条件进行优化,测得6号菌株最适发酵条件为pH为7,通气量为75mL/250mL,培养时间为29h,碳源为淀粉,氮源为蛋白胨,IAA产量最高可达到33.299mg/L,与优化前相比,增加了0.151倍。64号菌株最适发酵条件为pH为8,通气量为100mL/250mL,培养时间为95h,碳源为淀粉,氮源为酵母粉,IAA产量最高可达到55.624mg/L,与优化前相比,产量增加了1.173倍。采用16S rDNA方法,初步鉴定产IAA菌6号和64号菌株分别属于泛生菌属(Pantoea)和克雷伯氏菌属(Klebsiella),分别命名为Pantoea sp. IAA-6、Klebsiella sp. IAA-64。
(4)经过对菌株解磷的发酵培养条件优化,测得18号菌株最适发酵条件为pH为5~7 ,培养时间为5d ,碳源为葡萄糖,氮源为硫酸铵,溶磷量可达到102.49mg/L,与优化前相比,溶磷量增加了0.993倍。40号菌株最适发酵条件为pH为5~8,培养时间为3d,碳源为葡萄糖,氮源为硫酸铵和硝酸铵,溶磷量可达到105.77 mg/L,与优化前相比,溶磷量增加了1.013倍。46号菌株最适发酵条件为pH为5~9,培养时间为3d,碳源为葡萄糖,氮源为硫酸铵,溶磷量可达到106.54 mg/L,与优化前相比,溶磷量增加了1.0倍。64号菌株最适发酵条件为pH为5~9,培养时间为6d,碳源为蔗糖,氮源为硝酸铵,溶磷量可达到113.04 mg/L,与优化前相比,溶磷量增加了1.10倍。采用16S rDNA方法,初步鉴定18、40、46号菌株鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas),64号菌株属于克雷伯氏菌属(Klebsiella),分别命名为Pseudomonas sp. P-18、Pseudomonas sp. P-40、Pseudomonas sp. P-46、Klebsiella sp. P-64。
总之,本研究通过采集脐橙根际土壤、根际促生菌分离筛选、根际促生菌促生性能测定、根际促生菌剂研制,筛选出具有高效促生性能的优质菌株,为今后研制专用的赣南脐橙微生物肥料提供菌种资源和依据。
(1)从赣南优质高产脐橙树根际筛选到66株菌株,其中:a)产蛋白酶菌株33株,占所筛菌株的50%,其中11号和41号菌的酶活到达6U/mL,和纳豆芽孢杆菌菌剂的酶活相近;b)16株菌能够产纤维素酶,占所筛菌株的24.2%,其中42号菌的酶活最高,到达87.48U/mL,高于7株市场微生物菌剂;c)20株菌能够产淀粉酶,占所筛菌株的 30.3%,其中 3 号菌的酶活最高,到达14.43U/mL,高于7株市场微生物菌剂;d)解钾菌35株,占所筛菌株的53%,其解钾能力在0.44~6.59mg/L之间,其中55号菌的解钾能力最强,发酵液中钾增加量达到了6.59mg/L;e)具有解磷能力的细菌有20株,占所筛菌株的30.3%,其解磷能力在5.27~55.27μg/mL之间,菌株平均解磷量为43.61μg/mL,高于市场微生物菌剂平均解磷水平;f)具有固氮能力、产NH3能力和产ACC脱氨酶能力的菌株分别有53、49和32株,分别占所筛菌株的80.3%、74.24%和48.48%。g)共测得产嗜铁素细菌23株,占所筛菌株的34.85%,其中6、13、32、40、46号菌株的As/Ar值低于0.5,具有较高的分泌嗜铁素能力。h)测得产IAA细菌21株,占所筛菌株的31.8%,其中6、8、58、64、65号菌株IAA产量高于7株市场微生物菌剂,具有重要的研究应用价值。
(2)测定了菌株的7种促生特性,不同菌株所具备的促生特性不同,经过统计,同时具有3种促生特性的菌株有11株,同时具有4种促生特性的菌株有15株,同时具有5种促生特性的菌株有14株,同时具有6种促生特性的菌株有7株,其中6号和64号菌株具有较强的解磷和产IAA能力,58号菌株同时具有7种促生特性,但其解磷解钾以及产IAA能力并不强。试验测定了菌株产蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶的能力,结果显示:有19株菌株能够产一种酶,有14株菌株能够产两种酶,有7株菌株能够同时产三种酶,有26株菌株不能够产蛋白酶、纤维素酶和淀粉酶。
(3)选取6号和64号菌株,对其产IAA发酵条件进行优化,测得6号菌株最适发酵条件为pH为7,通气量为75mL/250mL,培养时间为29h,碳源为淀粉,氮源为蛋白胨,IAA产量最高可达到33.299mg/L,与优化前相比,增加了0.151倍。64号菌株最适发酵条件为pH为8,通气量为100mL/250mL,培养时间为95h,碳源为淀粉,氮源为酵母粉,IAA产量最高可达到55.624mg/L,与优化前相比,产量增加了1.173倍。采用16S rDNA方法,初步鉴定产IAA菌6号和64号菌株分别属于泛生菌属(Pantoea)和克雷伯氏菌属(Klebsiella),分别命名为Pantoea sp. IAA-6、Klebsiella sp. IAA-64。
(4)经过对菌株解磷的发酵培养条件优化,测得18号菌株最适发酵条件为pH为5~7 ,培养时间为5d ,碳源为葡萄糖,氮源为硫酸铵,溶磷量可达到102.49mg/L,与优化前相比,溶磷量增加了0.993倍。40号菌株最适发酵条件为pH为5~8,培养时间为3d,碳源为葡萄糖,氮源为硫酸铵和硝酸铵,溶磷量可达到105.77 mg/L,与优化前相比,溶磷量增加了1.013倍。46号菌株最适发酵条件为pH为5~9,培养时间为3d,碳源为葡萄糖,氮源为硫酸铵,溶磷量可达到106.54 mg/L,与优化前相比,溶磷量增加了1.0倍。64号菌株最适发酵条件为pH为5~9,培养时间为6d,碳源为蔗糖,氮源为硝酸铵,溶磷量可达到113.04 mg/L,与优化前相比,溶磷量增加了1.10倍。采用16S rDNA方法,初步鉴定18、40、46号菌株鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas),64号菌株属于克雷伯氏菌属(Klebsiella),分别命名为Pseudomonas sp. P-18、Pseudomonas sp. P-40、Pseudomonas sp. P-46、Klebsiella sp. P-64。
总之,本研究通过采集脐橙根际土壤、根际促生菌分离筛选、根际促生菌促生性能测定、根际促生菌剂研制,筛选出具有高效促生性能的优质菌株,为今后研制专用的赣南脐橙微生物肥料提供菌种资源和依据。