甘肅寒旱區(qū)苜蓿根瘤菌促生能力影響因子分析及高效促生菌株篩選研究.pdf

1、提高紫花苜蓿(MedicagoSativaL.)產(chǎn)量及質(zhì)量最重要的方法之一是給苜蓿接種高效固氮根瘤菌，苜蓿根瘤菌除與根系共生結(jié)瘤進(jìn)行固氮之外，是否具有其它生物功能和作用目前尚未見報道。隨著聯(lián)合固氮微生物研究的深入，促生菌研究已從固氮范疇擴(kuò)展到固氮、溶磷和分泌生長激素等多功能范疇(HendryGS1983)，共生固氮微生物—根瘤菌是非常重要的一類促生菌，按照促生微生物存在多功能促進(jìn)生長的特點，開辟根瘤菌其它促生功能的研究，進(jìn)一步研究根瘤菌

2、的促生機理和影響根瘤菌結(jié)瘤與促生功能影響因子，篩選優(yōu)質(zhì)高效多功能促生根瘤菌株尤為重要。本研究對甘肅5個不同生態(tài)區(qū)域阿爾岡金苜蓿(M.Algonquin)和隴東苜蓿(M.Longdong)草地春、夏、秋三季根瘤菌結(jié)瘤能力及其影響因子進(jìn)行大系統(tǒng)多層次權(quán)重分析，采用YMA培養(yǎng)基法、回接初篩選試驗法、15N同位素稀釋法、蒙金娜培養(yǎng)基和PKO培養(yǎng)基溶磷圈法、剛果紅液體培養(yǎng)基比色法、YMA培養(yǎng)基附加脅迫因子培養(yǎng)法對根瘤菌進(jìn)行了分離純化和篩選，對初篩

3、選菌株的固氮能力、溶磷能力、分泌生長素IAA能力和抗逆能力進(jìn)行了測試，采用多元逐步回歸和通徑分析討論了影響根瘤菌固氮、溶磷、分泌生長素、抗逆能力的主要土壤理化因子，結(jié)果表明：1)研究區(qū)域大部分屬干旱半干旱地區(qū)，不論是旱作區(qū)的長期干旱，還是灌溉區(qū)的間隙性干旱，水分因子對根瘤菌結(jié)瘤數(shù)量造成較大影響，進(jìn)而影響固氮量，表現(xiàn)出干旱地區(qū)苜蓿草地的干旱脅迫缺氮。 2)供試的兩個苜蓿品種，阿爾岡金苜蓿根瘤菌的有效性(結(jié)瘤能力)高于隴東苜蓿。并且

4、在甘肅區(qū)域苜蓿結(jié)瘤主要發(fā)生于春季，春季苜蓿根瘤菌的有效性比夏季和秋季高。這一研究結(jié)果為甘肅苜蓿栽培應(yīng)用根瘤菌劑最佳施用時期提供了依據(jù)。 3)綜合考慮各項根瘤測定指標(biāo)，苜蓿根瘤菌在不同區(qū)域土類中的有效性以慶陽黑壚土最好，其次為武威灌淤土和定西灰鈣土。甘南亞高山草甸土區(qū)，根瘤較大，但數(shù)量最少，根瘤菌的有效性不高，氣溫低和生長季節(jié)短是主要的限制性因素。天水褐土根瘤菌有效性差，與該土粘重、易板結(jié)、通氣性差有關(guān)。 4)不同區(qū)域苜蓿

5、根瘤菌平均固氮能力差異性較大。慶陽、武威菌株平均固氮能力最強，定西菌株次之。菌株對生物量平均作用的大小與來源地區(qū)菌株固氮能力的強弱相對應(yīng)，亦即慶陽、武威和定西菌株對苜蓿的平均促生能力較好，甘南菌株平均促生能力中等，天水菌株平均促生能力差。 5)15N示蹤試驗表明，苜蓿﹪15N含量在0.425﹪以下時，苜蓿﹪15N含量與固氮量呈中強負(fù)相關(guān)關(guān)系，﹪15N含量指標(biāo)可作為接種根瘤菌株固氮能力的直接衡量指標(biāo)，以避免選用非固氮系統(tǒng)參考植物作

6、對照測定固氮百分率﹪Ndfa帶來的較大誤差，這一結(jié)論為今后苜蓿根瘤菌固氮量測定提供了便捷有效的方法。 6)在土壤乏氮營養(yǎng)條件下，適度增加土壤氮素有利于提高結(jié)瘤效率和固氮效率，增加固氮量。在土壤低磷營養(yǎng)條件下，土壤磷素對根瘤菌結(jié)瘤效率和固氮效率有抑制作用。因此，適度提高寒旱區(qū)土壤氮素、磷素含量有利于提高苜蓿根瘤菌的結(jié)瘤效率和固氮效率。 7)苜蓿根瘤菌具有較強的溶磷能力，但大多數(shù)菌株能較好的溶解有機磷，而不能溶解無機磷。根瘤

7、菌的溶解有機磷能力對加速有機磷循環(huán)，提高磷素利用率具有重要的意義。 8)苜蓿根瘤菌具有較強的分泌植物生長激素IAA的能力。31個供試菌株均能分泌IAA，其中分泌能力中強以上的菌株占90﹪。土壤pH值、磷素和速效氮是影響苜蓿根瘤菌分泌IAA能力變異的主要因子，三因子作用的重要性依次為：土壤速效氮＞土壤pH＞土壤全磷，其中，高速效氮環(huán)境和堿性土壤會降低菌株分泌IAA的能力，土壤磷素含量的提高有利于提高菌株分泌IAA的能力。

8、9)不同生態(tài)區(qū)域的苜蓿根瘤菌普遍耐鹽性較強。供試菌株中74.5﹪的能耐受4.5﹪的NaCl濃度。WA24能耐受5.5﹪的NaCl濃度，GL16、QA33B和WA62A能耐受5.0﹪的NaCl濃度。 10)苜蓿根瘤菌具有較好的酸堿耐受能力和抗酸堿功能的多樣性，既具有較好抗酸性(pH=3.5)或抗堿性(pH=12)單一功能的菌株，又具有耐酸耐堿復(fù)合能力的菌株(pH=4.0～12.0)。DA53、QL31B、TL47可以在pH=3.5

9、的酸性條件下生長；DL67、.GL21、QA33B、WA32可以在pH=12的堿性條件下生長，武威菌株WA32能耐受的pH范圍為4.0～12.0，適應(yīng)范圍廣。 11)93.5﹪供試根瘤菌株可在5℃～40℃溫度范圍生長，77.4﹪菌株可在45℃下生長，GA66、GL16、GL24三個菌株能耐受50℃高溫生長，DA10、DL58、TL22A、TL47、和WA32五個菌株能在0℃低溫下生長。 12)綜合苜蓿根瘤菌抗逆能力，表現(xiàn)

10、出較大的多樣性。31個供試菌株中有16個菌株抗逆能力較強，其中9個菌株有較強的單一抗性，7個菌株有較強的多抗性，且各生態(tài)區(qū)域都有抗逆性較強的苜蓿根瘤菌株存在，但定西、甘南抗逆能力突出的菌株較多，定西菌株大多數(shù)表現(xiàn)出較強的單一抗性，甘南菌株大多數(shù)表現(xiàn)出較強的多抗性。13)苜蓿根瘤菌具有固氮、溶磷、分泌IAA等多功能性，這一結(jié)果拓展了根瘤菌的促生作用范疇，使根瘤菌由固氮促生拓展到固氮、溶磷、分泌IAA多功能促生，進(jìn)一步明確了根瘤菌促進(jìn)生長的

11、其它生物功能和作用。具有較高固氮效率的菌株可作為結(jié)瘤狀態(tài)下優(yōu)良根瘤菌株資源得以應(yīng)用，具有較強溶磷能力和分泌生長素IAA能力的根瘤菌株作為非結(jié)瘤狀態(tài)下優(yōu)良根際促生菌資源潛在著廣闊的應(yīng)用前景。 篩選的根瘤菌株中未出現(xiàn)固氮、溶磷、分泌生長素能力三者均較強的復(fù)合功能菌株。具有其中兩項功能和單一功能突出的菌株較多。 14)通過根瘤菌生態(tài)分布特征與根瘤菌固氮、溶磷、分泌生長激素能力影響因子及其重要性的系統(tǒng)性研究和優(yōu)良促生菌株的篩選，