劉勇　張鴻雁　馬亞飛　劉艷　周茉莉

摘要 [目的]為研究接種不同自生固氮菌對(duì)大豆生長(zhǎng)的影響。[方法]以大豆田土壤為培養(yǎng)基質(zhì)，將9株自生固氮菌混菌接種到大豆盆栽土壤中，通過對(duì)干濕質(zhì)量、葉片大小、株高、根長(zhǎng)、須根數(shù)等指標(biāo)的測(cè)定與分析，獲得各菌株對(duì)大豆苗期生長(zhǎng)的促生作用。[結(jié)果]9株菌均能促使大豆苗生長(zhǎng)。不同菌株促生效果差異較大。其中，固氮菌2121、2212、2222和2312對(duì)大豆幼苗促生影響最為顯著，菌株2122、10321、10322對(duì)大豆生長(zhǎng)的促進(jìn)效果則較差。

關(guān)鍵詞 自生固氮菌；大豆生長(zhǎng)；固氮微生物；影響

中圖分類號(hào) S144；Q945；Q948 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2015）19-021-02

隨著世界資源短缺和環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)峻，資源消耗型石化農(nóng)業(yè)正在向循環(huán)型生態(tài)農(nóng)業(yè)過渡。世界各國都在大力發(fā)展微生物肥料，尤其是固氮微生物肥料的研究和應(yīng)用[1]。微生物肥料是一種節(jié)約資源、環(huán)境友好、和諧生態(tài)的新型肥料[2]。菌種是微生物肥料生產(chǎn)的基礎(chǔ)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)亟需廣譜、高效、抗逆的固氮微生物肥料生產(chǎn)菌種，以便通過生物固氮來改善禾本科植物營(yíng)養(yǎng)狀況，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，同時(shí)起一定的生物防治作用[3-4]。

當(dāng)前，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用上較廣泛、意義較重要的固氮資源有豆科植物共生固氮、紅萍和固氮藍(lán)藻結(jié)瘤的非豆科植物聯(lián)合固氮和自生固氮等。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，應(yīng)用較廣的主要有豆科植物的共生固氮與聯(lián)合固氮。藍(lán)藻屬于自生固氮菌。但到目前為止，除藍(lán)藻外，自生固氮菌很少作為肥料在土壤中應(yīng)用。在數(shù)世紀(jì)以前，中國和東南亞一些國家就利用紅萍作為綠肥和飼料與固氮藍(lán)藻共生固氮，其固氮量可達(dá)150～300 kg/hm2，高的可在450 kg/hm2以上。在目前已知的共生固氮體系中，它的固氮量最高[5]。自生固氮菌的固氮量遠(yuǎn)低于共生固氮量。對(duì)自生固氮菌的研究始于19世紀(jì)，雖發(fā)展較晚，但目前已分離出自生固氮菌。它們的固氮能力均很強(qiáng)，但在生產(chǎn)上的應(yīng)用不盡如人意。

自生固氮菌是一類廣泛存在于土壤中，能在常溫常壓條件下通過其體內(nèi)固氮酶的作用把空氣中的氮固定下來形成氨，進(jìn)一步變成植物可以利用的氮素[6]，能在無氮情況下生長(zhǎng)的微生物。它具有促進(jìn)豆類植物生長(zhǎng)、促進(jìn)豆類根系生長(zhǎng)、增加植物產(chǎn)量的作用。無論作為微生物菌肥，還是參與到共生固氮中，研究自生固氮菌都很有必要，并且開發(fā)自生固氮菌菌肥潛力巨大。為此，前人基于自生固氮菌的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)各種培養(yǎng)方式、鑒定方法，但是對(duì)大豆生長(zhǎng)效果的針對(duì)性都不強(qiáng)。在前人研究的基礎(chǔ)上，筆者選擇生長(zhǎng)狀況較好的一些菌株，考察它們對(duì)大豆生長(zhǎng)的影響，以期為此類微生物肥料的研發(fā)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料 供試菌株為自生固氮菌9株，分離自連作大豆田土壤。盆栽土壤取自黑龍江省安達(dá)市大豆田，有機(jī)質(zhì)46.04 g/kg，速效氮226.3 mg/kg，速效磷9.35 mg/kg，速效鉀171.9 mg/kg，pH 6.90。固氮菌培養(yǎng)基為阿須貝無氮培養(yǎng)基[7]。供試大豆種子為合豐49。

1.2 方法

1.2.1 固氮菌菌體的準(zhǔn)備。將菌株活化于固體培養(yǎng)基上，在生長(zhǎng)過程中觀察菌落生長(zhǎng)情況，挑取菌落生長(zhǎng)狀況良好的菌落。菌株培養(yǎng)7 d后接種于液體培養(yǎng)基中，在160 r/min、28 ℃搖床上培養(yǎng)至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，菌液濃度為2.82×109個(gè)細(xì)胞/ml。

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)。將試驗(yàn)所需的花盆用自來水清洗2～3次直至水不渾濁后，用純凈水洗干凈，置于烘箱烘干，備用。試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，以不接種固氮菌為對(duì)照。每個(gè)處理3次重復(fù)。每個(gè)花盆加入82 ml菌液，將農(nóng)田土壤與菌液按等比例混合。播種后，于室溫（25 ℃±5 ℃）培養(yǎng)。

1.2.3 取樣及各指標(biāo)測(cè)定。1個(gè)月后收獲，洗凈。收獲時(shí)，測(cè)定株高、鮮質(zhì)量、葉片長(zhǎng)寬度、須根數(shù)。稱鮮質(zhì)量后，將植株放于干燥紙上，于烘箱中80 ℃烘干至恒重，測(cè)定植株干質(zhì)量。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理。試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel2003和SPSS Statistics 17.0軟件進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同自生固氮菌菌株對(duì)大豆幼苗干質(zhì)量的影響 由表1可知，大豆接種固氮菌后，不同菌株對(duì)幼苗干鮮質(zhì)量的影響不同。與對(duì)照相比，菌株2212、10321、10121、2111、10322和2312對(duì)大豆幼苗鮮質(zhì)量的影響間差異在0.05水平顯著，其他4株菌對(duì)大豆鮮質(zhì)量的影響差異不顯著；對(duì)于干質(zhì)量，除了菌株2121的影響差異顯著外，而其他8株菌對(duì)幼苗的影響顯著性與對(duì)鮮質(zhì)量的影響相同。

2.2 接種不同自生固氮菌菌株對(duì)大豆幼苗真葉和子葉大小的影響 由表2可知，與對(duì)照相比，9株自生固氮菌對(duì)真葉大小的影響間差異達(dá)0.05顯著水平，對(duì)子葉大小無影響。對(duì)照植株沒有長(zhǎng)出真葉，故真葉長(zhǎng)寬皆為0，而9株自生固氮菌接種后大豆皆長(zhǎng)出真葉，不同自生固氮菌施用的真葉大小不同。對(duì)于真葉大小，最大的為2121和2212，促生效果最強(qiáng)，其次為2222，而最小的為2122。

2.3 接種不同自生固氮菌菌株對(duì)大豆株高、根長(zhǎng)和須根數(shù)的影響 由表3可知，與對(duì)照相比，9株自生固氮菌對(duì)株高和須根數(shù)的影響間差異在0.05水平顯著，而對(duì)根長(zhǎng)的影響因菌株不同而不同。與對(duì)照差異最大的為2212，其次為2121和2222，差異較小的為10322。與對(duì)照相比，2212、2222和10121對(duì)幼苗根長(zhǎng)的影響最大，其次是2111、2121和2312，而2122和10321有抑制根長(zhǎng)生長(zhǎng)的作用。對(duì)于須根數(shù)，影響最大的是2212、2312，其次是2111、2121、2222和10322，2122和10321須根數(shù)基本相當(dāng)，10121對(duì)須根數(shù)量的增加有抑制作用。

2.4 不同自生固氮菌發(fā)酵液中生長(zhǎng)素含量 在植物生長(zhǎng)過程中，吲哚乙酸可以促進(jìn)植物生長(zhǎng)。通過測(cè)量固氮菌所含吲哚乙酸含量，間接測(cè)定其對(duì)豆類植物生長(zhǎng)的促進(jìn)作用。經(jīng)測(cè)定，不同菌株細(xì)胞外都含有促進(jìn)植物生長(zhǎng)的吲哚乙酸，但不同菌株含量存在差異，其中10322菌株所含吲哚乙酸含量達(dá)到最大，為4.95 pmol/L，菌株2222和2312含量次之，分別為2.75和2.7 pmol/L，菌株2212和菌株10121約2 pmol/L，這5株菌所含吲哚乙酸含量均在2 pmol/L左右，其他菌株含量較低，其中菌株10321所含吲哚乙酸含量最少。

3 結(jié)論與討論

在無氮情況下，自生固氮菌能利用空氣中的氮在酶的作用下進(jìn)行固氮，為其提供生長(zhǎng)所必須的氮源。豆類植物生長(zhǎng)需要氮源。接種固氮菌后，它能有效促進(jìn)大豆植株的生長(zhǎng)。試驗(yàn)結(jié)果表明，9株固氮菌對(duì)大豆幼苗生長(zhǎng)有促進(jìn)作用，能加快大豆幼苗的生長(zhǎng)速率，促進(jìn)增加幼苗干鮮質(zhì)量、葉片大小、株高、根長(zhǎng)和須根數(shù)等。沈宏等[8]認(rèn)為，土壤微生物通過影響根細(xì)胞的通透性、根的代謝、修飾轉(zhuǎn)化根分泌物來影響根系的發(fā)育。這與試驗(yàn)中固氮菌促進(jìn)大豆根系生長(zhǎng)的結(jié)果相符。自生固氮菌除了能夠固氮外，還可能產(chǎn)生植物激素以促進(jìn)植物生長(zhǎng)[9]。

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