李小冬，王普昶，李顯剛，王小利，舒健虹

(1.貴州省草業(yè)研究所，貴州 貴陽 550006； 2.黔南州飼草飼料工作站，貴州 都勻 558000)

無機磷溶解菌對扁穗雀麥生長及品質的影響

李小冬1，王普昶1，李顯剛2，王小利1，舒健虹1

(1.貴州省草業(yè)研究所，貴州 貴陽 550006； 2.黔南州飼草飼料工作站，貴州 都勻 558000)

對扁穗雀麥(Bromuscartharticus)根際溶磷菌進行分離，得到6株溶磷菌株。采用盆栽試驗，比較接種6種不同溶磷菌株對扁穗雀麥的株高、分蘗數(shù)、根長、地上與地下部分生物產(chǎn)量等的影響，同時也進行了營養(yǎng)品質(粗蛋白、粗脂肪、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、全磷和全鈣)的測定。結果發(fā)現(xiàn)：溶磷菌肥能促進扁穗雀麥根系生物量的增加，Br24，Br7和Br17的效果最明顯；溶磷菌對株高和產(chǎn)量的促進作用在植物生長早期要優(yōu)于后期，Br24與Br7效果最好。施加溶磷菌肥能夠顯著提高了植物總磷含量，降低了總鈣與中性洗滌纖維含量(除Br8與Br17)，促生效果較好的菌株粗蛋白含量略有下降(P>0.05)，而促生效果不顯著的菌株粗蛋白含量顯著增加。綜合分析，生產(chǎn)應用潛力最大的2個菌株為Br24與Br7。

溶磷菌；扁穗雀麥；產(chǎn)量性狀；品質

磷是繼氮之后影響植物生長的第二大量元素。磷在植物中占干重總量的0.05%～0.50%，是植物體內(nèi)許多重要有機化合物的組成成分，在結構和生理上起著重要作用，同時又以多種方式參與植物體內(nèi)的各種生理代謝，對促進植物的生長發(fā)育和新陳代謝，以及作物的早熟、高產(chǎn)、優(yōu)質都起著重要的作用，磷素不足是限制植物生長和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要因素[1]。土壤中磷含量在400～1 200 mg/kg，但能直接被植物吸收利用的磷只有1 mg/kg[2]。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量施用磷肥不僅會導致環(huán)境污染，而且肥料中的速效磷很容易與土壤中的鐵、鋁生成難溶的化合物，加之磷在土壤中的運動速度很慢，植物體難以吸收利用。因此，最有效最環(huán)保的方法是篩選土壤根際中的溶磷菌為植物生長提供磷源。

溶磷菌是影響植物生長發(fā)育最重要的土壤微生物之一，它能夠通過分泌自身代謝物降解土壤中難溶性磷。有研究報道，溶磷菌能夠通過不同的途徑促進植物生長，分泌甲酸、乳酸、丁二酸等多種有機酸是其主要溶磷機理[3-5]，為植物提供可利用的磷源。此外，溶磷菌還能夠與其他土壤有益微生物相互作用，促進土壤中鐵細菌的產(chǎn)生[6-7]。除了直接促進植物生長外，溶磷菌還可以通過改善植物生長環(huán)境間接促進植物生長，通過分泌氫氰酸和抗菌素類藥物抑制有害病菌的生長[8-9]，以及降低乙烯含量，延緩植物衰老等作用[10-11]。

扁穗雀麥因其品質好、生長快，是貴州喀斯特地區(qū)適應性較好的牧草品種之一，但其在發(fā)芽與苗期都面臨低磷脅迫危害，溶磷菌還具有一定的底物特異性與物種專一性[12-13]。以扁穗雀麥根系土壤中分離獲得的溶磷菌為材料，通過盆栽試驗研究其對扁穗雀麥生長的影響，旨在篩選出可以促進植物生長的溶磷菌株，同時探討溶磷微生物對植物生長促進作用的機理。

1 材料和方法

1.1 供試菌株及培養(yǎng)土壤

試驗地土壤全氮1.85 g/kg，全磷2.86 g/kg(P2O5)，全鉀15.66 g/kg(K2O)，有機質47.08 g/kg，堿解氮111 mg/kg，有效磷35.5 mg/kg，速效鉀317 mg/kg，pH為7.04。選用PKO無機培養(yǎng)基(含磷酸鈣)分離菌株，保存用LB培養(yǎng)基，組成及配方參考文獻[14]方法進行，溶磷菌從扁穗雀麥根際土壤中分離獲得，其特性分析參考文獻[15]方法(表1)。

表1 供試菌株溶磷量和分泌生長素能力Table 1 Phosphorus dissolving and auxin segregation abilities of different strains

注：*將根洗凈，用研缽磨碎后，離心取上清液分離培養(yǎng)

1.2 播種與栽培管理

取田間耕作層土壤0～20 cm，除去礫石及雜草枯枝后，混勻過2 mm篩，高溫高壓蒸汽滅菌2 h后裝于栽培盆中，每盆裝1.5 kg。扁穗雀麥種子用50℃溫水浸泡過夜，用75%酒精浸種5 min，無菌水沖洗2～3次，1%的氯化汞消毒10 min，用無菌水沖洗5～6次后浸泡于溶磷菌懸液2～3 h，取出按常規(guī)方法播種于直徑20 cm盆中，每盆播種25粒，每菌株3個重復，以不接種菌株為對照，置于生長室，22℃，16 h光照，8 h黑暗，光照強度為12 000 Lx。種子發(fā)芽后每盆保存10株進行觀察。每次刈割后每缽追施尿素0.5 g，整個試驗周期為6個月，在試驗過程中未見明顯元素缺乏表型。

1.3 農(nóng)藝性狀測定

播種后每生長1個月測量30個單株的株高，植株高度為地面到旗葉的高度。刈割后每材料隨機選5株為一個整體測定地上部分干重，每組測6個重復。分蘗數(shù)為最后1次刈割植株的分蘗數(shù)，測量30個單株。根長與根重為最后1次測產(chǎn)時將根系全部取出進行根長、鮮重、干重的測定值，測15個生物學重復。用每組樣品5次測產(chǎn)的地上部分混合均勻后進行營養(yǎng)成份分析。植株營養(yǎng)分析參照文獻[16-17]方法測定。粗蛋白(凱氏定氮法)；全磷(H2SO4-H2O2，消煮-釩鉬黃比色法)；全鈣(干灰化-原子吸收分光光度法)；粗脂肪(重量法)；中性洗滌纖維(NDF)與酸性洗滌纖維(ADF)含量以范氏(Van Soest)洗滌法測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)用Excel 2010與SPSS 22.0統(tǒng)計軟件進行分析，根據(jù)t檢驗進行差異顯著分析(P<0.05水平)。

2 結果與分析

2.1 溶磷菌浸種對扁穗雀麥根系特性的影響

相對于各溶磷菌對株高的顯著促生作用，其對根系的促進效果較弱。接種不同溶磷菌菌液的扁穗雀麥的根系長度與對照差異不顯著(表2)。但植物根系的重量均比對照有增加趨勢，除Br13與Br20外，其他處理均顯著高于對照(P<0.05)，其中，Br24，Br7和Br17促生效果最好(P<0.01)。干重的變化趨勢與鮮重相同，Br3與Br20與對照差異不顯著(P>0.05)， Br24、Br7、Br17與Br8均顯著高于對照(P<0.05)。

表2 不同溶磷菌處理下扁穗雀麥根系特性Table 2 Effect of different strains on root growth of Bromus cartharticus

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)

2.2 不同溶磷菌對扁穗雀麥株高的影響

不同溶磷菌對植物的促生效果不同，在試驗早期(第1茬)，6種溶磷菌都能顯著促進扁穗雀麥生長，其株高增加54.7%～120.7%(P<0.05)。第二茬與第三茬試驗中，施用溶磷菌液的扁穗雀麥整體比對照要高，但相互之間差異不顯著(P>0.05)。而對第4茬與第5茬產(chǎn)量測定表明，除了Br13，施用其余溶磷菌液的扁穗雀麥的株高與對照沒有顯著差異(P>0.05)，Br13在第5茬中顯著高于對照組(P<0.05)。從總體分析，篩選的溶磷菌屬于快生型溶磷菌種，對植物早期生長的促生效果更明顯，其中Br24，Br13和Br73種溶磷菌的促生效果最好(表3)。

表3 不同溶磷菌處理下的扁穗雀麥株高Table 3 Effect of different strains on plant height of Bromus cartharticus cm

2.3 不同菌株對扁穗雀麥植株分蘗的影響

株高與分蘗數(shù)是禾本科牧草產(chǎn)量的兩個決定性因素，試驗中施加不同菌液對扁穗雀麥分蘗數(shù)發(fā)現(xiàn)，菌液能不同程度促進植株的分蘗，其中施用Br7與Br24菌液的植株分蘗數(shù)比CK增加69%～73%(P<0.05)，Br8、Br13、Br17與Br20對植株分蘗的促進效果相對較弱，施用后盡管分蘗數(shù)增加，但與對照差異不顯著(P>0.05，圖1)。

圖1 不同菌株處理下的扁穗雀麥植株分蘗數(shù)Fig.1 Effect of different strains on tillering number of Bromus cartharticus 注:*表示差異顯著(P<0.05)

2.4 不同溶磷菌對扁穗雀麥產(chǎn)量的影響

測定不同菌液對扁穗雀麥產(chǎn)量的促生效果發(fā)現(xiàn)菌液的促生效應主要表現(xiàn)在植物生長早期，盡管每個菌株都有促生效果，但增加幅度與持續(xù)時間差異較大。第1茬與第2茬測產(chǎn)時，除Br13與Br20外，所有的菌液都對產(chǎn)量有顯著促進作用(P<0.05)，第3茬測產(chǎn)時發(fā)現(xiàn)只有施用Br7，Br17與Br24的植株產(chǎn)量顯著高于對照(P<0.05)，Br8，Br13與Br20差異不顯著。第4茬與第5茬產(chǎn)量測定表明只有Br7與Br24兩種菌液對植物促生達顯著水平(P<0.05)，然而其促生的增產(chǎn)幅度也比前3茬降低，其余菌液對植物促生效果與對照差異不顯著。5茬草總產(chǎn)量比較發(fā)現(xiàn)，Br24與Br7對產(chǎn)量促進效果最好，Br13和Br17次之，而Br8與Br20對產(chǎn)量促進作用不明顯(表4)。

2.5 溶磷菌液對扁穗雀麥品質的影響

根據(jù)施用菌液的差異將每個處理下5次刈割的扁穗雀麥牧草混合均勻，測定其營養(yǎng)品質的變化。粗蛋白是決定牧草營養(yǎng)品質的重要指標之一，不同溶磷菌液對扁穗雀麥粗蛋白含量影響較大，其中Br13與Br20顯著高于對照(P<0.05)，Br8與Br17與對照相當，Br7與Br24略低于CK，但他們與對照間均沒有達到差異顯著水平(P>0.05)。施用溶磷菌液使扁穗雀麥粗脂肪的含量有下降的趨勢，Br7、Br8、Br17與Br20與對照相比，粗脂肪含量下降16%(P<0.05)，Br13與Br20沒有顯著變化(P>0.05)。中性洗滌纖維與酸性洗滌纖維是衡量牧草營養(yǎng)價值的重要指標，并與動物采食量以及消化率顯著相關。除Br8與Br17菌株外，施用其余菌液均能顯著降低扁穗雀麥的中性洗滌含量(P<0.05)，但有增加酸性洗滌纖維含量的趨勢，除了施用Br13菌液比對照略低外，其余各菌液都不同程度提高了扁穗雀麥酸性洗滌纖維的含量，但都未達到差異顯著(P>0.05)。使用溶磷菌液以后，扁穗雀麥的含磷量比對照高9.52%～19.05%(P<0.05)。然而施用溶磷菌液顯著降低了扁穗雀麥植株鈣含量，除Br8以外，其余各菌液降低值>70%(表5)。

表4 不同溶磷菌處理下扁穗雀麥生物產(chǎn)量(干重)Table 4 Effect of different strains on yield (dry weight) of Bromus catharticus mg/(5株)

注:同列不同字母表示差異顯著(P<0.05)

表5 不同菌種處理下扁穗雀麥的品質Table 5 Effect of different strains on forage quality of Bromus catharticus %

3 討論

根系是作物的地下營養(yǎng)器官，起支持和固定植物體，吸收水分和養(yǎng)分等作用。最近的研究發(fā)現(xiàn)植物根系還可以合成并分泌部分氨基酸、生物堿以及植物激素，如生長素和細胞分裂素等，這些植物激素對作物的生長發(fā)育起調(diào)控作用[5]。根系發(fā)育直接影響作物產(chǎn)量，根質量與千粒質量、穗數(shù)以及根數(shù)與穗質量、穗數(shù)、穗粒質量、千粒質量顯著正相關[18]。研究表明，主根長在處理組與對照組之間差異不顯著，可能是因為盆栽試驗條件限制造成，因為在5次產(chǎn)量測定完成后，所有植株的根系都已經(jīng)生長到花缽的底部。然而對根系稱重發(fā)現(xiàn)，除Br13與Br20外，其余菌株都顯著提高了根系干重，反應了施用菌液對根粗以及側根數(shù)的促進作用，分蘗數(shù)的增加也從側面反應溶磷菌能夠促進分蘗(分枝)。許多研究表明，在缺磷逆境中，植物通過促進根系發(fā)育來提高對磷的吸收能力[19]。植物為了尋求磷源，根系發(fā)育增強，根系伸長，側根的長度和密度都增加，以加強對磷的吸收[20-21]。

溶磷菌對扁穗雀麥的株高與地上生物量的影響在試驗早期的效果比較顯著，可能是有限的生長條件造成的，花缽中可被溶解的無機磷數(shù)量有限，隨著溶磷菌的分解以及植物生長消耗，試驗后期土壤可利用的磷元素減少，因此，試驗前期相對效果要優(yōu)于后期。還有由于前期氣溫低，植株分蘗少，生長緩慢，溶磷菌解磷速率能夠滿足植物生長發(fā)育需要，而試驗后期氣溫回升，扁穗雀麥迅速生長，溶磷菌解磷速率不能滿足植物快速生長的需要，而造成植物相對缺磷。但有可能是菌活性影響造成，有研究表明植物益生菌活性在其貯存基質中存在波動性變化[22]。

植物根際微生物可生產(chǎn)大量的有機酸以溶解土壤中難溶性磷[23]，前人的研究結果表明，氮元素含量增加能夠促進磷元素的吸收[24]，但磷元素含量的增加對氮元素的吸收具有一定拮抗作用[25]。試驗中，施用對植物促生效果較好的Br7，Br17和Br24菌液的扁穗雀麥粗蛋白含量顯著略低于對照(P>0.05)，而促生效果不顯著的Br8，Br13和Br20菌液對應的植物的粗蛋白都顯著提高(P<0.05)，雖然沒有直接測定植株中氮元素的含量，但從側面反映出高濃度的磷元素可能會抑制氮元素的吸收。因此，在制作生物菌液時需要根據(jù)植物對營養(yǎng)需求的特性對多種營養(yǎng)元素進行合理搭配。溶磷菌對植物纖維素含量影響的報道比較少，試驗發(fā)現(xiàn)施用溶磷菌液后，扁穗雀麥的中性洗滌纖維的含量顯著下降，酸性洗滌纖維的含量差異不顯著，其原因還需下一步深入研究。

高鈣影響植物的光合作用、生長速率及磷代謝，在擬南芥中研究發(fā)現(xiàn)植物代謝、防御、信號傳導、轉運等多個生理過程都受高鈣的誘導表達[26-27]，趙雪萊[28]研究報道，隨著土壤鈣磷比的增加，油蒿的株高及地上部分生物量的相對生長率均顯著降低?？λ固氐貐^(qū)土壤的顯著特點是鈣離子含量高，施加溶磷菌液以后，所有處理組的扁穗雀麥植株磷離子含量增高，而鈣離子含量降低，可能溶磷菌能夠有效減少喀斯特地區(qū)高濃度鈣離子對植物生長的副作用。鈣元素含量也是影響牧草品質的一個重要指標，施加溶磷菌液后減低了鈣離子含量的機制還不清楚，其是否會影響扁穗雀麥的營養(yǎng)品質還有待下一步研究。

4 結論

溶磷菌對扁穗雀麥根系具有一定促進作用，主要表現(xiàn)在根系生物量的增加，其中Br24,Br7和Br17的效果最明顯。

溶磷菌對株高以及產(chǎn)量的促進作用在植物生長早期的促進效果要優(yōu)于后期，其中Br24與Br7效果最好。施加溶磷菌液顯著提高了植物總磷含量，降低了總鈣與中性洗滌纖維含量(除Br8和Br17)，促生效果較好的菌株粗蛋白含量略有下降(P>0.05)，而促生效果不顯著的菌株粗蛋白含量顯著增加。

綜合分析，應用生產(chǎn)潛力最大的兩個菌株為Br24與Br7。

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Effects of phosphate-solubilizing bacteria on the growth and quality ofBromuscartharticus

LI Xiao-dong1,WANG Pu-chang1,LI Xian-gang2,WANG Xiao-li1,SHU Jian-hong1

(1.GuizhouInstituteofPrataculture,Guiyang550006,China；2.QiannanForageStation,Duyun55800,China)

Six strains of phosphate-solubilizing bacteria (Br7，Br8，Br13，Br17，Br20，Br24)isolated from the rhizosphere soil of rescuegrass (Bromuscartharticus) were applied to rescuegrass in order to test their promotion effect on productivity with pot experiment.The result indicated that phosphorus-solubilizing bacteria can promote root biomass,of which,Br24,Br7 and Br17 were the best.The promotion effect of phosphorus-solubilizing bacteria on plant height and yield was better in the early stages.Br24 and Br7 were the best strains.Phosphorus-solubilizing bacteria could significantly increase the plant total phosphorus content,and reduce the content of total calcium and neutral detergent fiber (except Br8 and Br17).The strains with better growth promoting effect slightly decreased the crude protein content (P>0.05).The rpomising strains were Br24 and Br7.

phosphate-solubilizing bacteria;Bromuscartharticus;yield;forage quality

2016-06-20；

2017-03-21

貴州省科技計劃(黔科合NY字[2016]3004號)，貴州省社會發(fā)展攻關(黔科合NY字[2011]3104號),農(nóng)業(yè)科學院自主創(chuàng)新科研專項(黔農(nóng)科院自主創(chuàng)新科研專項字[2014]010號)和貴州省農(nóng)業(yè)科技攻關(黔科合NY字[2010]3045號)資助

李小冬(1972-)，湖南邵陽人，博士，副研究員，主要從事牧草遺傳育種與分子生物學研究。 E-mail：lixiaodongzl@163.com 舒健虹為通訊作者。

S 543

A

1009-5500(2017)03-0036-06