植物根际促生菌在豇豆育苗及水稻育秧中的应用研究

论文摘要

为迎合消费者对粮食、果蔬等农产品需求量的日益增加,很多农业种植户都增大了化肥、农药、激素等化学农资产品的投入量。长期且大量使用化学农资产品极易造成环境污染和食品安全问题,如土壤板结、水体污染、病虫害增多、农药残留等等。因此,如何在相对减少农药化肥等用量的前提下,提高植物产量和品质,已成为农业可持续发展的重要研究方向。改进栽培措施、培育优良品种,是解决这一问题的途径之一。除此之外,农用生物制剂如生物肥料和生物农药等因其效果显著、环境友好,也逐渐受到人们的关注。生物肥料是指一类含有活体微生物的特定制品,应用于农业生产中,能够获得特定的肥料效应,如提高土壤可利用氮素、增加土壤有效磷或提供植物生长激素等。这些过程或效应是由其中的活体微生物直接或间接完成的。通常生物肥料所选用的微生物素材是植物根际促生菌(plant growth promoting rhizobacteria, PGPR),它主要是能定殖于植物根际系统,并能促进植物生长的一类细菌。PGPR通过合成植物生长的一些基质,或帮助植物从环境中摄入某种养分,进行直接促生；也可通过减轻或预防一些不良环境(如病原菌、重金属等)给植物造成的影响,从而间接促生。在PGPR制剂的实际应用过程中,许多在实验室和温室条件下表现良好的菌株,在大田条件下却难以重现前一结果,这限制了PGPR菌的大面积使用。PGPR的环境适应性差、竞争力不强是造成这一现象的主要因素。因此,有必要对前期筛选获得的PGPR进行最适寄主植物、施用方式和剂量等条件的系统研究,这是研发生物肥料的理论依据。基于此,本研究以前期筛选所得的几株PGPR为材料,应用于豇豆育苗和水稻育秧,以明确最佳菌株、施用剂量和接种方式,同时探究其对土壤细菌群落的影响,以期为相关专用生物肥料的开发提供素材和依据。按逻辑顺序将研究内容和结论作总结如下：(1) Pseudomonas sp. RA6和Bacillus sp. WP8对豇豆均有一定程度的促生作用,且因接种方式、接种量的不同而不同,浸种处理效果优于拌土处理。就出苗率,WP8浸种和RA6高拌处理效果最突出,均比对照提高了14.29%(P<0.05)；WP8、RA6浸种处理在15d时的株高分别比对照提高14.39%和10.40%(P<0.05)；就茎叶干物重,效果最突出的是WP8、RA6高拌处理(108cfu/g soil),分别比CK增加27.37%和20.43%(P<0.05)；施入土壤中后,WP8存活时间短,浸种处理对土壤细菌群落结构影响较小,拌土处理影响较大。RA6可在土壤里较长时间存活和竞争,随时间推移,其优势地位更趋明显；(2)3株PGPR尤其是Pseudomonas sp. RBP1和Bacillus sp. WP8可不同程度提高秧苗素质。一方面是促使秧苗矮壮。3株PGPR拌土处理,配合壮秧剂的施用,其茎高比CK显著下降,WP8、RBP1拌土处理以及RBP1浸种处理的茎基粗无论是否添加壮秧剂,均比CK显著增粗；另一方面是增加干物质积累。不添加壮秧剂时PGPR接种各处理的地上部分干重均比CK显著增加,其中WP8拌土和RBP1浸种处理分别比CK高出28.39%和34.57%(P<0.05)；PGPR拌土普遍优于浸种方式;PGPR的有效性受是否与壮秧剂混用的影响,其次是接种方式；地上部干物重对PGPR不同处理方式较为敏感,是评价促生效果的理想指标；PGPR对土壤细菌群落结构有一定的影响,但不十分明显。通过本研究,明确了豇豆育苗和水稻育秧中所需的最适PGPR,以及最佳的接种方式。PGPR对土壤土著微生物群落的影响等结论也为进一步应用提供理论基础；供试菌株中,WP8相对广适,因此更具应用潜力。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 符号说明
• 第一章 文献综述
• 1 微生物肥料
• 1.1 微生物肥料的概念
• 1.2 微生物肥料的种类和主要作用
• 1.3 微生物肥料的发展前景
• 2 植物根际促生菌的概念、主要种类及研究应用现状
• 2.1 植物根际与植物根际促生菌
• 2.2 PGPR的主要种类
• 2.3 PGPR的研究现状
• 2.4 PGPR的多方面应用
• 3 PGPR作用机制新进展
• 3.1 诱导体系抗性（ISR）
• 3.2 诱导体系忍耐力（IST）
• 4 展望
• 第二章 两株PGPR对豇豆苗期生长的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 供试种子、菌株及其处理方法
• 1.2 豇豆种子接种PGPR方法
• 1.3 供试土壤预处理及理化性质测定
• 1.4 育苗盘装土及PGPR拌土方法
• 1.5 播种及豇豆生育期管理
• 1.6 土壤基因组DNA的提取及PCR扩增
• 1.7 DGGE及其分析方法
• 1.8 DDGE特征条带割胶、克隆及测序
• 2、结果与分析
• 2.1 两株PGPR对豇豆株高的影响
• 2.2 两株PGPR对豇豆出苗率及幼苗茎叶干物重的影响
• 2.3 两株PGPR对土壤土著细菌群落结构的影响
• 3、讨论
• 第三章 PGPR对水稻塑盘旱育秧苗素质的影响
• 1. 材料与方法
• 1.1 供试种子、菌株及培养方法
• 1.2 供试土壤、装盘及壮秧剂的施用方法
• 1.3 PGPR接种方法
• 1.4 播种及水稻秧苗管理
• 1.5 土壤基因组DNA的提取、PCR扩增及DGGE分析
• 2. 结果与分析
• 2.1 PGPR对水稻秧苗高度和茎基粗的影响
• 2.2 PGPR对水稻秧苗茎叶和根干重的影响
• 2.3 PGPR对土壤土著细菌群落结构的影响
• 3. 讨论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录