酸快生芽孢杆菌‘HS3’培...米花生间作体系中的促生效果_王中华.pdf

酸快生芽孢杆菌酸快生芽孢杆菌 HS3 培养条件的优化及其培养条件的优化及其在玉米花生间作体系中的促生效果在玉米花生间作体系中的促生效果王中华，张辉红，常泸尹，郭慷，张昊鑫，牛兵，姜瑛*（河南农业大学资源与环境学院，河南郑州450002）摘要:【目的目的】高效多功能微生物可以改善作物根际环境，提高肥料利用率。我们筛选并验证了一株多功能促生菌对作物的“增产提质”效应。【方法方法】供试促生菌分离筛选自花生根际土，利用“稀释涂布平板法”获得一株兼具产吲哚乙酸(indoleaceticacid,IAA)、溶有机磷、解钾能力的高效多功能促生菌，结合形态学、生理生化及 16SrDNA 序列分析方法鉴定其种属，通过单因素和正交试验探究其促生能力最佳条件，并将其应用在花生盆栽以及花生玉米大田间作条件下，探究其在实际生产中的应用价值。【结果结果】1)筛选出的菌株登记号为HS3，属于酸快生芽孢杆菌(Bacillus acidiceler)，其产 IAA、溶有机磷、解钾能力分别达 45.82、2.86 和 19.88mg/L。其最佳产 IAA 能力和解钾能力的培养条件为：初始 pH6、装液量 100mL/250mL、果糖、酵母粉；最大溶有机磷能力的培养条件为 pH6、装液量 100mL/250mL、蔗糖、尿素。2)盆栽试验中，接种HS3后，土壤IAA、有效磷、速效钾含量分别提高了 80.95%、14.24%、70.59%，并显著促进了花生根系和地上部的生长。3)在田间花生玉米间作体系下，接菌处理花生侧土壤 IAA、有效氮、有效磷、速效钾含量分别显著提高了49.06%、22.64%、24.01%、52.89%，单株秕果数和单株秕果重分别显著下降了 54.26%和 47.90%，花生产量显著提高 9.87%；玉米侧土壤 IAA、有效磷、速效钾含量分别显著提高了 67.83%、22.94%、14.17%，玉米穗秃顶长下降了 27.30%，玉米产量显著提高 18.56%。相关性分析结果表明，花生玉米间作田间试验中土壤 IAA、速效磷和速效钾含量均与花生和玉米产量呈显著正相关。【结论结论】筛选得到的一株酸快生芽孢杆菌HS3具有较好的产 IAA、溶有机磷和解钾的功效。接种于土壤中可以有效提高土壤 IAA、速效磷、速效钾含量，进而促进植株的地上部和地下部生长，提高产量。关键词:根际促生菌；花生玉米间作；酸快生芽孢杆菌；吲哚乙酸；溶磷能力；解钾能力Effects of optimal multifunctional growth-promoting bacteria HS3 onmaize and peanut growth in a maize-peanut intercropping systemWANGZhong-hua,ZHANGHui-hong,CHANGLu-yin,GUOKang,ZHANGHao-xin,NIUBing,JIANGYing*(College of Resources and Environment,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002,China)Abstract:【Objective】Multifunctionalmicroorganismsgreatlyimprovecroprhizosphereenvironmentandenhancefertilizerutilizationefficiency.Thisstudyscreenedamultifunctionalgrowth-promotingbacteriaandverifieditsyieldincreasingandqualityimprovingeffectoncrops.【Methods】Growth-promotingbacteriawereisolatedandscreenedfrompeanutrhizospheresoil.Thespecieswereidentifiedbasedonmorphology,physiology,biochemistry,and16SrDNAsequence.Weusedtheplatedilutionmethodtoachievethehighestindole-3-aceticacid(IAA)producingcapacityandorgano-PandKdissolvability.Potandfieldexperimentsofpeanut-maizeintercroppingwereconductedwithandwithoutHS3isolation.【Results】ThestrainHS3belongstoBacillus acidiceler.ItsIAAproduction,organo-PandKsolubilizationcapacitywere45.82mg/L,2.86植物营养与肥料学报2023,29(1):142157doi:10.11674/zwyf.2022217JournalofPlantNutritionandFertilizershttp:/www.plantnutrifert.org收稿日期：20220425接受日期：20220624基金项目：国家自然科学基金面上项目（42077050）；河南省科技攻关项目（212102110393）。联系方式：王中华E-mail:W；共同第一作者张辉红E-mail:*通信作者姜瑛E-mail:JYmg/L,and19.88mg/L.TheoptimumcultureconditionsforthehighestIAAproductionwere30,32hofinoculation,pH6,100mL/250mLliquidvolume,andfructoseandyeastasCandNsources.Theoptimumcultureconditionsforthehighestorgano-PsolubilitywerepH6,100mL/250mLliquidvolume,andsucroseandureaasCandNsources.ComparedwithnoHS3isolationcontrolinthepotexperiment,HS3isolationtreatmentincreasedthecontentsofIAA,availablePandKby80.95%,14.24%,and70.59%.Italso(P0.05)increasedthegrowthoftherootandshootofthepeanut.Inthefieldexperiments,HS3inoculationimprovedIAA,availableN,availableP,andavailableKcontentinpeanutsoilby49.06%,22.64%,24.01%,52.89%,andIAA,availableP,availableKby67.83%,22.94%,14.17%inmaizesoil,respectively.Asaresult,HS3inoculationdecreasedthenumberandweightofblightedfruitperplantby54.26%and47.90%,respectively,increasedpeanutyieldby9.87%,maizeyieldby18.56%,anddecreasedthebaldlengthofmaizeearby27.30%.TheresultsofcorrelationanalysisshowedthatthesoilIAAcontent,availablephosphorusandavailablepotassiumwerepositivelycorrelatedwithpeanutandmaizeyield.【Conclusions】ThescreenedmultifunctionalprobioticBacillus acidicelerstrainHS3showedtheprospectofimprovingsoilavailablePandreadilyavailableKcontent,andpromotingtheabovegroundandundergroundofplantgrowth.Key words:plantgrowth-promotingrhizobacteria;peanut-cornintercrop;Bacillusacidiceler;IAA;producingcapacity;organo-PandKdissolvability花生(Arachis hypogaeaLinn.)是我国重要的油料作物和经济作物，玉米(Zea maysL.)是集粮食、饲料和工业原料为一体的优势作物，花生与玉米生产在保障粮食安全以及提高家畜养殖的生产效率等方面具有重要的作用和前景12。在作物的栽培过程中，采取科学的间作套种等种植模式，有利于提高作物对自然资源的利用率、高产性和抗逆性34。花生玉米间作是河南省黄泛区一种常见的种植模式，两者间作能够增加作物生物多样性，提高土地、光、水和养分等资源的利用能力56，在共生固氮系统作用下花生可以向玉米转移氮素，进而缓解豆科作物生物固氮的“氮阻遏”作用，同时促进玉米对磷素的吸收，同样玉米也可以改善花生的铁锌营养状况710。常见的间作模式玉米花生玉米的行数为3831112、262 和 24213。然而，在一块田地里同时种植两种作物的管理比单一作物更加复杂，不同的作物对土壤养分往往有着不同的需求，常规施肥下往往难以同时满足两种作物对养分的最适需求。同时，不合理的施肥反而会导致减产，也会对农田环境造成负面影响，引起农业面源污染14。我国人均资源偏低、自然灾害严重，如何优化这一模式，进而提高花生玉米产量和质量是亟待研究的问题。植物根际促生菌(plantgrowth-promotingrhizobacteria，PGPR)是指自由生活在土壤或附生于植物根系的一类可促进植物生长及其对矿质营养的吸收和利用，并能抑制有害微生物的有益菌类15。通常具有生物固氮、溶磷、解钾、分泌吲哚乙酸(indole-3-aceticacid,IAA)、铁载体等促生特性16。根际促生菌作为微生物肥料肥效均衡、绿色无污染，并且在土壤肥力的保持、生态系统平衡的维护上有重要作用。目前关于根际促生菌的筛选、鉴定及其作用机理也有较为深入的研究1719。但有关根际促生菌在实际生产应用中的研究往往停留在实验室或原生作物条件下，能够有效定植在根际环境中并发挥优异促生性能，同时兼具广谱性的优质微生物资源仍比较稀缺20。已有相关研究将根际促生菌应用在茴香(Foeniculum vulgareMill.)/菜豆(Phaseolus vulgarisLinn.)和大豆 Glycine max(Linn.)Merr./玉米间作条件下，均取得了较好的应用效果2122。然而在花生/玉米间作条件下的应用研究却鲜有报道。当下针对间作环境下养分分配不均衡，化学肥料利用率低等问题，主要通过改善间作模式、施肥配比等手段来探究最佳土地当量比2324。在花生玉米间作模式下施用根际促生菌能否提高土壤有效养分含量，同时对两种作物产生促生作用，以达到化肥“减施增效”的目的，值得深入探讨。本研究从砂质潮土花生根际土中筛选一株具有产 IAA 能力，同时兼具溶有机磷、解钾等多种促生功能的根际促生菌，并对其进行鉴定、培养条件优化、花生盆栽促生试验，并在玉米花生间作条件下研究该菌对土壤养分、花生和玉米产量、品质等指标的影响。以期获得一株优异微生物资源，同时为间作条件下根际促生菌的应用开拓新的视野，提供新的理论依据。1期王中华，等：酸快生芽孢杆菌HS3培养条件的优化及其在玉米花生间作体系中的促生效果1431 材料与方法1.