促生菌对土壤养分、酶活性及细菌群落功能多样性的影响
发布时间：2021-08-27 13:35
【目的】探讨植物促生菌对土壤理化特性及细菌群落功能多样性的影响,为高效微生物菌肥的制备及应用提供参考依据。【方法】选用5株对植物生长有促进作用的菌株（PAL5、CA1、CN11、DX120E和WZS021）,将菌株分别接种至灭菌土壤（以不接种为对照）,通过测定土壤pH、氮磷钾养分含量及土壤碱性磷酸酶、过氧化氢酶和脲酶活性,评价不同促生菌株对土壤肥力的影响;同时运用Biolog测定方法对土壤中的细菌群落功能多样性进行探究。【结果】促生菌处理可显著提高土壤pH及土壤速效和缓效养分含量（P<0.05,下同）,同时可促使土壤无机磷向可溶性磷转化,显著降低无机磷含量;促生菌处理的土壤碱性磷酸酶、过氧化氢酶和脲酶活性也显著高于对照,其中,CN11处理的碱性磷酸酶活性是对照的3.64倍,DX120E处理的过氧化氢酶和脲酶活性分别是对照的2.34和4.52倍。Biolog测定结果显示,接种促生菌可提高细菌总代谢活性,其中CN11处理的微生物活性最高。各菌株处理后,土壤细菌群落物种丰富度指数、优势度指数和均匀度指数均显著高于对照;主成分分析结果表明,接种促生菌可调控土壤细菌群落功能多样性及土壤细菌...
【文章来源】：南方农业学报. 2020,51(10)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
不同菌株处理对土壤过氧化氢酶（A）、碱性磷酸酶（B）及脲酶（C）活性的影响
图6 不同菌株处理下土壤细菌群落对不同碳源的相对利用情况磷元素和钾元素的吸收与利用主要依靠微生物溶解土壤中的难溶磷化物，而菌株溶磷解钾的原理有相似之处，多数研究认为菌株分泌有机酸从而活化土壤磷元素和钾元素，但分泌有机酸并不是唯一途径，对于溶磷细菌来说，目前所知的溶磷机理有3种：一是分泌有机酸，降低土壤p H，使难溶性无机磷盐溶解；二是释放质子，植物呼吸作用或以铵态氮为氮源时释放出的H+离子造成；三是溶磷微生物通过螯合作用与难溶性无机磷盐中的钙、铝等螯合，从而活化难溶性磷（刘之广，2014）。关于解钾菌的初期研究表明，分泌有机酸活化难溶性钾是菌株活化钾元素的主要途径，但深入研究表明，解钾菌发挥作用不可能是某种单一作用，而是通过络合作用来共同实现的，如生成有机酸、氨基酸及氨基酸的芙膜多糖等（谷付旗等，2013）。本研究中，速效磷和速效钾含量最高的均为DX120E处理，虽然菌株溶磷解钾的原理有相似之处，均偏向于产生有机酸来活化难溶物质，但不同微生物分泌有机酸的条件存在差异，本研究中的土壤p H环境不适宜，故猜测其溶磷解钾的机制可能是通过释放质子及螯合作用溶解难溶性磷，并通过络合作用来活化难溶性钾。土壤中含钾丰富的钾硅酸矿物盐只有在微生物代谢作用下才能被植物有效利用，因此利用微生物降解矿物钾就显得十分重要。吕睿等（2016）为解决土壤钾不足的问题，以胶质芽孢杆菌为菌种制成微生物菌剂，发现该菌剂能有效为土壤供应钾元素。本研究中芽孢杆菌CA1处理的缓效钾含量最高，可能是其与胶质芽孢杆菌的菌属相似，但具体的作用机制尚不明确。
由图5可看出，接种菌株的前24 h，土壤样品中细菌群落的AWCD无明显变化，说明土壤细菌群落还未适应Biolog生物微板基质环境；24 h后逐渐适应环境，慢慢进入对数生长期，AWCD快速增长，土壤细菌数量迅速增加；144 h后细菌增长变缓进入平台期。其中，菌株CN11细菌活性最强，活动最旺盛；CK和PAL5处理中的细菌活性较低，接菌处理土壤中细菌代谢总活性变化高于CK，且CN11处理土壤细菌群落利用碳源的能力较其他处理明显增强。基于培养96 h的数据，计算各处理土壤细菌多样性指数，结果（表2）表明，6个处理的物种丰富度指数（H"）排序为CN11>WZS021>DX120E>PAL5>CA1>CK，且接种促生菌处理的物种丰富度指数均显著高于CK，其中CN11处理的细菌群落复杂程度最高，说明CN11处理使土壤细菌群落结构变化最明显；细菌群落优势度指数（Ds）在各接菌处理间无显著差异（P>0.05），但各接菌处理均显著高于CK，较CK提高17.33%～26.67%，其中CN11和WZS021处理的细菌群落优势度指数较高，说明这2个处理土壤细菌群落中常见的微生物物种较多，群落多样性较好；均匀度指数（E）排序为CN11>WZS021=DX120E>PAL5>CA1>CK，接种处理的均匀度指数较CK提高52.27%～109.09%,CN11处理的细菌群落分布及物种间个体分布最均匀。图2 不同菌株处理对土壤速效钾（A）、缓效钾（B）及速效磷（C）含量的影响
【参考文献】：
期刊论文
[1]枯草芽孢杆菌对植烟土壤养分含量与酶活性的影响[J]. 胡亚杰,韦建玉,张纪利,卢健,蒋南,龚湛武,陈力力,李迪秦. 作物研究. 2019(06)
[2]接种促生菌对花生根际土壤微生物及营养元素的影响[J]. 韩丽珍,刘畅,周静. 基因组学与应用生物学. 2019(07)
[3]生物有机肥对芦笋土壤酶活性及细菌群落的影响[J]. 张宇冲,何思蓓,高灵会,任尧,陈顺德,何兵. 北方园艺. 2019(12)
[4]增施有机肥和微生物菌剂对春季杨凌设施番茄产量和品质的影响[J]. 张佼,屈锋,朱玉尧,杨甲甲,胡晓辉. 西北农业学报. 2019(05)
[5]玉米根际无机磷溶解菌的筛选与促生特性[J]. 李静,张金羽,张琪,张潇月,李玥,李成成,程雪芬,赵珂. 应用与环境生物学报. 2019(02)
[6]产有机酸菌株的筛选及其对盐碱土改良的初步研究[J]. 高鹏,王进,黄天悦,陈孝平. 中国农学通报. 2018(35)
[7]植物根际促生细菌菌肥对新疆灰枣根际土壤解钾效果及其与有机酸的相关性[J]. 朱舒亮,刘胜亮,李静,杨越,杨文英,李建贵. 江苏农业科学. 2018(19)
[8]塔里木河上游连作棉田土壤脲酶动力学特征与环境因子的相关分析[J]. 杨翠萍,马勇刚. 水土保持研究. 2018(02)
[9]多功能固氮菌筛选及其在土壤生态修复中的应用[J]. 毛晓洁,王新民,赵英,周义清,孙建光. 生物技术通报. 2017(10)
[10]短花针茅荒漠草原土壤微生物群落组成及结构[J]. 高雪峰,韩国栋,张国刚. 生态学报. 2017(15)
博士论文
[1]内生固氮菌DX120E与甘蔗互作的生理和分子生物学基础研究[D]. 魏春燕.广西大学 2016
[2]人参根际土壤微生物多样性及其生防真菌资源开发研究[D]. 肖春萍.吉林农业大学 2015
[3]溶磷细菌及控释肥料对土壤磷有效性的影响[D]. 刘之广.山东农业大学 2014
[4]不同土壤肥力及施肥制度下的双季稻田土壤微生物特征[D]. 倪国荣.江西农业大学 2013
[5]自生固氮菌对玉米、小麦根际微生态调控机制的研究[D]. 陈胜男.西北农林科技大学 2012
硕士论文
[1]固氮细菌DX120E在不同甘蔗品种的定殖及nifH表达特性[D]. 顾彩彩.广西大学 2018
[2]菌肥对茶园土壤氮磷淋溶及酶活性和微生物的影响[D]. 郑琳.浙江大学 2018
[3]甘蔗根际假单胞菌的分离鉴定及其对甘蔗的促生作用[D]. 李海碧.广西大学 2017
本文编号：3366450
【文章来源】：南方农业学报. 2020,51(10)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
不同菌株处理对土壤过氧化氢酶（A）、碱性磷酸酶（B）及脲酶（C）活性的影响
图6 不同菌株处理下土壤细菌群落对不同碳源的相对利用情况磷元素和钾元素的吸收与利用主要依靠微生物溶解土壤中的难溶磷化物，而菌株溶磷解钾的原理有相似之处，多数研究认为菌株分泌有机酸从而活化土壤磷元素和钾元素，但分泌有机酸并不是唯一途径，对于溶磷细菌来说，目前所知的溶磷机理有3种：一是分泌有机酸，降低土壤p H，使难溶性无机磷盐溶解；二是释放质子，植物呼吸作用或以铵态氮为氮源时释放出的H+离子造成；三是溶磷微生物通过螯合作用与难溶性无机磷盐中的钙、铝等螯合，从而活化难溶性磷（刘之广，2014）。关于解钾菌的初期研究表明，分泌有机酸活化难溶性钾是菌株活化钾元素的主要途径，但深入研究表明，解钾菌发挥作用不可能是某种单一作用，而是通过络合作用来共同实现的，如生成有机酸、氨基酸及氨基酸的芙膜多糖等（谷付旗等，2013）。本研究中，速效磷和速效钾含量最高的均为DX120E处理，虽然菌株溶磷解钾的原理有相似之处，均偏向于产生有机酸来活化难溶物质，但不同微生物分泌有机酸的条件存在差异，本研究中的土壤p H环境不适宜，故猜测其溶磷解钾的机制可能是通过释放质子及螯合作用溶解难溶性磷，并通过络合作用来活化难溶性钾。土壤中含钾丰富的钾硅酸矿物盐只有在微生物代谢作用下才能被植物有效利用，因此利用微生物降解矿物钾就显得十分重要。吕睿等（2016）为解决土壤钾不足的问题，以胶质芽孢杆菌为菌种制成微生物菌剂，发现该菌剂能有效为土壤供应钾元素。本研究中芽孢杆菌CA1处理的缓效钾含量最高，可能是其与胶质芽孢杆菌的菌属相似，但具体的作用机制尚不明确。
由图5可看出，接种菌株的前24 h，土壤样品中细菌群落的AWCD无明显变化，说明土壤细菌群落还未适应Biolog生物微板基质环境；24 h后逐渐适应环境，慢慢进入对数生长期，AWCD快速增长，土壤细菌数量迅速增加；144 h后细菌增长变缓进入平台期。其中，菌株CN11细菌活性最强，活动最旺盛；CK和PAL5处理中的细菌活性较低，接菌处理土壤中细菌代谢总活性变化高于CK，且CN11处理土壤细菌群落利用碳源的能力较其他处理明显增强。基于培养96 h的数据，计算各处理土壤细菌多样性指数，结果（表2）表明，6个处理的物种丰富度指数（H"）排序为CN11>WZS021>DX120E>PAL5>CA1>CK，且接种促生菌处理的物种丰富度指数均显著高于CK，其中CN11处理的细菌群落复杂程度最高，说明CN11处理使土壤细菌群落结构变化最明显；细菌群落优势度指数（Ds）在各接菌处理间无显著差异（P>0.05），但各接菌处理均显著高于CK，较CK提高17.33%～26.67%，其中CN11和WZS021处理的细菌群落优势度指数较高，说明这2个处理土壤细菌群落中常见的微生物物种较多，群落多样性较好；均匀度指数（E）排序为CN11>WZS021=DX120E>PAL5>CA1>CK，接种处理的均匀度指数较CK提高52.27%～109.09%,CN11处理的细菌群落分布及物种间个体分布最均匀。图2 不同菌株处理对土壤速效钾（A）、缓效钾（B）及速效磷（C）含量的影响
【参考文献】：
期刊论文
[1]枯草芽孢杆菌对植烟土壤养分含量与酶活性的影响[J]. 胡亚杰,韦建玉,张纪利,卢健,蒋南,龚湛武,陈力力,李迪秦. 作物研究. 2019(06)
[2]接种促生菌对花生根际土壤微生物及营养元素的影响[J]. 韩丽珍,刘畅,周静. 基因组学与应用生物学. 2019(07)
[3]生物有机肥对芦笋土壤酶活性及细菌群落的影响[J]. 张宇冲,何思蓓,高灵会,任尧,陈顺德,何兵. 北方园艺. 2019(12)
[4]增施有机肥和微生物菌剂对春季杨凌设施番茄产量和品质的影响[J]. 张佼,屈锋,朱玉尧,杨甲甲,胡晓辉. 西北农业学报. 2019(05)
[5]玉米根际无机磷溶解菌的筛选与促生特性[J]. 李静,张金羽,张琪,张潇月,李玥,李成成,程雪芬,赵珂. 应用与环境生物学报. 2019(02)
[6]产有机酸菌株的筛选及其对盐碱土改良的初步研究[J]. 高鹏,王进,黄天悦,陈孝平. 中国农学通报. 2018(35)
[7]植物根际促生细菌菌肥对新疆灰枣根际土壤解钾效果及其与有机酸的相关性[J]. 朱舒亮,刘胜亮,李静,杨越,杨文英,李建贵. 江苏农业科学. 2018(19)
[8]塔里木河上游连作棉田土壤脲酶动力学特征与环境因子的相关分析[J]. 杨翠萍,马勇刚. 水土保持研究. 2018(02)
[9]多功能固氮菌筛选及其在土壤生态修复中的应用[J]. 毛晓洁,王新民,赵英,周义清,孙建光. 生物技术通报. 2017(10)
[10]短花针茅荒漠草原土壤微生物群落组成及结构[J]. 高雪峰,韩国栋,张国刚. 生态学报. 2017(15)
博士论文
[1]内生固氮菌DX120E与甘蔗互作的生理和分子生物学基础研究[D]. 魏春燕.广西大学 2016
[2]人参根际土壤微生物多样性及其生防真菌资源开发研究[D]. 肖春萍.吉林农业大学 2015
[3]溶磷细菌及控释肥料对土壤磷有效性的影响[D]. 刘之广.山东农业大学 2014
[4]不同土壤肥力及施肥制度下的双季稻田土壤微生物特征[D]. 倪国荣.江西农业大学 2013
[5]自生固氮菌对玉米、小麦根际微生态调控机制的研究[D]. 陈胜男.西北农林科技大学 2012
硕士论文
[1]固氮细菌DX120E在不同甘蔗品种的定殖及nifH表达特性[D]. 顾彩彩.广西大学 2018
[2]菌肥对茶园土壤氮磷淋溶及酶活性和微生物的影响[D]. 郑琳.浙江大学 2018
[3]甘蔗根际假单胞菌的分离鉴定及其对甘蔗的促生作用[D]. 李海碧.广西大学 2017
本文编号：3366450
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