滨海盐渍土优势固氮菌的分离鉴定及其对小麦玉米生长的影响

发布时间：2020-09-27 08:01

　　 黄河三角洲地区盐碱土分布广且盐分含量高,造成土地利用率降低,荒地面积增多的状况,同时也加深了人多地少的矛盾。长期以来,农业生产上过量施用化学氮肥破坏了农田生态环境,导致土壤板结与次生盐渍化。田间氮素的流失与淋溶导致水体富营养化与地下水污染,造成农产品硝酸盐含量超标,进而通过食物链危及人类健康。因此,合理开发和利用生物固氮资源,减少化学氮肥施用量,对于保护生态环境,促进农业的可持续发展具有十分重要的意义。本研究从滨海盐渍土中筛选优势自生固氮菌,对菌株进行分离鉴定,并探讨了菌BH-3(Variovorax paradoxus)和菌BH-4(Azospirillum zeae)对环境的适应特性,将不同菌株制成固氮菌剂研究其对小麦与玉米生长的影响。主要研究结果如下:1.试验从滨海盐渍土中筛选得到的6株自生固氮菌,编号分别为:BH-1~BH-6。经分析鉴定确定BH-1与BH-2为粘着剑菌(Ensifer adhaerens),菌株BH-3为争论贪噬菌(Variovorax paradoxus),菌株BH-4为玉米固氮螺菌(Azospirillum zeae),BH-5为苜蓿中华根瘤菌(Sinorhizobium meliloti),BH-6为荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)。从购买的对照菌肥中筛选出的SP为河生肠杆菌(Enterobacter amnigenus)。筛选得到的菌株固氮酶活性为2.04~12.66μmol·(h·mL)~(-1),属于高效固氮菌株。2.菌BH-3和BH-4对环境因子的适应性表现较为复杂。菌BH-3分泌IAA与固氮最佳温度不同,分别为20℃与30℃;菌BH-4分泌IAA与固氮最适温度均为30℃。菌BH-3和BH-4对酸碱环境具有较强的适应性。当单一碳源为甘露醇时,菌BH-3分泌IAA能力最强,BH-4利用葡萄糖可以获得最佳IAA分泌量;当单一碳源为蔗糖时,2株菌都表现出最佳固氮效果。培养液高浓度的渗透压会抑制2株菌的IAA分泌能力,当NaCl浓度2%时,仍能维持较高IAA分泌量;2株菌在NaCl浓度高达1%时固氮能力仍较强。2株菌可以耐受环境中存在一定浓度的NH_4~+。3.盆栽试验条件下,筛选菌株不同程度地促进了小麦幼苗的生长,提高地上部干重,促进根伸长发育,增加根冠比。小麦出苗80天后,菌剂处理增加了小麦叶片光合色素含量,菌BH-6效果最好;菌BH-3和BH-4处理显著增加了小麦地上部养分积累量;菌BH-3、BH-4、BH-6与SP均不同程度地促进了土壤中有效养分的转化,显著提高了脲酶活性。由于土壤环境等因素,菌BH-5对小麦的促生效果并不理想。4.添加菌剂BH-2可以促进小麦植株的生长,并且随着菌浓度增加,小麦SPAD、穗重、茎重、叶面积及株高相应增加,小麦籽粒中氮素和磷素积累量表现出增加趋势,小麦产量逐渐增加;处理T3(菌浓度为10~8 cfu·m L~(-1))与T4(菌浓度为10~100 cfu·m L~(-1))可以显著降低土壤pH与电导率,提高土壤有效养分含量,增加有机碳含量,提高脲酶活性。但是当接种浓度超过10~8 cfu·mL~(-1)时,菌剂对小麦生长与土壤养分活化作用差异不显著。5.将自生固氮菌制成菌剂接种到玉米幼苗盆栽土壤中,结果表明:不同菌剂处理均可以显著增加玉米幼苗株高、茎粗与干鲜重,提高叶片叶绿素含量,并且菌BH-1和BH-2对玉米幼苗的促生效果优于对照菌株SP;接种菌剂均不同程度地促进了玉米幼苗对氮和磷的吸收,提高植株氮、磷含量,其中以菌BH-2效果最好;菌剂处理可以活化土壤中的有效养分,增加土壤有效氮、有效磷与有效钾含量,保证玉米幼苗旺盛生长。但是菌株固氮酶活性与其固氮效应之间相关性较差,菌BH-2固氮酶活性是菌BH-1的2.73倍,然而2株菌对玉米盆栽的固氮效能差异并不显著。6.在田间试验条件下,添加自生固氮菌可以提高大口期和成熟期玉米干物质量,增加玉米根冠比,促进玉米对氮素的吸收,提高玉米叶、茎与籽粒中的氮素积累量,增加玉米产量,其中菌BH-5和菌BH-6效果最好。添加菌可以不同程度地降低滨海盐渍土的电导率,增加土壤中有效氮、有效磷和有效钾含量,提高脲酶活性,从而保证玉米高产。
【学位单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S512.1;S513
【文章目录】：
符号说明
中文摘要
Abstract
1 引言
    1.1 生物固氮的研究进展
        1.1.1 生物固氮现状
        1.1.2 固氮微生物的多样性
        1.1.3 固氮菌的应用
    1.2 固氮酶活性测定技术
        1.2.1 凯氏定氮法
        1.2.2 乙炔还原法
15N同位素示踪法'>        1.2.3 ¹⁵N同位素示踪法
        1.2.4 全氮差值法
    1.3 盐碱地相关固氮微生物的研究
    1.4 本研究的目的与意义
2 材料与方法
    2.1 试验材料
        2.1.1 供试土壤
        2.1.2 培养基
        2.1.3 载体与试剂
    2.2 自生固氮菌的分离与纯化
    2.3 自生固氮菌的鉴定
        2.3.1 固氮酶活性的测定
        2.3.2 形态学特征分析
        2.3.3 生理生化特征的测定
        2.3.4 菌株分子生物学鉴定
    2.4 自生固氮菌BH-3和BH-4的环境适应性研究
    2.5 自生固氮菌对小麦生长的影响
        2.5.1 自生固氮菌对冬小麦幼苗生理特征与土壤养分特性的影响
        2.5.2 菌剂BH-2不同接种浓度对小麦生理特征与土壤养分特性的影响
    2.6 自生固氮菌对玉米生长的影响
        2.6.1 自生固氮菌对玉米幼苗生长的影响
        2.6.2 自生固氮菌对田间玉米生长的影响
    2.7 测定项目与方法
        2.7.1 菌体蛋白含量的测定
        2.7.2 菌液IAA含量的测定
        2.7.3 植株生长指标、养分积累量及产量的测定
        2.7.4 光合色素含量的测定
        2.7.5 植株矿质元素含量的测定
        2.7.6 土壤理化性质与脲酶活性的测定
    2.8 数据处理
3 结果与分析
    3.1 自生固氮菌的鉴定
        3.1.1 自生固氮菌的固氮酶活性
        3.1.2 自生固氮菌形态、生理生化测定及分子生物学鉴定
    3.2 自生固氮菌BH-3和BH-4的环境适应性研究
        3.2.1 温度对自生固氮菌IAA分泌量与菌体蛋白的影响
        3.2.2 pH对自生固氮菌IAA分泌量与菌体蛋白的影响
        3.2.3 碳源对自生固氮菌IAA分泌量与菌体蛋白的影响
        3.2.4 渗透压对自生固氮菌IAA分泌量与菌体蛋白的影响
4
+对自生固氮菌IAA分泌量与菌体蛋白的影响'>        3.2.5 外源NH4
+对自生固氮菌IAA分泌量与菌体蛋白的影响
    3.3 自生固氮菌对冬小麦幼苗生长与土壤养分特性的影响
        3.3.1 自生固氮菌对冬小麦幼苗生长指标的影响
        3.3.2 自生固氮菌对冬小麦幼苗叶片光合色素的影响
        3.3.3 自生固氮菌对冬小麦幼苗地上部养分积累量的影响
        3.3.4 自生固氮菌对土壤养分含量的影响
        3.3.5 自生固氮菌对土壤有机碳与脲酶活性的影响
    3.4 菌剂BH-2不同接种浓度对小麦生长与土壤养分特性的影响
        3.4.1 菌剂BH-2不同接种浓度对小麦生长指标的影响
        3.4.2 菌剂BH-2不同接种浓度对小麦不同器官养分积累量的影响
        3.4.3 菌剂BH-2不同接种浓度对小麦产量与产量构成因素的影响
        3.4.4 菌剂BH-2不同接种浓度对土壤pH与电导率的影响
        3.4.5 菌剂BH-2不同接种浓度对土壤养分含量的影响
        3.4.6 菌剂BH-2不同接种浓度对土壤有机碳与脲酶活性的影响
    3.5 自生固氮菌对玉米幼苗与土壤养分特性的影响
        3.5.1 自生固氮菌对玉米幼苗生长指标的影响
        3.5.2 自生固氮菌对玉米幼苗养分含量的影响
        3.5.3 自生固氮菌对土壤养分含量的影响
    3.6 自生固氮菌对田间玉米生长与土壤养分特性的影响
        3.6.1 自生固氮菌对不同生育时期玉米各器官干物质量的影响
        3.6.2 自生固氮菌对不同生育时期玉米养分含量的影响
        3.6.3 自生固氮菌对玉米产量与产量构成因素的影响
        3.6.4 自生固氮菌对不同生育时期土壤pH与电导率的影响
        3.6.5 自生固氮菌对土壤养分含量与脲酶的影响
4 讨论
    4.1 自生固氮菌鉴定
    4.2 自生固氮菌BH-3和BH-4的环境适应性
    4.3 自生固氮菌对冬小麦幼苗生长与土壤养分特性的影响
    4.4 菌剂BH-2不同接种浓度对小麦生长与土壤养分特性的影响
    4.5 自生固氮菌对玉米幼苗与土壤养分特性的影响
    4.6 自生固氮菌对田间玉米生长与土壤养分特性的影响
5 结论
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表论文情况

【参考文献】

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本文编号：2827622

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