抗连作菌剂对花生生长和生理特性的影响

来源:用户上传      作者:梁伟 赵亚慧 杜海岩 咸洪泉 崔德杰

　　摘要：为探讨微生物菌剂对缓解花生连作障碍的作用，利用筛选分离出的化感物质降解菌和抗病原微生物拮抗菌布置田间试验，研究不同菌剂处理对连作花生生长、生理特性等的影响。试验共设4个处理：T0（不施用菌剂）、T1（细菌处理）、T2（真菌处理）、T3（复合菌剂处理）。结果表明：施用菌剂处理均能有效提高花生的光合能力，以复合菌剂处理最为显著;复合菌剂的加入能显著提高花生叶片可溶性蛋白含量和抗氧化酶活性，降低MDA含量，有效维持膜结构的稳定性;开花下针期是生物量快速积累时期，地上部生物量符合Logistic方程，与T0相比，施菌剂处理均能显著提高花生生物量;复合菌剂处理荚果产量两年分别达 3 608.7 kg/hm2和 3 486.4kg/hm2 ，较T0处理分别提高336.3 kg/hm2和368.1 kg/hm2。复合菌剂的施用能有效促进花生生长，缓解花生连作障碍。
　　关键词：花生连作;降解菌;微生物菌剂;生理特性
　　中图分类号：S565.2文献标识号：A文章编号：1001-4942（2019）01-0079-06
　　Effects of Resistant Continuous Cropping Microbial Agents on Growth and Physiological Characteristics of Peanut
　　Liang Wei， Zhao Yahui， Du Haiyan， Xian Hongquan， Cui Dejie
　　（College of Resources and Environment， Qingdao Agricultural University， Qingdao 266109， China）
　　Abstract The effects of different microbial agents on physiological characteristics of peanut under continuous cropping were studied in order to discuss the role of microbial agents on continuous cropping barrier mitigation. Four treatments were designed as control （T0）， bacterial treatment （T1）， fungi treatment （T2） and mixed microbial agent （T3）， which were degraded bacteria or fungi of allelochemicals and antipathogenic antagonist. The results showed that photosynthesis was improved by all microbial agent treatments， especially T3 treatment. The soluble protein content and the activity of antioxidant enzymes of peanut leaves increased significantly，theMDA content decreased and the membrane structure stability was maintained effectively by adding compound microbial agent. The flowering-needle period was the one for fast accumulation of biomass， and the above-ground biomass was in accord with the Logistic equation. The peanut biomass could be improved by microbial agent treatments compared with T0 treatment. The yield of pods treated with compound microbial agents reached 3 608.7 kg/hm 2 and 3 486.4 kg/hm 2 in the two years， respectively， which increased by336.3kg/hm 2 and 368.4 kg/hm 2 compared with T0 treatment. The application of compound microbial agent could effectively promote the growth of peanut and alleviate the continuous cropping obstacle.
　　Keywords Continuous cropping of peanut; Dedrading bacteria; Microbial agent; Physiological characteristics
　　花生是我國重要的经济作物，连年种植易导致根际微生物区系真菌化，而且根系分泌的化感自毒物质不断积累，当其积累到一定程度时便会产生化感自毒作用，使花生病虫害加剧，严重抑制花生的生长，现已认为这是花生产生连作障碍的主要因子[1-5]。袁云云等[5]研究表明，连作花生根系分泌的十六烷酸、油酸、邻苯二甲酸等化感物质对花生生长有抑制作用。
　　筛选微生物拮抗菌剂和化感自毒物质降解菌剂，并进行微生物在土壤中的定向培育与驯化，将有助于减轻化感物质对植物的危害，缓解连作障碍。施用微生物制剂可以增加土壤细菌数量，花生SOD活性提高[6-9]。封海胜等[10]研究表明微生物制剂可以显著促进连作花生的植株生育，使其单株结果数、饱果数、百果重、产量等达到或超过轮作花生的水平。植物的化感作用是释放的所有化感物质综合作用的结果，且是至少两种或两种以上物质相互作用，大田土壤中除了植物释放的化感物质外还包括多种物质可能会与化感物质发生相互作用[11，12]。然而目前使用的抗花生连作菌剂大多为单一菌种，功能单一，缓解化感自毒作用的程度有限[13，14]，而且土壤环境中很多因素都限制添加拮抗菌或降解菌在土壤中的定殖和增殖，使其难以发挥应有效果。为此，本研究利用从连作花生土壤中筛选出且对病原菌有拮抗作用的真菌A1黄色蓝状菌（ Talaromyces flavus ）和降解花生主要化感物质（油酸、十六烷酸、邻苯二甲酸）的A2里拉微球菌（ Micrococcus lylae ）、A3紫金牛叶杆菌（ Phyllobacterium myrisacearum ）和A4理氏勒米诺氏菌（ Leminorella richardii ）三种细菌为供试菌种，并按各种菌的特性优化组合制备复合菌剂进行大田试验，研究其对花生生长、光合特性及氧自由基代谢相关酶活性动态变化规律等方面的影响，旨在为探究复合菌剂在缓解花生连作障碍上的应用提供理论依据。 　　1 材料與方法
　　1.1 供试材料
　　供试花生品种为花育25号。供试菌种：从7年连作花生地筛选出的花生化感物质降解菌和抗连作生防菌，分别是对病原菌有拮抗作用的真菌A1黄色蓝状菌和分解油酸的A2里拉微球菌、分解十六烷酸的A3紫金牛叶杆菌、分解邻苯二甲酸的A4理氏勒米诺氏菌三种细菌（均已获得国家发明专利）。供试培养基：营养琼脂培养基（NA培养基）、马丁氏培养基。供试土壤基础肥力状况和pH值见表1。
　　1.2 试验处理[HT]
　　试验于2015、2016年在山东省莱西市三农富康科技示范园内进行。试验共设4个处理：T0（不施菌剂）、T1（细菌处理）、T2（真菌处理）、T3（复合菌剂处理），具体见表2。播种前将菌液与麸皮拌匀进行撒施，用量为（200 mL+3 kg）/小区，复合菌剂中降解菌有效活菌数总数达24×108cfu/mL，拮抗菌有效活菌数1.1×108cfu/mL。基肥为复合肥（N-P 2 O 5 -K 2 O=13-15-12），施用量1 250 kg/hm2 。小区面积35 m2 ，每小区4行，行距42 cm，株距18 cm。随机区组排列，重复3次。2015年5月3日播种，9月10日收获;2016年5月3日播种，9月17日收获。其它按常规田间管理进行。
　　1.3 测定项目与方法[HT]
　　于出苗25 d起开始取样，每15 d取样一次。105℃杀青0.5 h，75℃烘至恒重，称重。按小区收获荚果，晒干后放入室内平衡10 d，称量计产，计算单株结果数、百果重和出仁率等。地上部生物量累计特征值用Logistic曲线拟合，方程为y=Wm/（1+ae-bt ），求其一阶、二阶、三阶导数，分别得曲线相应的快速积累起始时间（t 1 ）、快速积累终止时间（t 2 ）、最大积累速率（V m ）、最大积累速率出现时间（t m ）。
　　生理指标的测定：每小区采倒三叶10片，液氮冷冻保存。硫代巴比妥酸比色法测定丙二醛（MDA）含量;氮蓝四唑法测定超氧化物歧化酶（SOD）活性;愈创木酚法测定过氧化物酶（POD）活性[15]。考马斯亮蓝法测定可溶性蛋白含量。
　　光合特性的测定：采用英国Hansatech公司的叶绿素荧光仪测定最大荧光
　　（F m ）、初始荧光（F o ）、表观光合电子传递速率（ETR）。根据Schreiber和Genty等[16，17]的方法计算出可变荧光（F v =F m -F o ）、最大光化学效率（F v /F m ）、潜在光化学活性（F v /F o ）;用Li-6400光合分析仪测定单叶净光合速率。
　　1.4 数据处理[HT]
　　试验数据采用Microsoft Excel和SPSS 19.0等软件进行数据处理、统计分析和做图。
　　2 结果与分析
　　2.1 微生物菌剂对叶绿素荧光参数的影响[HT]
　　F v /F m 表示原初光能转化效率与PSⅡ潜在量子效率，其值大小与光合电子传递活性成正比[18]。由图1可知，各处理间F v /F m 值分别为 0.80 、0.81、0.82、0.83，差异不显著。ΦPS Ⅱ是PSⅡ的实际光化学效率，反映叶片用于光合电子传递的能量占所吸收光能的比例[19]。图1显示，施用菌剂处理与T0差异显著，其中以T3最大，说明施用菌剂处理的花生实际光能利用率加大，用于光电子传递的能量比例显著提高。
　　2.2 微生物菌剂对功能叶净光合速率的影响[HT]
　　光合速率的大小是作物光合能力的反映，是作物产量的必要前提[20]。表3显示，各处理功能叶片净光合效率呈现先升高后下降趋势，至出苗55 d，光合速率达到最大值。施用菌剂处理均高于对照，以复合菌剂T3处理最好，各时期比T0提高1170%～1585%，差异达显著水平。说明菌剂的加入有效提高了花生叶片的光合速率，特别是复合菌剂处理。
　　2.3 微生物菌剂对叶片超氧化物岐化酶（SOD）活性的影响[HT]
　　SOD普遍存在于植物体内，是一种清除O·- 2的酶，能防止细胞膜系统遭到破坏，是植物衰老特征的重要指标[21]。图2所示，各处理SOD活性呈先增后减趋势，施用菌剂处理显著高于对照，以T3处理最大。其值在出苗70 d时达到最大，此时期T3处理两年分别比T0提高10.6%和133%。说明施入菌剂能不同程度地影响花生叶片的SOD活性，且复合菌剂比单一菌剂效果要好。
　　2.4 微生物菌剂对叶片过氧化物酶（POD）的影响[HT]
　　POD是细胞清除叶绿体中H 2 O 2 的主要酶之一，其活性的高低可以反映活性氧清除能力的强弱[22]。由图3可知，各处理花生叶片中POD活性呈先增后降趋势，于出苗70 d时达到最大。T3处理POD活性处于较高水平，明显高于其它处理，比T0高10.1%～22.5%。说明复合菌剂比单一菌剂处理更能有效提高花生叶片POD活性，保护膜结构的稳定性。
　　2.5 [JP3]微生物菌剂对叶片丙二醛（MDA）含量的影响[HT]
　　MDA是膜脂过氧化的产物，其含量高低与植株的衰老密切相关[23]。由图4可见，花生生育期内MDA含量基本呈现上升趋势。两年施菌剂处理T1、T2、T3分别比T0低3.3%～9.7%、 7.1%～14.3%和 18.8%～19.0%。正常情况下氧自由基的产生和清除处于动态平衡，随着花生生育期的推进，SOD和POD活性等下降，导致MDA含量增加，引发脂质过氧化反应，不可避免地导致植物衰老死亡。菌剂的加入能有效减缓衰老进程，以复合菌剂处理效果最好。 　　[7]戴传超，谢慧，王兴祥，等. 间作药材与接种内生真菌对连作花生土壤微生物区系及产量的影响[J]. 生态学报，2010，30（8）：2105-2111.
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