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《南京农业大学》 2013年
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一株红壤高效解钾菌的筛选、鉴定、发酵条件优化及促生作用的研究

李新新  
【摘要】:钾是植物生长所必需的的营养元素,它对植物的生长发育和抗逆性有重要影响。红壤是我国南方的主要土壤类型,其pH值一般在5.0~6.5之间,为酸性土壤。南方高温多雨的天气,使土壤有机质的分解和矿石矿化过程加快,水解强度提高,土壤中元素的迁移和淋溶较强,钾的损失量仅次于钙,因而南方红壤成为了我国钾素最为缺乏的土壤类型。长期以来,人们“重氮、轻磷、少钾”的不合理施肥措施,使得钾素成为了制约我国南方作物产量和品质提高的主要因素。我国是一个钾肥匮乏的国家,钾肥的生产远远不能满足农业生产的需要,所以,寻求钾肥高效利用措施和替代技术,对于保证我国农业生产安全具有重要意义。大量研究表明,土壤中存在大量解钾菌,它能将不溶性的钾转化为易于植物吸收利用钾,同时,解钾菌还能分泌多种植物激素,促进植物生长,改善土壤微环境。因此,从土壤中筛选解钾菌开发成微生物肥料,对于解决我国南方红壤缺钾现状和推动农业生产具有重要的现实意义。本试验从江西红壤采集土样,分离、筛选到一株高效解钾菌G4,并进行了鉴定,然后对其发酵条件和对植物的促生作用进行了研究。 采用稀释涂布平板法,利用硅酸盐培养基初筛到12株解钾菌,进一步通过摇瓶释钾试验,复筛到一株高效解钾菌G4,其解钾效率为27.62%。G4菌落呈圆形,边缘整齐,透明凸起,表面湿润、粘稠不易挑起;菌体为椭圆形,革兰氏染色为阳性,产芽孢和荚膜。结合生理生化特征和16S rDNA序列分析,将其初步鉴定为Paenibacillus sp.strain G4。 通过单因素试验和正交设计试验相结合的方法对Paenibacillus sp.strain G4的发酵条件进行了优化,结果表明Paenibacillus sp.strain G4的最佳培养基组分:碳源为1%麦芽糖,氮源为0.2%蛋白胨,无机盐为0.05%磷酸氢二钾;Paenibacillus sp.strain G4的最佳培养条件:培养温度为25℃,装液量为80ml/250ml,培养时间为48h,初始pH为7.5,接种量为7%。 以不结球白菜作为供试植物,接种Paenibacillus sp.strain G4进行盆栽试验,结果表明,A5(接种G45ml)和A50(接种G450ml)两个处理均能改善不结球白菜生物性状,增加不结球白菜的株高、鲜重、叶绿素含量、维生素C含量,减少硝酸盐含量。A50与对照相比,不结球白菜的株高、鲜重、叶绿素含量、维生素C含量分别增加了17.0%、36.4%、10.7%和33.3%,硝酸盐含量减少了19.0%;同时,两种处理对土壤的微环境也有一定影响,A50与对照相比,土壤中的细菌、放线菌、硅酸盐细菌的数量,分别增加了111.6%、159.3%、128.0%,而真菌的数量则减少了45.6%;土壤中过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶的活性,分别提高了5.17%、5.13%、6.59%;土壤速效钾和缓效钾含量分别增加了10.1%和26.4%。总体看,接种Paenibacillus sp.strain G4能改善土壤微环境,提高作物产量和品质。 本研究结果表明,从江西红壤中筛选到的解钾菌Paenibacillus sp.strain G4具有较强的解钾活性,接种到土壤中能改善土壤微环境,促进植物生长,其有望被开发成微生物肥料应用到农业生产中。
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