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拉巴豆优良根瘤菌的筛选及接种效应研究

韩玉竹  
【摘要】:拉巴豆(Dolichos lablab L.)属于豆科蝶形花亚科菜豆族扁豆属,是国内外热带和亚热带广泛分布的优良高产牧草和蔬菜,它们的根瘤菌可同时侵染同族的豇豆。目前,我国有关研究甚少,提高拉巴豆的产量品质是亟待解决的科学和生产问题。论文作者首先自主分离了拉巴豆根瘤菌,研究它们的生物学特性,从中筛选出比较优良的菌株,接种在大面积种植的拉巴豆(润高)上,研究它们在不同土壤、施肥,以及丛枝菌根真菌与根瘤菌双接种条件下,对拉巴豆的生长发育、营养特征,以及产量品质的影响,为拉巴豆的科学种植,提高产量品质奠定了基础。主要研究结果如下: 1拉巴豆根瘤菌生物学特性及优良菌株筛选 本项研究从拉巴豆根瘤中分离获得了9株根瘤菌,具有耐盐、耐酸碱、耐高温、耐染料和抗生素等特性。它们可耐0~6%NaCl,在pH4.0~11.0生长。这些菌株适宜生长的环境温度为27~29℃,pH为6.0-8.0,盐浓度为0-0.12%。其中,根瘤菌菌株R1和R2-2的固氮酶活性、生长素分泌量、溶磷能力显著高于其它菌株,可能具有较强的固氮促生效应。此外,R2-3能溶解无机和有机磷,R2-6和R3-2可在pH11.0正常生长,R1、R2-4、R2-6在6%NaCl生长良好,且表现出较好的溶磷和抗盐碱的效应。 2不同根瘤菌对拉巴豆的接种效应研究 以高产优质牧草拉巴豆(品种:润高)为材料(下同),分别接种9株根瘤菌,观测宿主植物生长、生理和养分吸收等指标等变化。结果表明,9株根瘤菌都能形成根瘤,影响拉巴豆生长和养分吸收等。其中,根瘤菌R1号和R2-2的促进拉巴豆生长和提高植株养分含量的效果均最好,生物量比不接种者分别提高了71.05%和67.62%,氮、磷、钾、钙、镁含量平均含量依次提高了2.21%、0.28%、1.37%、1.33%、0.16%。此外,9株根瘤菌还不同程度地提高了拉巴豆叶片的硝酸还原酶活性、叶绿素含量和根系活力。 3拉巴豆根瘤菌对不同土壤的响应 试验以重庆市典型、具有代表性的灰棕紫泥、红棕紫泥、灰岩黄壤为供试土壤,接种促生根瘤菌R1,研究了拉巴豆的结瘤性能、生长情况、光合速率、营养品质、矿质养分等。结果表明,在微酸性和酸性灰棕紫泥土壤上,拉巴豆的生长、产量和品质最好,显著优于灰岩黄壤和红棕紫泥,其原因可能是拉巴豆起源于热带和亚热带,长期适应了酸性土壤。在微酸性灰棕紫泥(pH6.14)和灰岩黄壤(pH6.45)中,接种根瘤菌能形成根瘤,但在酸性灰棕紫泥(pH4.09)和碱性红棕紫泥(pH7.50)中,形成根瘤极少或不形成根瘤,说明土壤酸碱度过高过低抑制根瘤形成。接种根瘤菌形成根瘤之后,不同程度地改善了拉巴豆氮、磷营养,提高了净光合速率,促进了生长,增加了生物量,改善了品质。拉巴豆生物量,氮、磷吸收量,收后土壤有效氮、磷含量与根瘤重量呈显著正相关,故根瘤重量可反映根瘤活性。此外,在微酸性灰棕紫泥土壤中,拉巴豆的根瘤数量比灰岩黄壤少53.32%,但根瘤体积较大,根瘤重量为灰岩黄壤的1.66倍,接种效应总体上优于灰岩黄壤。所以,在重庆市的拉巴豆栽培过程中,选择微酸性和酸性灰棕紫泥,并接种根瘤菌有益于高产优质。 4施氮量对拉巴豆生长及结瘤效应的影响 设置N0、N8、N40、N2004种施氮量(Ni=mg/kg干土)处理,接种根瘤菌,研究了氮肥对拉巴豆的生长、结瘤、养分吸收及根际微生物数量的影响。结果表明,施用氮肥后,根瘤的数量和重重均显著高于空白对照;随着施氮量的增加,根瘤的数量和重量表现出先增后降的趋势,说明拉巴豆结瘤需要有一定的氮素营养,但浓度过高则产生抑制作用。但是,施氮量越大,拉巴豆生物量和氮磷钾吸收量越高,总生物量依次比不施氮肥增加了19.85%(N8)、47.60%(N40)、65.55%(N200)。此外,在高氮施用条件下,拉巴豆根际细菌和自生固氮菌数最多;在低氮条件下,根际真菌和放线菌数最多。拉巴豆结瘤与生长、硝酸还原酶活性、叶绿素含量、根系活力及养分吸收与细菌和自生固氮菌数呈显著正相关。在本试验中的高氮施肥条件下,拉巴豆依然保持较高的结瘤能力,并增加磷和钾吸收,提高生物量,所以拉巴豆需氮量较高,建议在拉巴豆栽培实践中适量施用氮肥很有必要。 5有机无机肥配施和根瘤菌接种对拉巴豆光合、营养和土壤酶的影响 科学施肥是植物高产优质重要手段。通过盆栽试验,研究施用化肥、有机肥,有机无机配合施用条件下,接种根瘤菌对拉巴豆结瘤、生长、生理、光合、饲料品质、养分吸收、土壤酶活性及根际微生物数量的影响。结果表明,F05M0.5(50%有机肥+50%无机肥)和F0.75M0.25(25%有机肥+75%无机肥)施肥处理的拉巴豆生长最好,F(纯施化肥)和F025M0.75(75%有机肥+25%无机肥)次之,M(纯施有机肥)较差,CK(不施肥)最差,F0.5M0.5和F0.75M0.25处理比F分别增产19.46%和16.49%。F和CK结瘤数最少,瘤重也最低,但根瘤数和重量随有机肥施用的比例增加而提高。施肥后拉巴豆叶片的硝酸还原酶活性、叶绿素含量及根系活力均高于对照。拉巴豆的光合特性指标均呈典型的“单峰”曲线,峰值在10:30左右,但施用有机肥处理的光合能力显著高于单施化肥与对照处理。拉巴豆的光合能力与生长、生理及根瘤形成四者之间均有显著正相关。此外,施用有机肥显著改善拉巴豆饲用品质,尤以F05M0.5和F0.75M0.25最佳。并且有机肥也显著提高了土壤的过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶的活性,以及根际微生物数量。相关分析表明,拉巴豆根瘤重与地上部生物量、氮、磷、钾吸收量呈显著正相关,相关系数依次为0.6758*、0.7269*、0.9759**、0.9488**(n=36),说明根瘤形成改善了拉巴豆的氮、磷、钾营养,促进了生长,提高了品质。在重庆市的拉巴豆栽培实践中,提倡接种根瘤菌和有机无机肥适量配施。 6AM真菌对拉巴豆生长及养分吸收的影响 研究4种丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal, AM)真菌(3株根内球囊霉Glomus intraradices SmithSchenck,BEG-193、BEG-141、BEG-167,1株幼套球囊霉Glomus etunicatum BeckerGerdemann,BEG-168)对拉巴豆生长、生理及养分吸收的影响。结果表明:供试AM真菌均可侵染拉巴豆根系,促进拉巴豆生长和营养吸收等。其中,BEG-193和BEG-167的菌根效应最强,侵染率、促进生长和提高植株养分含量的效果均最好,生物量比不接种分别提高了40.19%和40.65%;氮、磷、钾的平均养分吸收量依次比不接种提高了55.48%、86.94%、35.79%。此外,4株丛枝菌根还不同程度地提高了拉巴豆叶片的硝酸还原酶活性、叶绿素含量及根系活力。 7根瘤菌与AM真菌双接种对拉巴豆生长及结瘤效应的影响 单接R1或BEG-193,及两者混接的综合效应表明,混接的促生效果最好,优于单接BEG193和R1,不接菌的对照最差。接种后拉巴豆叶片的硝酸还原酶活性、叶绿素含量、根系活力以及生物量均显著高于对照(R1、BEG-193、混接的生物量分别比不接菌增加了21.30%、45.28%、64.65%)。R1、BEG-193、混接处理,氮的积累量分别比不接菌高40.66%、63.17%、96.70%;磷的积累量分别高38.11%、84.40%、142.17%;钾的积累量分别高20.24%、54.16%、69.14%。拉巴豆根际的细菌、真菌、放线菌、自生固氮菌的数量以混接处理的数量最多,单接处理次之,不接菌最少。


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