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我国红树林主要造林树种PGPR研究及应用

李玫  
【摘要】: 红树林具有重要的生态、经济和社会效益。由于长期人为干扰,我国红树林出现面积减少、林分质量下降、防护功能衰退等问题。对红树林主要造林树种的PGPR开展研究,不仅有助于开发红树林微生物资源,而且可利用筛选出的优良PGPR菌株研制促生菌剂,接种于红树林幼苗根际以促进其生长、增强抗逆能力,提高红树林的造林存活率、保障沿海防护林体系建设顺利实施。本研究利用常规分离鉴定方法、乙炔还原法、钼锑抗比色法、Salkowski比色法、Biolog微生物鉴定系统和16S rDNA序列分析等试验技术和分析方法,对我国红树林主要造林树种根际固氮菌和溶磷菌,进行了菌株分离筛选及促生特性分析、红树林幼苗的接种效应研究,以及PGPR微胶囊菌剂的研制。结果表明: 1.红树林主要造林树种的根际存在种类较丰富的PGPR菌。分别从广东湛江、珠海及海南东寨港等三地的木榄Bruguiera gymnorrhiza、秋茄Kandelia candel、无瓣海桑Sonneratia apetala、红海榄Rhizophora stylosa、海莲Bruguiera sexangula和海桑S. caseolaris等6种红树植物的根际,分离出固氮菌20株和溶磷菌35株。筛选出的7株优良固氮菌分属Azotobacter(1个)、Pseudomonas (1个)、Bacillus(4个)和Ochrobactrum(1个),7株优良溶磷菌分属Pseudomonas (1个)和Bacillus(6个)。 2.利用改良OAB培养基分离的20株菌株大部分具有固氮能力,固氮酶活性在50.72~ 385.6 nmol C2H4·h-1 mL-1之间。固氮酶活性较高的菌株偏少,大于200nmol C2H4·h-1 mL-1的固氮菌株仅有NGWB4-wy1和NGHHL2-r14。利用改良SRMS1培养基分离得到的溶磷菌株数(35株)较多,其解磷酸盐的能力差异较大。溶磷强度较大的菌株有PGHHL -y7(180.2 mg·L-1),PGWB-y2(158.9 mg·L-1)和PGWB-wp5(153.2 mg·L-1)。采用Salkowski比色法定量测定部分菌株分泌IAA能力,所测试的9株固氮菌株和9株溶磷菌株所分泌的IAA浓度在11.40~14.10μg·mL-1之间。 3.根据固氮酶活性、分泌IAA能力等初筛出15株固氮菌,用于固氮菌盆栽单接种试验。结果表明,接种固氮菌可显著促进秋茄苗和木榄苗的生长和氮磷吸收。综合比较各项生长指标和氮磷水平,NGWB3-w14、NGWB4-wy1、NLQQ2-w14、NGHHL2-r14、NLQQ2-r14、NGWB2-y1和NLQQ3-wy4等7株固氮菌株促生效果较好。接种这7株固氮菌后,秋茄苗高、地下生物量、地上生物量比对照组增长30.09%~65.19%, 61.64%~79.13%和55.97%~75.21%,木榄的苗高、地下生物量、地上生物量增长11.98%~23.81%,37.93%~51.90%和38.00%~63.78%。 4.根据溶磷能力、分泌IAA能力等初筛出溶磷菌株16株,用于溶磷菌盆栽单接种试验。结果表明,接种溶磷菌能显著促进秋茄和木榄苗的生长和氮磷吸收。PGWB-wp5、PGHHL-y7、PGWB-y8、PLQQ-y12、PGWB-y2、PGML-y1和PGWB-y6等7株溶磷菌株促生效果较好;接种后,秋茄苗高、地下生物量、地上生物量比对照组增长31.92% ~45.61%,49.28%~70.56%和45.80%~67.71%,木榄的对应值分别增长20.17%~ 26.79%,34.87%~51.20%和55.92%~67.53%。 5.通过室外盆栽接种试验,研究了PGPR接种对白骨壤Avicennia germina幼苗抗寒性的影响。结果表明PGPR的接种在促进白骨壤苗生长的同时增强了其抗寒能力,表现在对照组死亡率为60%,而各接菌处理组幼苗的死亡率为10% ~ 50%。 6.采用固氮菌和溶磷菌交互组合方法,进行红树植物苗木的盆栽混合接种试验。结果表明,混合接种可显著促进秋茄苗和木榄苗的生长和氮磷吸收。综合比较各项生长指标和氮磷水平,以组15(NGHHL2-r14+ PGWB-y8+ NGWB3-w14+ PGML-y1)、组6(NGWB2-y1+ PGHHL-y7)和组9(NLQQ2-w14+ PGWB-wp5)的促生效果最佳。接种组15、组6和组9后,秋茄苗高、地径、根干重、总干重和叶面积分别比对照组增长35.13%~69.93%,10.03% ~13.27%,85.90%~99.33%,116.8%~131.8%和93.66% ~105.2%,木榄的苗高、地径、根干重、总干重和叶面积分别增长22.60%~24.38%,9.85%~10.92%,101.0%~106.6%,97.17% ~116.6%和74.53% ~85.47%。 7.苗圃接种试验表明,混合接种可明显促进秋茄苗和木榄苗的生长。经方差分析及多重比较,混合接种处理组秋茄和木榄苗的各生长指标与对照比差异极显著。促生效果最佳的是组15(NGHHL2-r14+ PGWB-y8+ NGWB3-w14+ PGML-y1),秋茄苗高、根干重和总干重分别比对照组增长25.76%、42.22%和47.70%,木榄的分别增长15.15%、35.50%和42.20%。 8.采用锐孔-凝固浴法,对PGPR微胶囊菌剂的研制进行了探讨。加工制造出微胶囊菌剂的专用生产设备,并形成较完整的PGPR微胶囊菌剂生产工艺流程。采用单因子试验确定微胶囊制作的适宜条件,即海藻酸钠质量分数为2.5%,CaC12质量分数为2.0%,菌体与海藻酸钠的体积比为1: 2,固化时间为1 h。经干燥处理后的PGPR微胶囊菌剂其有效期至少6个月,可在秋茄苗根际定殖并缓慢释放菌体,经盆栽接种试验表明其接种效果优于液体菌剂。


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