植物根圍促生細菌在林木容器育苗中的應用

1、植物根圍促生細菌在林木容器育苗中的應用 摘要：植物根圍促生細菌通過一種或多種不同的作用機制對植物產(chǎn)生直接或間接的作用從而促進植物生長。本文綜述了植物促生細菌促生機理的國內(nèi)外研究概況、植物促生細菌在林木容器育苗中的促生效果及其應用價值。 關(guān)鍵詞：植物根圍促生細菌；林木容器育苗；生物肥料；生物農(nóng)藥 近30年來，我國一直是世界農(nóng)藥和化肥生產(chǎn)和消費大國，為滿足糧食和林木生產(chǎn)需要，農(nóng)用化學品的施用量已經(jīng)達到了相當高的比例。農(nóng)藥和化肥過量施用，給土壤、環(huán)境和食品安全帶來很大威脅。隨著科技的進步和發(fā)展，綠色種植，低碳種植的環(huán)保型種植越來越受到人們重視。尋找一種不僅能降低農(nóng)藥和化肥的使用量，同時還能夠不影響甚

2、至促進植物生長的可持續(xù)種植方式，已經(jīng)成為迫切需要。近年來植物根圍促生細菌（簡稱pgpr）以其促進植物生長防治病蟲害的優(yōu)勢越來越受到關(guān)注。目前該類菌劑菌肥在國內(nèi)外農(nóng)業(yè)、園藝業(yè)等種植業(yè)已經(jīng)有廣泛應用，增產(chǎn)增收效果顯著。在林業(yè)實踐中，利用植物根圍細菌制劑通過拌種飛播造林、沾根造林、培育壯苗、噴涂植株等方式有效地起到了抑制病害，持續(xù)增產(chǎn)的效果。在杜仲環(huán)剝爛皮病（由野生細菌污染誘發(fā)）、泡桐苗期炭疽病、松赤枯病、松赤落葉病、杉木炭疽病以及馬尾松毛蟲等防治試驗中取得良好防治效果。在林木容器育苗方面，pgpr的應用還剛剛起步，目前在部分林木育苗中已經(jīng)取得良好效果并具有廣泛應用潛力。本文主要綜述pgpr促生機理

3、的國內(nèi)外研究概況，及其在林木容器育苗中的促生效果和應用價值。 1.pgpr的促植物生長機制研究 pgpr泛指生存在植物根圍區(qū)域，對植物生長有促進作用或?qū)Σ≡修卓棺饔玫挠幸婕毦?。這類細菌種類繁多，在假單胞菌屬（pseudomonas）、芽孢桿菌屬（bacillus）、熒光假單胞菌屬fpseudomonasfluorescens）等20多個屬中都有分布。其中，芽孢桿菌屬和假單胞桿菌屬的分布最多。這類細菌促進植物生長的機制大致可分為直接與間接2種方式。直接的促進作用包括產(chǎn)生植物生長激素、固氮作用、加強對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用（例如，對鐵離子的利用和固態(tài)磷的溶解）等。間接的作用方式則是通過抑制植物根際

4、病原微生物菌、線蟲、病原原生動物等的生長，達到促進植物生長的目的。 1.1pgpr對植物生長的直接影響 pgpr一方面能產(chǎn)生植物生長激素使植物更快生長，一方面能加強植物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用（例如，對鐵離子的利用和固態(tài)磷的溶解）等，有的細菌還能加環(huán)境中的無機氮轉(zhuǎn)變成有機氮供植物使用。pgpr在代謝過程中會分泌植物生長素（iaa）、乙烯、細胞分裂素、脫落酸、赤霉素等生長因子來促進植物生長。土壤中不同類型的pgpr產(chǎn)生的生長激素的種類與數(shù)量是多種多樣的，在復雜情況下往往是以低的濃度從生理與形態(tài)上調(diào)節(jié)，以一種為主，并結(jié)合其它的幾種調(diào)節(jié)植物生長。植物激素對植物生長發(fā)育的影響，以iaa的作用最為明顯。ia

5、a在一定濃度時可使細胞伸長，是刺激植物生長的主要激素。據(jù)估計土壤細菌中約有80%的細菌產(chǎn)生iaa，并對植物內(nèi)源iaa庫產(chǎn)生影響。 在加強植物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用和固氮方面，pgpr也有很大貢獻。自然土壤中有大量的磷，但這些磷屬于不溶性的，植物不能利用。pgpr可生產(chǎn)大量的有機酸，使不溶性的磷溶解從而加速土壤中無效磷的有效化增加土壤中磷對作物的供應。與此同時，植物促生菌也通過產(chǎn)生嗜鐵素向植物提供鐵，在低鐵環(huán)境下，pgpr能通過非核糖體途徑合成并分泌一種或幾種嗜鐵素，嗜鐵素可與植物根際病原微生物爭奪有限的鐵營養(yǎng)，這些鐵以嗜鐵素螯合物的形式供給植物利用阿。此外，大部分pgpr可產(chǎn)生固氮酶，可將根圍植

6、物不能利用的無機氮轉(zhuǎn)化為有機氮供給植物。隨著基因技術(shù)對植物根圍細菌自身固氮能力的改造，人們將會選育出具有更強固氮能力的促生菌。 1.2pgpr的生物防治作用 pgpr的生物防治機制多種多樣，已知的機制主要有抗生作用、營養(yǎng)和空間競爭、產(chǎn)生抗真菌酶類以及誘導植物系統(tǒng)抗性等幾個方面。 大多數(shù)pgpr能分泌抗生素，其種類多種多樣，例如，吩嗪（phenazine）及其衍生物、土壤桿菌素（agrocin）及其衍生物、2，4-二乙酰間苯三酚、phenazines、pyduteorin等。這些物質(zhì)都可在很大程度上抑制各種真菌病原。在分泌抗生素的同時，pgpr可通過與根際表面病原微生物競爭有限的營養(yǎng)與空間，達到

7、抑制病原的目的。營養(yǎng)的競爭。植物根系分泌物、植物殘體、根系脫落物等是根圍微生物的主要營養(yǎng)來源，這些物質(zhì)中有微生物生存所需的碳水化合物、氨基酸、無機鹽、維生素和次生代謝產(chǎn)物等，pgpr可以通過占有植物根際營養(yǎng)物質(zhì)來抑制病原菌。其中最典型的是鐵競爭。環(huán)境中的根際可供微生物合成代謝所用的鐵是非常有限的，幾乎所有生物的生長都需要鐵，而pgpr大多能合成并分泌嗜鐵素，嗜鐵素可與植物根際病原微生物爭奪有限的鐵營養(yǎng)，從而抑制病原微生物生長繁殖，起到生物防治作用圳。抗真菌酶是自然環(huán)境中植物自身合成用來分解真菌的細胞壁的抗生物質(zhì)，某些根圍促生菌類亦可通過合成一些酶類（如幾丁質(zhì)酶、b-1，3-葡聚酶、蛋白酶、脂肪

8、酶等）來消滅或抑制真菌。此外，pgpr還具有誘導植物系統(tǒng)抗性使植物增強抵抗病害的能力。 綜上所述，pgpr的這些優(yōu)良特性，使其在生物農(nóng)藥和生物肥料的領域有巨大應用潛力。為緩解我國農(nóng)業(yè)“三高”帶來的環(huán)境和健康壓力，大力推廣pgpr在種植業(yè)的應用實在迫在眉睫。 2.pgpr在林木容器育苗中的應用 林木容器育苗造林具有種子省、苗期短、節(jié)約圃地，苗木抗逆性強、造林季節(jié)長、成活率高，造林后苗木生長快、林分質(zhì)量好等優(yōu)點。尤其對于造林成活率低、種子昂貴的造林樹種，必須采用容器育苗。在現(xiàn)代林業(yè)育種中應用十分廣泛。在種植業(yè)中，pgpr一般是制成菌肥和菌劑作為生物農(nóng)藥和生物肥料使用。雖然目前國內(nèi)外在林木容器育苗上

9、的研究還比較少，但也取得良好效果并有廣泛的應用前景。以下綜述pgpr在林木容器育苗的促生效果和應用前景。 2.1pgpr制劑在林木容器育苗中的促生效果 pgpr制劑具有改良土壤、改善作物品質(zhì)、減少化肥和農(nóng)藥施用量、降低植物病害、提高作物產(chǎn)量等優(yōu)良特性，在林木容器育苗中取得良好的促生效果。例如，在香榧、山核桃、楊梅等容器育苗中選用固氮菌、解磷菌及其混合菌進行的試驗中，施菌肥3天后，香榧容器苗解磷菌、混合菌處理苗高生長量比對照分別增加18.26%和18.06%；山核桃容器苗固氮菌、混合菌處理高生長量比對照分別增加46.25%和47.23%；楊梅容器苗混合菌處理苗高生長量與對照相比差異也極顯著；此外，不同菌肥對香榧等3種苗木地徑生長也有一定的促進作用。在美國白蠟樹（fraxinusamericana）容器育苗試驗中，pgpr和肥料共施用，能夠增加植物根莖葉干重并且提高氮磷鉀肥料的利用率。 2.2pgpr在林木容器育苗中的應用前景 pgpr作為一種生物肥料和生物農(nóng)藥，可以減少化學肥料和農(nóng)藥的使用，減少農(nóng)業(yè)面源污染的產(chǎn)生，同時可以減少由于控根容器苗的灌溉而引起的基質(zhì)養(yǎng)分流