甘肃寒旱区苜蓿根瘤菌促生能力影响因子分析及高效促生菌株筛选研究
提高紫花苜蓿(MedicagoSativaL.)产量及质量最重要的方法之一是给苜蓿接种高效固氮根瘤菌，苜蓿根瘤菌除与根系共生结瘤进行固氮之外，是否具有其它生物功能和作用目前尚未见报道。随着联合固氮微生物研究的深入，促生菌研究已从固氮范畴扩展到固氮、溶磷和分泌生长激素等多功能范畴(HendryGS1983)，共生固氮微生物—根瘤菌是非常重要的一类促生菌，按照促生微生物存在多功能促进生长的特点，开辟根瘤菌其它促生功能的研究，进一步研究根瘤菌的促生机理和影响根瘤菌结瘤与促生功能影响因子，筛选优质高效多功能促生根瘤菌株尤为重要。本研究对甘肃5个不同生态区域阿尔冈金苜蓿(M.Algonquin)和陇东苜蓿(M.Longdong)草地春、夏、秋三季根瘤菌结瘤能力及其影响因子进行大系统多层次权重分析，采用YMA培养基法、回接初筛选试验法、15N同位素稀释法、蒙金娜培养基和PKO培养基溶磷圈法、刚果红液体培养基比色法、YMA培养基附加胁迫因子培养法对根瘤菌进行了分离纯化和筛选，对初筛选菌株的固氮能力、溶磷能力、分泌生长素IAA能力和抗逆能力进行了测试，采用多元逐步回归和通径分析讨论了影响根瘤菌固氮、溶磷、分泌生长素、抗逆能力的主要土壤理化因子，结果表明：1)研究区域大部分属干旱半干旱地区，不论是旱作区的长期干旱，还是灌溉区的间隙性干旱，水分因子对根瘤菌结瘤数量造成较大影响，进而影响固氮量，表现出干旱地区苜蓿草地的干旱胁迫缺氮。
2)供试的两个苜蓿品种，阿尔冈金苜蓿根瘤菌的有效性(结瘤能力)高于陇东苜蓿。并且在甘肃区域苜蓿结瘤主要发生于春季，春季苜蓿根瘤菌的有效性比夏季和秋季高。这一研究结果为甘肃苜蓿栽培应用根瘤菌剂最佳施用时期提供了依据。
3)综合考虑各项根瘤测定指标，苜蓿根瘤菌在不同区域土类中的有效性以庆阳黑垆土最好，其次为武威灌淤土和定西灰钙土。甘南亚高山草甸土区，根瘤较大，但数量最少，根瘤菌的有效性不高，气温低和生长季节短是主要的限制性因素。天水褐土根瘤菌有效性差，与该土粘重、易板结、通气性差有关。
4)不同区域苜蓿根瘤菌平均固氮能力差异性较大。庆阳、武威菌株平均固氮能力最强，定西菌株次之。菌株对生物量平均作用的大小与来源地区菌株固氮能力的强弱相对应，亦即庆阳、武威和定西菌株对苜蓿的平均促生能力较好，甘南菌株平均促生能力中等，天水菌株平均促生能力差。
5)15N示踪试验表明，苜蓿﹪15N含量在0.425﹪以下时，苜蓿﹪15N含量与固氮量呈中强负相关关系，﹪15N含量指标可作为接种根瘤菌株固氮能力的直接衡量指标，以避免选用非固氮系统参考植物作对照测定固氮百分率﹪Ndfa带来的较大误差，这一结论为今后苜蓿根瘤菌固氮量测定提供了便捷有效的方法。
6)在土壤乏氮营养条件下，适度增加土壤氮素有利于提高结瘤效率和固氮效率，增加固氮量。在土壤低磷营养条件下，土壤磷素对根瘤菌结瘤效率和固氮效率有抑制作用。因此，适度提高寒旱区土壤氮素、磷素含量有利于提高苜蓿根瘤菌的结瘤效率和固氮效率。
7)苜蓿根瘤菌具有较强的溶磷能力，但大多数菌株能较好的溶解有机磷，而不能溶解无机磷。根瘤菌的溶解有机磷能力对加速有机磷循环，提高磷素利用率具有重要的意义。
8)苜蓿根瘤菌具有较强的分泌植物生长激素IAA的能力。31个供试菌株均能分泌IAA，其中分泌能力中强以上的菌株占90﹪。土壤pH值、磷素和速效氮是影响苜蓿根瘤菌分泌IAA能力变异的主要因子，三因子作用的重要性依次为：土壤速效氮＞土壤pH＞土壤全磷，其中，高速效氮环境和碱性土壤会降低菌株分泌IAA的能力，土壤磷素含量的提高有利于提高菌株分泌IAA的能力。
9)不同生态区域的苜蓿根瘤菌普遍耐盐性较强。供试菌株中74.5﹪的能耐受4.5﹪的NaCl浓度。WA24能耐受5.5﹪的NaCl浓度，GL16、QA33B和WA62A能耐受5.0﹪的NaCl浓度。
10)苜蓿根瘤菌具有较好的酸碱耐受能力和抗酸碱功能的多样性，既具有较好抗酸性(pH=3.5)或抗碱性(pH=12)单一功能的菌株，又具有耐酸耐碱复合能力的菌株(pH=4.0～12.0)。DA53、QL31B、TL47可以在pH=3.5的酸性条件下生长；DL67、.GL21、QA33B、WA32可以在pH=12的碱性条件下生长，武威菌株WA32能耐受的pH范围为4.0～12.0，适应范围广。
11)93.5﹪供试根瘤菌株可在5℃～40℃温度范围生长，77.4﹪菌株可在45℃下生长，GA66、GL16、GL24三个菌株能耐受50℃高温生长，DA10、DL58、TL22A、TL47、和WA32五个菌株能在0℃低温下生长。
12)综合苜蓿根瘤菌抗逆能力，表现出较大的多样性。31个供试菌株中有16个菌株抗逆能力较强，其中9个菌株有较强的单一抗性，7个菌株有较强的多抗性，且各生态区域都有抗逆性较强的苜蓿根瘤菌株存在，但定西、甘南抗逆能力突出的菌株较多，定西菌株大多数表现出较强的单一抗性，甘南菌株大多数表现出较强的多抗性。13)苜蓿根瘤菌具有固氮、溶磷、分泌IAA等多功能性，这一结果拓展了根瘤菌的促生作用范畴，使根瘤菌由固氮促生拓展到固氮、溶磷、分泌IAA多功能促生，进一步明确了根瘤菌促进生长的其它生物功能和作用。具有较高固氮效率的菌株可作为结瘤状态下优良根瘤菌株资源得以应用，具有较强溶磷能力和分泌生长素IAA能力的根瘤菌株作为非结瘤状态下优良根际促生菌资源潜在着广阔的应用前景。
筛选的根瘤菌株中未出现固氮、溶磷、分泌生长素能力三者均较强的复合功能菌株。具有其中两项功能和单一功能突出的菌株较多。
14)通过根瘤菌生态分布特征与根瘤菌固氮、溶磷、分泌生长激素能力影响因子及其重要性的系统性研究和优良促生菌株的筛选，建立了区域分类→田间调查→分离→初筛选→复筛选和实验室—温室—田间等进行西部寒、旱区高效促生、高抗逆性根瘤菌资源筛选体系。
苜蓿根瘤菌;固氮;溶磷;促生菌株筛选
甘肃农业大学
博士
草业科学
曹致中
2005
中文
S551.7;S154.381
130
2007-05-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）