稻茬紫云英接种根瘤菌生长效应及其对不同土壤理化特征的响应

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lalalalalaaa
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紫云英(AstragalussinicusL.)在我国南方种植规模较大,其接种相应的根瘤菌后可以高效发挥固氮作用,提高生物产量,增加还田后的改土能力。本文通过选择几种较为常用的紫云英品种与根瘤菌菌种相互接种,比较紫云英与根瘤菌之间的专属性差异,并通过多点取样,对影响紫云英根瘤特性的土壤理化指标进行分析,还通过野外筛选及实验室提取,力求发现并分离纯化高效的紫云英根瘤菌菌株。1.不同品种紫云英接种根瘤菌的生长效应研究采取盆栽方式,设置16个处理,以信阳籽、闽紫6号、闽紫品系8487711、石首种4个紫云英品种(系)为宿主,分别接种CCBAU2609、M.h93、7653R、无菌水4种菌液处理,每个处理3次重复。在苗期、分枝期、盛花期测定紫云英各项生理指标,并测定其根瘤生长指标。结果表明:不同处理组的4个紫云英品种(系)在苗期时的株高、植株地上及地下部干重无显著差异,在盛花期则差异显著,闽紫品系8487711(51.04 cm)与石首种(39.11 cm)生长明显优于另外2个品种(29.20 cm;31.43 cm);整个生长周期,接种根瘤菌7653R后的根瘤数量及重量等指标均优于接种其他根瘤菌,且在4个品种(系)上表现趋势一致;盛花时期,接种根瘤菌7653R的信阳籽、闽紫6号、闽紫品系8487711、石首种的植株干重较对照(不接种根瘤菌)分别提高了102.82%、182.42%、55.56%、168.14%,固氮酶活性较对照增幅达 3.82、9.60、6.21、15.18倍。紫云英品种与根瘤菌菌种之间的专属性强弱存在一定的差异,其中石首种与7653R之间的专属性最强,在一定程度上说明7653R是一种广谱高效的根瘤菌,建议在生产上与闽紫品系8487711、石首种等紫云英品种配合使用,以期在产量、固氮等方面发挥较大优势。2.不同稻茬土壤对紫云英根瘤生长特性的影响通过野外调查结合室内分析,采用相关分析和通径分析等方法,对苏南太湖流域与宁镇丘陵2个稻作区不同土壤条件下稻茬紫云英根瘤生长特性的差异性进行比较分析。结果表明:不同采样地生长的紫云英单株根瘤数、根瘤重量及固氮酶活性也不同。其中昆山采样地的紫云英单株根瘤数和固氮酶活性均达到最大值(分别为86.24 plant-1,1362.73 nmol C2H4.min-1.g-1),而丹阳采样地单株根瘤数和固氮酶活性均最低(分别为1.13 plant-1,9.25 nmol C2H4·min-1.g-1);根瘤数量与土壤理化特性的相关性分析,根瘤数量与全氮、有机质、硝态氮极显著相关(P<0.01),与含水量、有效磷显著相关(P<0.05);通过土壤理化特性与根瘤数量的通径分析发现,硝态氮、全氮、有机质、有效磷、土壤pH综合作用依次降低,其中有机质、硝态氮、有效磷的直接通径系数为正值(P2=1.629,P1=0.633,P4=0.448),是促进紫云英结瘤的主要因子,土壤全氮的直接通径系数为负值(P5=-1.138),是结瘤的主要限制因子。紫云英根瘤特性与土壤环境之间存在相互影响,具有协同效应,所以,在实际生产中,稻茬紫云英生长应增施一定数量的有机肥与磷肥,并酌减氮肥用量,最大程度提高紫云英结瘤固氮能力。3紫云英根瘤菌的分离与鉴定为提高紫云英根瘤菌的固氮效率,本研究从采样地采集紫云英样品,并从其根瘤中分离纯化出具一般根瘤菌表型的菌株,通过16S rDNA鉴定分类后,根据序列分析确定其系统发育地位。经分离鉴定发现,3份根瘤菌菌株均为1个属,为固氮根瘤菌属Rhizobium;其中 DY 与菌株 sp.BAB-3360 相似度达 98.36%,KS2-2 与菌株 sp.SOY7相似性达94.79%,WJ与菌株sp.GGC10相似性达95.18%;由进化树分析发现,KS2-2与DY同处一个分支,亲缘关系较近,但与WJ亲缘关系较远。通过对苏南稻茬轮作模式下的紫云英根瘤菌进行初步的分离和鉴定,丰富了研究区域紫云英根瘤菌的资源。总之,接种根瘤菌后不同品种紫云英生长效应和根瘤特征均有显著变化,闽紫品系和石首种在供试品种中有一定优势,在接种根瘤菌7653R后植株形态、产量及根瘤指标增加幅度比较明显;土壤理化特性指标对根瘤生长发育有一定的影响,其中土壤有机质、硝态氮、有效磷含量等指标是根瘤生长发育的主要促进因子,土壤全氮含量是主要限制因子;提取、分离并鉴定的根瘤菌菌株可以作为现有紫云英根瘤菌的补充,并进一步试验及在生产上应用。本文结果可为苏南地区稻茬轮作紫云英充分发挥固氮潜力,挖掘紫云英增产的影响因素,提供一定的理论依据和实践借鉴。
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