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化学肥料的应用虽然促进了作物产量的提高,但若长期大量施用,就会破坏土壤结构、导致土壤肥力下降,不但使增产效益明显下降,甚至会污染环境。和化肥相比,微生物肥料在提高肥料利用率、增加作物产量和保护生态环境方面具有明显的优势。深入开展微生物肥料研究,对于实现农业可持续发展具有非常重要的意义。为此,本文针对目前大豆接种剂活体菌功能单一和剂型局限性的问题,采取田问取样、室内分离鉴定、盆栽试验和化验分析相结合的手段,开展了大豆复合菌剂功能菌株筛选、菌系构建及包埋固定化研究,系统地评价了包埋菌剂的综合性能,以期为大豆新型微生物肥料品种的开发应用提供理论依据。1.完成了田间采集样品的菌株分离、筛选、性能测试,并进行了分类鉴定:(1)获得3株大豆根瘤菌R12、R6和R18,其中R12在促进根瘤数、根瘤干重和固氮酶活性增加,改善大豆生长性状,促进养分吸收和提高等方面,均优于参照菌USDA110; R12抗逆性优于USDA110,且表现出解磷活性;R6和R18不具有解磷活性,其他各项指标与参照菌USDA110相比或相等、或略低、或略高;3株菌都属于根瘤菌属(Rhizobium sp.), R12为菜豆根瘤菌(Rhizobium etli), R6和R18同为热带根瘤菌(Rhizobium tropici)的不同菌株。(2)获得2株解磷细菌S7和S1。对测试的4种无机难溶磷酸盐溶P量S7为174.8mg/L、S1为167.3m∥L,较参照菌1203分别提高了5.87%和1.33%;对卵磷脂的解P量S7为49.33mg/L,S1为54.82mg/L,参照菌1203为52.93mg/L,解卵磷脂量S7略低于参照菌,S1略高于参照菌。相对而言,S7偏好溶无机磷,S1偏好解有机磷。S7和S1对无机和有机非溶性磷的总溶P量较参照菌分别提高了2.80%和1.88%。S7为芽孢杆菌属(Bacillus sp.)的成员,S1为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)的成员。(3)获得1株解钾菌株Cl,培养7d时其解K量为21.31mg/L,较参照菌L-K提高了34.28%;Cl为芽孢杆菌属(Bacillus sp.)的胶冻样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)。2.对筛选获得的3类菌性能优良的菌株进行了拮抗性和生长关系试验,确定了能共处的菌株组合,优化了混合培养基质和培养条件,改进了培养方法:(1)明确了R12、S7和Cl之间无生长抑制现象,3种菌混合培养时的生长关系为R12和S7、R12和Cl生长上相互促进,S7与Cl为无关共栖关系。(2)优化后用于混合培养的基质成分为:甘露醇10g,酵母膏1.0g, NaCl0.1g,(NH4)2SO40.5g, K2HPO40.5g, KCl0.2g, MgSO4·7H2O1.0g, MnSO40.004g, CaCO35.0g, FeSO4·7H2O0.003g, CaCl20.1g,钾长石粉2.0g,磷矿粉5.0g,卵磷脂2.0g,Rh溶液4.0mL,蒸馏水1L。培养条件和培养方法为:按R12→S7→C1接种顺序,间隔12h,最适pH7.0,最适温度28℃。3.进行了组合菌系包埋固定化试验,考察包埋材料组成对包埋操作、颗粒基本性能等指标的影响,并进行了不同剂型之间菌体抗逆性比较:(1)初步确定包埋剂主料浓度及配比为SA3.0%-PVA3.0%,在此条件下,包埋的操作性、成球性,以及颗粒机械强度、传质性、包埋率、活菌数及其增殖倍数均较好。(2)优化的包埋剂组成为SA3.0%-PVA(2.5%-3.0%)-(SiO24.0%-CaCO30.3%),在此条件下,操作性、成球性和传质性较好,所得包埋颗粒呈规则球形,直径为3mm-4mm,机械强度为53.4g/g-59.6g/g,包埋率为91.4%-94.3%,经过72h增殖培养,活菌数达到1011个/g,增殖倍数为500倍以上,活菌释放率达到90%以上。(3)颗粒菌剂菌体的耐盐性、耐酸碱性、耐旱性、耐冷热性和耐药性等均较液体菌剂和草炭粉剂有明显的提高。4.化肥、草炭粉剂、包埋菌剂的大豆盆栽比较试验,综合评价了菌剂效果,并明确了较佳的施用方法:(1)菌剂的施用提高了大豆产量和品质,增加了大豆结瘤量、固氮量和养分吸收,改善了大豆生物学性状、土壤有效养分供应能力和土壤生物环境。(2)菌剂与化肥配施互作效应显著,好于单施菌剂和单施同量化肥。(3)包埋菌剂与半量化肥配施效果最好,各项指标均好于全量化肥处理;继续增加化肥配施量互作效应减弱。(4)不论单施或与化肥配合施用包埋菌剂均好于草炭粉剂。