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主持人:徐 冉
根瘤菌(rhizobia)属于革兰氏阴性细菌[1],呈杆状或球状、有鞭毛和荚膜、不生芽孢[2],可在多数豆科植物的根或茎上诱发其皮层细胞增生,形成根瘤或茎瘤固氮共生体系[3],将空气中的氮气转化成植物可利用的形式,对寄主植物氮素供应和土壤氮素富集意义重大[4]。近年来,木本豆科植物根瘤菌在生态改良和农林业可持续发展中的作用日益凸显,研究人员对木本豆科植物根瘤菌研究关注度增强,其中刺槐(Robinia pseudoacacia)[5]、花榈木(Ormosia henryi)[6-7]、厚荚相思(Acacia crassicarpa)[8]等树种在根瘤菌新种的发现、根瘤菌遗传多样性及系统发育、优良菌株筛选及生理生态效应等方面取得了阶段性研究成果。南洋楹Falcataria falcata 是豆科Leguminosae含羞草亚科Mimosaceae常绿高大乔木,是国际林业研究协会(IUFRO)大力提倡并推广的热带亚热带速生固氮树种之一[9]。我国自1940 年开始引种南洋楹,该树种在广东、广西、海南等南方省(区)表现出较强的适应性和速生性,主要以短周期速生工业用材树种定位发展,其卓越的速生能力为增加森林碳汇、缓解木材供给压力作出了重要贡献,而其根瘤菌及其应用的相关研究目前尚较为缺乏。在仅有的2篇相关报道中,王作明等[10]通过对8种豆科植物回接根瘤菌对比研究时发现,南洋楹根瘤菌的固氮效率高达92.13%,对幼苗生长促进作用最显著;潘超美等[11]利用感染南洋楹根瘤的土壤来育苗,发现其地上部分生物量比不接种的增加20%左右,但上述二者的研究均在常规育苗并结合施肥的条件下开展,无法精准考察根瘤菌对南洋楹幼苗生长的影响。因此,本研究在实验室控肥控杂菌条件下,通过开展不同基质中接种根瘤菌与施营养元素的对比育苗试验,揭示不同试验处理下南洋楹幼苗的生长动态特征及生长效应的差异性,筛选有利于根瘤菌充分发挥效应的育苗基质类型,为根瘤菌在南洋楹苗木培育生产上的应用提供科学依据。
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南洋楹苗龄30~90 d的生长情况、生长动态见表1和图1。苗龄30 d时,不同处理组合幼苗均能正常生长,基质为蛭石的苗高生长量优于石英砂35.0%~48.2%,但地径生长差异不大,介于0.60~0.76 mm间。苗龄60 d时,不同处理组合的苗高差异缩小,介于5.01~5.61 mm间,其中,石英砂+根瘤菌、石英砂+营养液的苗高生长表现均比较迅速,生长量分别比苗龄30 d时增长1.65 cm和1.78 cm;蛭石+根瘤菌、蛭石+营养液的苗高生长表现则相对缓慢,生长量分别比苗龄30 d时增长0.85 cm和0.47 mm,不同处理组合的地径出现显著差异(P<0.05);石英砂+根瘤菌、蛭石+根瘤菌的地径显著优于或优于石英砂+营养液、蛭石+营养液,而对照组合明显表现出缺乏养分的状态,生长迟缓,叶片黄化、掉落,蛭石CK的叶缘出现褐斑。苗龄90 d时,不同处理组合的幼苗进入生长高峰期,其中,石英砂+根瘤菌的苗高生长量和地径分别比苗龄60 d时增长了5.00 cm、0.86 mm。石英砂基质的苗木壮实、叶色较浓绿;蛭石基质的苗木细长、叶色偏黄,而对照组合则全部枯黄、生长停滞。从整体生长动态对比而言,接种处理的幼苗整体呈现出先平稳后加速的生长趋势,其地径的生长速度持续高于同种基质施营养液的幼苗,施营养液处理的幼苗始终保持一定速度的持续生长趋势,而对照组合缓慢生长至60 d后,逐渐枯黄、生长停滞。
表 1 南洋楹幼苗生长情况
Table 1. Growth of seedlings of Paraserianthes falcataria
苗龄/d Seedling age/d 处理 Treatment 苗高/cm Seedling height/cm 地径/mm Ground diameter/mm 生长状况 Growth status 30 石英砂+根瘤菌Quartz sand + Rhizobia 3.36±0.92 b 0.76±0.10 a 叶色嫩绿,生长正常 light green leaf,normal growth 蛭石+根瘤菌 Vermiculite + Rhizobia 4.98±0.77 a 0.73±0.13 a 叶色嫩绿,生长正常 light green leaf,normal growth 石英砂+营养液 Quartz sand+Nutrient 3.38±0.33 b 0.75±0.08 a 叶色嫩绿,生长正常 light green leaf,normal growth 蛭石+营养液 Vermiculite +Nutrient 4.76±0.88 a 0.73±0.11 a 叶色嫩绿,生长正常 light green leaf,normal growth 石英砂CK Quartz sand CK 3.20±0.72 b 0.69±0.15 ab 叶色嫩绿、偏黄,生长正常 light green and slightly yellow leaf, normal growth 蛭石CK Vermiculite CK 4.33±1.05 ab 0.60±0.12 b 叶色嫩绿、偏黄,生长正常 light green and slightly yellow leaf, normal growth 60 石英砂+根瘤菌Quartz sand + Rhizobia 5.01±1.13 ab 1.28±0.07 a 叶色绿,植株壮实 green and strong 蛭石+根瘤菌 Vermiculite + Rhizobia 5.45±0.70 a 1.23±0.20 ab 叶色较绿生长正常 green leaf,normal growth 石英砂+营养液 Quartz sand+Nutrient 5.16±0.78 ab 1.14±0.18 b 叶色较绿,生长正常 green leaf,normal growth 蛭石+营养液 Vermiculite +Nutrient 5.61±1.07 a 1.05±0.31 bc 叶色较绿,植株细长 green and slender 石英砂CK Quartz sand CK 4.52±0.83 ab 0.83±0.11 c 叶黄化,出现掉叶现象 yellowing and leaf shedding 蛭石CK Vermiculite CK 4.86±1.20 ab 0.71±0.14 c 叶黄化、叶缘出现褐斑,掉叶 yellowing and leaf shedding,foxiness 90 石英砂+根瘤菌Quartz sand + Rhizobia 10.1±0.65 a 2.14±0.17a 叶色浓绿,生长旺盛 dark green and grow vigorously 蛭石+根瘤菌 Vermiculite + Rhizobia 9.23±0.48 ab 1.60±0.05 bc 叶色较绿,植株细长 green and slender 石英砂+营养液 Quartz sand+Nutrient 8.18±0.58 b 1.67±0.11 b 叶色绿,生长正常 green leaf,normal growth 蛭石+营养液 Vermiculite +Nutrient 7.93±0.57 c 1.44±0.05 c 叶色黄绿,生长正常 light green and slightly yellow leaf ,normal growth 石英砂CK Quartz sand CK 全株枯黄,生长停滞 vegetative chlorosis,stop growing 蛭石CK Vermiculite CK 全株枯黄,生长停滞 vegetative chlorosis,stop growing 注: 不同字母表示差异达显著水平(P<0.05)。Note: Different letters indicate significant difference at 0.05 level. -
对不同试验处理幼苗在苗龄90 d时的苗高和地径进行方差分析(表2)和生长量柱状图比较分析(图2)。方差分析结果(表2)表明,4种不同试验处理间的苗高和地径差异均达到极显著水平(P<0.01)。进一步进行多重比较,结果(图2-B、C)表明,石英砂+根瘤菌的苗高显著优于施营养液的2个处理(P<0.01),其他3个处理间的苗高差异不显著;石英砂+根瘤菌的地径与其他3个处理间差异达到极显著水平(P<0.001),蛭石+根瘤菌的地径与2个施营养液处理间差异均不显著,而石英砂+施营养液的地径与蛭石+施营养液的处理间达到显著水平(P<0.05)。
表 2 不同试验处理苗高和地径方差分析
Table 2. Variance analysis of seedling height and ground diameter of different treatments
性状Trait 自由度Freedom 平方和Squares 均方Mean square F值F value P 苗高Seedling height 3 14.102 5 4.700 8 7.93 0.001 8 地径Ground diameter 3 1.002 1 0.334 1 19.24 <0.000 1 图 2 不同试验处理90 d苗木生长情况(A)及苗高和地径柱状图(B、C)
Figure 2. Histogram of seedling height and ground diameter at 90 d for different experimental treatments
通过90 d接种处理与施营养液处理生长效应量化对比分析(表3),石英砂基质中接种处理的苗高和地径分别达10.10 cm和2.14 mm,优于同种基质施加营养液的生长效果,其中苗高比施营养液处理提高9.4%,地径提高33.8%,说明接种对地径的促生作用大于苗高。由图2-A可见,接种处理的幼苗枝叶浓绿、健壮,表现出旺盛的生长态势;蛭石基质中接种处理的苗高和地径分别为8.18 cm和1.67 mm,比施营养液处理提高3.2%和16.0%,但该基质中的幼苗表现为地径生长较慢、叶色黄绿、植株纤细、枝叶稀疏的状态。
表 3 不同试验处理生长效应对比
Table 3. Comparison of the growth effect of inoculation and nutrient application treatments
性状Trait 石英砂基质Quartz sand 蛭石基质Vermiculite 接种Inoculation 施营养液Nutrient application 接种/施营养液高 %Inoculation/nutrient application % 接种Inoculation 施营养液Nutrient application 接种/施营养液高 %Inoculation/nutrient application % 苗高/cmSeedling height 10.10 a 8.18 bc 9.4 9.23 ab 7.93 c 3.2 地径/mmGround diameter 2.14 a 1.67 b 33.8 1.60 bc 1.44 c 16.0 注: 表中同行不同字母表示差异达显著水平(P<0.05)。Note: Different letters indicate significant difference at 0.05 level.
Effect of rhizobia on seedling growth of Falcataria falcata
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摘要: 精准考察根瘤菌对南洋楹幼苗生长过程中的影响效应,为根瘤菌在南洋楹苗木培育生产上的应用提供科学依据。利用自主分离纯化得到的菌株ZS530-8作为根瘤菌接种菌剂,开展不同基质中接种根瘤菌与施营养元素对比育苗试验,定期测定苗高、地径等生长指标,分析不同试验处理下幼苗生长动态及生长效应的差异性。南洋楹芽苗从种植到苗龄30 d时,不同试验处理及对照组合幼苗均能正常生长,苗高的差异仅体现于不同育苗基质间;接种处理的幼苗在苗龄30~60 d时,苗高和地径生长速度逐渐加快,在苗岭60~90 d时出现生长高峰期,呈现出先平稳后加速的生长趋势,施营养液处理的幼苗始终保持一定速度的持续生长趋势,而对照自苗龄60 d后不能正常生长;苗龄90 d时,接种处理的苗高和地径达到8.18~10.10 cm和1.67~2.14 mm,分别比对应基质中施营养液处理提高3.2%~9.4%和16.0%~33.8%,石英砂+根瘤菌处理的地径始终优于蛭石+根瘤菌处理,差异达到极显著水平(P<0.001)。根瘤菌为南洋楹幼苗生长提供了以氮元素为主的必需养分元素,对南洋楹幼苗生长特别是苗期地径生长具有明显促进作用,其促生效应随苗龄的增长而增强,质地稳定、疏松透气、pH值中性偏酸的基质环境更有利于根瘤菌促生效应的发挥。Abstract: An attempt was made to analyze the effect of rhizobia on seedling growth of Falcataria falcata, which could provide scientific basis for the application of rhizobia in seedling cultivation of F. falcata. A rhizobium strain ZS530-8 isolated and purified was used as an inoculant, and an inoculation and nutrient application comparative trial was made in different culture substrates. Seedling height and ground diameter were regularly measured to analyze the differences in seedling growth dynamics and growth effects in different treatments. From planting to 30 d, the seedlings of F. falcata grew normally in different treatments, and the difference in seedling height was only observed in the different culture substrates. The growth rate of seedling height and ground diameter of the inoculated seedlings gradually increased from 30 d to 60 d, and the growth peak occurred from 60 d to 90 d, showing a trend of steady and then accelerated growth. The seedlings treated with nutrients maintained a trend of continuous growth at a certain rate, while the control failed to grow normally after 60 d. At 90 d, the height and ground diameter of inoculated seedlings were 8.18-10.10 cm and 1.67-2.14 mm, which were 3.2%-9.4% and 16.0%-33.8% higher than those of the nutrient treated seedlings in the corresponding substrates, respectively. The ground diameter of the quartz sand + rhizobia treatment was consistently better than that of the vermiculite + rhizobia treatment, and the difference reached a highly significant level (P<0.001). Rhizobia provide nitrogen-based essential nutrient elements for the growth of the seedlings of F. falcata, and have a significant effect on the growth of the seedlings, especially the growth of seedling ground diameter, and their growth-promoting effect is enhanced with the growth of the seedlings. The culture substrates with stable, loose and well-aerated texture and pH neutral acid are more conducive to growth-promoting of rhizobia.
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Key words:
- Falcataria falcata /
- rhizobia /
- seedling growth /
- effect analysis
注释:1) 叶静 -
图 2 不同试验处理90 d苗木生长情况(A)及苗高和地径柱状图(B、C)
*表示0.05水平差异显著;**表示0.01水平差异显著;***表示0.001水平差异显著;****表示0.0001水平差异显著。
Fig. 2 Histogram of seedling height and ground diameter at 90 d for different experimental treatments
* indicates significant difference at 0.05 level;** indicates significant difference at 0.01 level;*** indicates significant difference at 0.001 level;**** indicates significant difference at 0.0001 level.
表 1 南洋楹幼苗生长情况
Table 1 Growth of seedlings of Paraserianthes falcataria
苗龄/d Seedling age/d 处理 Treatment 苗高/cm Seedling height/cm 地径/mm Ground diameter/mm 生长状况 Growth status 30 石英砂+根瘤菌Quartz sand + Rhizobia 3.36±0.92 b 0.76±0.10 a 叶色嫩绿,生长正常 light green leaf,normal growth 蛭石+根瘤菌 Vermiculite + Rhizobia 4.98±0.77 a 0.73±0.13 a 叶色嫩绿,生长正常 light green leaf,normal growth 石英砂+营养液 Quartz sand+Nutrient 3.38±0.33 b 0.75±0.08 a 叶色嫩绿,生长正常 light green leaf,normal growth 蛭石+营养液 Vermiculite +Nutrient 4.76±0.88 a 0.73±0.11 a 叶色嫩绿,生长正常 light green leaf,normal growth 石英砂CK Quartz sand CK 3.20±0.72 b 0.69±0.15 ab 叶色嫩绿、偏黄,生长正常 light green and slightly yellow leaf, normal growth 蛭石CK Vermiculite CK 4.33±1.05 ab 0.60±0.12 b 叶色嫩绿、偏黄,生长正常 light green and slightly yellow leaf, normal growth 60 石英砂+根瘤菌Quartz sand + Rhizobia 5.01±1.13 ab 1.28±0.07 a 叶色绿,植株壮实 green and strong 蛭石+根瘤菌 Vermiculite + Rhizobia 5.45±0.70 a 1.23±0.20 ab 叶色较绿生长正常 green leaf,normal growth 石英砂+营养液 Quartz sand+Nutrient 5.16±0.78 ab 1.14±0.18 b 叶色较绿,生长正常 green leaf,normal growth 蛭石+营养液 Vermiculite +Nutrient 5.61±1.07 a 1.05±0.31 bc 叶色较绿,植株细长 green and slender 石英砂CK Quartz sand CK 4.52±0.83 ab 0.83±0.11 c 叶黄化,出现掉叶现象 yellowing and leaf shedding 蛭石CK Vermiculite CK 4.86±1.20 ab 0.71±0.14 c 叶黄化、叶缘出现褐斑,掉叶 yellowing and leaf shedding,foxiness 90 石英砂+根瘤菌Quartz sand + Rhizobia 10.1±0.65 a 2.14±0.17a 叶色浓绿,生长旺盛 dark green and grow vigorously 蛭石+根瘤菌 Vermiculite + Rhizobia 9.23±0.48 ab 1.60±0.05 bc 叶色较绿,植株细长 green and slender 石英砂+营养液 Quartz sand+Nutrient 8.18±0.58 b 1.67±0.11 b 叶色绿,生长正常 green leaf,normal growth 蛭石+营养液 Vermiculite +Nutrient 7.93±0.57 c 1.44±0.05 c 叶色黄绿,生长正常 light green and slightly yellow leaf ,normal growth 石英砂CK Quartz sand CK 全株枯黄,生长停滞 vegetative chlorosis,stop growing 蛭石CK Vermiculite CK 全株枯黄,生长停滞 vegetative chlorosis,stop growing 注: 不同字母表示差异达显著水平(P<0.05)。Note: Different letters indicate significant difference at 0.05 level.表 2 不同试验处理苗高和地径方差分析
Table 2 Variance analysis of seedling height and ground diameter of different treatments
性状Trait 自由度Freedom 平方和Squares 均方Mean square F值F value P 苗高Seedling height 3 14.102 5 4.700 8 7.93 0.001 8 地径Ground diameter 3 1.002 1 0.334 1 19.24 <0.000 1 表 3 不同试验处理生长效应对比
Table 3 Comparison of the growth effect of inoculation and nutrient application treatments
性状Trait 石英砂基质Quartz sand 蛭石基质Vermiculite 接种Inoculation 施营养液Nutrient application 接种/施营养液高 %Inoculation/nutrient application % 接种Inoculation 施营养液Nutrient application 接种/施营养液高 %Inoculation/nutrient application % 苗高/cmSeedling height 10.10 a 8.18 bc 9.4 9.23 ab 7.93 c 3.2 地径/mmGround diameter 2.14 a 1.67 b 33.8 1.60 bc 1.44 c 16.0 注: 表中同行不同字母表示差异达显著水平(P<0.05)。Note: Different letters indicate significant difference at 0.05 level. -
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