我国植烟土壤微生物研究进展

我国植烟土壤微生物研究进展

土壤微生物积极参与土壤物质的转化，促进土壤形成和肥力的发展，有效转化植物养分，促进土壤结构的形成和改善，以及有毒物质的分解和净化。倘若把土壤中生物全部消灭,土壤便失去活力;为此,章家恩提出“土壤生态肥力”的概念,并以土壤生物多样性、土壤生物量及生物适应性与稳定性为其定量诊断的指标。植烟土壤微生物活动在土壤结构改良、烟草养分利用率和抗病性的提高、优质烟叶生产等方面具有重要作用。1植烟土壤微生物群落特征植烟土壤三大菌群的微生物以细菌数量占绝对优势,其次是放线菌和真菌,这与其它农田土壤中的微生物分布状况相似。烟田土壤外根际细菌量>根表细菌量>内根际细菌量,外根际细菌量是根表细菌量的10~100倍,是内根际细菌的1000~100000倍。移栽后,根际细菌量渐渐上升,至封顶期达最高峰,随后又逐渐下降。也有研究表明,烟株旺长期的根际微生物活动最旺盛。在烟草不同生育期,根际微生物种群变化明显,非根际微生物则趋于平稳;在烟草全生育期,根际微生物总量大于非根际土壤微生物总量。在根际细菌的动态变化中,外根际细菌变化幅度最大,其次是根表细菌,再次是内根际细菌。不同生态条件下土壤微生物区系存在差异。高肥力土壤的烟区根际细菌数量较多,根际放线菌数量随土壤肥力降低而减少,真菌数量与土壤肥力无明显正相关关系。植烟低肥力潮土和高肥力黄壤中微生物数量存在明显垂直分布,除固氮菌外,微生物数量在0~40cm土层中随土壤深度增加均逐渐减少。在根际土壤中,各类微生物在烟草生长周期中以相互协作及制约的模式存在,通过基础的、有原则的活动形成相互联系的工作网络,以确保植物与土壤的健康发展以及农业和自然生态系统的稳定性。土壤三大微生物类群数量增多,相应的烟叶产量、上中等烟比例提高。适宜的氮磷钾肥料配比可以提高植烟土壤氨化细菌、纤维素分解菌等有益微生物生理群数量,烟叶产量和上中等烟比例相应提高。对植烟土壤微生物区系的研究较不系统,主要是针对植物促生根际微生物(PGPR)进行研究。植烟土壤根际细菌主要有假单胞菌(Pseudomonas),尤以荧光假单胞菌(P.fluorescens)最为常见,还有土壤杆菌(Agrobacterium)、色杆菌(Achromobacter)、肠杆菌(Enterobacter)、欧氏杆菌(Erwinia)、黄单胞菌(Xanthomonas)、沙雷氏菌(Serratia)、芽孢杆菌(Bacillus)等。植烟土壤根际氨化细菌数量在烤烟生长初期较低,继而随烤烟生育期的变化逐渐增加,至烤烟成熟中期达最大值,随后有所下降;硝化细菌数量在烤烟伸根期最高,然后不断下降,至现蕾期降至最低点,随后表现回升趋势;反硝化细菌的变化趋势与硝化细菌完全相反。王超对植烟土壤植物促生根际细菌进行研究,分离得到24个细菌纯化分离物,其中固氮细菌7个,磷细菌10个,钾细菌6个,对多种烟草病原菌具有较强拮抗作用的细菌分离培养物1个,并根据菌体形态、生理生化指标和16SrDNA序列分析将这24个细菌纯化分离物鉴定到属。刘延荣等对山东烟区土壤VA菌根进行研究,用湿筛倾倒蔗糖浮选法分离鉴定出2个属11个种,其中德里球囊霉(G.delhienseMukerji,Bhattacharjee&Tewari)、聚集球囊霉(G.glomerulatumSieverding)、网状球囊霉(G.reticulatumBhattacharjee&Mukerji)和詹氏无梗孢囊霉(A.gerdemanniiSchenck&Nicolson)4个种为我国新纪录。方宇澄等从全国主要烟区12个省采集烟草根际土壤样本,分离出294株VA菌根菌,鉴定定名33种,其中13种为国内新记录种。植烟土壤放线菌的研究则鲜有报道。2土壤微生物数量变化土壤微生物生态系统受施肥、地膜覆盖、农药等诸多农艺措施的影响。目前对植烟土壤微生物生态系统研究最多的是肥料种类和施肥方式,而轮作方式、农药、地膜覆盖等方面相对较少。土壤微生物是土壤的重要组成部分,它对土壤肥力的形成和植物营养的转化起着积极的作用。我国植烟土壤长期使用化肥,导致土层板结,肥力下降,土壤微生物多样性减少,严重影响烟叶质量。有机肥的施用可改善土壤微生物的生长环境,同时也是土壤微生物取得能量和养分的主要来源;因此,关于施肥措施对植烟土壤微生物种类和数量影响的研究,在最近十几年较为活跃。杨宇虹等研究认为,前作或当季施用不同有机肥料对土壤细菌、真菌、放线菌总量及其高峰持续时间有不同影响,前作或当季施用腐熟猪粪,移栽后63d真菌总量增加,当季施用腐熟猪粪、菜籽饼和腐熟秸秆在移栽后63d放线菌总量增加。烟田增施有机肥草炭可以增加土壤真菌、细菌和放线菌数量。在烤烟生长前期施用饼肥能增加氨化细菌数量,后期则能增加纤维素分解菌数量。单一施用化肥的土壤由于通透性差,氮素反硝化细菌的数量总是大于硝化细菌的数量,氮素损失较多,不利于氮素的涵养。施用石灰调节福建低pH植烟土壤,土壤中细菌、放线菌、好气性纤维分解菌、亚硝化细菌的数量明显增加,真菌数量显著减少。硝态氮和氨态氮的不同配比对土壤微生物数量影响较小,但氮肥施用方式对其影响较大。根际土壤氨化细菌与根际土壤有效氮呈显著负相关;根际土壤硝化细菌与根际土壤无机态氮(氨态氮、硝态氮)呈极显著正相关,与根际土壤有效氮呈显著正相关;根际土壤反硝化细菌与根际土壤无机态氮呈显著负相关;根际土壤微生物量氮与烤烟氮素吸收量呈极显著正相关。其他农艺措施对植烟土壤微生物生态系统的影响研究也逐年增多。秸秆还田能显著提高20~40cm耕作层土壤中细菌、解磷菌、解钾菌数量,绿肥翻压也可以显著增加植烟土壤微生物数量,地膜覆盖可以改变根际和非根际土壤细菌、真菌、放线菌的数量。烟草不宜连作,否则会导致植烟土壤细菌总量下降,而反硝化细菌、放线菌和真菌数量有增加的趋势。此外,重金属污染对土壤微生物生态系统的影响和破坏也不容忽视。马新明等通过盆栽试验研究了镉(Cd)、铅(Pb)污染对烤烟根区微生物和烟叶品质的影响,认为烟草根区真菌、细菌、放线菌和钾细菌数量随污染浓度的增大呈下降趋势,且烟叶品质指标趋于不协调。不同土壤微生物在烟草不同生育期对Cd、Pb污染的响应各异,在团棵期和现蕾期,真菌较为敏感,细菌则在团棵期反应最敏感。对于Cd污染,放线菌在采收期反应敏感,Pb污染以现蕾期最敏感。土壤汞污染会导致植烟土壤细菌数量急剧下降,严重影响烟株的生长发育。3烟草病的抗菌剂和抗菌制剂土壤是天然的微生物资源库,许多植物病虫害的生防资源都来自土壤,因此可以从植烟土壤中筛选、分离对烟草病原菌具有拮抗作用的菌种,用以制成生防菌剂防治田间病害,此方面研究已经受到高度重视并日益深入。自20世纪90年代初开始,我国开展了烟草根结线虫病的生物防治研究,在资源收集、菌株筛选、剂型研制、生产技术、大田应用及土壤生态等方面做了大量研究工作,目前已从植烟土壤中分离出许多根结线虫拮抗真菌。李天飞等从烟草根结线虫病根及植烟土壤中分离鉴定出5种捕食线虫真菌,节丛孢属的Arthrobotrysoligospora,A.cladodes,A.musiformis,单项孢属的Monacrosporiumlysipaga,M.megalosporum及内寄生真菌轮枝菌属的Verticilliumsp.。杨树军等从云南植烟土壤和病根中筛选分离得到2株真菌(编号分别是FDT-10和HLD-5),对烟草根结线虫病的防效与化学药剂相当。祝明亮等从云南省植烟土壤和病根中分离鉴定出400株拮抗烟草根结线虫病的真菌,它们包括拟青霉属(Paecilomyces)、镰刀菌属(Fusarium)、普可尼亚属(Pochonia)、木霉属(Trichoderma)、链格孢属(Alternaria)、曲霉属(Aspergillus)、青霉属(Penicillium)、柱孢菌属(Cylindrocarpon)、茎点霉属(Phoma)、单顶孢属(Monacrosporium)、钩丝孢属(Harposporium)、节丛孢属(Arthrobotrys)、矛束孢属(Doratomyces)等21属及一些不产孢的拮抗真菌,其中淡紫拟青霉(P.lilacinus)、厚垣孢普可尼亚菌(P.chlamydosporium)、尖孢镰刀菌(F.oxysporumSchl.)的分离频率最高,约占分离数量的60%。分离筛选的淡紫拟青霉IPC和厚孢轮枝菌(V.chlamydosporium)ZK7生防菌剂对烟草根结线虫具有较好的防治效果。目前已经研制出了防治烟草根结线虫病的生防商品制剂,如“线虫必克”和“灭线灵”等。王玲玲从陕西植烟土壤中分离到对烟草野火病菌有拮抗作用的细菌127株,拮抗活性最强的菌株W-5233为芽孢枯草杆菌(Bacillussubtilis)。王丽珍从重庆烟区植烟土壤筛选出对烟草赤星病、烟草黑胫病和烟草青枯病具有拮抗作用的细菌752株。杨献营等从烟草根际土壤筛选出了2株对烟草赤星病有较强拮抗作用的芽孢杆菌(Bacillussp)和假单孢杆菌(Pseudomonassp),对烟草赤星病具有明显的抑制作用。何莲从植烟土壤中筛选拮抗烟草赤星病的放线菌,而王革等则从植烟土壤中分离筛选出拮抗烟草赤星病的木酶菌。丁爱云等从山东的烟草、辣椒和番茄土壤中分离出对烟草赤星病、野火病或青枯病有拮抗作用的细菌33株,放线菌22株。方敦煌等从植烟土壤中分离筛选出16个对烟草猝倒病有稳定防效的细菌。此外,还从植烟土壤中分离筛选出了降解烟碱的功能菌。雷丽萍等从云南和四川等的烟样和土壤中分离出2株降解烟碱的细菌,烟碱降解率分别为36.9%和37.25%,并对其发酵条件进行详细研究。夏振远从7个植烟土壤中分离培养得到34个降烟碱菌株,对降解能力最强的K9菌株进行16sRNA鉴定,确定属于烟草节杆菌(Arthrobacternicotianae)。4环境条件对微生物群落结构的影响深入研究植烟土壤微生物,对于提高我国烟叶生产质量,改善香气品质具有重要意义。目前如下研究尚不系统:我国不同烟区、土壤类型、气候条件下的植烟土壤微生物的种类和丰度,各种微生物在生境中的地位和功能,环境条件变化对微生物群落结构的影响,微生物群落的多样性与微生物群落的稳定性之间的关系等。此外,植烟土壤微生物区系的分子水平研究也