两株链霉菌对小麦玉米的促生增产作用及机理研究

两株链霉菌对小麦玉米的促生增产作用及机理研究小麦和玉米是中国北方种植面积最大的两种作物,其生产水平直接影响我国粮食安全。2015年中国小麦和玉米平均单产分别为5.39t/hm2和5.89t/hm2,无论与国内的最高产量还是与国外的最高产量比都有很大差距,还有很大的增产潜力。除育种及优化栽培措施外,寻求新的增产途径是目前亟待解决的问题。研究表明,有益细菌及真菌能促进小麦玉米生长、提高产量,但缺乏放线菌对小麦玉米的促生增产研究。本文重点研究了两株防病促生多功能放线菌对小麦玉米的促生增产作用及相关机理。主要结果如下:1.两株链霉菌可促进小麦幼苗生长,提高其诱导抗性。①适宜菌剂包衣量和浸种浓度处理对小麦种子萌发及幼苗生长均有显著的促进作用。包衣量为10、20mg/粒时,小麦发芽率较对照分别提高41.9%、31.3%(P<0.05),稀释10和102倍的浸提液浸种种子活力较对照分别提高31.8%和21.7%(P<0.05);适量菌剂包衣处理对砂培小麦根系鲜质量、植株总鲜质量及叶面积较对照分别增加220.0%～300.0%、85.2%～144.0%及129.5%174.2%(P<0.05)。②在土培试验中,适量菌粉包衣处理小麦叶片POD、PPO活性分别较对照提高46.7%～60.0%、52.5%(P<0.05),但对PAL、MDA的影响未达到显著水平。砂培试验中,适宜稀释度发酵液浸种可使小麦叶片MDA较对照下降34.0%～40.2%(P<0.05)。2.两株链霉菌剂种子包衣对小麦穗分化有显著促进作用。①包衣量为2.5mg/粒时,能明显促进小堰22号茎生长锥伸长,显著增加小堰22号小麦二棱期、护颖分化期的小穗原基数、小花原基数及小花原基分化期的顶端小穗原基数,对高大1号二棱期至小花原基分化期的小穗数及小花原基数和雌雄蕊花原基数增加均有促进作用。②菌剂包衣处理能够促进小堰22号扬花高峰期提前,增加统计时间段内单穗累计开花数量,对高大1号的开花进程没有显著影响,但促进了单穗累计开花数量。③菌剂包衣处理显著提高了小麦4粒、5粒小穗比例,降低了1粒、2粒小穗的比例,增加了大型穗和中型穗的比例及穗粒数,降低了小型穗的比例。小堰22号及高大1号均表现出相同趋势。3.两株链霉菌通过种子包衣对小麦的生物特性、生理生化特性及产量提高均有明显影响。①菌剂包衣能促进小麦根系生长,在返青期,包衣量2.5mg/粒及5.0mg/粒处理次生根鲜质量均较对照增加50%,次生根系条数分别增加62.6%及42.9%,根系总鲜质量均增加75%。②菌剂包衣提高了小麦诱导抗性及抗逆性。分蘖期,包衣量2.5mg/粒处理叶片POD酶活性较对照提高21.2%(P<0.05),灌浆初期5.0mg/粒处理PPO酶活性较对照增加了29.4%,MDA含量降低了36.7%,根系活力增加了24.3%,包衣量2.5mg/粒及5.0mg/粒硝酸还原酶活性较对照分别提高37.4%及65.9%(P<0.05)。③放线菌包衣可提高小麦净光合速率。小麦灌浆初期,包衣量2.5mg/粒及5.0mg/粒处理叶片绿色度、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和单叶水分利用率均较对照有所增加,其中,5.0mg/粒处理的小麦净光合速率较对照增加24.0%(P<0.05)。④菌剂包衣对小麦穗结构及产量有明显影响,包衣量2.5mg/粒处理中大穗型麦穗所占比例较对照增加30.3%,小穗型麦穗所占比例较对照降低22.6%(P<0.05),小麦大穗中的4粒小穗数增加48.6%(P<0.05)。包衣量2.5mg/粒处理小区实收产量较对照增加4.9%(P<0.05)。4.两株链霉菌对玉米的促生作用及对关中夏玉米的增产效果明显。①用稀释102～103倍的娄彻氏链霉菌D74发酵液浸种促使玉米胚根长度增加19.0%～41.3%(P<0.05),根系鲜质量增加60.0%～86.7%(P<0.05);稀释102～103倍的密旋链霉菌Act12发酵液浸种促使玉米胚根和胚轴长度分别增加28.3%～40.0%和50.0%～63.2%(P<0.05);适宜浓度的D74和Act12混合发酵液提高了玉米种子活力,稀释103倍使玉米出苗率提高61.6%(P<0.05),包衣处理对出苗有显著的抑制作用;盆栽试验中,50mg/粒处理时POD、PPO及PAL酶活性较对照分别提高了27.0%、16.8%及21.4%(P<0.05)。②小区试验中,当菌剂包衣量为180mg/粒时,小区玉米出苗率、密度分别增加14.9%、15.8%(P<0.05);根系活力、POD和PAL酶活性及净光合速率均有增加,MDA含量降低,灌浆中期籽粒干质量较对照均增加7.7%,实收产量增加10.1%;180mg/粒+微量元素处理对玉米出苗率、密度及灌浆期籽粒干质量也有同样作用,增产率6.7%。5.两株链霉菌对渭北旱作春玉米的促生增产作用。①菌剂包衣和浸种处理对旱地玉米出苗均有促进作用,其中,包衣处理出苗提前1天,浸种和浸种+微量元素处理使出苗提前2天,包衣及浸种的出苗率较对照分别提高4.3%及3.9%;在所有处理中包衣与浸种处理对玉米株高、穗位和地上生物量的增加均有促进作用,其中浸种处理较对照的地上生物量增加27.9%(P<0.05)。②包衣处理较对照单穗质量、穗长度、结实长度、每行籽粒数和单穗籽粒质量分别增加了5.6%、4.0%、5.6%、6.2%和5.9%,秃尖长度减小了16.8%(P<0.05),单株产量和最终产量分别增加了17.7%和11.5%与对照差异均达到显著水平(P<0.05)。③浸种处理较对照单穗质量、穗长度、结实长度、每行籽粒数、单穗籽粒质量、单穗籽粒数、单株产量均有增加,但未达到显著水平,且产量增加了增率为9.4%;浸种+微量元素处理较对照的穗外径增加12.9%(P<0.05),芯直径减小1.2%(P<0.05),玉米秃尖长度减少18.6%(P<0.05),产量增加6.0%。④在2亩示范区,菌剂包