花生根際土壤中促生菌的研究現狀

宋 珂，楊 震，楊佩箐，劉 凡，琚淑明

（徐州工程學院，江蘇 徐州 221000）

0 引 言

花生又名落花生，目前世界上已有100 多個國家將其作為油料作物與經濟作物，其中亞洲最為普遍[1]?；ㄉ土扛哌_50%，是我國主要的油料作物和經濟作物，終年種植面積約460 萬hm2左右。同時我國也是花生最大的生產國與出口國，占全球花生出口量39.6%，其中70%以上的花生集中產區分布于干旱、半干旱地區的古河道故道、丘陵坡地等地[3]。雖然花生屬于抗旱耐堿的固氮植物，但是種植地干旱缺水、土壤肥力低下、土壤鹽堿化以及其他生物脅迫仍是目前制約花生高效生產的主要因素[4]。目前我國花生減產的主要原因有兩類：一類為環境氣候的脅迫造成減產，另一類為遭受病蟲害侵害造成減產，傳統的解決辦法多為工業化肥施用或噴施藥物，但作用效果低下且容易破壞生態環境。

隨著科技的不斷發展，國內外眾多研究學者將目光轉向了生態防治的領域上。從1886 年德國學者赫爾利格爾發現根瘤菌及其應用功能伊始，功能菌種作為肥料調節作物產量的研究愈發蓬勃。近年來隨著生態環境資源的日益緊張和人們對于生態保護越發重視，通過植物根際促生菌達到作物增產及生物防治已然成為趨勢。就我國來看，微生物肥料的研究自張憲武研制的根瘤菌菌劑推出市場至今已有70 多年歷史，近幾十年來微生物肥料的研究也得到了國家的大力支持，中央財政自2016 年啟動了國家重點研發計劃“化學肥料和農藥減施增效綜合技術研發”試點專項，此外關于菌種肥料的研究也帶動了諸多相關技術和產業的發展完善。

1 花生根際促生菌研究現狀

近年來，國際上將植物土壤中對植物有益的根際細菌統稱為植物根際促生菌，其定義為生長在植物根際土壤中或定殖于植物的根莖葉中，至少具備促進植物對土壤中生長元素吸收（如固氮、溶磷、產鐵載體）、促進植物生長（如分泌植物生長素（IAA）等）或提高植物抗性其中之一能力的一類有益細菌[5-6]。

按照PGPR 的功能可將其分為產鐵載體細菌、分泌IAA 細菌、固氮菌、解鉀菌、溶磷菌和具ACC 脫氫酶活性菌。此外，近年來關于植物根際菌群中真菌(例如叢枝菌根真菌、曲霉等)對于植物的促生作用的研究也表明真菌對于植物有促生、防治病蟲害以及解毒等作用[7]。

PGPR 作為可再生低污染的植物促生與病蟲害防治資源自被發現起一直處于各國相關研究學者的視線中，以各種方向與手段不斷開發研究其功能與類型。眾多研究表明，PGPR 不僅能夠促進花生耐鹽生長，而且能夠抵抗土地鹽堿化造成的鹽脅迫。SHARMA 等[8]在研究中發現，在鹽脅迫下，接種PGPR的花生幼苗能夠保持離子穩態，積累較少的活性氧（ROS），并顯示出增強的生長勢。同時CHAUDHARY等[9]在檢驗接種了從鹽生植物中分離的PGPR 對大田種植花生中原生土壤微生物群落影響的研究中，闡述了PGPR 顯著影響和提高了土壤中養分(N、P、K和Fe)的有效性。

目前已鑒定出多種不同種屬的PGPR 菌株，主要種類包括芽孢桿菌屬和假單胞菌屬，但在許多植物的根圍占據絕對優勢的則是熒光假單胞菌(其菌群占比可達60%～93%)，此外還有其他不同菌種。

表1 我國現有注冊花生根際促生菌種類

2 花生根際促生菌應用現狀

2.1 花生應用菌劑登記數量

我國花生根際促生菌的研究起步相對較晚，應用方式多為復合制作為菌劑施加。從2006 年我國國家標準化委員會與國家質量監督檢驗總局發布《農用微生物菌劑》國家標準對微生物肥料進行管理等級制度以來，截至2020 年12 月28 日在農業部微生物肥料質檢中心中登記的菌種肥料注冊共9 161種，其中作用于花生的菌劑共359 種。自2000 年以來登記數量平穩緩慢增加，2018 年出現突發式大量增加后2019 年又出現回落（圖1）。

2.2 我國注冊花生應用菌劑類型

從作用對象上來看，注冊菌劑多為廣譜性菌種肥料，其適用作物涵蓋稻谷類作物、經濟作物、瓜果蔬菜以及花卉產品，其中蔬菜類作物為常作用作物類型最多的作物有234 種，占廣譜肥料的55%（圖2）。

圖1 我國注冊花生應用菌劑登記數量統計

圖2 我國注冊花生應用菌劑常作用作物類型統計

從產品形態上來看以粉劑產品為主占42%，其次是液體產品(30%)和顆粒產品(28%)。從注冊產品類別上來看微生物菌劑最多占51%，其次為生物有機肥(30%)和復合微生物肥料(29%)。

圖3 我國注冊花生應用菌劑類型統計

2.3 我國注冊花生應用菌劑菌種應用頻次

在現有的注冊菌劑中有效菌種中對于芽孢桿菌的應用最大，其中應用頻次最高的為枯草芽孢桿菌（222 次），另外真菌（如細黃鏈霉菌、釀酒酵母、少孢酵母等）也多次被應用于生物菌肥之中（54 次）。應用功能中最多被提到的是解鉀，其次是解磷。另外還有一些本身沒有促生作用的菌種也值得注意，例如解脂假絲酵母等在菌劑中的功能為調節復合菌群的穩定以及為其他菌種提供植物或土壤無法提供的營養物質，是制作復合微生物菌劑的關鍵。

圖4 我國注冊花生應用菌劑菌種應用頻次統計

3 延伸展望

在農業部、國家發展改革委、科技部、自然資源部、生態環境部、國家林草局共同印發的《“十四五”全國農業綠色發展規劃》中提出：2025 年，化肥利用率達到43%以上，比2020 年提高3%，以化肥減量增效為重點，有機肥替代推動，推進農產品加工綠色轉型，發展生態循環農業。PGPR 因為其對植物的促生效果，與有機肥結合制成生物肥料則能夠大大減少化肥的使用，在循環農業和綠色農業的發展中發揮出巨大作用。

我國是花生的種植與出口主產區，種植面積范圍廣大。我國目前關于花生相關的PGPR 研究應用功能單一，實際生產應用少見報道，且多為單一菌種作為菌劑施用，少有復合施用或人工構建花生PGPR 菌群的相關研究。在目前國內微生物肥料大發展的形勢下，應進一步加強相關方面的基礎研究，使花生根際PGPR 研發制作微生物肥料的發展邁入一個嶄新的時代，為中國的環境保護和農業的可持續發展作出更大貢獻。