丁方麗李 嫚劉東平張忠良孫治強(qiáng)樸鳳植*申順善*

（1河南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，河南鄭州 450002；2河南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，河南鄭州 450002）

植物根際促生細(xì)菌（plant growth promoting rhizobacteria，簡(jiǎn)稱PGPR）是指自由存在于植物根際范圍中的一類可促進(jìn)植物生長、防治病害、增加產(chǎn)量的細(xì)菌的統(tǒng)稱（Kloepper et al.，1980）。PGPR菌株可通過溶磷、解鉀、固氮、產(chǎn)生植物激素等作用，直接促進(jìn)植物生長，提高產(chǎn)量；還可以通過產(chǎn)生嗜鐵素和抗生素等抑制病原物的生存與繁殖，進(jìn)而減輕作物病害，改善植物根際土壤微生態(tài)環(huán)境，間接促進(jìn)植物生長（Jung et al.，2007；李冰 等，2015）。如：從辣椒根際分離得到的具有產(chǎn)生IAA能力的枯草芽孢桿菌NJAU-G10能顯著促進(jìn)辣椒幼苗的生長和根系發(fā)育（張楊 等，2015）；枯草芽孢桿菌QM3能顯著增加番茄植株葉片數(shù)，促進(jìn)番茄株高及根系發(fā)育，且有效防治番茄早疫?。ê嗥?等，2011）；在大豆根際同時(shí)接種慢生大豆根瘤菌和膠質(zhì)類芽孢桿菌后，土壤酶活性顯著提高（劉

麗 等，2015）。由于PGPR具有促進(jìn)植物生長、防治植物病害和改善植物根際土壤微生態(tài)環(huán)境的優(yōu)良特性，因此，很多學(xué)者都積極投入到PGPR的開發(fā)、應(yīng)用研究中。邱勤等（2011）研究指出，將PGPR菌劑施于土壤后，能顯著促進(jìn)苜蓿的生長，同時(shí)增加土壤中細(xì)菌、真菌、放線菌等微生物的數(shù)量，進(jìn)而提高土壤養(yǎng)分。普城沙雷菌（Serratia plymuthica）A21-4是從洋蔥根際土壤中分離出的辣椒疫病生防菌，能有效定殖在辣椒根系及根際土壤，抑制辣椒疫病的發(fā)生（Shen et al.，2005），同時(shí)，能顯著促進(jìn)辣椒生長，改善辣椒根際土壤微生態(tài)環(huán)境（呂雅悠 等，2016）。在前期A21-4對(duì)辣椒的促生作用研究的基礎(chǔ)上，本試驗(yàn)探究了A21-4對(duì)黃瓜生長及根際土壤微生態(tài)環(huán)境的影響，以期為A21-4在黃瓜實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

A21-4的利福平標(biāo)記菌株（100 μL·mL-1）由河南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物病害生物防治研究室在-80 ℃超低溫冰箱保存?zhèn)溆茫稽S瓜品種為寒育6號(hào)（河南豫藝種業(yè)科技發(fā)展有限公司選育）；供試培養(yǎng)基為TSA培養(yǎng)基（Tryptic Soy Broth Difco. 30 g，瓊脂 18 g，蒸餾水1 000 mL）、AIA培養(yǎng)基（Actinomycete Isolation Agar Difco. 22 g，蒸餾水1 000 mL）和PDA培養(yǎng)基（Potato Dextrose Broth Difco. 24 g，瓊脂18 g，蒸餾水1 000 mL）。

1.2 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)于2017年1～6月在河南省鄭州市毛莊綠園蔬菜基地進(jìn)行。1月17日在日光溫室穴盤播種育苗，2月17日移栽到大棚，施肥按照蔬菜基地常規(guī)管理進(jìn)行，6月15日拉秧結(jié)束。

1.2.1 A21-4菌懸液的配制及處理 將A21-4在TSA培養(yǎng)基上培養(yǎng)48 h后，用0.1 mol·L-1MgSO4無菌溶液配制成108cfu·mL-1的A21-4菌懸液。黃瓜育苗期和田間生育期分別用A21-4菌懸液處理，在育苗期，第1片真葉展開時(shí)，用A21-4菌懸液進(jìn)行灌根處理（50 mL·株-1）；移栽10 d后再用A21-4菌懸液進(jìn)行灌根處理（200 mL·株-1），以清水處理為對(duì)照，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)150株（6行·重復(fù)-1，25 株·行-1）。

1.2.2 黃瓜生育指標(biāo)和生理指標(biāo)的測(cè)定 2月17日，即黃瓜播種后30 d，每個(gè)重復(fù)選9株，每個(gè)處理3次重復(fù)，測(cè)定黃瓜苗期株高、莖粗、地上部鮮質(zhì)量、根鮮質(zhì)量和第3片真葉的葉綠素含量；3月19日，即移栽后30 d，每個(gè)重復(fù)取5株，每個(gè)處理3次重復(fù)，測(cè)定黃瓜開花期株高、莖粗、葉片數(shù)、葉面積和開花數(shù)；在黃瓜苗期（2月17日）、開花期（3月19日）、初果期（4月7日）、盛果期（5月2日）和采收后期（6月7日）分別測(cè)定根系活力。葉綠素含量的測(cè)定采用分光光度法，根系活力的測(cè)定采用氯化三苯基四氮唑法（高俊鳳，2006）。

1.2.3 黃瓜產(chǎn)量和品質(zhì)相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定 黃瓜采收期，每個(gè)重復(fù)選取30株（6行·重復(fù)-1，5株·行-1），每個(gè)處理3次重復(fù)，采集黃瓜果實(shí)，采用稱重法測(cè)定單株黃瓜果實(shí)質(zhì)量，直至結(jié)果期完結(jié)后，計(jì)算單株產(chǎn)量和每667 m2產(chǎn)量。黃瓜初果期、盛果期和采收后期分別測(cè)定品質(zhì)相關(guān)指標(biāo)，VC含量采用2，6-二氯酚靛酚滴定法測(cè)定，蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍(lán)G250法測(cè)定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定（蒼晶和趙會(huì)杰，2013）。

1.2.4 黃瓜根際土壤酶活性的測(cè)定 在黃瓜開花期、初果期、盛果期和采收后期分別測(cè)定根際土壤脲酶、磷酸酶、過氧化氫酶和蔗糖酶活性。黃瓜根際土壤樣品的采集：輕輕撥開黃瓜表層土壤，收集黃瓜根際土壤，過60目篩，每處理3次重復(fù)。脲酶活性采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測(cè)定，磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測(cè)定，過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法測(cè)定，蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定（關(guān)蔭松，1986）。

1.2.5 黃瓜根際土壤微生物數(shù)量的測(cè)定 在黃瓜開花期、初果期、盛果期和采收后期分別測(cè)定黃瓜根際土壤細(xì)菌、真菌和放線菌的數(shù)量。土壤樣品的采集方法同1.2.4，根際土壤微生物的測(cè)定采用稀釋平板涂布法。稱取1 g土樣，倒入裝有100 mL無菌水的三角瓶中，充分振蕩，然后用無菌水進(jìn)行梯度稀釋，配制成一系列濃度梯度的稀釋液，將0.1 mL的稀釋液均勻涂布在含PCNB的TSA平板上，置于28 ℃恒溫箱中培養(yǎng)3 d后調(diào)查細(xì)菌數(shù)量；將0.1 mL的稀釋液均勻涂布在含乳酸的PDA平板上，置于26 ℃恒溫箱中培養(yǎng)5 d后調(diào)查真菌數(shù)量；將0.1 mL的稀釋液均勻涂布在含乳酸的AIA平板上，置于28 ℃恒溫箱中培養(yǎng)7 d后調(diào)查放線菌數(shù)量。調(diào)查細(xì)菌和真菌采用新鮮土樣，調(diào)查放線菌采用自然風(fēng)干的土樣。

1.2.6 黃瓜根際土壤速效氮、磷、鉀的測(cè)定 在黃瓜開花期、初果期、盛果期和采收后期分別測(cè)定黃瓜根際土壤速效氮、磷和鉀的含量。土壤樣品的采集方法同1.2.4，速效氮含量的測(cè)定采用堿解擴(kuò)散法，速效磷含量的測(cè)定采用碳酸氫鈉法，速效鉀含量的測(cè)定采用乙酸銨浸提，火焰光度法（鮑士旦，1999）。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2003和SPSS 13.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用Duncan氏新復(fù)極差法（SSR法）進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 A21-4對(duì)黃瓜生育指標(biāo)和生理指標(biāo)的影響

A21-4處理能顯著促進(jìn)苗期和田間生育期黃瓜生長發(fā)育。在苗期，株高、莖粗、地上部鮮質(zhì)量和根鮮質(zhì)量分別比對(duì)照增加48.17%、3.62%、111.25%和53.03%，葉綠素含量比對(duì)照增加27.84%（表1）；在開花期，黃瓜株高、莖粗、葉片數(shù)、葉面積和開花數(shù)分別比對(duì)照增加27.57%、13.63%、22.35%、36.64%和23.42%（表2）。同時(shí)，A21-4處理顯著提高了黃瓜各生育期的根系活力，在苗期、開花期、初果期、盛果期和采收后期，分別比對(duì)照提高70.83%、40.50%、73.58%、112.61%和50.00%（表3）。

2.2 A21-4對(duì)黃瓜產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)相關(guān)指標(biāo)的影響

A21-4顯著提高了黃瓜產(chǎn)量，每667 m2產(chǎn)量達(dá)到2 512.74 kg，比對(duì)照增產(chǎn)32.22%（表4）。同時(shí)，A21-4顯著增加了黃瓜果實(shí)的蛋白質(zhì)、可溶性糖和VC含量，在黃瓜初果期、盛果期和采收后期，蛋白質(zhì)含量分別比對(duì)照增加150.51%、17.51%和25.65%，可溶性糖含量分別比對(duì)照增加1.07%、3.51%和13.75%，VC含量分別比對(duì)照增加123.44%、11.76%和59.06%（表5）。

表1 A21-4對(duì)黃瓜苗期生育指標(biāo)和葉綠素含量的影響

表2 A21-4對(duì)黃瓜開花期生育指標(biāo)的影響

表3 A21-4對(duì)黃瓜根系活力的影響

表4 A21-4對(duì)黃瓜產(chǎn)量的影響

表5 A21-4對(duì)黃瓜果實(shí)品質(zhì)相關(guān)指標(biāo)的影響

2.3 A21-4對(duì)黃瓜根際土壤酶活性的影響

A21-4顯著提高了黃瓜根際土壤酶活性。在黃瓜開花期、初果期、盛果期和采收后期，A21-4處理的黃瓜根際土壤脲酶活性分別比對(duì)照提高15.05%、20.05%、14.37%和29.29%，磷酸酶活性分別比對(duì)照提高36.28%、57.77%、146.02%和115.74%，蔗糖酶活性分別比對(duì)照提高10.26%、25.69%、208.33%和55.56%，過氧化氫酶活性分別比對(duì)照提高70.00%、62.50%、14.77%和20.97% （圖1）。

2.4 A21-4對(duì)黃瓜根際土壤微生物數(shù)量的影響

A21-4能顯著增加黃瓜根際土壤細(xì)菌（采收后期除外）和放線菌的數(shù)量，顯著減少真菌的數(shù)量。在黃瓜開花期、初果期、盛果期和采收后期，A21-4處理的黃瓜根際土壤細(xì)菌的數(shù)量分別比對(duì)照增加25.75%、26.19%、18.31%和10.49%，放線菌的數(shù)量分別比對(duì)照增加63.00%、64.86%、11.66%和106.75%，而真菌的數(shù)量分別比對(duì)照減少36.40%、36.81%、26.55%和45.81%（表6）。

2.5 A21-4對(duì)黃瓜根際土壤速效氮、磷、鉀含量的影響

A21-4顯著增加了黃瓜根際土壤速效氮（開花期除外）、磷和鉀的含量（圖2）。在黃瓜開花期、初果期、盛果期和采收后期，A21-4處理的黃瓜根際土壤速效氮含量分別比對(duì)照增加1.47%、8.86%、61.12%和22.59%，速效磷含量分別比對(duì)照增加35.16%、26.94%、6.98%和10.02%，速效鉀含量分別比對(duì)照增加27.84%、9.66%、13.71%

和29.33%。

表6 A21-4對(duì)黃瓜根際土壤微生物的影響

圖1 A21-4對(duì)黃瓜根際土壤酶活性的影響

圖2 A21-4對(duì)黃瓜根際土壤速效氮、磷、鉀含量的影響

3 結(jié)論與討論

PGPR是定殖于植物根際環(huán)境中的一類能夠促進(jìn)植物生長、提高作物產(chǎn)量和減輕植物病害等的有益細(xì)菌。一般認(rèn)為，PGPR菌株通過溶磷、固氮、分泌生長激素等直接作用促進(jìn)植物生長，也通過抑制有害微生物而間接促進(jìn)植物生長（田婧 等，2016）。李想等（2017）的研究表明，枯草芽孢桿菌LX-4、地衣芽孢桿菌LX-5和解淀粉芽孢桿菌LX-7不僅能通過產(chǎn)生生長素、細(xì)胞分裂素和赤霉素等有效促進(jìn)煙草的生長，還具有廣譜抑菌效果。環(huán)狀芽孢桿菌XD-K-2能通過解鉀作用顯著促進(jìn)小白菜地上部生長，同時(shí)增加根際土壤中全鉀含量（陳易 等，2016）。多黏類芽孢桿菌Cp-S316能夠通過產(chǎn)生肽類活性物質(zhì)強(qiáng)烈抑制煙草赤星病菌菌絲生長，進(jìn)而促進(jìn)煙草的健康生長（王智文 等，2007）。A21-4對(duì)辣椒具有促生長和增產(chǎn)效果，同時(shí)能改善辣椒根際土壤微生態(tài)環(huán)境，并有效防治辣椒疫病的發(fā)生（呂雅悠 等，2016）。本試驗(yàn)結(jié)果表明，A21-4對(duì)黃瓜生長同樣具有顯著的促進(jìn)效果，可以提高黃瓜品質(zhì)、調(diào)節(jié)黃瓜根際土壤微生態(tài)環(huán)境，是具有應(yīng)用潛力的微生物資源。另外，之前的室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果表明，A21-4具有解磷和產(chǎn)生吲哚乙酸的功能（張維娜，2013），能降低黃瓜根際土壤疫霉菌和腐霉菌的密度，但A21-4發(fā)揮促生作用的具體機(jī)制及其應(yīng)用技術(shù)還需要進(jìn)一步探討。

植物根際土壤酶活性、土壤微生物、土壤理化性質(zhì)與寄主植物生長有密切關(guān)系。土壤酶活性反映了土壤的健康狀況，土壤過氧化氫酶能轉(zhuǎn)化土壤中有機(jī)質(zhì)，土壤脲酶能促進(jìn)氮素循環(huán)，土壤磷酸酶與土壤有機(jī)磷的轉(zhuǎn)化有關(guān)。土壤速效養(yǎng)分可直接被植物吸收利用，與土壤酶活性密切相關(guān)（陳志芳 等，2014）。本試驗(yàn)中，A21-4顯著提高了黃瓜根際土壤過氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶和磷酸酶的活性，進(jìn)而提高了辣椒根際土壤速效氮、磷和鉀含量。另外，土壤微生物也直接參與植物根際有機(jī)質(zhì)的分解和養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化，且和土壤酶活性密切相關(guān)。吳傳萬等（2014）的研究結(jié)果表明，土壤磷酸酶活性與細(xì)菌和放線菌數(shù)量具有顯著正相關(guān)；脲酶、蔗糖酶和過氧化氫酶活性與真菌數(shù)量極顯著負(fù)相關(guān)，并與放線菌數(shù)量極顯著正相關(guān)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，A21-4提高了黃瓜根際土壤細(xì)菌和放線菌的數(shù)量，而減少了真菌的數(shù)量，這與土壤酶活性和速效氮、磷、鉀含量的提高具有一定的正相關(guān)關(guān)系。A21-4對(duì)土壤酶活性、土壤速效養(yǎng)分和土壤微生物的具體影響，及其相關(guān)性有待進(jìn)一步研究。

鮑士旦．1999．土壤農(nóng)化分析．北京：中國農(nóng)業(yè)出版社．

蒼晶，趙會(huì)杰．2013．植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教程．北京：高等教育出版社．

陳易，程永毅，郭濤，申鴻．2016．一株具紫色土親和性解鉀菌的篩選及促生效應(yīng)．西南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，38（5）：58-65．

陳志芳，劉金福，吳則焰．2014．不同海拔土壤理化性質(zhì)與酶活性研究．河北北方學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，30（1）：38-42．

高俊鳳．2006．植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)．北京：高等教育出版社．

關(guān)蔭松．1986．土壤酶及其研究方法．北京：中國農(nóng)業(yè)出版社．

胡青平，徐建國，程麗萍，田呈瑞．2011．枯草芽胞桿菌QM3防治番茄早疫病和促進(jìn)幼苗生長的研究．植物保護(hù)，37（4）：95-100．

李冰，龔文秀，李清，孫樂妮，曹媛媛，唐欣昀．2015．植物根際促生菌株對(duì)小麥根系發(fā)育的影響．安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，42（2）：276-282．

李想，劉艷霞，夏范講，蔡劉體，張恒，石俊雄．2017．煙草根際促生菌（PGPR）的篩選、鑒定及促生機(jī)理研究．中國煙草學(xué)報(bào)，23（3）：111-118．

劉麗，馬鳴超，姜昕，關(guān)大偉，杜秉海，曹鳳明，李?。?015．根瘤菌與促生菌雙接種對(duì)大豆生長和土壤酶活的影響．植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，21（3）：644-654．

呂雅悠，于迪，丁方麗，樸鳳植，申順善．2016．促植物生長根際細(xì)菌A21-4對(duì)田間辣椒生長及根際土壤微生態(tài)環(huán)境的影響．中國生物防治學(xué)報(bào)，32（1）：86-92．

邱勤，張磊，韓光，石杰，胡正峰．2011．使用PGPR菌劑及苜蓿培肥新墾地土壤研究．西南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，33（5）：109-115．

田婧，李邵，連青龍，魯少尉，馬寧，鮑順淑．2016．植物根際促生菌在蔬菜種植中的應(yīng)用進(jìn)展．北方園藝，（6）：181-185．

王智文，劉訓(xùn)理，何亮，夏尚遠(yuǎn)，崔萍，吳凡．2007．Cp-S316菌株發(fā)酵培養(yǎng)基的優(yōu)化及其對(duì)煙草赤星病菌的抑制作用．農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，26（2）：723-728．

吳傳萬，杜小鳳，顧大路，楊文飛，文廷剛，王偉中．2014．植物源藥肥對(duì)溫室黃瓜生長發(fā)育和土壤環(huán)境的影響．江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，30（1）：92-99．

張維娜．2013．普城沙雷菌A21-4誘導(dǎo)辣椒抗性作用及其機(jī)理的初步研究〔碩士論文〕．鄭州：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)．

張楊，文春燕，趙買瓊，張苗，高琦，李榮，沈其榮．2015．辣椒根際促生菌的分離篩選及生物育苗基質(zhì)研制．南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，38（6）：950-957．

Kloepper J W，Leong J，Teintze M，Schroth M N．1980．Enhanced plant growth by siderophores produced by plant growth-promoting rhizobacteria．Nature，286（2）：885-886．

Jung H K，Kim J R，Woo S M，Kim S D．2007．Selection of the auxin，siderophore，and cellulose-producing PGPR，Bacillus licheniformisK11 and its plant growth promoting mechanisms．Journal of the Korean Society for Applied Biological Chemistry，50（1）：23-28．

Shen S S，Choi O H，Park S H，Kim C G，Park C S．2005．Root colonizing and biocontrol competency ofSerratia plymuthicaA21-4 against Phytophthora blight of pepper．Plant Pathology Journal，21（1）：64-67．