高效解钾菌的筛选及其对烟草幼苗养分吸收与生长促进的机制研究

为解决烟草种植土壤中钾素生物有效性低的问题，研究人员从四川凉山州烟田土壤中筛选出高效解钾菌(KSB) Paenibacillus sp. SKL51、Klebsiella oxytoca SKT41和Enterobacter hormaechei PTG11。通过体外实验证实三者解钾效率显著高于参考菌株Bacillus mucilaginosus（最高提升55.1%），并能同步释放Ca2+、Mg2+等矿质养分。温室盆栽试验显示PTG11使烟草株高增加45%、生物量提升83%，并通过改变土壤微生物群落结构（如增加Acinetobacter、Bacillus等有益菌丰度）显著提高养分有效性。该研究为开发烟草专用生物肥料提供了理论依据，对减少化学钾肥使用具有重要生态意义。

　　

烟草作为全球重要经济作物，对钾(K)的需求量极高，但中国约63.1%的耕地土壤存在钾素不足问题。传统钾肥利用率不足2%，且易因雨水冲刷造成环境污染。如何激活土壤中"不可利用态"钾成为农业可持续发展的关键挑战。在此背景下，乐山师范学院旅游与地理科学学院的高佳宁（Jia-ning Gao）团队联合中国科学院南京土壤研究所研究人员，从四川烟田土壤中筛选出高效解钾微生物，系统研究了其对烟草生长和土壤微生态的调控机制，成果发表在《BMC Plant Biology》。

研究采用梯度稀释法从紫色土中初筛211株细菌，通过透明圈法和液体培养从36株候选菌中鉴定出3株高效KSB（SKL51、SKT41、PTG11）。利用16S rRNA测序进行分子鉴定，通过HPLC分析有机酸分泌特征，结合温室盆栽实验（土壤类型为红壤，烟草品种为中川208）评估菌株对植物生长、养分吸收及土壤微生物群落的影响。

高效解钾菌的筛选与鉴定
通过改良Aleksandrov培养基从烟田土壤分离到36株具解钾潜力的细菌，其中Paenibacillus sp. SKL51、K. oxytoca SKT41和E. hormaechei PTG11在7天培养中对钾长石的解钾量分别达28.8±6.8、30.1±6.7和29.1±1.0 μg mL^-1，显著高于参考菌株B. mucilaginosus（6.72±0.58 μg mL^-1）。系统发育树分析显示这些菌株与已知KSB具有99%以上序列相似性。

矿质养分释放与有机酸分泌特征
三株KSB分泌的低分子量有机酸(LMWOAs)以琥珀酸（最高138.7 μg mL^-1）为主，其中SKL51分泌总量最高（214.9±50.6 μg mL^-1）。Spearman分析显示琥珀酸与K⁺释放显著正相关（PTG11组r=0.89），而SKT41分泌的苹果酸与Mg²⁺溶解密切相关（r=0.82）。值得注意的是，PTG11对Ca²⁺的溶解能力最强（174.1±29.4 μg mL^-1），而SKL51更利于Mg²⁺释放（52.7±3.0 μg mL^-1）。

植物促生效应与养分吸收
温室实验中，PTG11处理使烟草株高和生物量分别增加45%与83%，其分泌的吲哚乙酸(IAA)含量达109.5±6.8 μg mL^-1，显著高于其他菌株。养分分析显示SKT41促进K、N、Mg吸收效果最佳（分别提升81.6%、73.4%和35.5%），而PTG11处理组的P、Ca吸收量最高（增加69.1%和23.9%）。根际土壤检测发现接种菌剂使水溶性钾含量提升91.2%（PTG11组达65.4 mg kg^-1），交换性钾增加65.3%。

土壤微生物群落重构
高通量测序表明，接种KSB未改变优势菌门（变形菌门、厚壁菌门等）组成，但显著影响属水平分布：RT组（B. mucilaginosus）使Bacillus相对丰度升至9.2%，PTG11处理促进Faecalibacterium（7.9%）和Asaia（8.1%）增殖。冗余分析(RDA)揭示土壤pH、速效氮(AN)、速效磷(AP)是驱动微生物群落变化的关键因子（累计解释方差46.25%）。

该研究首次系统揭示了E. hormaechei PTG11通过协同调控有机酸分泌（琥珀酸为主）和IAA合成，实现"解钾-促生-改土"三重效应的分子机制。相较于传统解钾菌B. mucilaginosus，PTG11对烟草具有更强的宿主特异性，其诱导的土壤微生物群落变化与养分有效性提升显著相关。尽管K. oxytoca SKT41展现出优异的解钾能力，但其潜在致病风险需通过田间试验进一步评估。研究成果为开发烟草专用微生物肥料提供了优选菌种资源，对推动钾素资源可持续利用具有重要实践价值。