植物生长促进细菌接种和联合接种对巴西亚马逊州铁铝土中Palisade grass (Urochloa brizantha cv. Marandu)的影响

《Soil Science Society of America Journal》：Plant growth- promoting bacteria inoculation and co-inoculation effects on Palisade grass (Urochloa brizantha cv. Marandu) in ferralsol in Amazonas State, Brazil

　　

森林砍伐主要由三个因素驱动：亚马逊雨林转变为牧场、农业和采矿，以及土地侵占。这些牧场大多退化，有必要恢复其生产能力。微生物接种剂可用于提高养分利用效率。本研究的目的是评估根瘤菌（Rhizobium anhuiense, RZ）、巴西固氮螺菌（Azospirillum brasilense, AZ）和荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens, PF）的接种和联合接种对牧草Urochloa brizantha cv. Marandu生长的影响。在U. brizantha上进行的田间接种试验采用随机区组设计，四次重复。处理包括不同剂量的NPK和接种类型。评估的变量包括株高、分蘖数、生产力和叶片NPK含量。结果显示，对于分蘖数和生产力等变量，肥料剂量与接种处理之间存在交互作用。在某些组合和肥料剂量下，联合接种对生产力和植物养分含量产生了积极影响。这些发现表明，使用不同细菌的接种和联合接种在不同的肥料剂量下，增加了分蘖数、干物质（P和K）以及Palisade grass的产量，正如在AZ + RZ联合接种中所观察到的那样。

**论文解读：植物生长促进细菌接种与联合接种对Palisade grass生长的影响**

**研究背景与问题**

亚马逊雨林是全球最大的热带森林，其砍伐主要源于将森林转化为牧场、农业和采矿用地，其中牧场转化占比超过83%。砍伐后的土壤多为铁铝土（Ferralsol），自然肥力低、酸性强，导致牧场迅速退化，表现为产量下降、杂草增多、土壤养分（尤其是磷P和氮N）耗竭。为恢复退化牧场，通常需施用工业氮磷钾（NPK）肥料，但工业肥料存在环境污染、磷矿资源枯竭、养分利用率低等问题。微生物接种剂，尤其是植物生长促进细菌（Plant Growth-Promoting Bacteria, PGPB），可通过生物固氮、溶磷、产生植物激素（如生长素、细胞分裂素）等机制提高养分利用效率，减少化肥依赖。然而，在亚马逊地区，尚无研究系统评估PGPB接种与联合接种作为牧场恢复策略的效果。因此，研究人员开展了本项研究，旨在评估根瘤菌（Rhizobium anhuiense, RZ）、巴西固氮螺菌（Azospirillum brasilense, AZ）和荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens, PF）的单独接种及联合接种对Palisade grass（Urochloa brizantha cv. Marandu）生长的促进作用，并探讨不同NPK肥料剂量下的效应。该论文发表于《Soil Science Society of America Journal》。

**主要技术方法**

研究在巴西马瑙斯Embrapa Amaz?nia Ocidental的试验田（Ferralsol土壤，气候类型Af）进行，2021年实施。采用随机区组设计，4次重复，共96个小区（每小区9 m2）。因素包括三种NPK剂量（0%：0-0-0 kg ha^-1；50%：50-40-40 kg ha^-1；100%：100-80-80 kg ha^-1）和八种细菌处理（不接种对照SI、单独接种AZ、RZ、PF，以及联合接种AZ+RZ、AZ+PF、RZ+PF、AZ+RZ+PF）。细菌菌株来源于Embrapa Soja的固氮与植物生长促进细菌培养物保藏中心（WFCC #1213， WDCM #1054）。接种物在特定液体培养基中培养至浓度约10⁸ CFU mL^-1，播种时接种于种子。播种后90天，测量株高（cm）、分蘖数、干物质产量（dry shoot mass, DSM，kg ha^-1）及叶片NPK含量，并计算氮、磷、钾在干物质中的积累量（NDSM、PDSM、KDSM）。数据经方差分析（ANOVA）和Scott–Knott检验（p<0.10），并进行Pearson相关性分析。

**研究结果**

**株高（Height）**
株高仅受肥料剂量影响，与接种处理无关。50%和100%剂量的株高分别比0%剂量高出18%和28%，但两者间无显著差异。

**分蘖数（Tillers）**
分蘖数在0%和100%剂量下各处理间无差异；但在50%剂量下，单独接种RZ及联合接种AZ+RZ、RZ+PF、AZ+RZ+PF处理的分蘖数显著高于不接种对照，分别增加25.81%、59.04%、35.08%和32.92%。部分联合接种处理（AZ+RZ、PF+RZ、AZ+PF+RZ）的分蘖数在不同肥料剂量间存在差异，而单独接种AZ、PF、RZ及联合接种AZ+PF的处理则无剂量效应。

**氮干物质积累量（NDSM）**
NDSM在0%和100%剂量下各处理间无差异；在50%剂量下，AZ、AZ+RZ和不接种处理显著高于其他组合。AZ+RZ联合接种在50%剂量下的NDSM比0%剂量增加782%，RZ+PF联合接种在100%剂量下比0%增加134%。

**磷干物质积累量（PDSM）**
PDSM在0%和100%剂量下各处理间无差异；在50%剂量下，AZ+RZ联合接种的PDSM比0%剂量增加约12倍，AZ+RZ+PF联合接种增加2倍。单独接种RZ在100%剂量下PDSM比0%增加近3倍。

**钾干物质积累量（KDSM）**
KDSM在0%和50%剂量下各处理间无差异；在100%剂量下，单独接种RZ及联合接种AZ+PF、AZ+RZ、RZ+PF、AZ+RZ+PF的KDSM显著高于其他处理，分别比不接种对照在0%剂量下高出214%、109%、115%、156%和162%。

**产量（Yield）**
产量在0%和100%剂量下各处理间无差异；在50%剂量下，AZ+RZ联合接种的产量显著高于其他处理，比不接种对照高44%。单独接种RZ和联合接种RZ+PF仅在100%剂量下产量较高，而AZ+RZ联合接种在50%和100%剂量下均表现较高产量。

**相关性分析**
株高与产量、NDSM、KDSM呈正相关；分蘖数与PDSM、KDSM呈正相关；产量与NDSM、PDSM、KDSM呈正相关；NDSM与PDSM、KDSM呈正相关；PDSM与KDSM呈正相关。

**讨论与结论**

讨论部分指出，株高增加主要源于肥料中的氮、磷、钾对光合作用和细胞伸长的促进作用，与接种无关。分蘖数、NDSM、PDSM和产量在50%肥料剂量下受接种与联合接种的交互作用影响，这归因于PGPB产生植物激素（如生长素、细胞分裂素）以及溶磷作用，其中AZ+RZ联合接种表现出协同效应。然而，含有PF的联合接种（如AZ+PF、AZ+PF+RZ）未产生协同，可能由于PF产生抗生素（如2,4-二乙酰基间苯三酚）或氰化氢等物质抑制了其他微生物的生长。KDSM在100%剂量下增加，可能与RZ和Pseudomonas的解钾能力及生长素促进根系生长有关。NDSM在所有剂量下均未受接种显著影响，可能与高氮肥抑制微生物固氮作用有关。总体而言，接种效果依赖于肥料剂量和微生物组合，在50% NPK剂量下效果最显著，说明PGPB可在减量施肥条件下有效提高牧草产量和养分积累。

**研究结论**
本研究通过接种和联合接种在不同肥料剂量下的结果，揭示了其对Palisade grass产量的影响。研究发现，株高受肥料剂量影响，而接种、联合接种与肥料剂量的交互作用影响了分蘖数、NDSM、PDSM、KDSM和产量。此外，单独接种RZ和联合接种在不同肥料剂量下增加了分蘖数。NDSM未受接种和联合接种处理影响，而KDSM在100%肥料剂量下对单独接种RZ和联合接种有响应。此外，AZ和RZ的联合接种显著提高了PDSM和Palisade grass的产量。这些发现表明，AZ+RZ联合接种具有应用潜力，尤其是在减量施肥条件下，可作为亚马逊退化牧场恢复策略的一部分。然而，仍需在不同土壤类型及Palisade grass产量评估中进一步研究接种和联合接种植物生长促进微生物的效果。