锡金有机农业系统中本土解磷细菌的功能多样性与优化：生态适应性与生物肥料潜力

《Organic Agriculture》：Functional diversity and optimization of native phosphate- solubilizing bacteria in Sikkim’s Organic Farming System: Ecological adaptation and biofertilizer potential

　　

摘要

磷限制是制约可持续作物生产力的主要因素，而过度依赖化学肥料会加速环境退化和有限磷酸盐储备的枯竭。锡金，作为世界首个全面有机邦，提供了一个独特的喜马拉雅农业生态系统，用于探索本土植物促生微生物。在本研究中，从代表不同农业气候区的六个地点的有机和常规耕作系统的根际土壤中分离并表征了解磷细菌 (PSB)。共分离出十株 PSB 菌株，有机土壤中的菌群数量显著高于常规土壤 (9.0 × 10? CFU g?1 对 4.7 × 10? CFU g?1；p < 0.05)。16S rRNA 基因测序显示，具有重要农业意义的芽孢杆菌属 (Bacillus)物种占主导地位。在分离菌株中，SG04 (枯草芽孢杆菌) 和 SG02 (韦莱斯芽孢杆菌) 表现出卓越的多功能性能，包括高磷溶化指数 (PSI > 3.5)、液体培养中大量磷酸盐释放 (186.3 ± 12.4 和 178.5 ± 10.8 μg P?O? mL?1)、升高的吲哚 -3-乙酸产量 (41.2 ± 2.8 和 38.5 ± 2.3 μg mL?1) 以及强铁载体活性 (指数 > 3.5)。响应面法确定的最佳溶磷条件为 pH 6.6–6.8、31–32 °C 以及约 1.5% (v/v) 的接种量 (R2 ≈ 0.94)。多元分析表明，土壤 pH 值和海拔可能对 PSB 功能特征产生比单纯耕作系统更强的结构效应，表明其适应了酸性、磷受限的喜马拉雅土壤。这些发现突出了本土 PSB 的功能丰富性及其作为当地适应型生物肥料在山区农业生态系统中实现可持续养分管理的潜力。

图形摘要

磷限制是制约可持续作物生产力的主要因素，而过度依赖化学肥料会加速环境退化和有限磷酸盐储备的枯竭。锡金，作为世界首个全面有机邦，提供了一个独特的喜马拉雅农业生态系统，用于探索本土植物促生微生物。在本研究中，从代表不同农业气候区的六个地点的有机和常规耕作系统的根际土壤中分离并表征了解磷细菌 (PSB)。共分离出十株 PSB 菌株，有机土壤中的菌群数量显著高于常规土壤 (9.0 × 10? CFU g?1 对 4.7 × 10? CFU g?1；p < 0.05)。16S rRNA 基因测序显示，具有重要农业意义的芽孢杆菌属 (Bacillus)物种占主导地位。在分离菌株中，SG04 (枯草芽孢杆菌) 和 SG02 (韦莱斯芽孢杆菌) 表现出卓越的多功能性能，包括高磷溶化指数 (PSI > 3.5)、液体培养中大量磷酸盐释放 (186.3 ± 12.4 和 178.5 ± 10.8 μg P?O? mL?1)、升高的吲哚 -3-乙酸产量 (41.2 ± 2.8 和 38.5 ± 2.3 μg mL?1) 以及强铁载体活性 (指数 > 3.5)。响应面法确定的最佳溶磷条件为 pH 6.6–6.8、31–32 °C 以及约 1.5% (v/v) 的接种量 (R2 ≈ 0.94)。多元分析表明，土壤 pH 值和海拔可能对 PSB 功能特征产生比单纯耕作系统更强的结构效应，表明其适应了酸性、磷受限的喜马拉雅土壤。这些发现突出了本土 PSB 的功能丰富性及其作为当地适应型生物肥料在山区农业生态系统中实现可持续养分管理的潜力。

图形摘要