花生根际土壤中促生菌的研究现状

宋 珂，杨 震，杨佩箐，刘 凡，琚淑明

（徐州工程学院，江苏 徐州 221000）

0 引 言

花生又名落花生，目前世界上已有100 多个国家将其作为油料作物与经济作物，其中亚洲最为普遍[1]。花生含油量高达50%，是我国主要的油料作物和经济作物，终年种植面积约460 万hm2左右。同时我国也是花生最大的生产国与出口国，占全球花生出口量39.6%，其中70%以上的花生集中产区分布于干旱、半干旱地区的古河道故道、丘陵坡地等地[3]。虽然花生属于抗旱耐碱的固氮植物，但是种植地干旱缺水、土壤肥力低下、土壤盐碱化以及其他生物胁迫仍是目前制约花生高效生产的主要因素[4]。目前我国花生减产的主要原因有两类：一类为环境气候的胁迫造成减产，另一类为遭受病虫害侵害造成减产，传统的解决办法多为工业化肥施用或喷施药物，但作用效果低下且容易破坏生态环境。

随着科技的不断发展，国内外众多研究学者将目光转向了生态防治的领域上。从1886 年德国学者赫尔利格尔发现根瘤菌及其应用功能伊始，功能菌种作为肥料调节作物产量的研究愈发蓬勃。近年来随着生态环境资源的日益紧张和人们对于生态保护越发重视，通过植物根际促生菌达到作物增产及生物防治已然成为趋势。就我国来看，微生物肥料的研究自张宪武研制的根瘤菌菌剂推出市场至今已有70 多年历史，近几十年来微生物肥料的研究也得到了国家的大力支持，中央财政自2016 年启动了国家重点研发计划“化学肥料和农药减施增效综合技术研发”试点专项，此外关于菌种肥料的研究也带动了诸多相关技术和产业的发展完善。

1 花生根际促生菌研究现状

近年来，国际上将植物土壤中对植物有益的根际细菌统称为植物根际促生菌，其定义为生长在植物根际土壤中或定殖于植物的根茎叶中，至少具备促进植物对土壤中生长元素吸收（如固氮、溶磷、产铁载体）、促进植物生长（如分泌植物生长素（IAA）等）或提高植物抗性其中之一能力的一类有益细菌[5-6]。

按照PGPR 的功能可将其分为产铁载体细菌、分泌IAA 细菌、固氮菌、解钾菌、溶磷菌和具ACC 脱氢酶活性菌。此外，近年来关于植物根际菌群中真菌(例如丛枝菌根真菌、曲霉等)对于植物的促生作用的研究也表明真菌对于植物有促生、防治病虫害以及解毒等作用[7]。

PGPR 作为可再生低污染的植物促生与病虫害防治资源自被发现起一直处于各国相关研究学者的视线中，以各种方向与手段不断开发研究其功能与类型。众多研究表明，PGPR 不仅能够促进花生耐盐生长，而且能够抵抗土地盐碱化造成的盐胁迫。SHARMA 等[8]在研究中发现，在盐胁迫下，接种PGPR的花生幼苗能够保持离子稳态，积累较少的活性氧（ROS），并显示出增强的生长势。同时CHAUDHARY等[9]在检验接种了从盐生植物中分离的PGPR 对大田种植花生中原生土壤微生物群落影响的研究中，阐述了PGPR 显著影响和提高了土壤中养分(N、P、K和Fe)的有效性。

目前已鉴定出多种不同种属的PGPR 菌株，主要种类包括芽孢杆菌属和假单胞菌属，但在许多植物的根围占据绝对优势的则是荧光假单胞菌(其菌群占比可达60%～93%)，此外还有其他不同菌种。

表1 我国现有注册花生根际促生菌种类

2 花生根际促生菌应用现状

2.1 花生应用菌剂登记数量

我国花生根际促生菌的研究起步相对较晚，应用方式多为复合制作为菌剂施加。从2006 年我国国家标准化委员会与国家质量监督检验总局发布《农用微生物菌剂》国家标准对微生物肥料进行管理等级制度以来，截至2020 年12 月28 日在农业部微生物肥料质检中心中登记的菌种肥料注册共9 161种，其中作用于花生的菌剂共359 种。自2000 年以来登记数量平稳缓慢增加，2018 年出现突发式大量增加后2019 年又出现回落（图1）。

2.2 我国注册花生应用菌剂类型

从作用对象上来看，注册菌剂多为广谱性菌种肥料，其适用作物涵盖稻谷类作物、经济作物、瓜果蔬菜以及花卉产品，其中蔬菜类作物为常作用作物类型最多的作物有234 种，占广谱肥料的55%（图2）。

图1 我国注册花生应用菌剂登记数量统计

图2 我国注册花生应用菌剂常作用作物类型统计

从产品形态上来看以粉剂产品为主占42%，其次是液体产品(30%)和颗粒产品(28%)。从注册产品类别上来看微生物菌剂最多占51%，其次为生物有机肥(30%)和复合微生物肥料(29%)。

图3 我国注册花生应用菌剂类型统计

2.3 我国注册花生应用菌剂菌种应用频次

在现有的注册菌剂中有效菌种中对于芽孢杆菌的应用最大，其中应用频次最高的为枯草芽孢杆菌（222 次），另外真菌（如细黄链霉菌、酿酒酵母、少孢酵母等）也多次被应用于生物菌肥之中（54 次）。应用功能中最多被提到的是解钾，其次是解磷。另外还有一些本身没有促生作用的菌种也值得注意，例如解脂假丝酵母等在菌剂中的功能为调节复合菌群的稳定以及为其他菌种提供植物或土壤无法提供的营养物质，是制作复合微生物菌剂的关键。

图4 我国注册花生应用菌剂菌种应用频次统计

3 延伸展望

在农业部、国家发展改革委、科技部、自然资源部、生态环境部、国家林草局共同印发的《“十四五”全国农业绿色发展规划》中提出：2025 年，化肥利用率达到43%以上，比2020 年提高3%，以化肥减量增效为重点，有机肥替代推动，推进农产品加工绿色转型，发展生态循环农业。PGPR 因为其对植物的促生效果，与有机肥结合制成生物肥料则能够大大减少化肥的使用，在循环农业和绿色农业的发展中发挥出巨大作用。

我国是花生的种植与出口主产区，种植面积范围广大。我国目前关于花生相关的PGPR 研究应用功能单一，实际生产应用少见报道，且多为单一菌种作为菌剂施用，少有复合施用或人工构建花生PGPR 菌群的相关研究。在目前国内微生物肥料大发展的形势下，应进一步加强相关方面的基础研究，使花生根际PGPR 研发制作微生物肥料的发展迈入一个崭新的时代，为中国的环境保护和农业的可持续发展作出更大贡献。