一株高效解钾菌的筛选鉴定及其对烟草吸收钾磷的影响

吴俊林，张正杨，李　翔，等．一株高效解钾菌的筛选鉴定及其对烟草吸收钾磷的影响［Ｊ］．江苏农业科学，２０２０，４８（５）：２７６－２８０．ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０２０．０５．０５４

一株高效解钾菌的筛选鉴定及其

对烟草吸收钾磷的影响

吴俊林１，张正杨２，李　翔１，栗卫华１，毕乐乐３，冯国胜１，王红保１，周　权１，郝浩浩１，刘建丰４，贾　峰５

（１．河南省驻马店市烟草公司泌阳县分公司，河南泌阳４６３７００；２．江西省烟草公司，江西南昌３３００２５；３．华环国际烟草有限公司，安徽凤阳２３３１２１；４．河南省农业科学院农业经济与信息研究所，河南郑州４５０００２；５．河南工业大学生物工程学院，河南郑州４５０００１）

　　摘要：以河南省驻马店市泌阳县植烟区土壤为原料，从中筛选与鉴定了一株高效解钾菌并对其进行实验室和烟田解钾和溶磷试验。结果表明，该解钾菌为不动杆菌，实验室验证该菌株的解钾和溶磷能力比较强；烟草大田试验表明，该解钾菌能够使土壤中的不溶性钾溶解，供烟草吸收和生长需要，对烟叶中钾含量的吸收与利用有协调促进作用，对烟草植株的生长有明显的促进作用，从而提高烟田烟叶的产量和质量，有利于增加植烟的经济效益。　　关键词：解钾菌；筛选；烟草；钾吸收；磷吸收

　　中图分类号：Ｓ５７２．０６；Ｓ１８２　　文献标志码：Ａ　　文章编号：１００２－１３０２（２０２０）０５－０２７６－０４

　　前期研究表明，河南省驻马店市泌阳县植烟土壤里存在大量的缓效钾和缓效磷，但在烟叶生长过

１］

程中不能被烟草吸收和利用［，这是造成烟叶中钾

表面的有机酸浓度大大增加，从而使矿物中的钾被

１１］

。也有学者提出了细菌矿物复合体综释放出来［

合作用假说，即细菌通过表面多糖与矿物质形成细菌矿物复合体，细菌对矿物表面疏松部位产生溶蚀作用，溶蚀后的小颗粒包裹在有机质中使接触面增大，加剧溶蚀作用，该复合体的微环境发生改变，如有机酸富集、氧化还原电位变化等，使溶蚀进一步扩大，矿物颗粒晶格发生形变或崩解，在氢离子的帮助下，钾离子释放，而细菌吸收钾离子，促进钾离

１２］

子的进一步释放［。

含量较低的原因之一。农业生产中大量化肥的施用，特别是多施氮磷、不施或少施钾肥，使得北方土

２］

壤的缺钾现象越来越严重［；而土壤中９５％的钾为

矿物钾形态，可供植物吸收利用的速效钾不超过

３］２％［。研究发现，微生物解钾菌能够实现矿物钾

的生物有效化利用，在延边、云南、福建以及河南烟区都能够分离出解钾菌，能够增加烟草的生长与品

４－７］质，提高烟农的经济收入［。

ＮＡ、ＲＮＡ、ＡＴＰ和磷酸类脂等生命大分磷是Ｄ

子的重要组成部分，也是植物生长发育的关键物

１３－１６］

质［，土壤中的磷浓度成为土壤肥力最重要的限１７－１８］

。解钾菌一般也有溶出土壤中制性因素之一［

１９－２０］

不溶性矿物磷，提高土壤磷肥力的能力［。溶磷

解钾菌别称硅酸盐细菌，是一类可以将土壤中难溶性的钾（长石或云母等硅酸盐）变为可溶性状态供植物吸收利用的一类微生物。解钾菌分泌有

８］

机酸是溶解硅酸盐矿物并释钾的主要原因［。解

钾菌产生的特殊酶能破坏矿物晶格结构，或因其表

９－１０］面的物化作用而使钾释放出来［。有些解钾菌

微生物肥料的施用，能够缓解长期施用化学肥料引起的土壤板结等问题，而高效、稳定的溶磷菌株的

２１－２５］

获取，成为构建微生物磷肥的关键［。

菌株能分泌大量相对分子量小的有机酸和胞外多糖，胞外多糖可将解钾菌与矿物包埋在一起使矿物

收稿日期：２０１９－０２－２１

基金项目：河南省驻马店市烟草公司科技计划；河南工业大学校基础研究重点培育基金（编号：２０１３ＪＣＹＪ０５）。

１９８６—），男，河南确山人，助理农艺师，主要从事作者简介：吴俊林（烟叶生产与管理研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｇｒｙｘ１２２６＠１２６．ｃｏｍ。

通信作者：郝浩浩，硕士，助理农艺师，主要从事烟叶生理生化研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｈａｏｈｈ１０８＠１２６．ｃｏｍ。

本研究通过从植烟土壤中分离出的解钾菌，观察其形态特征，在植烟土壤注施该菌种，检测其解钾和溶磷效果并探讨其对大田烟草的生长和烟叶中钾和磷含量的影响，分析该菌种与烟草根系的互作关系，为进一步理解烟草根际微生物群落的互作机制、微生物菌肥的开发和利用、强化烟叶特色提供基础数据和技术支撑，以期利用微生物菌肥解决河南省烟区烟叶钾含量偏低的问题。

江苏农业科学　２０２０年第４８卷第５期—２７７—

１　材料与方法１．１　菌种来源

不动杆菌（Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒｓｐ．）菌种分离自河南省驻马店市泌阳县烟区植烟根际土壤，由河南工业大学河南省工业微生物菌种保藏与选育工程实验室选育、保藏和提供。１．２　试验方法

１．２．１　菌体和菌落形态结构观察　将菌株划线分Ｂ液体培养基中３７℃、离，形成单菌落。接种于ＬＹ／Ｔ钾测定法》进行；水解性氮含量的测定参照Ｌ—２０１５《森林土壤氮的测定》进行；有效磷含量１２２８的测定参照ＮＹ／Ｔ１１２１．７—２０１４《土壤检测　第７部分：土壤有效磷的测定》进行；速效钾和缓效钾含Ｙ／Ｔ８８９—２００４《土壤速效钾和缓效量的测定参照Ｎ钾含量的测定》进行。

１．２．７　烟叶中化学成分的检测　烟叶中全氮含量的测定参照ＮＹ／Ｔ２４１９—２０１３《植株全氮含量测定　自动定氮仪法》进行；全钾含量的测定参照ＮＹ／Ｔ２４２０—２０１３《植株全钾含量测定　火焰光度计法》２００ｒ／ｍｉｎ培养１６～１８ｈ，于对数生长期进行革兰氏染色观察。接种于硅酸盐细菌培养基，２８℃培养７ｄ，观察菌落形态。

１．２．２　钾溶液标准曲线的绘制　采用火焰原子吸收分光光度法测定钾溶液的浓度和吸光度，绘制钾溶液的标准曲线。精确称取恒质量为０

．１９１０ｇ的氯化钾，溶解到１００ｍＬ的容量瓶中，钾浓度为１０００μｇ／ｍＬ，分别准确稀释到１、２、３、４μｇ／ｍＬ进行检测。

１．２．３　解钾菌的溶磷能力检测　菌液的培养条件参考屈建航等的方法［２６］

，溶液中磷含量的检测采用

钼蓝比色法

［１６］

，培养液ｐＨ值检测采用ＰＨＳ－３Ｃ酸

度计，采用无菌培养液代替菌液作为试验对照。１．２．４　解钾菌制备　将不动杆菌接种于ＬＢ液体培养基中，３７℃、２００ｒ／ｍｉｎ摇瓶培养至对数生长末期，直接采用培养基备用。试验在河南省驻马店市烟草公司泌阳县分公司试验田进行，每个小区面积

为３３３．５ｍ２

。钾肥施用量是常规施肥的８０％，每个

处理重复３次，

按随机区组排列，常规施肥，清水处理作为对照。配制解钾菌处理为高、中、低３个，用

量分别为３

７．５、７５．０、１１２．５Ｌ／ｈｍ２

。移栽前土壤理化性质分析结果见文献［２７］。烤烟品种为云烟８７，分别于旺长期和打顶后进行烤烟农艺性状情况调查，取烤烟根际土壤测定微生物数量，对圆顶期土壤进行全面理化性质分析。取样均采用五点取样法。１．２．５　土壤微生物数量测定　细菌计数采用牛肉膏蛋白胨培养基，放线菌计数采用改良高氏一号培养基，真菌计数采用马丁氏培养基，解钾菌计数采用硅酸盐细菌培养基。

１．２．６　土壤化学成分的检测　土壤中全氮含量的测定参照ＮＹ／Ｔ１１２１．２４—２０１２《土壤检测　第２４部分：土壤全氮的测定　自动定氮仪法》进行；全磷含量的测定参照ＮＹ／Ｔ８８—１９８８《土壤全磷测定法》进行；全钾含量的测定参照ＮＹ／Ｔ８７—１９８８《土壤全

进行；全磷含量的测定参照ＮＹ／Ｔ２４２１—２０１３《植株全磷含量测定　钼锑抗比色法》

进行；总烟碱含量的测定参照ＹＣ／Ｔ２４６—２００８《烟草及烟草制品　烟碱的测定　气相色谱法》。２　结果与分析

２．１　解钾菌的形态鉴定

由图１－Ａ可知，该菌落经过２ｄ培养，分离得到的菌株呈乳白色、不透明，边缘整齐，表面光滑，无弹性不能成丝，较耐高温，有臭味，实验室记为ＢＹＴ－１。由图１－Ｂ可知，菌体革兰氏染色呈阴性，链珠状，为不动杆菌。

—２７８—江苏农业科学　２０２０年第４８卷第５期

６

２．１４５×１０个／ｇ，高浓度处理是对照的１．５９倍，表

２．２　解钾菌溶液中钾离子浓度的检测

在亚历山德罗夫液体培养基中经过４ｄ培养测ｙ）和定溶液中钾含量，通过标准曲线得出吸光度（

２

浓度（ｘ）之间的关系：ｙ＝０．１６４１ｘ，ｒ＝０．９９７３，以

明土壤中增施解钾菌液能有效增加土壤中微生物总量，其原因可能与该菌能够与土壤中微生物友好共生有关。

此为基准方程，根据待测样品的吸光度测量出ＢＹＴ－１的浓度，ＣＫ处理的钾离子浓度为０．１２７μｇ／ｍＬ，ＢＹＴ－１处理的钾离子浓度为４．９５１μｇ／ｍＬ，明显高于对照，解钾菌培养时间越长，溶液中钾离子浓度越大。２．３　解钾菌的溶磷曲线

由图２可知，菌种的溶磷曲线表现为３０ｈ之前３０～１００ｈ时溶磷效果较快，在培养７０ｈ较为缓慢；

时无机磷培养基中的磷含量为１０．０μｍｏｌ／ｍＬ，达到最高值；随后有所下降。培养液中的ｐＨ值变化表现为在３０ｈ之前ｐＨ值下降较缓慢，３０～７０ｈ之间ｐＨ值下降与溶液中磷浓度呈负相关，随着磷含量的上升，ｐＨ值不断下降，在７０ｈ时达到３．８，随后不断上升至５．５左右。

２．５　解钾菌对植烟土壤主要矿质元素含量的影响

由表１可以看出，土壤注施解钾菌处理对土壤中的全磷含量影响不显著；中浓度处理土壤中的全氮含量显著高于对照；解钾菌处理后土壤中的全钾含量随着解钾菌浓度的增加而显著低于对照，表明解钾菌能够有效地降解烟株根系周围土壤中的全钾；土壤注施解钾菌能够降低植烟土壤中的有效磷含量，但与菌液的浓度不成正比，可能与解钾菌在解磷时的机制比较复杂有关；土壤注施解钾菌对植烟土壤中水解性氮含量的影响不显著，可能与解钾菌对氮元素的分解有局限性有关；随着土壤注施解钾菌菌液浓度的增加，植烟土壤中速效钾含量比对照显著升高，表明解钾菌的含量与溶解全钾的能力呈正相关。

２．４　解钾菌对植烟土壤中解钾菌及微生物总量的影响

由图３可知，随着土壤注施解钾菌处理浓度的增加，土壤中解钾菌的数量也不断地增加，对照为

３３１．７０×１０个／ｇ，高浓度处理为４．０５×１０个／ｇ，高

２．６　解钾菌对烟草生长的影响

由表２可以看出，在烟株的旺长期，土壤注施中、高浓度解钾菌菌液处理的烟草株高显著高于对照和低浓度处理，表明解钾菌能有效促进烟草植株的高度生长；土壤注施低、中浓度解钾菌处理的烟草叶数显著多于对照，而高浓度解钾菌处理与对照相比差异不显著；土壤注施高浓度解钾菌处理的烟

浓度处理是对照的２．３８倍；土壤中微生物总量也有

６

．３４５×１０个／ｇ，高浓度处理为增加，对照为１

表１　解磷菌对植烟土壤中主要矿质元素含量的影响

处理ＣＫ低浓度中浓度高浓度

全氮含量（ｇ／ｋｇ）０．９６３ｂ１．０９０ａｂ１．１０５ａ０．９５５ｂ

全磷含量

（ｇ／ｋｇ）０．４６１ａ０．４５５ａ０．４６５ａ０．４４６ａ

全钾含量

（％）１．３４ａ１．３１ａ１．２６ａｂ１．２１ｂ

有效磷含量

（ｍｇ／ｋｇ）２７．７５ａ２３．７５ａｂ２７．９０ａ２１．１５ｂ

水解性氮含量

（ｍｇ／ｋｇ）１３２．００ａ１１９．００ａ１３３．５０ａ１３５．００ａ

速效钾含量

（ｍｇ／ｋｇ）１４７．５０ｄ２５９．００ｃ３４０．００ｂ４７２．００ａ

　　注：同列数据后不同小写字母表示差异显著（Ｐ＜０．０５）。表２、表３同。

江苏农业科学　２０２０年第４８卷第５期

表２　解磷菌对烟草生长的影响

处理ＣＫ

低浓度中浓度高浓度

旺长期

株高（ｃｍ）叶片数（片）最大叶长（ｃｍ）最大叶宽（ｃｍ）１１０．１７ｂ１７．３３ｂ５８．７５ｂ２７．６７ｂ１１５．００ｂ１８．８３ａ６３．９２ａｂ３３．０８ａ１２３．１７ａ１８．６７ａ６２．５８ａｂ２７．４２ｂ１２３．３３ａ１８．３３ａｂ６７．５８ａ３２．８３ａ

株高（ｃｍ）

１１３．３３ｂ１１５．８３ｂ１２３．６７ａ１２４．３３ａ

叶数（个）

１２．５０ｂ１１．８３ｂｃ１１．００ｃ１４．１７ａ

中后期

—２７９—

最大叶长（ｃｍ）最大叶宽（ｃｍ）

７２．９２ａ３３．０８ａ６８．５０ａ２８．６７ａ７３．３３ａ３１．５０ａ７３．０８ａ３３．２５ａ

草最大叶长显著高于对照，而低、中浓度解钾菌处理与对照的差异均不显著；土壤注施低、高浓度解钾菌处理的烟草最大叶宽显著高于中浓度处理和对照。

　　烟草打顶之后进入烟株生长的中后期，土壤注施中、高浓度解钾菌处理的株高显著高于对照和低浓度处理；随着成熟烟叶的采摘，烟株叶片数量明显减少，高浓度处理烟株的叶片数量显著多于低、中浓度处理和对照，表明高浓度解钾菌处理可推迟烟叶的衰老；烟株生长的中后期，低、中、高浓度解钾菌处理的最大叶长和最大叶宽与对照相比差异均不显著。

２．７　解钾菌对烤后烟叶中主要理化指标及其产量的影响

由表３可以看出，随着土壤注施解钾菌菌液浓度的增加，烤烟烟叶中全磷和全钾含量显著增加，对全氮含量的影响不显著，氯和总烟碱的含量有所下降，但差异不显著。土壤注施解钾菌处理能够提高烤烟产量，随着注施解钾菌菌液浓度的增加，产

２２

量由２８５６．０ｋｇ／ｈｍ提高到３１７７．０ｋｇ／ｈｍ，烟叶２的产量提高３２１．０ｋｇ／ｈｍ，增加了１１．２４％。烟叶

增加的产量在于叶片的数量和叶片的大小增加２个方面，同时，土壤注施高浓度的解钾菌菌液也延长了烟叶的生长期，增加了烟叶产量。

表３　解磷菌对烤后烟叶中主要理化指标及其产量的影响

处理ＣＫ低浓度中浓度高浓度

全氮含量

（ｇ／ｋｇ）１５．７０ａ１７．１３ａ１７．８３ａ１７．１０ａ

全磷含量

（ｇ／ｋｇ）１．８０ｂ２．０３ａｂ２．４２ａ２．１９ａｂ

全钾含量

（ｇ／ｋｇ）１３．１５ｃ１５．１３ｂ１８．４７ａ１８．５３ａ

氯含量

（％）０．５３ａ０．５３ａ０．４９ａ０．４９ａ

总烟碱含量

（ｇ／ｇ）μ５１８．００ａ４９２．６７ａ６６８．００ａ４５７．６７ａ

产量

２

ｋｇ／ｈｍ）（２８５６．０ｃ２８９８．０ｃ２８９８．０ｂ３１７７．０ａ

３　结论

本试验分离出的解钾菌为不动杆菌，实验室验证该菌株的解钾和溶磷能力比较强。利用该解钾菌在河南省驻马店市泌阳县烟草大田进行试验，结果表明，该菌能够有效增加土壤中的可溶性钾含量，供烟草吸收和生长需要，对烟叶中钾含量的吸收和利用有协调促进作用，对烟草植株的生长有明显的促进作用，从而提高烟叶的产量和质量，有利于提高植烟的经济效益。

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—２８０—江苏农业科学　２０２０年第４８卷第５期

兰简琪，谢世友．有机复合肥对土壤水分入渗特性的影响［Ｊ］．江苏农业科学，２０２０，４８（５）：２８０－２８６．ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０２０．０５．０５５

有机复合肥对土壤水分入渗特性的影响

，２

兰简琪１，谢世友１

（１．西南大学地理科学学院，重庆４００７１５；２．西南大学三峡库区生态环境教育部重点试验室，重庆４００７１５）

　　摘要：为研究有机复合肥对土壤水分入渗特性的影响，采用室内一维土柱积水入渗试验，试验设置６个土样处理组，分别为沼泽盐土（对照组）、竹炭混合沼泽盐土、地富原混合沼泽盐土、盐化潮土（对照组）、竹炭混合盐化潮土和地２０ｍｉｎ后，与沼泽盐土和盐化潮土对照组相比较，竹炭处理组、地富原处理组累积富原混合盐化潮土。在入渗历时１

入渗量分别增加－１８．７８％、－３．９３％和２５．７７％、６．５３％，湿润锋位移分别增加－１８．９３％、１．６４％和２２．６％、１２．５％，湿润锋位移与时间关系符合线性函数；有机复合肥对沼泽盐土和盐化潮土水分初始入渗率的影响较明显，入渗率与时间关系符合幂函数；有机复合肥施用下土壤水分垂直分布表现为土壤表层（５ｃｍ）内含水率变化较小，５～１０ｃｍ土层内为缓慢降低区，１０ｃｍ土层以下为剧烈下降区；相对于对照处理组，施加有机复合肥有利于提高盐化潮土含水率。有机复合肥能够降低沼泽盐土水分入渗能力，提高盐化潮土的水分入渗能力。竹炭相对于地富原，降低沼泽盐土的水分入渗能力和提高盐化潮土渗水性效果更明显。

　　关键词：有机复合肥；湿润锋；累积入渗量；入渗率；土壤含水率

　　中图分类号：Ｓ１５６　　文献标志码：Ａ　　文章编号：１００２－１３０２（２０２０）０５－０２８０－０７

　　有机复合肥是指将有机肥料和无机肥料按一定比例混合，含有多种有效辅助微生物和高剂能化

收稿日期：２０１９－０９－１９

基金项目：重庆市自然科学基金重点项目（编号：ＣＳＴＣ２００９ＢＡ０００２）；ＤＪＫ２０１５Ｃ００６、高校基本业务费专项资金（编号：ＸＳＷＵ１１４０５８）。

１９９４—），女，湖北孝感人，硕士研究生，从事自然作者简介：兰简琪（ｍａｉｌ：２４１８１７０７７６＠ｑｑ．ｃｏｍ。地理、水土保持、生态环境研究。Ｅ－通信作者：谢世友，博士，教授，主要从事自然地理、水土保持、生态环境等方面研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｉｅｓｙ＠ｓｗｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。

１］

合物的农业生产用肥料［。其中，有机肥料又称

“农家肥料”，主要来自植物或动物，经过一段时间的发酵分解或加工后施用于土壤，为植物提供含碳物料，其类型包括人粪尿、厩肥、堆肥、绿肥、饼肥、沼气肥等。无机肥料又称“化学肥料”，不含有机物，由无机物组成，主要包括氮肥、磷肥、钾肥等单质肥料和复合肥料。有机肥料与无机肥料相配合施用，可以取长补短。近年来，有机复合肥作为一种新型化肥和改良剂备受关注。与无机复合肥相

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