复合微生物肥料的研制及其杀线虫促进生长与镉阻断活性的效果评价

作     者：何彦 

作者单位：华中农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李林

授予年度：2023年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：微生物肥料 南方根结线虫 镉污染修复 盆栽实验 

摘      要：植物寄生线虫（Plant parasitic nematodes）是一类严重危害植物生长的虫害生物,每年可导致全球农作物减产10%,其中根结线虫（Root-knot nematodes）所造成的损失约占50%,在我国,南方根结线虫（Meloidogyne incognita）所造成的损失最为严重。南方根结线虫可以侵染多种蔬菜和水果,目前的防治方法有物理防治、化学防治、植物防治和微生物防治,其中化学防治和微生物防治的应用最为广泛,化学防治虽然高效,但是所使用的化学杀虫剂会造成环境污染、危害人体健康,目前多数杀虫剂已被禁用或限用,因此,微生物防治是目前国内外研究的重点。另外,由于工业三废的排放、化肥和农药的滥用等,镉污染问题日益严重,我国土壤镉污染面积已达22000 km2,大量的研究已证实,微生物修复的方法适用面广、无二次污染、成本低、效率高,具有良好的发展前景。 本研究以一株具有解磷促生和杀南方根结线虫效果的猴假单胞菌（Pseudomonas simiae）MB751为基础,选择牛粪有机肥作为载体,发酵液与载体的配比为1:3,选用0.4%的羧甲基纤维素钠和3%的麸皮作为保护剂制作复合微生物肥料1,在4℃下保存30天,有效菌体存活率为68.1%,与不加保护剂时的存活率28.6%相比提高了138.5%。MB751在无机磷液体培养基中培养4天,培养基中的可溶磷含量达到80.8 mg/L,在KB培养基中培养2天,培养基中的吲哚乙酸含量为3.49 mg/L。使用不同浓度（10～6、10～7和10～8CFU/g）MB751菌液和不同用量（10～6、10～7和10～8CFU/g）复合微生物肥料1进行小白菜（Brassica chinensis L.）盆栽实验,结果表明,小白菜的鲜重、干重、株高、和根际土壤可溶磷含量均随MB751浓度的提高而提高。根据小白菜的产量结果,结合发酵与菌肥制作成本,进行成本核算,综合得出复合微生物肥料1的最佳施用量为10～7CFU/g。使用不同用量的复合微生物肥料1进行番茄（Solanum lycopersicum L.）盆栽实验,结果表明,10～6和10～7处理抑线虫效果不佳,10～8处理抑线虫效果最好,且能使番茄株高、根长、地上部分鲜重、根鲜重和根际土壤可溶磷含量分别提高618.4%、311.8%、22257.3%、2496.2%和106.1%。 此外,本研究将MB751与2株筛选出的耐镉细菌:绿针假单胞菌（Pseudomonas chlororaphis）MB06B和粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens）MB07B相结合,仍选用上述的载体与保护剂制作复合微生物肥料2,在4℃下保存30天,MB751、MB06B和MB07B的存活率分别为52.8%、38.1%和25.4%。将3种细菌在含Cd2+20 mg/L的溶液中培养3天,Cd2+去除率分别为31.0%、58.6%和82.2%,且3种细菌均有一定的解磷和产吲哚乙酸能力,MB07B还能产生脲酶。将3种细菌的菌悬液等比例混匀后进行Cd2+存在下的小白菜种子萌发实验,与Cd2+20 mg/L处理相比,发芽率、芽长和根长分别提高15.7%、185.7%和407.7%。进行镉污染土壤（Cd 1.0 mg/kg）的小白菜盆栽实验,将复合微生物肥料2以10～7CFU/g用量加至土壤中,小白菜地上部分鲜重和干重分别提高211.1%、215.7%,地上部分和根部Cd2+分别减少30.0%、9.9%。进行镉污染土壤（Cd 2.0 mg/kg）的水稻（Oryza sativa L.）盆栽实验,复合微生物肥料2采用和上述相同的用量,水稻株高和根长分别提高30.8%、51.4%,地上部分和根部Cd2+分别减少32.8%、43.5%。经过傅里叶变换红外光谱分析,结果表明,化学键C-H、O-H、N-H、C-O和C-N可能参与了MB751、MB06B和MB07B对Cd2+的吸附过程。 本研究结果表明,复合微生物肥料1的促生和杀线虫效果良好,具有根结线虫生物防治的应用潜力,复合微生物肥料2的促生和镉阻断效果良好,具有镉污染土壤生物修复的应用潜力。