果树根际固氮菌的研究初探

张坤鹏，侯长明，翟浩，马亚男，余贤美*

(1.山东省果树研究所，山东泰安 271000；2.山东省农业科学院)

氮在果树生长发育所需的多种元素中占有极其重要的地位，空气中氮的含量高达78%，但果树无法直接吸收利用。果树根际固氮菌能够将空气中的氮转化成速效态氮，最终被果树吸收利用[1]。果园生产中，增施肥料能够有效增加果品产量[2,3]，但片面追求果品产量，长期过量使用化学肥料，易导致土壤板结、酸化、盐渍化、土壤理化性质恶化、肥料利用率降低，营养失衡及土壤质量急剧下降等问题[4]。土壤中与植物共生的固氮菌可以提高土壤氮素的利用率，降低氮肥的使用量，改善和平衡土壤营养，促进土壤生态良性平衡，缓解农业环境污染[5]。笔者总结了近年来果树根际固氮菌研究情况，为科学、合理、安全、高效地开发应用提供理论支持。

1 果树根际固氮菌的含义及其类型

果树根际固氮菌是指分布于果树根-土之间不足1mm或几毫米范围内特殊微区环境的一类微生物，此类微生物能够利用自身固氮酶将土壤中的有机态氮或空气中的氮转化成速效态氮[1,6]。

果树根际固氮菌包括共生固氮菌、自生固氮菌和联合固氮菌。共生固氮菌必须与相应宿主植物共生才能进行固氮，这类固氮菌所需养分和固氮所需能量需由宿主植物提供，如与豆科共生的根瘤菌(Rhizobium)，与杨梅共生的弗兰克氏菌(Frankia)；自生固氮菌能够在土壤中独立进行固氮以供自身和植物利用，在自然界中分布广泛，如圆褐固氮菌(Azotobacterchroococcum)、维氏固氮菌(Azotobactervinelandii)；联合固氮菌是介于共生固氮菌和自身固氮菌的中间类型，以植物分泌物为营养，存在于植物的根际或体内，与植物未形成稳定的共生关系[7,8]，如固氮螺菌(Azospirillum)、雀稗固氮菌(Azotobacterpaspali)。

2 果树根际固氮菌的研究

2.1 在核桃上的研究

李姝江等[9]从核桃根际土壤中筛选出芽孢杆菌属(Bacillus)、伯克霍尔德菌属(Burkholderia)、假单胞菌属(Pseudomonas)、叶杆菌属(Phyllobacterium)、中华根瘤菌属(Sinorhizobium)、固氮菌属(Azotobacter)、固氮螺菌属(Azospirillum)、肠杆菌属(Enterobacter)和节杆菌属(Arthrobacter)9个属的根际固氮菌，其中固氮菌属的产脂固氮菌(A.lipoferum)固氮酶活性高达162.0nmol/(h·mL)，圆褐固氮菌固氮酶活性超过140.0nmol/(h·mL)。崔晓亮[10]从核桃根际土壤中筛选到芽孢杆菌属、伯克霍尔德菌属、假单胞菌属、叶杆菌属、中华根瘤菌属、肠杆菌属和节杆菌属7个属的根际固氮菌，其中假单胞菌属的固氮斯氏假单胞菌HY-9(P.stutzeri)、假单胞菌NJ-2(P.jessenii)和芽孢杆菌属的弯曲芽孢杆菌XW-10(B.flexus)固氮

酶活性均超过140.0nmol/(h·mL)。张晶晶[11]从核桃根际土壤筛选出根瘤菌属(Rhizobium)、假单胞菌属、中华根瘤菌属、芽孢杆菌属和节杆菌属5个属的根际固氮菌。从以上的研究中发现：中华根瘤菌属、节杆菌属、芽孢杆菌属和假单胞菌属固氮菌存在于不同地区的核桃根际土壤中，分布较为广泛。

2.2 在枣树上的研究

陈倩[6]从枣园土壤中分离到8株固氮菌，有2株属于芽孢杆菌属，1株属于假单胞菌属，1株属于溶杆菌属(Lysobacter)，4株属于类芽孢杆菌属(Paenibacillus)，其中L.yangpyeongensis固氮酶活性超过140.0nmol/(h·mg)，具有较高的固氮潜能。李静[12]利用从枣树根际筛选的不动杆菌属(Acinetobactersp.)固氮菌N21、N22及其他优势功能单菌株等比例混配制成生物菌肥，能够促进土壤中碱解氮的释放和积累，提高土壤碱解氮含量；显著增加枣果可溶性总糖含量和维生素C含量，改善枣果品质。王英鹏[13]对灰枣应用固氮菌N22单菌剂及含N22复合生物菌肥，可增加土壤中碱解氮和有机质含量，改善土壤酸碱度，增加枣果可溶性糖含量、可滴定酸含量、黄酮含量及氮元素含量。

2.3 在其它果树上的研究

国辉等[14]对多年生苹果树根际和连作幼树根际细菌进行了分离筛选，从多年生苹果树根际土壤中分离到18个固氮菌聚类群，从连作幼树根际土壤中分离到15个固氮菌聚类群。王飞[15]从香蕉根际土壤中筛选到解淀粉芽孢杆菌(B.amyloliquefaciens)6N-20、绿脓杆菌(P.aeruginosa)3N-25和诺尔斯氏链霉菌(Streptomycesnoursei)8N-10，3株固氮菌固氮酶活性分别为140.89nmol/(h·mL)、78.93nmol/(h·mL)、0.549nmol/(h·mL)，6N-20能够提高香蕉苗叶片叶绿素含量，显著促进香蕉苗的株高、茎粗、鲜重、干重和根系活力，对根长也有促进作用.吕德国等[16]从东北山樱、大青叶樱桃等5种樱桃属果树根际分离到固氮菌属的固氮菌，这一结果与于翠等[17,18]分别从东北山樱和大青叶樱桃根际土壤中筛选出固氮菌属固氮菌的结果相似。

3 展望

生物固氮具有绿色、环保、经济等优点，一直是生命科学研究中的重大课题之一。人们已经在果树根际固氮菌筛选、鉴定、评价等方面取得了一定的进展，但是目前国内对果树根际固氮菌的研究还处在实验室阶段，果树固氮菌的开发利用研究还不够广泛和深入，还存在着诸多问题，需要进一步研究加以解决：①加强高效果树根际固氮菌的筛选，获得定殖能力和竞争适应力强的果树根际固氮菌。②研究果树根际固氮菌与其它有益微生物之间的关系，探索多菌种复合菌肥或多功能菌群复配制剂的研制。③关注果树根际固氮菌的拮抗、促生、抗逆、抗病等其它有益功能，并加以合理开发利用。