克服作物连作障碍的“秘密武器”——访山东农业大学杜秉海教授（上）

□《中国农资》记者 宋安勇

克服作物连作障碍的“秘密武器”
——访山东农业大学杜秉海教授（上）

□《中国农资》记者 宋安勇

近日，在山东省泰安市举行的“第五届生物肥料产业发展论坛”上，记者专程采访了本次论坛的报告嘉宾之一，山东农业大学生命科学学院土肥资源高效利用国家工程实验室研究员、山东省农业微生物重点实验室微生物肥料创新研究中心主任杜秉海教授，他从农业上克服作物连作障碍的作物专用多功能PGPR制剂的研究与应用等方面对记者进行了一番详尽的讲解。

“秘密武器”攻克连作障碍

杜秉海向记者介绍，当前我国现有作物种植模式的不合理以及不合理的农业生产措施，导致大部分地域的作物连作障碍普遍发生。其后果是严重的，对于种植者而言，轻者严重减产、重者造成绝产。同时连作障碍还会使土壤可持续生产能力降低，目前作物连作障碍已经成为制约我国农业可持续发展的主要瓶颈问题之一。

从多年的实验室实验数据分析和田间地头综合试验效果来看，作物连作障碍的发生是多种因素综合作用的结果。其中土传病害积累、作物营养不平衡、植物的自毒作用、土壤生态破坏等因素是引起作物连作障碍的关键因素。从实验数据和分析比对来观测，单纯地依赖化学肥料、化学农药、土壤化学熏蒸、普通有机肥和单一功能微生物肥料等措施，均不能从根本上解决作物的连作障碍问题。

杜秉海自信地告诉记者，在当下要想将作物连作障碍这种痼疾连根拔起，需要一种“秘密武器”，而这种“秘密武器”就是植物根际促生细菌，简称PGPR。早在1978年，美国奥本大学的J. W.Kloepper教授首次提出植物根际促生细菌的概念，当时的植物根际促生细菌是一种用于描述能够促进植物生长的根际细菌。在此后的科研中，各国的农业科技工作者逐渐发现，PGPR是一群定植于植物根际、与植物根密切相关的根际细菌，当接种于植物种子、根系、块根、块茎或土壤时，能够促进植物的生长。

PGPR综合作用明显

在当前的一系列科研成果显示，PGPR来自于作物根际环境。在当代的农化生产工艺中，制造成PGPR制剂施用到作物根际环境，可以使作物具有良好的环境适应性。让PGPR制剂在作物根际长期稳定地定植，进行各种代谢过程，发挥作物促生、防病、抗逆、生物修复等多种功能。

从PGPR制剂的作用机理来看，PGPR制剂具有拮抗机制。植物根际促生细菌随作物根系生长不断定植，抗生素沿着根运输分布。同时，植物根际促生细菌具有诱导系统抗性的功效。PGPR局部定植足以诱导植物产生自身抗体，使整个植株获得免疫能力。除了以上两点之外，植物根际促生细菌还具有使作物竞争营养和生态位的功能。PGPR沿着根迅速进行趋化性运动，获取根分泌物营养，让作物迅速占据生态位。

当农作物施用了PGPR制剂后，可以刺激作物产生诱导系统抗性，在提高作物抗病性的基础之上，提高作物抗旱、耐盐等系统耐受性。在PGPR制剂的间接促生机制作用下，农作物会产生抗生素、抗菌蛋白等杀菌和抑菌物质；同时会产生水解酶，降解作物自毒物质。施用了PGPR制剂后，可以显著改善作物根际微生物群落结构与功能，修复土壤生物肥力。

PGPR应用广、发展快

杜秉海还告诉记者，目前国内外关于PGPR研究进展都比较迅速。我国关于PGPR研究起始于20世纪90年代初，山东农业大学、南京农业大学、华中农业大学、中国农业大学等单位率先开展了大蒜、辣椒、西红柿、黄瓜、西葫芦、西瓜、草莓、苹果、樱桃、核桃、蓝莓、柚子、向日葵、棉花、玉米、小麦、烟草、香蕉、花生、花卉、中草药等多种作物的PGPR菌株筛选、定植、作用机理、制剂研制与应用等工作。其中山东农业大学PGPR研究室先后从大蒜、辣椒、西红柿、黄瓜、西葫芦、西瓜、草莓、棉花、花生、烟草、苹果、樱桃、蓝莓、核桃、花卉、中草药等多种作物根际筛选鉴定了500多个PGPR菌株。2010年，完成了多粘类芽孢杆菌SC2菌株的基因组测序分析，并建立了SC2菌株的基因敲除体系，开展了该菌株在辣椒根际定植动态及其对根际土壤微生物群落结构影响、SC2与辣椒相互作用分子机制、芽孢形成分子机制、防病分子机制等研究工作。

杜秉海总结称，植物根际促生细菌制剂在农业生产中逐渐得到广泛应用，可以帮助种植者克服农作物的连作障碍，能够让重茬种植的作物最大限度提高其产量，达到种植者心中满意的预期收成。同时，植物根际促生细菌制剂还可以减轻肥害药害，达到保护土壤、保护生态环境的目的。