一种提高光叶苕子共生固氮效率的菌株及其在茶园中的应用
本发明属于农业微生物领域，涉及一种能够促进豆科绿肥光叶苕子生长和共生固氮效率的菌株及其在豆茶间作体系中的应用。
背景技术：
1、茶(camellia sinensis l.)是我国重要的经济作物，因其叶片优异的饮用品质被公认为世界三大饮品之一。氮素(n)作为茶树生长的第一大必需营养元素，与茶叶氨基酸、生物碱合成密切相关，影响着茶叶的产量和品质。生产上，茶园化肥(尤其是氮肥)的使用量一直维持在较高的水平，但化肥利用效率较低，长期过量使用会引起土壤质量退化和生产力降低等问题，直接威胁着农业的可持续发展。当前，我国茶园普遍采用单一栽培的管理模式，茶树凋落物和修剪枝叶的覆盖、根系分泌物的积累及大量氮肥的施用使得茶园土壤逐渐形成了独特的生态环境。随着植茶年限的增加，茶园土壤质量逐渐退化，大多数茶园在20年左右会出现经济效益大幅下降的现象，如何缓解茶园土壤质量退化与实现茶园可持续发展是我国农业所面临的重要问题之一。
2、间作是一项可以缓解土壤退化的农业措施。合理间作不仅可以提高土壤养分利用效率、作物产量和品质，还能增加土壤微生物多样性、促进土壤生态系统的高效循环。豆科植物是茶园中常见的间作植物，主要是由于豆科植物可以生物固氮，减少与茶树竞争土壤养分。然而，茶园生态系统中，土壤ph一般随着植茶年限增加不断降低，诸如大豆、紫云英、紫花苜蓿、光叶苕子等豆科绿肥的生长都会受到酸性环境的抑制，达不到最理想的豆茶间作效率。另一方面，微生物可以在恢复退化土地方面发挥主导作用。在茶园生态系统中，诸如丛枝菌根真菌、植物根际促生细菌(pgpr)等根际有益微生物已受到广泛关注，如果它们能促进茶树生长，以及对氮、磷、钾、锌等矿质元素的吸收，则能表现出极大的促生潜能。基于此，寻找既能促进光叶苕子生长，又能提升茶园地力的菌株，对于茶园化肥减施和可持续发展有重要意义。
技术实现思路
1、本发明目的在于针对茶园的特殊环境，提供一种促进光叶苕子生长和共生固氮效率的菌剂及其在茶园中的应用，目的是解决茶园酸性土壤中豆科植物生长受抑制的问题，从而在豆茶高效间作的基础上实现茶园可持续发展。
2、本发明目的通过以下技术方案实现：
3、本发明提供一种解淀粉芽孢杆菌菌株tgb1(bacillus amyloliquefacienstgb1)，已于2022年9月26日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，邮编：100101，菌种保藏编号为cgmcc no.25799。
4、本发明还提供一种豌豆根瘤菌菌株vic5(rhizobium leguminosarum vic5)，已于2022年12月25日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所,邮编：100101，菌种保藏编号为cgmccno.26240。
5、本发明还提供所述菌株tgb1或菌株vic5所形成的菌剂。
6、本发明还提供一种复合菌剂，所述菌剂为解淀粉芽孢杆菌菌株tgb1和豌豆根瘤菌菌株vic5的混合；在一些实施例中，混合的比例为1：1。
7、在一些实施例中，本申请所述的菌剂的总菌量为107～109cfu/ml。
8、本发明还提供本发明所述的解淀粉芽孢杆菌菌株tgb1或其菌剂、豌豆根瘤菌菌株tgb1或其菌剂、或者二者所形成的复合菌剂在促进光叶苕子生长中的应用。发明人发现二者所形成的复合菌剂可以显著提高光叶苕子株高、干重，增加其结瘤数和固氮酶活性。使用时，按照常规方法施于根部即可。
9、本发明还提供本发明所述的解淀粉芽孢杆菌菌株tgb1或其菌剂、豌豆根瘤菌菌株tgb1或其菌剂、或者二者所形成的复合菌剂在改善茶树-光叶苕子间作体系生态中的应用，具体是在改善茶树-光叶苕子间作的地力水平中的应用，更具体是在提高了土壤ph、提高土壤有机质和总氮含量中的应用。
10、本发明还提供本发明所述的解淀粉芽孢杆菌菌株tgb1或其菌剂、豌豆根瘤菌菌株tgb1或其菌剂、或者二者所形成的复合菌剂在提高茶叶品质中的应用。发明人发现二者所形成的复合菌剂可以显著降低茶叶茶多酚和咖啡因含量，提高茶叶氨基酸含量。
11、在一种实例中，本发明还提供了上述应用的具备方法，包括如下步骤：
12、(1)将光叶苕子种子、土壤、菌剂和水按照15～25g光叶苕子种子：15～25g土壤：1ml菌剂：3～5ml水的比例进行充分混合，使含有菌液的泥土均匀地包裹在光叶苕子种子周围，形成泥土包裹的种子；
13、(2)茶树行间适当翻耕，均匀播散步骤(1)形成的泥土包裹的光叶苕子种子，使种子不裸露在土壤表面，适当浇水。
14、在一些实施例中，光叶苕子种子在每年10月中旬播种，于第二年3-4月翻压进土壤中。
15、本发明所述的菌株bacillus amyloliquefaciens tgb1的培养可以按照本领域的常规方法，例如接种于lb培养基中，150rpm、30℃振荡培养。菌剂的制备则是在震荡培养20h后，收集菌液，6000rpm离心10min，去掉上清液，并用无菌水重悬，重复5次制得浓度约为1.0×108cfu/ml。
16、本发明所述的菌株vic5的培养可以按照本领域的常规方法，例如豌豆根瘤菌vic5接种于ty培养基(配方：甘露醇，10g；k2hpo4，0.5g；nacl，0.1g；酵母粉，0.5g；caco3，3.0g；mgso4·7h2o，0.2g；1000ml水；ph7.2)，180rpm、28℃振荡培养。菌剂的制备则是在震荡培养24h后，收集菌液，6000rpm离心10min，去掉上清液，并用无菌水重悬，重复5次，将菌液度调至1.0×108cfu/ml。
17、本发明所述的解淀粉芽孢杆菌菌株tgb1能够在光叶苕子接种豌豆根瘤菌vic5的基础上进一步提高光叶苕子的生长和共生固氮效率。与单独接种vic5相比，tgb1与vic5共同接种对光叶苕子生长和共生固氮的提升效果显著，在不施用任何化学氮肥的情况下能提高光叶苕子株高、生物量、共生固氮能力，并提升茶叶土壤地力水平，为适合梨园可持续发展的新模式提高新的参考。
18、本发明的有益效果：
19、(1)本发明提供的生物菌剂tgb1能显著提高光叶苕子-豌豆根瘤菌vic5的共生固氮效率，从而提高光叶苕子生物量、株高、干重等指标。该体系能在不添加任何化学氮素的条件下促进光叶苕子的生长指标，达到农业减肥的目的。
20、(2)采用本发明提供的生物菌剂，可以在茶园酸性土壤中提高光叶苕子-根瘤菌的共生固氮效率，提高光叶苕子的生物量。光叶苕子翻压腐熟后，可缓解茶园土壤ph，提高土壤有机质和总氮，实现化学氮肥减施增效。
21、(3)本发明提供的生物菌剂，在茶园中实施，可提升茶叶品质，实现增收。
技术特征：
1.一种解淀粉芽孢杆菌菌株tgb1(bacillus amyloliquefaciens tgb1)，保藏编号为cgmcc no.25799。
2.一种豌豆根瘤菌菌株vic5(rhizobium leguminosarum vic5)，保藏编号为cgmccno.26240。
3.权利要求1所述的解淀粉芽孢杆菌菌株tgb1或权利要求2所述的豌豆根瘤菌菌株vic5所形成的菌剂；优选的，所述菌剂的菌量为107～109cfu/ml。
4.一种复合菌剂，其特征在于，所述菌剂为权利要求1所述的解淀粉芽孢杆菌菌株tgb1和权利要求2所述的豌豆根瘤菌菌株vic5的混合；优选的，混合的菌体比例为1：1。
5.根据权利要求4所述的复合菌剂，其特征在于，所述的菌剂的总菌量为107～109cfu/ml。
6.权利要求1所述的解淀粉芽孢杆菌菌株tgb1、权利要求2所述的豌豆根瘤菌菌株vic5、权利要求3所述的菌剂或权利要求4或5所述的复合菌剂在促进光叶苕子生长中的应用；优选的，在提高光叶苕子株高、干重，增加其结瘤数和固氮酶活性中的应用。
7.权利要求1所述的解淀粉芽孢杆菌菌株tgb1、权利要求2所述的豌豆根瘤菌菌株vic5、权利要求3所述的菌剂或权利要求4或5所述的复合菌剂在改善茶树-光叶苕子间作的地力水平中的应用，优选的是在提高了土壤ph、提高土壤有机质和总氮含量中的应用。
8.权利要求1所述的解淀粉芽孢杆菌菌株tgb1、权利要求2所述的豌豆根瘤菌菌株vic5、权利要求3所述的菌剂或权利要求4或5所述的复合菌剂在提高茶叶品质中的应用；优选的，在降低茶叶茶多酚和咖啡因含量，提高茶叶氨基酸含量中的应用。
9.根据权利要求6～8所述的应用中，其特征在于，具体为将权利要求1所述的解淀粉芽孢杆菌菌株tgb1、权利要求2所述的豌豆根瘤菌菌株vic5、权利要求3所述的菌剂或权利要求4或5所述的复合菌剂施于植物根部。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，包括如下步骤：
技术总结
本发明公开一种提高光叶苕子共生固氮效率的菌株及其在茶园中的应用，所述的微生物菌剂为Bacillus amyloliquefaciens TGB1，该菌剂的浓度为1.0×108CFU/mL。本发明提供的微生物菌剂可显著提高光叶苕子株高、干重、结瘤数和固氮酶活性。在茶园酸性土壤中，与不接种该菌剂处理相比，接种处理能显著提高光叶苕子生物量，且单株光叶苕子固氮效率提高。光叶苕子翻压进土壤后，能显著提高土壤pH、有机质、总氮的指标，为茶园高效、绿色、可持续发展提供了新的方法，对农业“减肥”具有重要的指导和借鉴意义。
技术研发人员：黄智,曹亚君,林宏,赵飞,王卉,房婉萍,钟增涛
受保护的技术使用者：南京农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23