不同磁化水處理對(duì)有益微生物（苜蓿根瘤菌）生長(zhǎng)及功能的影響——材料與方法
經(jīng)過磁場(chǎng)靜止處理或以一定流速經(jīng)過磁場(chǎng)、垂直切割磁力線后的水稱之為磁化水。在洛倫茲力的作用下，磁化后的水分子間氫鍵減弱、結(jié)構(gòu)狀態(tài)發(fā)生改變、聚合度降低，導(dǎo)致水的活性增加，滲透力、電導(dǎo)率、溶解度、透光率、揮發(fā)性及pH等諸多物理化學(xué)性質(zhì)都發(fā)生變化。磁化水技術(shù)裝置簡(jiǎn)單，節(jié)能環(huán)保，現(xiàn)已應(yīng)用于防治水垢、污水處理和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，并取得了一定效益。近年來，磁化水在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越引起國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注和日益深入的研究。研究表明，在優(yōu)化磁場(chǎng)的作用下，磁化水浸種可增加種子活性、提高抗逆性、促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)吸收利用；磁化水灌溉應(yīng)用在棉花、玉米、番茄、小麥和蠶豆等作物上能提高產(chǎn)量和品質(zhì)，還具有改善土壤肥力、提高土壤脫鹽率等功效。
近年來，將磁化水與滴灌相結(jié)合的磁化水滴灌成為一種新型節(jié)水技術(shù)在棉花、小麥、苜蓿等作物栽培中試驗(yàn)應(yīng)用，能顯著提高水分利用效率，在水資源短缺的中西部干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有良好的應(yīng)用前景。目前，磁化水處理對(duì)微生物的生物生長(zhǎng)和代謝影響的研究鮮有報(bào)道。馬放等研究發(fā)現(xiàn)磁場(chǎng)對(duì)硝化細(xì)菌生長(zhǎng)有明顯的促進(jìn)作用，而對(duì)反硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)則表現(xiàn)出一定的負(fù)效應(yīng)。而王祥三等試驗(yàn)得出，磁場(chǎng)強(qiáng)度為2 100 Gs的磁處理水可使70%以上細(xì)菌死亡，存活下來的細(xì)菌發(fā)生變異，具有更強(qiáng)的生存能力。研究發(fā)現(xiàn)，不同磁場(chǎng)強(qiáng)度、作用時(shí)間、磁化次數(shù)(頻率)處理的磁化水，針對(duì)不同微生物菌株的影響不同，會(huì)產(chǎn)生不同的效果。在一定情況下磁化水對(duì)微生物生長(zhǎng)起促進(jìn)作用，但超過一定范圍可能會(huì)產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)。因此，如何優(yōu)化磁化水技術(shù)、促進(jìn)有益微生物生長(zhǎng)，抑制和減少有害微生物的危害是磁化水應(yīng)用中亟需解決的問題。本試驗(yàn)以根瘤菌、生防芽孢桿菌2種益微菌為研究材料，研究不同磁化水處理對(duì)有益微生物生長(zhǎng)及功能的影響，明確磁化水的生物效應(yīng)，為磁化水技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用提供參考依據(jù)。
1材料與方法
1.1磁化器及磁化水的制備
4 000 Gs采用外置式強(qiáng)磁水處理JBMS-cw 50(上海長(zhǎng)創(chuàng)水處理設(shè)備有限公司)，20 000 Gs磁化器采用外置式強(qiáng)磁水處理DW-II(哈爾濱大禹磁處理開發(fā)有限公司)。以自來水(水流速為3 m·s-1)分別制備流水切割4 000 Gs磁化處理1～3次的磁化水和20 000 Gs磁化處理1次的磁化水。
1.2供試的苜蓿種子
供試種子為‘新牧一號(hào)’雜花苜蓿，由新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院提供。
1.3供試菌株
根瘤菌株：苜蓿中華根瘤菌(Sinorhizobiummeliloti)XGL026，為新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室(以下簡(jiǎn)稱本實(shí)驗(yàn)室)在前期研究中從新疆紫花苜蓿根瘤中分離、篩選出的固氮活性高、抗逆性強(qiáng)、具有促生性能的苜蓿根瘤菌株。S.melilotiXGL026-GFP為本實(shí)驗(yàn)室采用三親本雜交法構(gòu)建的攜帶有綠色熒光蛋白基因GFP和四環(huán)素抗性基因的標(biāo)記菌株。
枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)2-4菌株：為本實(shí)驗(yàn)室分離、保存的對(duì)棉花黃萎病菌(VerticilliumdahliaeKleb)具有較強(qiáng)抑菌活性的拮抗菌株。
棉花黃萎病菌株：由新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)植物病理系提供。
1.4培養(yǎng)基
根瘤菌、枯草桿菌培養(yǎng)分別采用甘露醇酵母汁培養(yǎng)基和牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基；棉花黃萎病菌孢子液培養(yǎng)采用查氏培養(yǎng)基；抑菌活性測(cè)定采用馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基(PDA)。
1.5磁化水對(duì)苜蓿根瘤菌生長(zhǎng)的影響
分別用4 000 Gs磁化器處理1次(T1)、2次(T2)、3次(T3)的磁化水和普通水(CK)制備YMA培養(yǎng)基，分裝于三角瓶中(裝液量80 mL/250 mL)，每處理重復(fù)3次。高壓蒸汽滅菌后，接種活化后的根瘤菌種子液(接種量1%)，置于恒溫?fù)u床中120 r·min-1，30℃振蕩培養(yǎng)48 h。每隔8 h分別測(cè)定各處理根瘤菌的生長(zhǎng)狀況。測(cè)定各處理培養(yǎng)液的OD600nm值，同時(shí)用稀釋平板測(cè)數(shù)法測(cè)定根瘤菌活菌數(shù)。按10×倍比對(duì)各處理培養(yǎng)液梯度稀釋后，取200μL合適稀釋度的稀釋液均勻涂布于YMA平板上，于恒溫培養(yǎng)箱中30℃倒置培養(yǎng)48 h，計(jì)數(shù)菌落數(shù)，計(jì)算活菌數(shù)。
活菌數(shù)(cfu·mL-1)培養(yǎng)液=計(jì)數(shù)皿菌平均菌落數(shù)×稀釋倍數(shù)/接種量
1.6磁化水灌溉對(duì)苜蓿接種根瘤菌結(jié)瘤數(shù)的影響
1.6.1接種液的制備將根瘤菌S.melilotiXGL026-GFP菌株活化后，接種至由T1、T2、T3磁化水和普通水配制的YMA液體培養(yǎng)基中(含四環(huán)素10μg·mL-1)，120 r·min-1，30℃，振蕩培養(yǎng)至菌液OD600nm≈1.0。
1.6.2盆栽苜蓿接種根瘤菌將土壤和蛭石混和(體積比1∶1)滅菌后，按每盆15 kg干土裝入花盆中，其底部放置托盤接滲漏液，防止養(yǎng)分、水分流失。將供試苜蓿種子表面消毒后催芽，選取露白均勻一致種子，按每粒200μL接種菌液。每盆播種5粒種子，出苗后每盆選留生長(zhǎng)一致的3株苗，每處理14盆苗。將花盆放置在日光溫室內(nèi)，自然光照，適時(shí)澆水。
1.6.3磁化水灌溉對(duì)各接種處理分別用T1、T3磁化水灌溉接種處理的苜蓿盆栽苗，以無菌水灌溉接種處理的苜蓿盆栽苗作為對(duì)照，每處理7盆。50 d后調(diào)查苜蓿結(jié)瘤情況。
1.7磁化水對(duì)枯草芽孢桿菌生長(zhǎng)的影響
分別用4 000 Gs磁化處理1次(T1)、2次(T2)、3次(T3)的磁化水和20 000 Gs磁化處理1次(T4)的磁化水和普通水(CK)制備牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，分裝于三角瓶中(裝液量80 mL/250 mL)，每處理重復(fù)3次。滅菌后，接種活化后的根瘤菌種子液(接種量1%)，置于恒溫?fù)u床中120 r·min-1，30℃振蕩培養(yǎng)48 h。每隔8 h分別測(cè)定各處理根瘤菌培養(yǎng)液的OD600nm值和活菌數(shù)。
1.8磁化水培養(yǎng)的枯草桿菌對(duì)棉花黃萎菌的抑菌效果
1.8.1棉花黃萎菌孢子液的制備
將黃萎菌活化后,挑取菌塊接種于察氏液體培養(yǎng)基中，180 r·min-1，25℃恒溫?fù)u床培養(yǎng)5～7 d，4層紗布過濾菌絲,在顯微鏡下用血球計(jì)數(shù)板將濾液中孢子數(shù)調(diào)至1×106個(gè)·mL-1。
1.8.2枯草芽孢桿菌對(duì)棉花黃萎病菌抑菌活性的測(cè)定
用PDA培養(yǎng)基制備雙層平板。取黃萎病菌孢子懸液200μL均勻涂布平板，用滅菌的打孔器在培養(yǎng)基平板周圍打孔(直徑為5 mm)。向孔洞內(nèi)分別加入20μL磁化水和普通水培養(yǎng)的枯草芽孢桿菌接種液，28℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)倒置培養(yǎng)3～4 d。觀察抑菌圈產(chǎn)生情況。
1.9數(shù)據(jù)分析
采用Excel 2003和SPSS 19.0軟件對(duì)試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
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