復合芽孢桿菌對隴東地區(qū)紫花苜蓿的促生研究初報

吳鋒，楊植，劉宗鵬

（慶陽市草原工作站，甘肅 慶陽 745000）

慶陽習稱“隴東”，位于甘肅省最東部，處于陜甘寧3 ?。ㄗ灾螀^(qū)）的交匯地帶，是甘肅省重要的牧草生產(chǎn)基地。據(jù)第三次全國國土調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，慶陽市土地總面積271.19 萬hm2，現(xiàn)有草地面積88.97 萬hm2，占國土總面積的32.81%，2021 年慶陽市草原植被蓋度75.76%，其中以紫花苜蓿為代表的種植栽培草地約33.33 萬hm2。慶陽市草地資源豐富，植物種類繁多，因草地面積優(yōu)勢在農(nóng)牧業(yè)生物量中占據(jù)相當大的比重。

紫花苜蓿（Medicagosativa L.）是薔薇目豆科苜蓿屬多年生草本植物，因具有產(chǎn)量高、品質(zhì)好、適口性好以及營養(yǎng)價值高的特點，被譽為“牧草皇后”“牧草之王”[1]。作為甘肅省重要的牧草生產(chǎn)基地，隴東地區(qū)境內(nèi)廣泛種植的優(yōu)良牧草——紫花苜蓿有著不可替代的作用，不僅種植面積廣，產(chǎn)量高，適口性佳，營養(yǎng)豐富，是獨一無二的優(yōu)質(zhì)飼草料，亦是良好的水土保持作物。紫花苜蓿根系非常發(fā)達，根系中78%都分布在0～30 cm 深的土層之中，根系密度能夠達到3.4～9.5 g/cm3[2]，草叢厚密，莖葉繁茂，覆蓋面較大，能有效減少地面水分蒸發(fā)量，減少地表徑流，具有很高的水土保持功能。

近年來，國內(nèi)外越來越重視飼草飼料的健康與安全，飼草生產(chǎn)是國家食物安全與生態(tài)安全的重要保障[3]。目前，我國已全面禁止向商品飼料中添加除中草藥之外的其他促生長類藥物飼料添加劑。枯草芽孢桿菌是一類好氧的革蘭氏陽性細菌，其產(chǎn)生的孢子對干旱脅迫、鹽脅迫等非生物脅迫具有一定的耐受性。國內(nèi)外學者對枯草芽孢桿菌提高植物的抗逆性作了大量研究。甘金佳等（2021）[4]總結(jié)了枯草芽孢桿菌在6 種番茄病害防治中的應(yīng)用。胡玉婕等（2020）[5]以鹽脅迫對植物的影響為切入點，從多個方面研究了芽孢桿菌對植物的耐鹽促生機制。沙月霞等（2019）[6]從水稻葉片中分離出的貝萊斯芽孢桿菌對11 種植物病原真菌均有良好的拮抗作用。另外，枯草芽孢桿菌多以添加劑或發(fā)酵菌種的形式應(yīng)用于飼料生產(chǎn)中，且多與其他益生菌和益生元復配使用，在提高豬的生長性能、改善腸道健康及提升肉品質(zhì)方面起到良好作用[7]。生防芽孢桿菌具有抑菌譜廣、抗逆性強、可分泌多種抗菌物質(zhì)等優(yōu)點，在生物防治中占有重要地位。

本試驗借助現(xiàn)代生物菌肥（芽孢桿菌）的優(yōu)勢，通過大田栽培紫花苜蓿，對照施灌菌肥的一系列生長變化，并在生產(chǎn)實踐中對芽孢菌肥的用量、使用周期及施用方法進行技術(shù)規(guī)范和生產(chǎn)示范，為甘肅省苜蓿種植提供先進的配套施肥技術(shù)，為其他牧草及作物的栽培提供參考資料和基礎(chǔ)技術(shù)支撐。

1 試驗基本情況分析

1.1 試驗區(qū)的基本概況

試驗區(qū)位于甘肅省慶陽市西峰區(qū)后官寨鎮(zhèn)，為黃土高原溝壑區(qū)耕作地，土質(zhì)為黃綿土，海拔1 355 m，屬于大陸性氣候，年均降水量382.9～602.0 mm，多集中在7—9月，年均溫度9.5～10.7 ℃，年日照2 213.4～2 540.4 h，太陽總輻射量525～609 kJ/m2，呈干旱、溫和、光照充足的自然特點。

有關(guān)紫花苜蓿種和帶細菌方面的研究在國內(nèi)尚屬空白，需要加強這方面的研究。本研究經(jīng)過發(fā)芽和試驗篩選后，灌施大田菌肥，可以有效促進紫花苜蓿苗生長，提高了紫花苜蓿的成活率，對提高紫花苜蓿覆蓋率起到了積極的作用。

1.2 復合芽孢桿菌和隴東紫花苜蓿概況

第一，多粘類芽孢桿菌。該菌屬于多粘芽孢桿菌，在1993 年時將其重新歸到類芽孢桿菌屬當中。多粘類芽孢桿菌是一種植物性、非致病性橢圓形芽孢，屬于革蘭氏的陽性細菌，能夠從土壤、小麥、牧草根中分離得到。多粘類芽孢桿菌具有功能性強的特點，可以分泌出植物激素，比如細胞分裂素和吲哚乙酸等，還可以提供氮素，能夠有效促進植物生長。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，從越南槐中分離的多粘類芽孢桿菌（SG-6 菌株）也具有同樣的作用，能夠防止柑橘采后發(fā)霉，同時可以產(chǎn)生肽類、蛋白質(zhì)類、核苷類、吡嗪類、酚類等抗菌物質(zhì)，有效防治多種植物病害。將多粘類的芽孢桿菌（W3、Y2 菌株）與地衣芽孢桿菌W10 菌株進行接種，可以產(chǎn)生致病番茄，之后誘導植株可以對灰霉病菌產(chǎn)生一定系統(tǒng)抗性。此外，由于固氮能力比較出色，多粘類芽孢桿菌還被廣泛應(yīng)用到消除油菜體內(nèi)有害硝酸鹽上，提高了油菜品質(zhì)。目前多粘類芽孢桿菌被美國環(huán)境保護署（EPA）列為可以作為商業(yè)應(yīng)用的微生物。我國也將其作為免做安全鑒定的菌種，目前該菌可用在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、水處理等多個方面，具有很好的實際應(yīng)用價值。

第二，紫花苜蓿產(chǎn)量非常高，具有保持水土、改善土壤結(jié)構(gòu)的作用，也是北半球溫帶地區(qū)中最為主要的牧草，是草田輪作首選的植物，具有不可替代的作用。通過對紫花苜蓿的系統(tǒng)研究，可以科學全面認知該品種本身攜帶真菌及其致病性具體情況。針對黃土高原苜蓿和小麥輪作地區(qū)紫花苜蓿根部真菌侵入情況進行詳細研究，可以進一步優(yōu)化小麥和苜蓿輪作方式，提高小麥和苜蓿產(chǎn)量。

2 材料與方法

2.1 土壤處理

試驗田前茬作物為黃豆。2020 年4 月深翻土地，旋耕、平整地塊，播前深翻鋤草，結(jié)合整地，施用農(nóng)家肥15 t/hm2作基肥，撒施5%辛硫磷顆粒15 kg/hm2防治地下害蟲。

2.2 土樣測定

2020 年4月，邀請隴東學院對試驗樣地進行20 cm土樣抽取，并在隴東學院生物研究室進行土樣分析測試。土壤pH 值為7.9，有機質(zhì)13.39 g/kg，氮0.86 g/kg，全磷0.74 g/kg，全鉀19.44 mg/kg。

2.3 試驗材料

選用山東益泰生物科技有限公司生產(chǎn)的復合芽孢桿菌劑，其中枯草芽孢桿菌數(shù)為1.0×1011CFU/g（青島市華測檢測技術(shù)有限公司提供檢測結(jié)果），供試作物為本地鄉(xiāng)土牧草——隴東紫花苜蓿。

2.4 試驗設(shè)計

試驗地設(shè)兩個處理，每個處理3 個重復，采用隨機區(qū)組設(shè)計，共6 個小區(qū)。每個小區(qū)面積6 m2（3 m×2 m）。株行距30 cm，每個小區(qū)播種10行，播深2～3 cm，播后鎮(zhèn)壓，播種量11 g/小區(qū)。播前將每小區(qū)種子平均分為10份，每行1 份均勻撒播，小區(qū)外設(shè)置0.6 m 保護行。

2.5 測定內(nèi)容

2.5.1 產(chǎn)草量

2021 年、2022 年6—8 月刈割測產(chǎn)，每年兩次，均在產(chǎn)草量和營養(yǎng)值最盛的初花期進行。對鮮草產(chǎn)量稱重登記，并對每個處理進行稱重取樣，根據(jù)樣品風干率求出干草產(chǎn)量。第三次測產(chǎn)于9 月底前完成，生長量不計入當年產(chǎn)量。

2.5.2 飼草品質(zhì)

將取樣稱重后的干物質(zhì)混合，粉碎，過80 目篩，裝袋備用。粗蛋白采用Auto Analyzer 3 型連續(xù)流動分析儀測定植物全氮，粗灰分采用簡單、快速、節(jié)約的干灰化法測定，纖維素測定采用VanSocst 提出的測定飼料中性洗滌纖維與酸性洗滌纖維的方法，可溶性糖采用蒽酮法測算。

2.6 發(fā)芽試驗情況分析

將NA 平板在28 ℃環(huán)境下培養(yǎng)24 h后，制成細菌分離物。取紫花苜蓿種子1 g，浸泡于懸浮液中5 min后，設(shè)種子的浸泡情況，并與無菌水進行對照，取出后放置在無菌濾紙上自然晾干。將晾干的種子進行發(fā)芽，4 d 后開始統(tǒng)計發(fā)芽率，同時測量根長和苗長，并觀察真菌所侵染的種子發(fā)芽情況，整個試驗重復兩次，可有效提高試驗的準確性。

3 結(jié)果和分析

本試驗?zāi)康氖窃诖筇镏饕N植模式中引入復合生物菌肥，測定生物菌肥對紫花苜蓿生長的影響，為微生物肥源部分替代化肥，抑制牧草病害的發(fā)生和影響，以及后續(xù)推廣提供技術(shù)支撐。

3.1 菌肥對隴東紫花苜蓿產(chǎn)草量的影響

從表1 可以看出，2021 年單施菌肥對隴東紫花苜蓿的鮮草年產(chǎn)量較對照組平均增加23.62%，干草產(chǎn)量增加16.94 kg/100 m2；而2022 年菌肥組鮮草產(chǎn)量較對照組平均增加3.76%，干草產(chǎn)量則減少1.80%。

表1 年度產(chǎn)草量對比單位：kg/100 m2

3.2 菌肥對隴東紫花苜蓿營養(yǎng)成分的影響

盧德勛（2001）[8]結(jié)合我國粗飼料生產(chǎn)的特性，提出了評定粗飼料指標分級指數(shù)（Grading Index，GI），計算公式如下。

式中：ME 為牧草代謝值，DMI 為干物質(zhì)采食量，CP 為牧草干物質(zhì)中粗蛋白含量，NDF 為牧草干物質(zhì)中中性洗滌纖維含量。

由表2 可知，對比同一時間，菌肥組比對照組的粗蛋白含量分別提高15.41%和8.31%，可溶性糖含量分別提高119.77%和10.67%，纖維素含量則分別降低0.89%和4.05%。這表明復合芽孢桿菌對紫花苜蓿營養(yǎng)成分有一定的提高作用，同時在改變適口性、提高消化率上均有一定的促進作用。

表2 對比菌肥對紫花苜蓿的營養(yǎng)成分

3.3 菌肥對土壤的影響

從表3 可以看出，與對照相比，復合芽孢桿菌肥對土壤的脲酶活性有所改善，有效磷含量明顯提升，并顯著降低了土壤pH 值。有研究表明，土壤pH 值是引起土壤重金屬有效態(tài)活性和酶活性改變的關(guān)鍵因素。本試驗表明，菌肥對土壤的抗逆性有一定程度的提升作用。

表3 土壤養(yǎng)分狀況對比

4 結(jié)束語

通過試驗，明確了復合芽孢桿菌屬生物肥料能通過降低土壤pH值，提高土壤脲酶活性，從而促進土壤中營養(yǎng)物質(zhì)與能量的循環(huán)代謝，同時提升有效磷含量，并具有一定的穩(wěn)定性。通過在不同物候期對大田作物施灌芽孢桿菌菌液發(fā)現(xiàn)，芽孢桿菌能有效提高紫花苜蓿的產(chǎn)草量，提升牧草營養(yǎng)品質(zhì)。本研究為紫花苜蓿的推廣應(yīng)用提供了有效菌種資源和相應(yīng)的理論基礎(chǔ)，對相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到了積極的推動作用。