2株貝萊斯芽孢桿菌對(duì)葡萄幼苗生長(zhǎng)及土壤質(zhì)量的影響

摘要 將貝萊斯芽孢桿菌Bacillus velezensis YH-18及B.velezensis YH-20分別與有機(jī)肥攪拌形成混合肥，分別應(yīng)用到葡萄盆栽苗上。結(jié)果表明，2種微生物肥料均能夠提高葡萄葉片的葉綠素含量。葡萄生長(zhǎng)30 d后，YH-18、YH-20菌劑處理后葉面積較對(duì)照提高了8.75%、12.87%，葉綠素含量較對(duì)照提高了6.89%、2.23%；生長(zhǎng)90 d 后，YH-18、YH-20菌劑處理后葉面積較對(duì)照提高45.47%、30.74%，葉綠素含量較對(duì)照提高16.26%、10.76%。YH-20對(duì)葡萄霜霉病的防治效果為30.44%，YH-18菌劑處理后防治效果為19.59%。30 d時(shí)YH-20比對(duì)照土壤中水解氮、速效鉀的含量偏低，可能施肥后加速了植物對(duì)養(yǎng)分的吸收。90 d后YH-18菌劑處理能提高土壤速效磷含量，比對(duì)照高18.15%。YH-20菌劑處理15 d后Ace指數(shù)和Shannon指數(shù)增加。2種菌劑處理30 d后Ace指數(shù)和Chao1指數(shù)顯著增加。在30 d內(nèi)，YH-18、YH-20、CK處理的根際土壤微生物群落的多樣性和豐富度均呈下降趨勢(shì)，但菌劑處理后微生物群落多樣性和豐富度下降幅度遠(yuǎn)低于CK處理下降幅度。與對(duì)照相比，施用YH-18和YH-20菌劑在葡萄上，YH-18、YH-20在30 d顯著富集了變形菌門、擬桿菌門，YH-20在15 d顯著富集了擬桿菌門。處理15 d后，與對(duì)照相比，YH-18富集了鞘脂單孢菌屬Sphingomonas；YH-20富集了假單孢菌屬Pseudomonas、黃桿菌屬Flavobacterium；處理30 d后，YH-18、YH-20均相對(duì)富集了鞘脂單孢菌屬、黃桿菌屬等。2種菌劑處理均能夠提高葡萄葉片的葉面積及葉綠素含量，且對(duì)葡萄霜霉病有很好的拮抗作用。菌劑處理土壤后有效地延緩了30 d內(nèi)土壤微生物群落多樣性和豐富度的下降，且處理后形成了新的菌群結(jié)構(gòu)，有助于促進(jìn)葡萄幼苗的生長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞 貝萊斯芽孢桿菌；葡萄幼苗；土壤養(yǎng)分；土壤微生物

中圖分類號(hào) S182 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2024）17-0159-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.17.037

The Effects of Two Strains of Bacillus velezensis on the Growth of Grape Seedlings and Soil Quality

WANG Xiao-yue

（Shanghai Forestry Station，Shanghai 200072）

Abstract Bacillus velezensis YH-18 and B. velezensis YH-20 was mixed with organic fertilizer to form a mixed fertilizer， which was applied to grape potted seedlings. The results indicated that both types of microbial fertilizers could increase the chlorophyll content of grape leaves. The results showed that after 30 days of grape growth， the leaf area of YH-18 and YH-20 bacterial agents increased by 8.75% and 12.87% compared to the control， and the chlorophyll content increased by 6.89% and 2.23% compared to the control;after 90 days of growth， the leaf area of YH-18 and YH-20 bacterial agents increased by 45.47% and 30.74% compared to the control， and the chlorophyll content increased by 16.26% and 10.76% compared to the control. The control effect of YH-20 on grape downy mildew was 30.44%， and the control effect of YH-18 bacterial agent treatment was 19.59%. At 30 days， the content of hydrolyzed nitrogen and available potassium in YH-20 soil was lower than that in the control soil， which may have accelerated the absorption of nutrients by plants after fertilization. 90 days later， YH-18 bacterial agent treatment could increase the content of soil available phosphorus， which was 18.15% higher than the control. After 15 days of treatment with YH-20 bacterial agent， the Ace index and Shannon index increased. After 30 days of treatment with two bacterial agents， the Ace index and Chao1 index significantly increased. Within 30 days， the diversity and richness of rhizosphere soil microbial communities treated with YH-18， YH-20， and CK showed a decreasing trend， but the decrease in diversity and richness of microbial communities after bacterial treatment was much lower than that of CK treatment. Compared with the control group， when YH-18 and YH-20 bacterial agents were applied to grapes， YH-18 and YH-20 significantly enriched Proteobacteria and Bacteroidetes at 30 days， while YH-20 significantly enriched Bacteroidetes at 15 days. After 15 days of treatment， YH-18 enriched the Sphingomonas genus compared to the control group;YH-20 enriched Pseudomonas and Flavobacterium genera;After 30 days of treatment， YH-18 and YH-20 were relatively enriched in genera such as Sphingomonas and Pseudomonas. Both bacterial treatments could increase the leaf area and chlorophyll content of grape leaves， and had a good antagonistic effect on grape downy mildew. The treatment of soil with microbial agents effectively delayed the decrease in diversity and richness of soil microbial community within 30 days， and formed a new microbial community structure after treatment， which helps promote the growth of grape seedlings.

Key words Bacillus velezensis;Grape seedlings;Soil nutrients;Soil microorganism

基金項(xiàng)目 上海市綠化和市容管理局項(xiàng)目“微生物肥料的研究與應(yīng)用”（G191208）。

作者簡(jiǎn)介 王小月（1989—），女，江蘇興化人，工程師，碩士，從事林業(yè)植物檢疫工作。

收稿日期 2024-01-02

葡萄產(chǎn)業(yè)是上海水果產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，葡萄是目前上海種植經(jīng)濟(jì)效益最高的果樹(shù)樹(shù)種之一。設(shè)施栽培能夠提早或延遲葡萄的成熟時(shí)間，極大提高葡萄的生產(chǎn)效益，成為葡萄栽培上的重要生產(chǎn)措施之一［1］。設(shè)施栽培的經(jīng)濟(jì)效益普遍高于露地栽培，且農(nóng)藥使用量降低，對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面有顯著的優(yōu)勢(shì)。但設(shè)施栽培中經(jīng)常出現(xiàn)土壤連作現(xiàn)象，長(zhǎng)期葡萄連續(xù)種植可能導(dǎo)致土壤惡化、自毒物質(zhì)的積累以及微生物群落失衡，導(dǎo)致土壤質(zhì)量顯著下降，限制植物的產(chǎn)量和質(zhì)量。再加上單一或過(guò)量使用有機(jī)肥、栽培管理方式不當(dāng)?shù)刃袨榧又亓送寥绬?wèn)題。

微生物群落目前是世界上最大的生物多樣性儲(chǔ)存庫(kù)，為土壤提供許多生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，日益被認(rèn)為是植物和農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境結(jié)構(gòu)的重要調(diào)節(jié)者。研究表明，微生物菌肥可以引起土壤微生物群落的變化，特別是增加直接或間接抑制病蟲害發(fā)生的有益微生物的數(shù)量。通過(guò)微生物菌劑菌肥的施用，以外源添加的方式重構(gòu)根際微生物區(qū)系，改善植物根際環(huán)境，成為克服連作障礙的一個(gè)研究熱點(diǎn)［2］。研究表明，土壤調(diào)理劑配施菌劑可顯著提高連作壓砂西瓜田土壤養(yǎng)分，增強(qiáng)壓砂西瓜根系活力，促進(jìn)其生長(zhǎng)［3］。Chen 等［4］研究表明，枯草芽孢桿菌接種劑改變了土壤優(yōu)勢(shì)門的相對(duì)豐度，增加土壤中的有效氮，使小麥產(chǎn)量提高了33.4%。解淀粉芽孢桿菌發(fā)酵液可以減輕連作對(duì)高粱生長(zhǎng)的負(fù)面影響，改善連作高粱的根際微生態(tài)［5］。

從上海櫻花枝干中篩選得到的2株菌YH-18和YH-20是2株高效的PGPR，不僅具有明顯的病蟲害防治效果，還有促進(jìn)植物生長(zhǎng)的特性，如解有機(jī)磷、無(wú)機(jī)磷、產(chǎn)吲哚-3-乙酸（IAA）等能力［6-7］，且2株菌株均能定殖在植物根際。株貝萊斯芽孢桿菌具有良好的促生和抗病能力，但其對(duì)葡萄幼苗生長(zhǎng)和根際土壤微生態(tài)的影響尚未見(jiàn)報(bào)道。筆者通過(guò)將YH-18、YH-20分別與有機(jī)肥混合使用，研究2株菌對(duì)葡萄生長(zhǎng)的影響，確定2株菌劑對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響，探討不同菌劑對(duì)葡萄根際土壤細(xì)菌群落多樣性和微生物群落的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于上海市金山區(qū)呂巷鎮(zhèn)白漾村（121°E，30°N，位于上海市金山區(qū)呂巷鎮(zhèn)，海拔10 m）。金山區(qū)是上海西南部的遠(yuǎn)郊，位于長(zhǎng)江以南的江南地區(qū)，地處黃浦江上游，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫15.8 ℃，年均降水量1 178.2 mm，常年主導(dǎo)風(fēng)為東南風(fēng)，氣候溫潤(rùn)，日照充足，四季分明，雨水充沛，具有明顯的海洋性氣候特征。土壤pH 6.0～6.2。

1.2 試驗(yàn)材料

1.2.1 供試樹(shù)種。

供試樹(shù)種為1年生葡萄盆栽苗。

1.2.2 供試菌株。

貝萊斯芽孢桿菌菌株YH-18、YH-20，保藏于南京林業(yè)大學(xué)森林保護(hù)實(shí)驗(yàn)室。

1.2.3 培養(yǎng)基及發(fā)酵液的制備。

培養(yǎng)基Nutrient Broth（NB）：牛肉膏3 g/L，蛋白胨10 g/L，氯化鈉5 g/L，pH 7.0，滅菌備用。

菌株原液制作方法：將菌種接種于NB培養(yǎng)基中置于搖床活化培養(yǎng)24 h（28 ℃，200 r/min）后取出，吸取1 mL活化好的菌液再次接種于內(nèi)有50 mL NB培養(yǎng)基的100 mL容量瓶中搖床培養(yǎng)24 h（28 ℃，200 r/min）即得種子液，將種子液接種于50 L液體發(fā)酵罐中發(fā)酵培養(yǎng)24 h，獲得大量細(xì)菌發(fā)酵液，取出儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.4 有機(jī)肥。

選擇山東肥沃農(nóng)資有限公司提供的富農(nóng)有機(jī)肥，主要成分為雞糞、豆粕、麻餅，氮磷鉀含量＞5%，有機(jī)質(zhì)含量＞45%?？傆?jì)需要有機(jī)肥50 kg。

1.3 試驗(yàn)方法

將有機(jī)肥與土壤按照1∶3的比例翻勻混合，將葡萄苗栽入盆內(nèi)。將菌劑發(fā)酵液稀釋后直接施用在盆栽苗內(nèi)，稀釋比例為1∶10。2019年葡萄盆栽苗試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

1.4 指標(biāo)測(cè)定與方法

1.4.1 葉面積、葉綠素。

在施菌前測(cè)定葡萄葉面積和葉綠素等指標(biāo)，在施菌后30、90 d分別對(duì)葡萄的葉面積、葉綠素含量等指標(biāo)進(jìn)行調(diào)查，用SPSS軟件處理數(shù)據(jù)，分析各處理的增長(zhǎng)情況。

1.4.2 葡萄病害。葡萄霜霉病分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

發(fā)病指數(shù)=∑（各級(jí)病株數(shù)×該病級(jí)值）/（調(diào)查總株數(shù)×最高級(jí)值）×100

防治效果=（處理組發(fā)病指數(shù)-對(duì)照組發(fā)病指數(shù)）/對(duì)照組發(fā)病指數(shù)×100%

1.4.3 土壤氮（N）、磷（P）、鉀（K）、有機(jī)質(zhì)含量。

菌劑處理前、處理30 d、處理90 d后，分別對(duì)各處理土壤取樣，將土壤送至土壤檢測(cè)中心檢測(cè)氮、磷、鉀及有機(jī)質(zhì)含量。每個(gè)時(shí)間段每個(gè)處理組取6個(gè)重復(fù)，3個(gè)處理合計(jì)18個(gè)樣品。

1.4.4 土壤微生物多樣性。

分別在15和30 d，對(duì)盆栽葡萄苗土壤進(jìn)行取樣，每個(gè)處理取6個(gè)重復(fù)，3個(gè)處理合計(jì)18個(gè)樣品，送至公司進(jìn)行16S rDNA高通量測(cè)序并分析微生物多樣性和結(jié)構(gòu)。

2 結(jié)果與分析

2.1 菌劑處理對(duì)葡萄葉片葉面積和葉綠素含量的影響

菌劑處理30和90 d，分別測(cè)定葉面積和葉綠素指標(biāo)，結(jié)果顯示（表3），葡萄生長(zhǎng)30 d時(shí)，YH-18、YH-20菌劑處理后葉面積較對(duì)照提高了8.75%、12.87%；葉綠素含量較對(duì)照提高了6.89%、2.23%；生長(zhǎng)90 d時(shí)，YH-18、YH-20菌劑處理后葉面積較對(duì)照提高45.47%、30.74%，葉綠素含量較對(duì)照提高16.26%、10.76%。

2.2 菌劑處理對(duì)葡萄病害發(fā)生的影響

2019年7月，葡萄大范圍發(fā)生葡萄霜霉病。對(duì)病害發(fā)生情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果顯示（表4），對(duì)照發(fā)病指數(shù)為74.00，處理YH-20的發(fā)病指數(shù)為51.47，防治效果為30.44%；處理YH-18發(fā)病指數(shù)為59.50，防治效果為19.59%。YH-18、YH-20在一定程度上對(duì)葡萄霜霉病有較好的拮抗作用。

2.3 菌劑處理對(duì)土壤肥力的影響

由表5可知，在有機(jī)質(zhì)含量上，葡萄生長(zhǎng)30和90 d時(shí)，YH-18、YH-20處理后的有機(jī)質(zhì)含量與對(duì)照相比均無(wú)顯著差異。葡萄生長(zhǎng)30 d時(shí)，YH-20處理的水解氮含量比對(duì)照降低7.16%，可能一定程度上加速了植物對(duì)土壤中水解氮的吸收，促進(jìn)植物生長(zhǎng)。YH-18處理與對(duì)照無(wú)顯著差異。90 d時(shí)，2個(gè)處理與對(duì)照均無(wú)顯著差異。在速效鉀含量上，葡萄生長(zhǎng)30 d時(shí)，YH-20處理比對(duì)照降低17.06%，可能一定程度上加速了植物對(duì)速效鉀的吸收，促進(jìn)植物生長(zhǎng)。YH-18與對(duì)照差異顯著。90 d時(shí)，2個(gè)處理與對(duì)照均無(wú)顯著差異。在速效磷含量上，葡萄生長(zhǎng)30 d時(shí)，2個(gè)處理與對(duì)照均無(wú)顯著差異。90 d時(shí)，YH-18處理比對(duì)照提高18.15%，差異顯著。

2.4 菌劑處理對(duì)土壤微生物群落多樣性的影響

Alpha 多樣性指數(shù)是反映物種豐富度和多樣性的綜合指標(biāo)，其中Ace、Shannon是豐富度指數(shù)，Chao1、Simpson是多樣性指數(shù)。Coverage是指各樣品（克?。┪膸?kù)的覆蓋率，其數(shù)值越高，則樣品中序列被測(cè)出的概率越高，而未被測(cè)出的概率越低。該指數(shù)反映本次測(cè)序結(jié)果是否代表了樣品中微生物的真實(shí)情況。各處理在不同時(shí)期的豐富度指數(shù)和多樣性指數(shù)見(jiàn)表6。由表6可知，與CK組相比，YH-18菌劑處理15 d后，Ace指數(shù)、Chao1指數(shù)和Shannon指數(shù)略低于對(duì)照，Simpson指數(shù)無(wú)顯著差異；YH-20菌劑處理15 d后，Ace指數(shù)和Shannon指數(shù)略有增加，Chao1指數(shù)及Simpson指數(shù)無(wú)顯著差異。2種菌劑處理30 d后，Ace指數(shù)和Chao1指數(shù)均增加，Shannon指數(shù)及Simpson指數(shù)均無(wú)顯著差異。30 d內(nèi)，YH-18、YH-20、CK處理的

根際土壤微生物群落多樣性和豐富度與15 d處理相比均呈下降趨勢(shì)，但菌劑處理后微生物群落多樣性和豐富度下

降幅度遠(yuǎn)低于CK處理下降幅度，說(shuō)明菌劑處理有效地延緩了30 d內(nèi)土壤微生物群落多樣性和豐富度的下降。

2.5 菌劑處理后分類學(xué)水平上的細(xì)菌群落組成

不同處理下土壤門水平和屬水平細(xì)菌群落組成見(jiàn)圖1和圖2。序列共測(cè)定出36個(gè)門細(xì)菌群落，其中前20個(gè)優(yōu)勢(shì)菌門的組成見(jiàn)圖1，其中相對(duì)豐度大于1%的優(yōu)勢(shì)菌門包括變形菌門（Proteobacteria，49.55%～53.93%）、擬桿菌門（Bacteroidetes，11.55%～29.79%）、酸桿菌門（Acidobacteria，9.83%～18.68%）、芽單孢菌門（Gemmatimonadetes，2.97%～5.76%）、放線菌門（Actinobacteria，1.85%～4.10%）、Patescibacteria（1.73%～2.80%）、綠彎菌門（Chloroflexi，1.11%～2.18%）、厚壁菌門（Firmicutes，0.74%～2.88%）。

在這些優(yōu)勢(shì)菌門中，與對(duì)照相比，YH-18、YH-20在30 d顯著富集了變形菌門、擬桿菌門，YH-20在15 d顯著富集了擬桿菌門。

各處理土壤樣品中30個(gè)菌屬平均相對(duì)豐度均大于1%（圖2）。在這些優(yōu)勢(shì)菌屬中，處理15 d后，與對(duì)照相比YH-18富集了鞘脂單孢菌屬Sphingomonas；YH-20富集了假單孢菌屬Pseudomonas、黃桿菌屬Flavobacterium；處理30 d后，YH-18、YH-20均相對(duì)富集了鞘脂單孢菌屬、黃桿菌屬、羅河桿菌屬Rhodanobacter、Chujaibacter等。30 d后，各處理的菌群豐度都發(fā)生了變化，形成了新的菌群豐度結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)論與討論

YH-18、YH-20菌劑處理對(duì)盆栽葡萄苗的葉面積、葉綠素等指標(biāo)方面均有較好的提高作用，這與Shi等［8］研究YH-18與YH-20菌劑處理后提高桃樹(shù)盆栽苗葉面積等指標(biāo)結(jié)果一致。2種菌劑對(duì)葡萄霜霉病有較好的防治效果。果樹(shù)長(zhǎng)勢(shì)優(yōu)良是提高果實(shí)品質(zhì)的基礎(chǔ)。葡萄苗早期平穩(wěn)生長(zhǎng)，枝干緊實(shí)茁壯，后期才不至于養(yǎng)分供應(yīng)不足，枝梢葉片枯黃［9］。葡萄葉片的光合作用和養(yǎng)分積累對(duì)于葡萄果實(shí)品質(zhì)的提高至關(guān)重要，葉片光合作用產(chǎn)物會(huì)促進(jìn)葡萄進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)積累，進(jìn)一步升果實(shí)質(zhì)量與風(fēng)味。

2種菌劑處理90 d后YH-18菌劑處理能顯著提高土壤速效磷含量，比對(duì)照高18.15%，較好提升了土壤肥力。YH-18具有較好的溶磷作用，可能通過(guò)分泌酶等物質(zhì)降解了土壤中難溶性磷與有機(jī)磷，加快了土壤中磷的釋放。江明明［6］研究表明24 h YH-18溶解無(wú)機(jī)磷含量高達(dá)93.49 mg/L，為對(duì)照的11.0 倍，還具有較好的固氮耐鹽能力。

2種菌劑處理后，土壤微生物群落都產(chǎn)生了變化。YH-20菌劑處理15 d后微生物群落的豐度增加，2種菌劑處理30 d后細(xì)菌豐度和多樣性顯著增加，這與葉靜等［10］研究不同微生物菌肥對(duì)濱海鹽漬土土壤微生物的影響結(jié)果一致。與同期對(duì)照相比，接種后30 d內(nèi)根際微生物多樣性和豐度下降速度減緩。這表明菌劑處理對(duì)葡萄根際微生物群落具有顯著的正向影響，可減緩根際土壤微生物豐富度和多樣性的下降。2種菌劑處理不同時(shí)間段富集了不同的門細(xì)菌及屬細(xì)菌。該研究菌劑處理富集了變形菌門、擬桿菌門、鞘脂單孢菌屬、假單孢菌屬、黃桿菌屬等細(xì)菌群落。變形菌門是富營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌，包括很多參與氮循環(huán)的細(xì)菌［11-12］，如固氮的根瘤菌屬，菌劑處理后變形菌門豐度增加，與葉靜等［10］及王國(guó)麗等［13］研究結(jié)果一致。擬桿菌門的大多數(shù)成員主要分解纖維素和難降解的芳香族化合物，是土壤氮循環(huán)的參與者［14］。假單孢菌屬的很多細(xì)菌可促進(jìn)植物生長(zhǎng)，并能有效控制冠腐病。鞘脂單孢菌屬是一類豐富的新型微生物資源，可用于芳香化合物的生物降解［15］且對(duì)一些農(nóng)藥的降解有良好效果，對(duì)克百威降解率為 55.58%、異丙威62.74%、辛硫磷 77.55%、毒死蜱 56.59%和氯氰菊酯81.8%［16］。

芽孢桿菌存活期長(zhǎng)、抗逆性強(qiáng)，廣泛分布在不同的土壤和植物根際中，有的也可侵入植物組織內(nèi)部，該屬中的許多菌株以其固氮能力、對(duì)致病菌的抗性和對(duì)植物的促生作用而受到研究者的廣泛關(guān)注［17-19］。該研究結(jié)果顯示，YH-18、YH-20這2株菌結(jié)合有機(jī)肥使用促進(jìn)了葡萄幼苗葉綠素及葉面積的提高，促進(jìn)了土壤速效磷含量的釋放，同時(shí)短期內(nèi)也豐富了土壤微生物群落優(yōu)勢(shì)門和屬的細(xì)菌，適合在大田試驗(yàn)中進(jìn)一步推廣使用，但對(duì)葡萄幼苗長(zhǎng)期的土壤影響有待進(jìn)一步研究。

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