2株贝莱斯芽孢杆菌对葡萄幼苗生长及土壤质量的影响
作者： 王小月
摘要 将贝莱斯芽孢杆菌Bacillus velezensis YH-18及B.velezensis YH-20分别与有机肥搅拌形成混合肥，分别应用到葡萄盆栽苗上。结果表明，2种微生物肥料均能够提高葡萄叶片的叶绿素含量。葡萄生长30 d后，YH-18、YH-20菌剂处理后叶面积较对照提高了8.75%、12.87%，叶绿素含量较对照提高了6.89%、2.23%；生长90 d 后，YH-18、YH-20菌剂处理后叶面积较对照提高45.47%、30.74%，叶绿素含量较对照提高16.26%、10.76%。YH-20对葡萄霜霉病的防治效果为30.44%，YH-18菌剂处理后防治效果为19.59%。30 d时YH-20比对照土壤中水解氮、速效钾的含量偏低，可能施肥后加速了植物对养分的吸收。90 d后YH-18菌剂处理能提高土壤速效磷含量，比对照高18.15%。YH-20菌剂处理15 d后Ace指数和Shannon指数增加。2种菌剂处理30 d后Ace指数和Chao1指数显著增加。在30 d内，YH-18、YH-20、CK处理的根际土壤微生物群落的多样性和丰富度均呈下降趋势，但菌剂处理后微生物群落多样性和丰富度下降幅度远低于CK处理下降幅度。与对照相比，施用YH-18和YH-20菌剂在葡萄上，YH-18、YH-20在30 d显著富集了变形菌门、拟杆菌门，YH-20在15 d显著富集了拟杆菌门。处理15 d后，与对照相比，YH-18富集了鞘脂单孢菌属Sphingomonas；YH-20富集了假单孢菌属Pseudomonas、黄杆菌属Flavobacterium；处理30 d后，YH-18、YH-20均相对富集了鞘脂单孢菌属、黄杆菌属等。2种菌剂处理均能够提高葡萄叶片的叶面积及叶绿素含量，且对葡萄霜霉病有很好的拮抗作用。菌剂处理土壤后有效地延缓了30 d内土壤微生物群落多样性和丰富度的下降，且处理后形成了新的菌群结构，有助于促进葡萄幼苗的生长。
关键词 贝莱斯芽孢杆菌；葡萄幼苗；土壤养分；土壤微生物
中图分类号 S182 文献标识码 A 文章编号 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
基金项目 上海市绿化和市容管理局项目“微生物肥料的研究与应用”（G191208）。
作者简介 王小月（1989—），女，江苏兴化人，工程师，硕士，从事林业植物检疫工作。
收稿日期 2024-01-02
葡萄产业是上海水果产业的重要组成部分，葡萄是目前上海种植经济效益最高的果树树种之一。设施栽培能够提早或延迟葡萄的成熟时间，极大提高葡萄的生产效益，成为葡萄栽培上的重要生产措施之一［1］。设施栽培的经济效益普遍高于露地栽培，且农药使用量降低，对生态环境保护方面有显著的优势。但设施栽培中经常出现土壤连作现象，长期葡萄连续种植可能导致土壤恶化、自毒物质的积累以及微生物群落失衡，导致土壤质量显著下降，限制植物的产量和质量。再加上单一或过量使用有机肥、栽培管理方式不当等行为加重了土壤问题。
微生物群落目前是世界上最大的生物多样性储存库，为土壤提供许多生态系统服务，日益被认为是植物和农业生态环境结构的重要调节者。研究表明，微生物菌肥可以引起土壤微生物群落的变化，特别是增加直接或间接抑制病虫害发生的有益微生物的数量。通过微生物菌剂菌肥的施用，以外源添加的方式重构根际微生物区系，改善植物根际环境，成为克服连作障碍的一个研究热点［2］。研究表明，土壤调理剂配施菌剂可显著提高连作压砂西瓜田土壤养分，增强压砂西瓜根系活力，促进其生长［3］。Chen 等［4］研究表明，枯草芽孢杆菌接种剂改变了土壤优势门的相对丰度，增加土壤中的有效氮，使小麦产量提高了33.4%。解淀粉芽孢杆菌发酵液可以减轻连作对高粱生长的负面影响，改善连作高粱的根际微生态［5］。
从上海樱花枝干中筛选得到的2株菌YH-18和YH-20是2株高效的PGPR，不仅具有明显的病虫害防治效果，还有促进植物生长的特性，如解有机磷、无机磷、产吲哚-3-乙酸（IAA）等能力［6-7］，且2株菌株均能定殖在植物根际。株贝莱斯芽孢杆菌具有良好的促生和抗病能力，但其对葡萄幼苗生长和根际土壤微生态的影响尚未见报道。笔者通过将YH-18、YH-20分别与有机肥混合使用，研究2株菌对葡萄生长的影响，确定2株菌剂对土壤养分含量的影响，探讨不同菌剂对葡萄根际土壤细菌群落多样性和微生物群落的影响。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验地位于上海市金山区吕巷镇白漾村（121°E，30°N，位于上海市金山区吕巷镇，海拔10 m）。金山区是上海西南部的远郊，位于长江以南的江南地区，地处黄浦江上游，属于亚热带季风气候，年均气温15.8 ℃，年均降水量1 178.2 mm，常年主导风为东南风，气候温润，日照充足，四季分明，雨水充沛，具有明显的海洋性气候特征。土壤pH 6.0～6.2。
1.2 试验材料
1.2.1 供试树种。
供试树种为1年生葡萄盆栽苗。
1.2.2 供试菌株。
贝莱斯芽孢杆菌菌株YH-18、YH-20，保藏于南京林业大学森林保护实验室。
1.2.3 培养基及发酵液的制备。
培养基Nutrient Broth（NB）：牛肉膏3 g/L，蛋白胨10 g/L，氯化钠5 g/L，pH 7.0，灭菌备用。
菌株原液制作方法：将菌种接种于NB培养基中置于摇床活化培养24 h（28 ℃，200 r/min）后取出，吸取1 mL活化好的菌液再次接种于内有50 mL NB培养基的100 mL容量瓶中摇床培养24 h（28 ℃，200 r/min）即得种子液，将种子液接种于50 L液体发酵罐中发酵培养24 h，获得大量细菌发酵液，取出储存备用。
1.2.4 有机肥。
选择山东肥沃农资有限公司提供的富农有机肥，主要成分为鸡粪、豆粕、麻饼，氮磷钾含量＞5%，有机质含量＞45%。总计需要有机肥50 kg。
1.3 试验方法
将有机肥与土壤按照1∶3的比例翻匀混合，将葡萄苗栽入盆内。将菌剂发酵液稀释后直接施用在盆栽苗内，稀释比例为1∶10。2019年葡萄盆栽苗试验设计见表1。
1.4 指标测定与方法
1.4.1 叶面积、叶绿素。
在施菌前测定葡萄叶面积和叶绿素等指标，在施菌后30、90 d分别对葡萄的叶面积、叶绿素含量等指标进行调查，用SPSS软件处理数据，分析各处理的增长情况。
1.4.2 葡萄病害。葡萄霜霉病分级标准见表2。
发病指数=∑（各级病株数×该病级值）/（调查总株数×最高级值）×100
防治效果=（处理组发病指数-对照组发病指数）/对照组发病指数×100%
1.4.3 土壤氮（N）、磷（P）、钾（K）、有机质含量。
菌剂处理前、处理30 d、处理90 d后，分别对各处理土壤取样，将土壤送至土壤检测中心检测氮、磷、钾及有机质含量。每个时间段每个处理组取6个重复，3个处理合计18个样品。
1.4.4 土壤微生物多样性。
分别在15和30 d，对盆栽葡萄苗土壤进行取样，每个处理取6个重复，3个处理合计18个样品，送至公司进行16S rDNA高通量测序并分析微生物多样性和结构。
2 结果与分析
2.1 菌剂处理对葡萄叶片叶面积和叶绿素含量的影响
菌剂处理30和90 d，分别测定叶面积和叶绿素指标，结果显示（表3），葡萄生长30 d时，YH-18、YH-20菌剂处理后叶面积较对照提高了8.75%、12.87%；叶绿素含量较对照提高了6.89%、2.23%；生长90 d时，YH-18、YH-20菌剂处理后叶面积较对照提高45.47%、30.74%，叶绿素含量较对照提高16.26%、10.76%。