复合芽孢杆菌对陇东地区紫花苜蓿的促生研究初报

吴锋，杨植，刘宗鹏

（庆阳市草原工作站，甘肃 庆阳 745000）

庆阳习称“陇东”，位于甘肃省最东部，处于陕甘宁3 省（自治区）的交汇地带，是甘肃省重要的牧草生产基地。据第三次全国国土调查数据显示，庆阳市土地总面积271.19 万hm2，现有草地面积88.97 万hm2，占国土总面积的32.81%，2021 年庆阳市草原植被盖度75.76%，其中以紫花苜蓿为代表的种植栽培草地约33.33 万hm2。庆阳市草地资源丰富，植物种类繁多，因草地面积优势在农牧业生物量中占据相当大的比重。

紫花苜蓿（Medicagosativa L.）是蔷薇目豆科苜蓿属多年生草本植物，因具有产量高、品质好、适口性好以及营养价值高的特点，被誉为“牧草皇后”“牧草之王”[1]。作为甘肃省重要的牧草生产基地，陇东地区境内广泛种植的优良牧草——紫花苜蓿有着不可替代的作用，不仅种植面积广，产量高，适口性佳，营养丰富，是独一无二的优质饲草料，亦是良好的水土保持作物。紫花苜蓿根系非常发达，根系中78%都分布在0～30 cm 深的土层之中，根系密度能够达到3.4～9.5 g/cm3[2]，草丛厚密，茎叶繁茂，覆盖面较大，能有效减少地面水分蒸发量，减少地表径流，具有很高的水土保持功能。

近年来，国内外越来越重视饲草饲料的健康与安全，饲草生产是国家食物安全与生态安全的重要保障[3]。目前，我国已全面禁止向商品饲料中添加除中草药之外的其他促生长类药物饲料添加剂。枯草芽孢杆菌是一类好氧的革兰氏阳性细菌，其产生的孢子对干旱胁迫、盐胁迫等非生物胁迫具有一定的耐受性。国内外学者对枯草芽孢杆菌提高植物的抗逆性作了大量研究。甘金佳等（2021）[4]总结了枯草芽孢杆菌在6 种番茄病害防治中的应用。胡玉婕等（2020）[5]以盐胁迫对植物的影响为切入点，从多个方面研究了芽孢杆菌对植物的耐盐促生机制。沙月霞等（2019）[6]从水稻叶片中分离出的贝莱斯芽孢杆菌对11 种植物病原真菌均有良好的拮抗作用。另外，枯草芽孢杆菌多以添加剂或发酵菌种的形式应用于饲料生产中，且多与其他益生菌和益生元复配使用，在提高猪的生长性能、改善肠道健康及提升肉品质方面起到良好作用[7]。生防芽孢杆菌具有抑菌谱广、抗逆性强、可分泌多种抗菌物质等优点，在生物防治中占有重要地位。

本试验借助现代生物菌肥（芽孢杆菌）的优势，通过大田栽培紫花苜蓿，对照施灌菌肥的一系列生长变化，并在生产实践中对芽孢菌肥的用量、使用周期及施用方法进行技术规范和生产示范，为甘肃省苜蓿种植提供先进的配套施肥技术，为其他牧草及作物的栽培提供参考资料和基础技术支撑。

1 试验基本情况分析

1.1 试验区的基本概况

试验区位于甘肃省庆阳市西峰区后官寨镇，为黄土高原沟壑区耕作地，土质为黄绵土，海拔1 355 m，属于大陆性气候，年均降水量382.9～602.0 mm，多集中在7—9月，年均温度9.5～10.7 ℃，年日照2 213.4～2 540.4 h，太阳总辐射量525～609 kJ/m2，呈干旱、温和、光照充足的自然特点。

有关紫花苜蓿种和带细菌方面的研究在国内尚属空白，需要加强这方面的研究。本研究经过发芽和试验筛选后，灌施大田菌肥，可以有效促进紫花苜蓿苗生长，提高了紫花苜蓿的成活率，对提高紫花苜蓿覆盖率起到了积极的作用。

1.2 复合芽孢杆菌和陇东紫花苜蓿概况

第一，多粘类芽孢杆菌。该菌属于多粘芽孢杆菌，在1993 年时将其重新归到类芽孢杆菌属当中。多粘类芽孢杆菌是一种植物性、非致病性椭圆形芽孢，属于革兰氏的阳性细菌，能够从土壤、小麦、牧草根中分离得到。多粘类芽孢杆菌具有功能性强的特点，可以分泌出植物激素，比如细胞分裂素和吲哚乙酸等，还可以提供氮素，能够有效促进植物生长。相关研究发现，从越南槐中分离的多粘类芽孢杆菌（SG-6 菌株）也具有同样的作用，能够防止柑橘采后发霉，同时可以产生肽类、蛋白质类、核苷类、吡嗪类、酚类等抗菌物质，有效防治多种植物病害。将多粘类的芽孢杆菌（W3、Y2 菌株）与地衣芽孢杆菌W10 菌株进行接种，可以产生致病番茄，之后诱导植株可以对灰霉病菌产生一定系统抗性。此外，由于固氮能力比较出色，多粘类芽孢杆菌还被广泛应用到消除油菜体内有害硝酸盐上，提高了油菜品质。目前多粘类芽孢杆菌被美国环境保护署（EPA）列为可以作为商业应用的微生物。我国也将其作为免做安全鉴定的菌种，目前该菌可用在农业、工业、水处理等多个方面，具有很好的实际应用价值。

第二，紫花苜蓿产量非常高，具有保持水土、改善土壤结构的作用，也是北半球温带地区中最为主要的牧草，是草田轮作首选的植物，具有不可替代的作用。通过对紫花苜蓿的系统研究，可以科学全面认知该品种本身携带真菌及其致病性具体情况。针对黄土高原苜蓿和小麦轮作地区紫花苜蓿根部真菌侵入情况进行详细研究，可以进一步优化小麦和苜蓿轮作方式，提高小麦和苜蓿产量。

2 材料与方法

2.1 土壤处理

试验田前茬作物为黄豆。2020 年4 月深翻土地，旋耕、平整地块，播前深翻锄草，结合整地，施用农家肥15 t/hm2作基肥，撒施5%辛硫磷颗粒15 kg/hm2防治地下害虫。

2.2 土样测定

2020 年4月，邀请陇东学院对试验样地进行20 cm土样抽取，并在陇东学院生物研究室进行土样分析测试。土壤pH 值为7.9，有机质13.39 g/kg，氮0.86 g/kg，全磷0.74 g/kg，全钾19.44 mg/kg。

2.3 试验材料

选用山东益泰生物科技有限公司生产的复合芽孢杆菌剂，其中枯草芽孢杆菌数为1.0×1011CFU/g（青岛市华测检测技术有限公司提供检测结果），供试作物为本地乡土牧草——陇东紫花苜蓿。

2.4 试验设计

试验地设两个处理，每个处理3 个重复，采用随机区组设计，共6 个小区。每个小区面积6 m2（3 m×2 m）。株行距30 cm，每个小区播种10行，播深2～3 cm，播后镇压，播种量11 g/小区。播前将每小区种子平均分为10份，每行1 份均匀撒播，小区外设置0.6 m 保护行。

2.5 测定内容

2.5.1 产草量

2021 年、2022 年6—8 月刈割测产，每年两次，均在产草量和营养值最盛的初花期进行。对鲜草产量称重登记，并对每个处理进行称重取样，根据样品风干率求出干草产量。第三次测产于9 月底前完成，生长量不计入当年产量。

2.5.2 饲草品质

将取样称重后的干物质混合，粉碎，过80 目筛，装袋备用。粗蛋白采用Auto Analyzer 3 型连续流动分析仪测定植物全氮，粗灰分采用简单、快速、节约的干灰化法测定，纤维素测定采用VanSocst 提出的测定饲料中性洗涤纤维与酸性洗涤纤维的方法，可溶性糖采用蒽酮法测算。

2.6 发芽试验情况分析

将NA 平板在28 ℃环境下培养24 h后，制成细菌分离物。取紫花苜蓿种子1 g，浸泡于悬浮液中5 min后，设种子的浸泡情况，并与无菌水进行对照，取出后放置在无菌滤纸上自然晾干。将晾干的种子进行发芽，4 d 后开始统计发芽率，同时测量根长和苗长，并观察真菌所侵染的种子发芽情况，整个试验重复两次，可有效提高试验的准确性。

3 结果和分析

本试验目的是在大田主要种植模式中引入复合生物菌肥，测定生物菌肥对紫花苜蓿生长的影响，为微生物肥源部分替代化肥，抑制牧草病害的发生和影响，以及后续推广提供技术支撑。

3.1 菌肥对陇东紫花苜蓿产草量的影响

从表1 可以看出，2021 年单施菌肥对陇东紫花苜蓿的鲜草年产量较对照组平均增加23.62%，干草产量增加16.94 kg/100 m2；而2022 年菌肥组鲜草产量较对照组平均增加3.76%，干草产量则减少1.80%。

表1 年度产草量对比单位：kg/100 m2

3.2 菌肥对陇东紫花苜蓿营养成分的影响

卢德勋（2001）[8]结合我国粗饲料生产的特性，提出了评定粗饲料指标分级指数（Grading Index，GI），计算公式如下。

式中：ME 为牧草代谢值，DMI 为干物质采食量，CP 为牧草干物质中粗蛋白含量，NDF 为牧草干物质中中性洗涤纤维含量。

由表2 可知，对比同一时间，菌肥组比对照组的粗蛋白含量分别提高15.41%和8.31%，可溶性糖含量分别提高119.77%和10.67%，纤维素含量则分别降低0.89%和4.05%。这表明复合芽孢杆菌对紫花苜蓿营养成分有一定的提高作用，同时在改变适口性、提高消化率上均有一定的促进作用。

表2 对比菌肥对紫花苜蓿的营养成分

3.3 菌肥对土壤的影响

从表3 可以看出，与对照相比，复合芽孢杆菌肥对土壤的脲酶活性有所改善，有效磷含量明显提升，并显著降低了土壤pH 值。有研究表明，土壤pH 值是引起土壤重金属有效态活性和酶活性改变的关键因素。本试验表明，菌肥对土壤的抗逆性有一定程度的提升作用。

表3 土壤养分状况对比

4 结束语

通过试验，明确了复合芽孢杆菌属生物肥料能通过降低土壤pH值，提高土壤脲酶活性，从而促进土壤中营养物质与能量的循环代谢，同时提升有效磷含量，并具有一定的稳定性。通过在不同物候期对大田作物施灌芽孢杆菌菌液发现，芽孢杆菌能有效提高紫花苜蓿的产草量，提升牧草营养品质。本研究为紫花苜蓿的推广应用提供了有效菌种资源和相应的理论基础，对相关产业发展起到了积极的推动作用。