酸快生芽孢杆菌‘HS3’培养条件的优化及其在玉米花生间作体系中的促生效果

王中华，张辉红，常泸尹，郭 慷，张昊鑫，牛 兵，姜 瑛

（河南农业大学资源与环境学院，河南 郑州 450002）

花生(Arachis hypogaea Linn.)是我国重要的油料作物和经济作物，玉米(Zea mays L.)是集粮食、饲料和工业原料为一体的优势作物，花生与玉米生产在保障粮食安全以及提高家畜养殖的生产效率等方面具有重要的作用和前景[1–2]。在作物的栽培过程中，采取科学的间作套种等种植模式，有利于提高作物对自然资源的利用率、高产性和抗逆性[3–4]。花生玉米间作是河南省黄泛区一种常见的种植模式，两者间作能够增加作物生物多样性，提高土地、光、水和养分等资源的利用能力[5–6]，在共生固氮系统作用下花生可以向玉米转移氮素，进而缓解豆科作物生物固氮的“氮阻遏”作用，同时促进玉米对磷素的吸收，同样玉米也可以改善花生的铁锌营养状况[7–10]。常见的间作模式玉米∶花生∶玉米的行数为3∶8∶3[11–12]、2∶6∶2 和 2∶4∶2[13]。然而，在一块田地里同时种植两种作物的管理比单一作物更加复杂，不同的作物对土壤养分往往有着不同的需求，常规施肥下往往难以同时满足两种作物对养分的最适需求。同时，不合理的施肥反而会导致减产，也会对农田环境造成负面影响，引起农业面源污染[14]。我国人均资源偏低、自然灾害严重，如何优化这一模式，进而提高花生玉米产量和质量是亟待研究的问题。

植物根际促生菌 (plant growth-promoting rhizobacteria，PGPR)是指自由生活在土壤或附生于植物根系的一类可促进植物生长及其对矿质营养的吸收和利用，并能抑制有害微生物的有益菌类[15]。通常具有生物固氮、溶磷、解钾、分泌吲哚乙酸(indole-3-acetic acid, IAA)、铁载体等促生特性[16]。根际促生菌作为微生物肥料肥效均衡、绿色无污染，并且在土壤肥力的保持、生态系统平衡的维护上有重要作用。目前关于根际促生菌的筛选、鉴定及其作用机理也有较为深入的研究[17–19]。但有关根际促生菌在实际生产应用中的研究往往停留在实验室或原生作物条件下，能够有效定植在根际环境中并发挥优异促生性能，同时兼具广谱性的优质微生物资源仍比较稀缺[20]。已有相关研究将根际促生菌应用在茴香(Foeniculum vulgare Mill.)/菜豆 (Phaseolus vulgaris Linn.)和大豆 [Glycine max (Linn.) Merr.]/玉米间作条件下，均取得了较好的应用效果[21–22]。然而在花生/玉米间作条件下的应用研究却鲜有报道。当下针对间作环境下养分分配不均衡，化学肥料利用率低等问题，主要通过改善间作模式、施肥配比等手段来探究最佳土地当量比[23–24]。在花生玉米间作模式下施用根际促生菌能否提高土壤有效养分含量，同时对两种作物产生促生作用，以达到化肥“减施增效”的目的，值得深入探讨。

本研究从砂质潮土花生根际土中筛选一株具有产IAA能力，同时兼具溶有机磷、解钾等多种促生功能的根际促生菌，并对其进行鉴定、培养条件优化、花生盆栽促生试验，并在玉米花生间作条件下研究该菌对土壤养分、花生和玉米产量、品质等指标的影响。以期获得一株优异微生物资源，同时为间作条件下根际促生菌的应用开拓新的视野，提供新的理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试土壤

试验所用土样取自河南省郑州市农业农村部华北小麦–玉米轮作营养与施肥科学观测试验站。选取几株长势良好的花生，采集根系附近土样，取样深度为0—20 cm，去除石块、枯枝落叶等杂质，过2 mm筛，分装为两份：一份用于多功能促生菌的筛选，另一份用于土壤基础理化性质的测定，均在4℃下储存。土壤基本性状如下：有机碳1.91 g/kg、全磷0.29 g/kg、有效磷 3.44 mg/kg、全钾 19.56 g/kg、速效钾 20.42 mg/kg、pH 7.39。

1.2 培养基

LB液体培养基：蛋白胨10.00 g，酵母提取物5.00 g，氯化钠 10.00 g，蒸馏水 1000 mL，pH 7.00～7.20，115℃ 灭菌 30 min。

LB固体培养基：LB液体培养基的基础上加琼脂20.00 g/L，其它条件同上。

蒙金娜培养基：葡萄糖10.00 g，硫酸铵0.50 g，七水硫酸镁 0.30 g，氯化钠 0.30 g，氯化钾 0.30 g，硫酸亚铁0.03 g，一水硫酸锰0.03 g，蒸馏水1000 mL，115℃ 灭菌 30 min。

有机磷培养基：在蒙金娜培养基的基础上加酵母膏 0.40 g，卵磷脂 0.20 g。

解钾液体培养基：蔗糖10.00 g，酵母膏0.50 g，硫酸铵 1.00 g，磷酸氢二钠 2.00 g，七水硫酸镁 0.50 g，碳酸钙 1.00 g，钾长石粉 1.00 g，蒸馏水 1000 mL，115℃ 灭菌 30 min。

无机盐培养基：葡萄糖10.00 g，硫酸铵2.00 g，磷酸二氢钠0.50 g，磷酸氢二钾0.50 g，七水硫酸镁 0.20 g，二水氯化钙 0.10 g，蒸馏水 1000 mL，pH 7.00，115℃ 灭菌 30 min。

1.3 多功能促生菌的筛选及功能鉴定

1.3.1 菌株的分离纯化 将l0.00 g供试土壤加入装有90 mL无菌水并带有玻璃珠的250 mL锥形瓶中，于30℃条件下150 r/min振荡20 min，取出后静置10 min，得到浓度为0.1 g/mL土壤菌悬液。对此菌悬液依次进行稀释，得到浓度为 10−2、10−3、10−4、10−5、10−6g/mL 的菌悬液。分别吸取 100 μL 稀释梯度为 10−4、10−5、10−6g/mL 的菌悬液均匀涂于 LB 固体培养基上，30℃恒温倒置培养24 h，挑取不同类型典型单个菌落，经平板纯化后，编号，4℃保存。1.3.2 菌株分泌IAA能力的测定 将分离纯化后的细菌调节至OD600(表征细菌的生长情况)为1的菌悬液，按1% (V/V)接种量，接种于含有L-色氨酸 (100 mg/L)的LB液体培养基，于30℃、180 r/min条件下培养 24 h。

1)定性测定[25]：取50 μL菌悬液滴于白色陶瓷板上，同时加 50 μL Salkowski比色液 (50 mL 35% HClO4+1 mL 0.5 mol/L FeCl3)。加入 50 μL 50 mg/L 的吲哚乙酸比色液作为阳性对照。白色陶瓷板于室温避光放置30 min后观察，颜色变红者表示能够分泌IAA。

2)定量测定[26]：对初筛测出的具有分泌IAA能力的细菌进行定量测定。将10 mL菌悬液在10000 r/min条件下离心10 min，取2.5 mL上清液备用。采用分析纯IAA配置浓度依次为0、10、20、30、40、50、60 μg/mL的IAA标准溶液。按1∶1的体积比与Salkowski比色液混合，室温避光静置30 min，测定OD530(以不接菌的液体培养基与Salkowski比色液的1∶1混合溶液为空白对照)。以IAA的浓度为横坐标，OD530为纵坐标绘图，即得IAA标准曲线，根据标准曲线计算各待测液IAA浓度。

1.3.3 菌株溶磷解钾能力的测定 将调节至OD600为1的供试菌悬液，按1% (V/V)接种量分别接种于盛有50 mL有机磷液体培养基和盛有50 mL解钾液体培养基的250 mL三角瓶，30℃，180 r/min培养72 h 后，各取培养液 10 mL，6000 r/min 离心 20 min，用钼蓝比色法测定有机磷培养基上清液中可溶磷含量[27]，用火焰分光光度法测定解钾液体培养基上清液中所解钾含量[28]。

1.4 多功能促生菌的鉴定

1.4.1 形态学鉴定 将筛选得到的多功能促生菌采用划线法接种到LB固体培养基上，30℃培养24 h，观察其单菌落的大小、形状、颜色、光滑度、透明度等。将菌株进行革兰氏染色后在显微镜下观察其菌体形态[29]。将菌株接入液体培养基，37℃条件下180 r/min振荡培养12 h，用冷冻干燥法制成电镜样品，进行电镜(日立S-3400N)扫描观察[30]。

1.4.2 生理生化指标鉴定 革兰氏染色、好氧性、接触酶、甲基红(M.R)、二乙酰(V-P)、淀粉水解、明胶水解、硝酸盐还原、柠檬酸盐利用等试验方法均参照《常见细菌系统鉴定手册》[29]。

1.4.3 16S rDNA分子学鉴定 将菌株培养至对数生长期，离心收集菌体，采用SDS-CTAB法提取总 DNA[31]，采用 16S rDNA 通用引物 27f (5'−AGAGTTTGATCCTGGCTCAG−3')和 1492r(5'−GGTTACCTTGTTACGACTT−3')对 16S rDNA 进行PCR扩增。PCR产物在1%的琼脂糖凝胶电泳定量，由北京美亿美生物技术有限公司进行测序，根据获得的16S rDNA序列在GenBank中Blast搜索同源序列，通过MEGA 7.0软件，以邻接法(Neighbor−Joining)构建系统发育树，分子序列提交GenBank，获得登录号。

1.5 菌株促生条件优化

按照表1对含有L-色氨酸的无机盐培养基中的温度、培养时间、初始pH、装液量、碳源、氮源进行调节，将OD600为1的菌悬液按1% (V/V)的接种量接种，30℃，180 r/min培养24 h后，测定其生长情况(OD600值)，并按定量测定的方法测定培养基中IAA含量。

表1 菌株生长及产IAA能力条件优化Table 1 Optimized conditions for HS3 strain growth and IAA production capacity

在单因素试验的基础上，选择菌株生长的最佳温度，最佳培养时间，分别选取初始pH、装液量、碳源、氮源4因素中菌株生长最优的3个水平，采用L9(34)正交表设置正交试验，将OD600为1的菌悬液按1% (V/V)的接种量接种，分别探究影响菌株产IAA、溶有机磷、解钾的最优条件组合。

1.6 盆栽试验

花生盆栽试验于河南农业大学(郑州)进行，采集自然条件下砂质潮土0—20 cm土层的新鲜土壤，过 5 mm 筛，每盆装土 700 g。花生 (豫花 9719)种子进行20%双氧水表面消毒20 min，无菌水冲洗多次，保持25℃，湿度90%，催芽2天，选取发芽一致的幼苗移植到土壤之中。将菌悬液4000 r/min离心10 min，去除上清液，用无菌水重悬，反复离心重悬3次，将菌株制成1011CFU/mL的菌水剂，以108CFU/g的接种量接种至土壤，以接种灭菌菌水剂为对照处理，每个处理4个重复，调节含水量至田间持水量的60%[32]。每天浇无菌水以保持土壤含水量。30天后，采集土壤样品用高效液相色谱(HPLC)法测定IAA含量[33]，钼蓝比色法测定有效磷含量，火焰分光光度法测定速效钾含量。采集植株样品测定相对叶绿素含量 (soil and plant analyzer develotrnent，SPAD)值、鲜重、株高、植株全氮磷钾含量[34]。用根系扫描仪(LA1600+ scanner，Canada)扫描获得根系图像后，用根系分析软件(Winrhizo2003b，Canada)进行相关根系指标分析。

1.7 田间试验

大田试验于河南省郑州市农业农村部华北小麦玉米轮作营养与施肥科学观测试验站进行，将供试菌株用无菌水反复离心重悬3次，以灭菌骨粉为载体，将菌水剂制成有效活菌数为1011CFU/g的微生物菌剂。玉米供试品种为‘豫单9953’，花生供试品种为‘豫花9719’，玉米花生以2∶4∶2模式间作，玉米行间距为40 cm，花生行间距为30 cm，花生玉米间距为60 cm。试验设置10个小区，小区面积为50 m2，施用 N 15%、P2O515%、K2O 15% 的复合肥作基肥，施用量650 kg/hm2，不追肥。微生物菌剂撒施，每个小区施用量为40.0 kg/hm2，对照处理为灭活的以灭菌骨粉为载体的微生物菌剂，每个处理5个重复，随机区组排列。于收获期采用5点取样法，分别采集玉米侧和花生侧0—20 cm土壤样品，混合后备用，测定土壤pH、IAA、有效氮、有效磷、速效钾含量；玉米、花生均取2 m双行，测定生物产量，各小区均取花生5株，测定单株饱果数、单株秕果数、单株饱果重、单株秕果重；取玉米3株测定穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒重、单穗重、穗秃顶长。

1.8 数据统计与分析

本试验中所得数据采用 Microsoft Office 2016、SPSS 23.0进行相关分析统计，采用Origin 2017和Metabo Analyst作图，单因素方差分析采用LSD法检验处理间的差异显著性(P<0.05为差异显著)，相关性采用Pearson相关性分析。

2 结果与分析

2.1 多功能促生菌的筛选

通过对根际土壤中细菌的分离与筛选，获得一株命名为HS3的菌株，将其以OD600为1的菌悬液按1% (V/V)接种，培养24 h后，其产IAA能力达到45.82 mg/L；将其以OD600为1的菌悬液按1%(V/V)接种，培养72 h后，溶有机磷能力达到2.86 mg/L，解钾能力达到19.88 mg/L。

2.2 促生菌形态及生理生化特性鉴定

通过平板划线法获得HS3单菌落，可见HS3菌落小暗色，扁平，表面干燥，不光滑，不透明，边缘光滑(图1A)。革兰氏染色后在显微镜下观察，菌体呈杆状，革兰氏染色呈阳性(图1B)。菌体大小为(1.23～2.57) μm×(0.50～0.65) μm (图 1C)。生理生化指标测定显示该菌株为兼性厌氧菌，除接触酶试验为阴性，其他均为阳性(表2)。

表2 HS3菌株的生理生化特性Table 2 Physiological and biochemical characteristics of HS3 strain

图1 菌株HS3的菌落图(A)，革兰氏染色图(B)及电镜图(C)Fig. 1 Colony diagram (A), gram staining diagram (B) and electron microscope diagram (C) of HS3 strain

根据16S rDNA的测序结果和GenBank中已登录的核苷酸序列进行同源性比较，发现菌株HS3与Bacillus acidiceler CBD 119 (DQ374637)同源性达到99%，运用N-J方法构建HS3的16S rDNA系统发育树(图2)。结合菌株形态与生理生化特征，鉴定菌株HS3为酸快生芽孢杆菌(Bacillus acidiceler)，将其序列上传至NCBI，获得登录号KP743120。

图2 HS3菌株16S rDNA基因序列的系统发育树Fig. 2 Phylogenetic tree of 16S rDNA gene sequence of HS3 strain

2.3 不同培养条件对菌株促生能力的影响

不同培养条件对HS3生长和产IAA能力的单因素试验结果表明，在30℃、接种时间为32 h、初始pH为6、装液量在100 mL/250 mL、碳源为果糖、氮源为酵母粉条件下，HS3生长和产IAA能力均达到最大(图3)。

图3 不同培养条件下HS3菌株的产IAA能力和生长状况(OD600)Fig. 3 The IAA production capacity and growth status (OD600) of HS3 strain under different cultural conditions

基于HS3生长的单因素试验结果，分别选择pH(6、7、8)，装液量 (75、100、150 mL/250 mL)，碳源(果糖、蔗糖、葡萄糖)，氮源(酵母粉、尿素、蛋白胨)对HS3的不同促生功能进行正交试验。极差R值比对结果表明，各因素对菌株HS3产IAA、溶有机磷、解钾能力影响大小依次分别为碳源>pH>氮源>装液量、pH>碳源>氮源>装液量、碳源>pH>装液量>氮源。综合4个因素的均值(k值)和直观分析比较，HS3产IAA、解钾的最佳条件组合为pH=6、装液量100 mL/250 mL、果糖、酵母粉，溶有机磷的最佳条件组合为pH=6、装液量100 mL/250 mL、蔗糖、尿素(表3)。

表3 菌株促生能力培养条件正交试验结果Table 3 The results of the orthogonal test on the culture conditions of the growth-promoting ability of HS3 strain

2.4 接种多功能促生菌对花生盆栽试验促生效果的影响

在接种HS3菌株30天后，接菌处理长势明显优于对照处理(图4A)。与对照处理相比，土壤IAA含量增加80.95%，土壤速效磷含量增加14.24%，土壤速效钾含量增加70.59% (表4)。与对照相比，花生鲜重、株高、SPAD、全氮、全磷、全钾分别显著增加45.06%、15.28%、7.87%、24.73%、95.32%、32.78% (图4B)。花生根长、根表面积、根体积、根尖数、根分枝数分别显著增加61.88%、46.65%、75.00%、100.89%、52.25%，根平均直径增加6.15%(图 4C)。

表4 接种菌株HS3培养30天后土壤IAA及有效磷、速效钾含量 (mg/kg)Table 4 Soil IAA and available P and K contents after 30 days of inoculating HS3 strain

图4 接种HS3对花生幼苗生长和养分含量的影响Fig. 4 Effects of HS3 inoculation on the growth and nutrient content of peanut seedlings

2.5 花生幼苗及土壤中各指标之间的主成分分析、热图分析、相关矩阵以及随机森林分析

主成分分析结果显示，PC1和PC2在幼苗和土壤指标的整体变异中分别占了91.7%和6.4%(图5A)；CK和HS3处理显著分离(图5B)；PC1和PC2显著影响了根分枝数、根表面积、植株全钾、根平均直径、总根长、植株氮(图5C)。随机森林(图5D)分析结果表明，对于土壤营养指标，平均精度下降值由大到小依次为速效钾、有效磷、IAA；对于地下部指标，平均精度下降值由大到小依次为根尖数、根体积、总根长、根平均直径、根表面积、根分支数；对于地上部指标平均精度下降值由大到小依次为植株钾、植株氮、株高、鲜重、SPAD值和植株磷。

图5 花生盆栽土壤及花生各指标变化的主成分分析 (A、B、C) 和随机森林图 (D)Fig. 5 Principal component analysis (A, B, C) and random forest map (D) of potted peanut soil and peanut indexes under HS3 treatment

相关性分析结果(表5)表明，土壤中IAA含量与根长、根体积、根尖数、鲜重、株高、SPDA、植株氮、植株磷、植株钾呈显著正相关。土壤中速效磷浓度与根体积、株高、SPAD、植株氮、植株磷呈极显著正相关，与根长、植株钾呈显著正相关；土壤中速效钾浓度与根长、根体积、根尖数、鲜重、SPAD、植株氮、植株磷、植株钾呈极显著正相关，与根表面积、株高呈显著正相关。

表5 花生生长指标与土壤IAA和有效态磷钾含量的相关性(r）Table 5 Correlation of peanut plant indexes with soil IAA and available P and K contents

2.6 促生菌田间试验的促生效果

相比于不接种供试菌对照，施用菌剂花生土壤IAA、有效氮、有效磷、速效钾含量分别显著提高49.06%、22.64%、24.01%、52.89% (图 6A)。花生单株秕果数和单株秕果重分别显著下降了54.26%和47.90%，增产率达到9.87% (图6B)。土壤IAA含量和有效氮与花生产量呈极显著正相关，有效磷和速效钾与花生产量呈显著正相关(表6)。

图6 田间土壤接种HS3菌剂与对照处理的花生侧土壤(A)和花生产量(B)比较Fig. 6 Comparison of soil and peanut yield between HS3 inoculation and the control

与对照相比，施用HS3菌剂使玉米土壤IAA、有效磷、速效钾含量分别显著提高67.83%、22.94%、14.17%，土壤有效氮提高了3.37%，但差异不显著(图7A)。玉米穗长、行粒数、单穗重分别显著增加7.87%、23.49%、9.38%，穗秃顶长下降27.30%，增产率达到18.56% (图7B)。土壤IAA、有效磷和速效钾与玉米产量呈极显著正相关(表6)。

图7 田间土壤接种HS3菌剂与对照处理的玉米侧土壤(A)和玉米产量(B)比较Fig. 7 Comparison of soil and maize yield between HS3 inoculation and the control

表6 大田试验土壤养分及花生玉米产量指标变化相关性Table 6 Correlation of soil nutrients and yield indexes of peanut and maize under field trail

3 讨论

植物根际作为一个特殊区域，是植物、微生物和土壤相互之间作用最为密切的区域，其中根际微生物扮演着重要的角色，是土壤肥力形成和持续发展的关键动力，对植物的生长有着重要的影响[35–36]。本研究在花生根际所筛选得到的酸快生芽孢杆菌HS3同时兼具产IAA、溶磷、解钾能力，并且能同时在花生盆栽以及花生玉米间作大田应用中改善土壤养分环境，促进植株生长，表现出优异的生产价值及广谱性。目前针对酸快生芽孢杆菌在农业生产中的研究较少，且主要集中在其生防作用上[37–38]，针对其促生作用的研究也只是停留在单一作物温室环境下[39]。本研究所筛选得到的菌株在间作这种更为复杂应用环境中，对两种作物均表现出优异的促生作用，而目前大多数研究筛选出的菌种只停留在寄主植物和实验室条件下，在田间实际生产中往往难以达到试验预期[16]，本研究与之相比更具优越性。

IAA作为对植物生长影响最重要的激素之一，低浓度外源IAA可以诱导植株初生根的生长，高浓度的IAA可以诱导侧根和不定根的生长。这有利于提高植株根系与土壤的接触面积，改善根际环境，进而促进根系对养分的吸收利用。提高植物生长量[40–41]。Araújo 等[39]发现一株分离自辣椒果实的酸快生芽孢杆菌具有溶磷、分泌蛋白、固氮能力，但并未表现出产IAA能力，与之相比本研究所筛选得到的菌株HS3具有产IAA能力以及解钾能力。在盆栽试验中，在接种HS3的情况下，土壤中IAA含量显著提高了80.95%，同时花生的根变得更长、更粗且有更多的分枝。张东艳等[42]在花生根际筛选到一株产IAA菌特基拉芽孢杆菌(Bacillus tequilensis)，在对花生的盆栽促生试验中显著提高了土壤中IAA含量，并且对根系的生长、发育具有显著的促生作用，与本研究结果相符。相关性分析结果表明，土壤IAA含量与根长、根体积、根尖数呈显著正相关，说明多功能促生菌HS3在施入土壤后可有效提高土壤中IAA含量，进一步促进花生根系的生长发育，提高其对养分的吸收利用。

磷、钾元素作为植株生长必需的营养元素，磷是形成细胞核蛋白、卵磷脂等不可缺少的元素，能加速细胞分裂，促使根系和地上部加快生长；钾元素的营养功效可以提高光合作用的强度，促进作物体内淀粉和糖的形成，增强作物的抗逆性和抗病能力，还能提高作物对氮的吸收利用[43]。除了产激素能力外，根际促生菌的溶磷能力和解钾能力可以将土壤中植株难以吸收的固定态磷、固定态钾转化为植株易于吸收的可溶态磷和可溶态钾[44]，提高土壤中养分的利用率，减少化学肥料不合理施用。姜瑛等[45]将一株贪噬菌属(Variovorax sp.)接种在花生盆栽之中，其溶磷能力将土壤中有效磷含量提升了18.41%。

郑文波等[46]在江西红壤花生地中筛选到一株多功能促生菌巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)，在花生盆栽试验中有效促进了花生根系的生长。本研究在花生盆栽中接种多功能促生菌酸快生芽孢杆菌，使土壤中有效磷和速效钾含量分别提高了14.24%和70.59%。同时HS3对花生根表面积、根体积和根尖数的影响效果更优，对根系生长的促进又进一步提高了根系对养分的吸收利用，使花生鲜重、株高、全氮、全磷、全钾含量分别增加45.06%、15.28%、24.73%、95.32%、32.78%，有效促进了花生的生长发育，对后期花生的长势以及产量的提高具有较为积极的影响。

花生玉米间作是河南省黄泛区平原常见的一种种植方式，与连续单作系统相比，间作系统在更大程度上提高了生物多样性，提高养分利用效率、土壤固碳能力和土地利用效率，并降低了病原体的感染，可以更加有效利用农田空间环境资源[47–49]。但这并不意味着可以避免化学肥料的过量施用，并且在单一地块上同时对两种作物施用配比合适的化学肥料反而是困难的。在传统的间作实践中，过多施肥和过度灌溉导致作物产量下降和环境恶化仍旧是十分常见的问题[24]。由根际促生菌制成的绿色可持续的生物肥料在现代农业生产中的应用，可以减少化学肥料的施用，提高养分利用率，这也更符合我国绿色农业化肥“减施增效”的发展趋势。在间作条件下应用根际促生菌必然要满足菌株对两种作物同时产生促生效能。目前已有相关研究表明，根际促生菌在非寄主作物条件下也能发挥作用。王欢等[50]从茶树根际筛选得到的弯曲芽孢杆菌(Bacillus flexus)GD12应用在白菜、空心菜、苋菜同样也能表现出促生作用。李永斌等[51]在玉米、番茄、黄瓜等根际土壤中筛选到3株根际促生菌，在小麦大田应用中也可以有效提高小麦产量。不过这项研究依旧停留在单一地块、单一作物、单一菌种的情况下。本研究在间作条件下探究HS3在实际应用中的效果，同时针对两种作物，在施用菌剂HS3的情况下，土壤速效养分含量以及花生玉米的产量均得到显著提升，花生单株秕果数显著下降，玉米穗秃顶长显著下降，在一定程度上改善了花生玉米的品质。该菌株使玉米产量提高了18.56%，花生产量提升9.87%，对非寄主生物玉米也表现出了优异的促生效果，也证明了该菌株在应用生产中的广谱性。Rezaei-Chiyaneh等[21]在茴香和菜豆间作条件下施用固氮(Azotobacter vinelandii + Rhizobium phaseoli)溶磷(Pseudomonas putida + Pantoea agglomerans)解钾 (Pseudomonas koreensis + P. vancouverensis)混合菌剂，使菜豆和茴香的种子产量分别提高了5.0%和2.86%，香精油EO的产量增加39.3%，提升了两种作物的生产率和质量特性。表明根际促生菌具有在间作环境下改善土壤养分状况，提高作物产量，改善作物品质的潜力和能力。相关研究表明在间作条件下不同作物根系间的影响更加复杂密切，花生玉米间作比单一种植的根系能产生更多的侧根，同时玉米和花生具有明显的根系空间分布差异，在有效降低对养分资源竞争的同时，花生的固氮作用还可以促进玉米对氮素的利用[52–53]。二者间作根系在土层之中的分布更加广泛，为根际微生物提供更加立体丰富的生存空间，能够提高土壤生物群落多样性，促进根际微生物的多样性[54]，无疑也为外源根际促生菌在间作环境下根系的定植及应用提供了更有利的环境。

有关植物根际促生菌筛选应用的报道已有很多，本研究将目光聚集在花生玉米间作这一应用环境下，针对化肥的“减施增效”这一生产问题，在花生根际分离筛选出的酸快生芽孢杆菌HS3，兼具多种促生功能于一身，在花生盆栽和花生玉米间作试验中对不同的作物均表现出了优异的促生性能。为微生物菌剂在花生玉米间作的应用提供了理论依据的同时也提供了一株优质微生物资源。也有相关研究表明酸快生芽孢杆菌具有生防功能[38]。菌株HS3是否具有分泌蛋白等促生能力以及生防功能，在实际生产中针对其它作物间作，如大豆/玉米，以及在轮作状况下，对小麦是否也有较好的促生效果，同样值得进一步探究。

4 结论

本研究筛选的一株酸快生芽孢杆菌‘HS3’具有较好的产IAA、溶有机磷、解钾能力。其产IAA和最大解钾能力的培养条件为：30℃、接种时间32 h，pH 6、装液量 100 mL/250 mL、果糖、酵母粉，实现最大溶有机磷能力的培养条件为pH 6、装液量100 mL/250 mL、蔗糖、尿素。土壤接种‘HS3’可显著提高速效磷、速效钾、IAA含量。土壤IAA含量、有效磷和速效钾含量的增加是其提高花生和玉米产量及产量构成因素的主要原因。