贝莱斯芽孢杆菌与白酒丢糟和菌糠的复配使用对茄子的促生研究

基金项目：四川省科技厅项目（2019YFS0517）；四川省自然科学基金项目（2023NSFSC1260）；2022年四川轻化工大学大学生创新创业训练计划项目（cx2022139）

作者简介：郭玥岐（1998-），女，硕士研究生。研究方向为农业、环境微生物。

*通信作者：周丽洪（1987-），女，博士，讲师。研究方向为微生物菌肥的研制与应用。

DOI：10.20028/j.zhnydk.2024.07.008

摘" 要：我国茄子种植广泛，种植面积为77.9万hm2，但普遍存在化肥使用过度、种植效益低下等问题。丢糟和菌糠为食品常见发酵废弃物，每年均有大量产出，现有利用方式存在成本高、利用率低等问题。为探究出一种新的生物方式来解决上述问题，该文拟通过贝莱斯芽孢杆菌分别与白酒丢糟和菌糠复配来促进茄子生长。结果表明，贝莱斯芽孢杆菌T3均能在丢糟和菌糠中定殖，活菌数峰值分别3.39×108 CFU/g和2.74×106 CFU/g。T3与丢糟复配时促生效果最佳，株高、株茎、真叶数、叶面积、SPAD、含氮量均显著高于对照，增幅分别为95.04%，102.67%，300.23%，43.46%，21.07%，25.76%。

关键词：白酒丢糟；菌糠；贝莱斯芽孢杆菌；茄子；微生物有机肥

中图分类号：S641.1" " " "文献标志码：A" " " " " 文章编号：2096-9902（2024）07-0031-04

Abstract： The cultivation of eggplant is extensive in our country， with a planting area of 779，000 hm2， but there exist common problems， such as excessive use of chemical fertilizers and low planting efficiency. Vinasse and mushroom residue are common food fermentation waste products， with a large amount of annual output. However， the current utilization methods suffer from high costs and low utilization rates. In order to explore a new biological approach to solve the above problems， this study intends to promote the growth of eggplant by co-culturing Bacillus velezensis T3 with vinasse and mushroom residue. The results showed that Bacillus velezensis T3 could colonize in both vinasse and mushroom residue， with peak viable cell counts of 3.39×108 CFU/g and 2.74×106 CFU/g， respectively. The co-cultivation of T3 with vinasse showed the best growth-promoting effect， with significantly higher plant height， stem diameter， number of leaves， leaf area， SPAD value， and nitrogen content compared to the control， with increases of 95.04%，102.67%，300.23%，43.46%，21.07%， and 25.76%.

Keywords： vinasse; mushroom residue; Bacillus velezensis; eggplant; microbiological fertilzer

茄子（Solanum melongena L）为茄科茄属一年生草本植物，果实营养丰富，含有大量营养成分[1]。中国是全球最大的茄子生产国，茄子种植面积为77.9万hm2，产量为3 694.3万t，分别占全球的42.2%和65.62%。农业上通常大量施加化肥来达到产量需求，但过量施肥会导致土壤质量下降、结构破坏、微生态平衡失调等问题，近年来通过生物肥料、有机肥和生物防治剂等生物手段来解决上述问题已是农业上的研究热点[2]。

贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）是一种具有抑菌能力、产生植物激素、促进作物生长、丰富土壤真菌群落的PGPR菌[3-5]，在植物促生方面具有较大的应用前景。白酒丢糟和菌糠均为食品发酵废弃物，均含有大量残余营养成分[6-8]。丢糟主要应用在丢糟酒、动物饲料、栽培食用菌、有机肥料以及生产燃料棒、白炭黑等方面[8-10]，菌糠主要应用在动物饲料、有机肥料方面。但在有机肥方面，贝莱斯芽孢杆菌与二者复配使用的相关研究较少，因此，本文拟通过测定定殖曲线来探究贝莱斯芽孢杆菌T3分别在丢糟和菌糠中生长情况，从而确定二者的最佳复配比例，随后利用盆栽试验，确定该复配模式下对茄子的促生效果，以达到提高白酒丢糟和菌糠的经济价值，提升利用率，实现高值化利用的目的，为贝莱斯芽孢杆菌类菌肥的研制提供新思路。

1 材料与方法

1.1 供试材料

菌株：四川轻化工大学微生物农业工程科研团队保存的贝莱斯芽孢杆菌T3（Bacillus velezensis T3）；

白酒丢糟来自四川省宜宾市五粮液集团，含水量为50%；

菌糠来自鲜禾益食用菌公司；

茄子品种：墨亮茄；

土壤：来自宜宾某蔬菜基地自然土壤。

1.2" 试剂与仪器

供试实验试剂：葡萄糖、牛肉粉、蛋白胨、胰蛋白胨、酵母粉、琼脂规格均为BR，来自国药集团化学试剂有限公司。氯化钠为AR，来自生工生物工程（上海）股份有限公司。80%代森锰锌来自上海沪联药业股份有限公司。

供试实验仪器主要包括：双人双面超净台（BBS-SSC）来自山东博科生物产业有限公司，立式压力蒸汽灭菌器（LS-75HD）来自江阴滨江医疗设备有限公司，电子天平（JA3003）来自上海力辰仪器科技有限公司，植物营养测定仪（TYS-4N）来自北京中科维禾有限公司，立式智能精密摇床（BSD-YX3200）、电热鼓风干燥箱（GZX-9420MBE）、生化培养箱（SPX-100B-Z）均来自上海博讯实业有限公司。

供试培养基如下。

营养琼脂培养基：葡萄糖10 g、NaCl 5 g、牛肉粉3 g、蛋白胨5 g、酵母粉1 g，加蒸馏水至1 000 mL，调整pH至7.0～7.2，加入琼脂20 g，即为NA固体培养基。

LB液体培养基：胰蛋白胨10 g、酵母粉5 g、氯化钠10 g，加蒸馏水至1 000 mL，调整pH至7.0～7.2。

1.3" 实验方法

1.3.1" 土壤预处理

对育苗土进行充分晾晒，同时将代森锰锌以160 g/亩（1亩约等于667 m2） 的施加量，充分稀释后喷洒在土壤表面，进行消毒，手动去除土壤中含有的石砾、有机残体和作物根系等非土壤物质，直至晾干备用。在晾晒好的育苗土中加入清水使其达到松软但手捏能成团的状态，随后装入带排水孔且口径为32 cm×32 cm 的育苗钵，每个育苗钵中装10 kg育苗土。

1.3.2" 茄子幼苗准备

选取长势一致，株高在10 cm，三叶一心的茄子幼苗，于傍晚移栽于装好有育苗土的育苗钵中，并进行浇水，使土壤内水分充足，缓苗过程中应当注意遮阴，避免幼苗出现脱水萎蔫现象，待幼苗移栽7 d后，幼苗恢复生长状态并开始长出第一片新叶时，可以对其进行后续处理。

1.3.3 发酵液的制备

将活化好的T3接种到LB培养基中28 ℃、180 rpm培养24 h，形成种子液，随后以1%接种量再次接种到LB培养液中，相同条件下培养48 h，最后用无菌生理盐水将菌悬液稀释到OD值为0.8，待后续使用。

1.3.4" 贝莱斯芽孢杆菌T3在基质中的定殖曲线测定

以V∶M比为变量，一共设计6个处理组，分别为J1（菌悬液∶丢糟=1∶1）、J2（菌悬液∶丢糟=1∶10）、J3（菌悬液∶丢糟=1∶100）、M1（菌悬液∶菌糠=1∶1）、M2（菌悬液∶菌糠=1∶10）、M3（菌悬液∶菌糠=1∶100），复配后的混合物质量为500 g，含水量保持在60%，放置于无菌培养瓶中培养，温度保持25 ℃，每间隔4 d采用稀释涂布平板法统计T3活菌数，每个处理设置3个重复。

T3活菌数计算方法：称取5 g样品加入具有45 mL 无菌水的锥形瓶中，在摇床中25 ℃、120 rpm 充分振荡 30 min，制成基础菌悬液。吸取基础菌悬液梯度稀释涂布于营养琼脂培养基，30 ℃培养，每间隔4 d统计T3菌落数，结果以每克丢糟所含T3 活菌数表示。

1.3.5" 贝莱斯芽孢杆菌的2种复配方式对茄子的促生作用研究

试验设5个处理分别为F1（T3-丢糟复配）、F2（丢糟）、F3（T3-菌糠复配）、F4（菌糠）、F5（T3发酵液）、CK（农田土壤），按照1.3.4节得到的最佳比例进行复配，固体以覆盖的方式，每盆施加500 g，液体以灌根的方式，每盆50 mL。每盆定植株高5 cm，三叶一心的茄子苗一株，每组处理8盆，一共48盆。间隔25 d对各处理组进行一次追肥，作物生长期保持盆内土壤含水量60%～80%，其他管理按茄子生产常规管理方法进行。

1.4" 生理指标测定方法

于第60天时在各处理组随机选取5株植株进行测量，测量结果取平均值，具体方法如下：株高用卷尺（1 mm）测量（茎基部至生长点），株茎用游标卡尺（0.02 mm）测定，取茄子第2～3片叶间茎干直径，用十字交叉法分别测量后取平均值；于开花坐果期统计各株果实个数，计算单株产量，取其平均值；于生长期利用植物营养测定仪测量叶片SPAD和含氮量，分别测量植株上、中、下3个部位的叶片，随后取平均值。

1.5" 数据分析

本实验数据通过Excel2016软件处理，统计图表通过Origin2021绘制、方差分析、显著性分析采用SPSS26.0软件。

2" 结果与分析

2.1" 贝莱斯芽孢杆菌T3在丢糟和菌糠中的定殖曲线

在丢糟中最佳复配比例1∶10（接种量为0.1 mL/g），贝莱斯芽孢杆菌T3存活状态较好，活菌数在38 d左右达到峰值，为3.39×108 CFU/g；在菌糠中最佳复配比例为1∶10（接种量为0.1 mL/g），贝莱斯芽孢杆菌T3存活状态较好，活菌数在22 d左右达到峰值，为2.74×106 CFU/g（图1）。

2.2" 2种复配方式对茄子生长指标的影响

2.2.1" 2种复配方式对茄子株高、株茎的影响

各处理组茄子生长指标见表1。

株高方面，各处理组株高由高到低依次为F1、F2、F3、F4、F5、CK，其中处理组F1（丢糟复配）株高最高，为73.19 cm，与其他处理组形成显著差异，其中显著高于对照组95.04%，平均每天生长1.23 cm，处理组F3（菌糠复配）株高为61.17 cm，显著高于对照组61.44%，但低于处理组F1 17.23%。

株茎方面，各处理组株茎由大到小依次为F1、F2、F3、F5、F4、CK，其中处理组F1（丢糟复配）株茎最大，为1.52 cm，显著高于对照组102.67%，处理组F3（菌糠复配）株茎为1.08cm，显著高于对照组44.00%。

2.2.2" 2种复配方式对茄子叶片部分生理指标的影响

各处理组叶片部分生理指标见表2。

真叶数方面，各处理组由多到少依次为F1、F2、F3、F4、F5、CK，处理组F1（丢糟复配）表现最佳为34.66片，显著高于对照300.23%，日增长率为0.57片/d，处理组F3（菌糠复配）真叶数为20.33 cm，显著高于对照组134.76%，但低于处理组F1（丢糟复配）41.34%，日增长率为0.33片/d。

叶面积方面，各处理组由多大小依次为F1、F2、F5、F3、F4、CK，处理组F1（丢糟复配）叶面积最大为304 cm2，显著高于对照组43.46%，处理组F3（菌糠复配）排序第四，高于对照组1.76%，但无显著性差异，显著低于处理组F1（丢糟复配）29.07%。

SPAD方面，各处理组由多到少依次为F1、F2、F5、CK、F3、F4，处理组F1 （丢糟复配）SPAD最大为59.63，显著高于对照组21.07%，处理组F3（菌糠复配）表现较差，显著对照组7.89%。

含氮量方面，各处理组由多到少依次为F1、F2、F5、CK、F3、F4，处理组F1（丢糟复配）叶片含氮量最大为17.43 mg/g，显著高于对照组25.76%，处理组F3（菌糠复配）表现较差，显著低于对照组12.27%。

2.2.3" 2种复配方式对茄子产量影响

经统计处理组F1表现最佳，平均产量6.67颗/株，高于对照组667%，与其他处理存在显著性差异；处理组F2表现较次，平均产量4.67颗/株，高于对照组133.3%，其余处理组与对照差异不明显。处理组F3、F4、F5、CK产量分别为1.67、1.00、0.67、0.00颗/株。

3" 结论

实验结果表明T3与丢糟和菌糠的最佳复配比例均为1∶10（V∶M），在丢糟中，38 d时，活菌数最高为3.39×108 CFU/g；在菌糠中，22 d时活菌数最高为2.74×106 CFU/g，在叶片方面，丢糟的复配使用能显著提高叶片SPAD和含氮量，分别为59.63和17.43 mg/g，说明T3能够利用丢糟和菌糠残余的营养成分，且能在这2种营养载体中正常生长繁殖，相较于菌糠而言，丢糟的营养成分更适宜菌株T3的生长繁殖，且能在较长一段时间内，将活菌数维持在108 CFU/g以上。

实验结果表明各处理组均能促进茄子株高、株茎、真叶的生长，这与阎世江等[11]对于菌肥能够对茄子进行促生的结论相同。T3-丢糟复配或者单独施用效果较好，说明丢糟本身含有的营养成分能够被植物较好地利用，同时T3能够进一步分解利用丢糟，从而提高作物对营养的吸收率，生长速率加快。T3-菌糠复配或单独施用效果次之，且二者之间并未形成较大的差异，说明菌株T3未能在短时间内对菌糠中的营养成分进行分解利用。

在叶片方面，丢糟的复配使用能显著提高叶片SPAD和含氮量，分别为59.63和17.43 mg/g，而菌糠复配或单独均对叶片SPAD和含氮量有不同程度的抑制作用。叶片SPAD与含氮量成正比，该结果与王谭刚[12]等研究相同，氮肥的施加可以有效增加叶片中叶绿素含量以及含氮量[13]，说明丢糟中含有的大量粗蛋白等氮素物质能够直接或间接的影响土壤中氮素成分，从而影响植株叶片。

总的来说贝莱斯芽孢杆菌无论与丢糟还是菌糠复配，均对茄子的生长有一定的促进作用，为丢糟和菌糠的高值化利用提供了一条新思路。

参考文献：

[1] 刘丹，崔彦玲，潜宗伟.茄子种业现状及遗传育种研究进展[J].北方园艺，2019（1）：165-170.

[2] ONDER U， OZGE U F， KAMIL E. Evaluation of Microalgae as Microbial Fertilizer[J]. European Journal of Sustainable Development，2015.

[3] 迟惠荣，张亚惠，曾欣，等.多花黄精内生贝莱斯芽胞杆菌的分离鉴定及其抗菌与促生作用分析[J].植物保护，2019，45（4）：122-131

[4] 潘梦诗，郭文阳，周留柱，等.贝莱斯芽孢杆菌菌剂对花生白绢病的田间防效及作用机理研究[J].中国农业科技导报，2022， 24（11）：130-136.

[5] 仇月.贝莱斯芽胞杆菌SDTB038对番茄颈腐根腐病的防治效果及机理初探[D].泰安：山东农业大学，2022.

[6] 周祥，严媛媛，陈爱晶.菌糠资源化利用研究进展[J].食用菌，2018，40（1）：9-12.

[7] FANG W， ZHANG P Y， GOU X Y， et al. Volatile fatty acid production from spent mushroom compost： Effect of total solid content[J].International Biodeterioration amp; Biodegradation，2016（113）：217-221.

[8] 王琪，陆兵，李秀萍.酿造丢糟综合利用的研究进展[J].酿酒，2020，47（1）：21-23.

[9] 王超，张宿义，李德林，等.固态法白酒丢糟的资源化综合利用[J].酿酒科技，2015（12）：103-107.

[10] ZHI Y， WU Q， XU Y， et al. Production of surfactin from waste distillers' grains by co-culture fermentation of two Bacillus amyloliquefaciens strains[J]. Bioresource Technology： Biomass， Bioenergy， Biowastes， Conversion Technologies， Biotransformations， Production Technologies，2017：235.

[11] 阎世江，田如霞，张京社，等.生物菌肥对茄子生长及品质的影响[J].蔬菜，2019（12）：41-46.

[12] 王潭刚.棉花主茎叶叶绿素值与含氮量的研究[J].中国棉花，2015，42（8）：14-15.

[13] 陈康.密度和氮肥互作对单粒精播花生SPAD值、植株和产量性状的影响[J].中国油料作物学报，2021，43（6）：1070-1076.