貝萊斯芽孢桿菌與白酒丟糟和菌糠的復配使用對茄子的促生研究

基金項目：四川省科技廳項目（2019YFS0517）；四川省自然科學基金項目（2023NSFSC1260）；2022年四川輕化工大學大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目（cx2022139）

作者簡介：郭玥岐（1998-），女，碩士研究生。研究方向為農業(yè)、環(huán)境微生物。

*通信作者：周麗洪（1987-），女，博士，講師。研究方向為微生物菌肥的研制與應用。

DOI：10.20028/j.zhnydk.2024.07.008

摘" 要：我國茄子種植廣泛，種植面積為77.9萬hm2，但普遍存在化肥使用過度、種植效益低下等問題。丟糟和菌糠為食品常見發(fā)酵廢棄物，每年均有大量產出，現(xiàn)有利用方式存在成本高、利用率低等問題。為探究出一種新的生物方式來解決上述問題，該文擬通過貝萊斯芽孢桿菌分別與白酒丟糟和菌糠復配來促進茄子生長。結果表明，貝萊斯芽孢桿菌T3均能在丟糟和菌糠中定殖，活菌數(shù)峰值分別3.39×108 CFU/g和2.74×106 CFU/g。T3與丟糟復配時促生效果最佳，株高、株莖、真葉數(shù)、葉面積、SPAD、含氮量均顯著高于對照，增幅分別為95.04%，102.67%，300.23%，43.46%，21.07%，25.76%。

關鍵詞：白酒丟糟；菌糠；貝萊斯芽孢桿菌；茄子；微生物有機肥

中圖分類號：S641.1" " " "文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：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）為茄科茄屬一年生草本植物，果實營養(yǎng)豐富，含有大量營養(yǎng)成分[1]。中國是全球最大的茄子生產國，茄子種植面積為77.9萬hm2，產量為3 694.3萬t，分別占全球的42.2%和65.62%。農業(yè)上通常大量施加化肥來達到產量需求，但過量施肥會導致土壤質量下降、結構破壞、微生態(tài)平衡失調等問題，近年來通過生物肥料、有機肥和生物防治劑等生物手段來解決上述問題已是農業(yè)上的研究熱點[2]。

貝萊斯芽孢桿菌（Bacillus velezensis）是一種具有抑菌能力、產生植物激素、促進作物生長、豐富土壤真菌群落的PGPR菌[3-5]，在植物促生方面具有較大的應用前景。白酒丟糟和菌糠均為食品發(fā)酵廢棄物，均含有大量殘余營養(yǎng)成分[6-8]。丟糟主要應用在丟糟酒、動物飼料、栽培食用菌、有機肥料以及生產燃料棒、白炭黑等方面[8-10]，菌糠主要應用在動物飼料、有機肥料方面。但在有機肥方面，貝萊斯芽孢桿菌與二者復配使用的相關研究較少，因此，本文擬通過測定定殖曲線來探究貝萊斯芽孢桿菌T3分別在丟糟和菌糠中生長情況，從而確定二者的最佳復配比例，隨后利用盆栽試驗，確定該復配模式下對茄子的促生效果，以達到提高白酒丟糟和菌糠的經濟價值，提升利用率，實現(xiàn)高值化利用的目的，為貝萊斯芽孢桿菌類菌肥的研制提供新思路。

1 材料與方法

1.1 供試材料

菌株：四川輕化工大學微生物農業(yè)工程科研團隊保存的貝萊斯芽孢桿菌T3（Bacillus velezensis T3）；

白酒丟糟來自四川省宜賓市五糧液集團，含水量為50%；

菌糠來自鮮禾益食用菌公司；

茄子品種：墨亮茄；

土壤：來自宜賓某蔬菜基地自然土壤。

1.2" 試劑與儀器

供試實驗試劑：葡萄糖、牛肉粉、蛋白胨、胰蛋白胨、酵母粉、瓊脂規(guī)格均為BR，來自國藥集團化學試劑有限公司。氯化鈉為AR，來自生工生物工程（上海）股份有限公司。80%代森錳鋅來自上海滬聯(lián)藥業(yè)股份有限公司。

供試實驗儀器主要包括：雙人雙面超凈臺（BBS-SSC）來自山東博科生物產業(yè)有限公司，立式壓力蒸汽滅菌器（LS-75HD）來自江陰濱江醫(yī)療設備有限公司，電子天平（JA3003）來自上海力辰儀器科技有限公司，植物營養(yǎng)測定儀（TYS-4N）來自北京中科維禾有限公司，立式智能精密搖床（BSD-YX3200）、電熱鼓風干燥箱（GZX-9420MBE）、生化培養(yǎng)箱（SPX-100B-Z）均來自上海博訊實業(yè)有限公司。

供試培養(yǎng)基如下。

營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基：葡萄糖10 g、NaCl 5 g、牛肉粉3 g、蛋白胨5 g、酵母粉1 g，加蒸餾水至1 000 mL，調整pH至7.0～7.2，加入瓊脂20 g，即為NA固體培養(yǎng)基。

LB液體培養(yǎng)基：胰蛋白胨10 g、酵母粉5 g、氯化鈉10 g，加蒸餾水至1 000 mL，調整pH至7.0～7.2。

1.3" 實驗方法

1.3.1" 土壤預處理

對育苗土進行充分晾曬，同時將代森錳鋅以160 g/畝（1畝約等于667 m2） 的施加量，充分稀釋后噴灑在土壤表面，進行消毒，手動去除土壤中含有的石礫、有機殘體和作物根系等非土壤物質，直至晾干備用。在晾曬好的育苗土中加入清水使其達到松軟但手捏能成團的狀態(tài)，隨后裝入帶排水孔且口徑為32 cm×32 cm 的育苗缽，每個育苗缽中裝10 kg育苗土。

1.3.2" 茄子幼苗準備

選取長勢一致，株高在10 cm，三葉一心的茄子幼苗，于傍晚移栽于裝好有育苗土的育苗缽中，并進行澆水，使土壤內水分充足，緩苗過程中應當注意遮陰，避免幼苗出現(xiàn)脫水萎蔫現(xiàn)象，待幼苗移栽7 d后，幼苗恢復生長狀態(tài)并開始長出第一片新葉時，可以對其進行后續(xù)處理。

1.3.3 發(fā)酵液的制備

將活化好的T3接種到LB培養(yǎng)基中28 ℃、180 rpm培養(yǎng)24 h，形成種子液，隨后以1%接種量再次接種到LB培養(yǎng)液中，相同條件下培養(yǎng)48 h，最后用無菌生理鹽水將菌懸液稀釋到OD值為0.8，待后續(xù)使用。

1.3.4" 貝萊斯芽孢桿菌T3在基質中的定殖曲線測定

以V∶M比為變量，一共設計6個處理組，分別為J1（菌懸液∶丟糟=1∶1）、J2（菌懸液∶丟糟=1∶10）、J3（菌懸液∶丟糟=1∶100）、M1（菌懸液∶菌糠=1∶1）、M2（菌懸液∶菌糠=1∶10）、M3（菌懸液∶菌糠=1∶100），復配后的混合物質量為500 g，含水量保持在60%，放置于無菌培養(yǎng)瓶中培養(yǎng)，溫度保持25 ℃，每間隔4 d采用稀釋涂布平板法統(tǒng)計T3活菌數(shù)，每個處理設置3個重復。

T3活菌數(shù)計算方法：稱取5 g樣品加入具有45 mL 無菌水的錐形瓶中，在搖床中25 ℃、120 rpm 充分振蕩 30 min，制成基礎菌懸液。吸取基礎菌懸液梯度稀釋涂布于營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基，30 ℃培養(yǎng)，每間隔4 d統(tǒng)計T3菌落數(shù)，結果以每克丟糟所含T3 活菌數(shù)表示。

1.3.5" 貝萊斯芽孢桿菌的2種復配方式對茄子的促生作用研究

試驗設5個處理分別為F1（T3-丟糟復配）、F2（丟糟）、F3（T3-菌糠復配）、F4（菌糠）、F5（T3發(fā)酵液）、CK（農田土壤），按照1.3.4節(jié)得到的最佳比例進行復配，固體以覆蓋的方式，每盆施加500 g，液體以灌根的方式，每盆50 mL。每盆定植株高5 cm，三葉一心的茄子苗一株，每組處理8盆，一共48盆。間隔25 d對各處理組進行一次追肥，作物生長期保持盆內土壤含水量60%～80%，其他管理按茄子生產常規(guī)管理方法進行。

1.4" 生理指標測定方法

于第60天時在各處理組隨機選取5株植株進行測量，測量結果取平均值，具體方法如下：株高用卷尺（1 mm）測量（莖基部至生長點），株莖用游標卡尺（0.02 mm）測定，取茄子第2～3片葉間莖干直徑，用十字交叉法分別測量后取平均值；于開花坐果期統(tǒng)計各株果實個數(shù)，計算單株產量，取其平均值；于生長期利用植物營養(yǎng)測定儀測量葉片SPAD和含氮量，分別測量植株上、中、下3個部位的葉片，隨后取平均值。

1.5" 數(shù)據(jù)分析

本實驗數(shù)據(jù)通過Excel2016軟件處理，統(tǒng)計圖表通過Origin2021繪制、方差分析、顯著性分析采用SPSS26.0軟件。

2" 結果與分析

2.1" 貝萊斯芽孢桿菌T3在丟糟和菌糠中的定殖曲線

在丟糟中最佳復配比例1∶10（接種量為0.1 mL/g），貝萊斯芽孢桿菌T3存活狀態(tài)較好，活菌數(shù)在38 d左右達到峰值，為3.39×108 CFU/g；在菌糠中最佳復配比例為1∶10（接種量為0.1 mL/g），貝萊斯芽孢桿菌T3存活狀態(tài)較好，活菌數(shù)在22 d左右達到峰值，為2.74×106 CFU/g（圖1）。

2.2" 2種復配方式對茄子生長指標的影響

2.2.1" 2種復配方式對茄子株高、株莖的影響

各處理組茄子生長指標見表1。

株高方面，各處理組株高由高到低依次為F1、F2、F3、F4、F5、CK，其中處理組F1（丟糟復配）株高最高，為73.19 cm，與其他處理組形成顯著差異，其中顯著高于對照組95.04%，平均每天生長1.23 cm，處理組F3（菌糠復配）株高為61.17 cm，顯著高于對照組61.44%，但低于處理組F1 17.23%。

株莖方面，各處理組株莖由大到小依次為F1、F2、F3、F5、F4、CK，其中處理組F1（丟糟復配）株莖最大，為1.52 cm，顯著高于對照組102.67%，處理組F3（菌糠復配）株莖為1.08cm，顯著高于對照組44.00%。

2.2.2" 2種復配方式對茄子葉片部分生理指標的影響

各處理組葉片部分生理指標見表2。

真葉數(shù)方面，各處理組由多到少依次為F1、F2、F3、F4、F5、CK，處理組F1（丟糟復配）表現(xiàn)最佳為34.66片，顯著高于對照300.23%，日增長率為0.57片/d，處理組F3（菌糠復配）真葉數(shù)為20.33 cm，顯著高于對照組134.76%，但低于處理組F1（丟糟復配）41.34%，日增長率為0.33片/d。

葉面積方面，各處理組由多大小依次為F1、F2、F5、F3、F4、CK，處理組F1（丟糟復配）葉面積最大為304 cm2，顯著高于對照組43.46%，處理組F3（菌糠復配）排序第四，高于對照組1.76%，但無顯著性差異，顯著低于處理組F1（丟糟復配）29.07%。

SPAD方面，各處理組由多到少依次為F1、F2、F5、CK、F3、F4，處理組F1 （丟糟復配）SPAD最大為59.63，顯著高于對照組21.07%，處理組F3（菌糠復配）表現(xiàn)較差，顯著對照組7.89%。

含氮量方面，各處理組由多到少依次為F1、F2、F5、CK、F3、F4，處理組F1（丟糟復配）葉片含氮量最大為17.43 mg/g，顯著高于對照組25.76%，處理組F3（菌糠復配）表現(xiàn)較差，顯著低于對照組12.27%。

2.2.3" 2種復配方式對茄子產量影響

經統(tǒng)計處理組F1表現(xiàn)最佳，平均產量6.67顆/株，高于對照組667%，與其他處理存在顯著性差異；處理組F2表現(xiàn)較次，平均產量4.67顆/株，高于對照組133.3%，其余處理組與對照差異不明顯。處理組F3、F4、F5、CK產量分別為1.67、1.00、0.67、0.00顆/株。

3" 結論

實驗結果表明T3與丟糟和菌糠的最佳復配比例均為1∶10（V∶M），在丟糟中，38 d時，活菌數(shù)最高為3.39×108 CFU/g；在菌糠中，22 d時活菌數(shù)最高為2.74×106 CFU/g，在葉片方面，丟糟的復配使用能顯著提高葉片SPAD和含氮量，分別為59.63和17.43 mg/g，說明T3能夠利用丟糟和菌糠殘余的營養(yǎng)成分，且能在這2種營養(yǎng)載體中正常生長繁殖，相較于菌糠而言，丟糟的營養(yǎng)成分更適宜菌株T3的生長繁殖，且能在較長一段時間內，將活菌數(shù)維持在108 CFU/g以上。

實驗結果表明各處理組均能促進茄子株高、株莖、真葉的生長，這與閻世江等[11]對于菌肥能夠對茄子進行促生的結論相同。T3-丟糟復配或者單獨施用效果較好，說明丟糟本身含有的營養(yǎng)成分能夠被植物較好地利用，同時T3能夠進一步分解利用丟糟，從而提高作物對營養(yǎng)的吸收率，生長速率加快。T3-菌糠復配或單獨施用效果次之，且二者之間并未形成較大的差異，說明菌株T3未能在短時間內對菌糠中的營養(yǎng)成分進行分解利用。

在葉片方面，丟糟的復配使用能顯著提高葉片SPAD和含氮量，分別為59.63和17.43 mg/g，而菌糠復配或單獨均對葉片SPAD和含氮量有不同程度的抑制作用。葉片SPAD與含氮量成正比，該結果與王譚剛[12]等研究相同，氮肥的施加可以有效增加葉片中葉綠素含量以及含氮量[13]，說明丟糟中含有的大量粗蛋白等氮素物質能夠直接或間接的影響土壤中氮素成分，從而影響植株葉片。

總的來說貝萊斯芽孢桿菌無論與丟糟還是菌糠復配，均對茄子的生長有一定的促進作用，為丟糟和菌糠的高值化利用提供了一條新思路。

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