新型耐盐内生菌共培养体系提升盐渍土中蚕豆生长的机制与应用研究

本研究针对盐渍化土壤严重制约农业生产的全球性问题，创新性地利用从盐生植物分离的五株耐盐内生菌（Providencia rettgeri DW3、Bacillus licheniformis DW4等）构建复合菌剂，通过种子生物引发技术显著提升了蚕豆（Vicia faba）在盐胁迫下的萌发率（100%）、光合效率（A值提升10%）及生物量（根鲜重增幅达440%），同时使土壤脱盐率提升110%、微生物多样性提高753%。该成果为盐渍土农业可持续利用提供了新型生物解决方案，发表于《Plant Growth Regulation》。

　　

研究背景与科学问题

全球约50%的可耕地面临盐渍化威胁，而埃及重要经济作物蚕豆对盐分极度敏感，国内产量仅能满足40%需求。传统灌溉方式加剧土壤盐分积累，导致渗透胁迫、离子毒性和氧化损伤三重危害，其中Na⁺和Cl^-的积累会破坏植物营养吸收、抑制光合系统II（PSII）功能并诱发活性氧（ROS）爆发。虽然植物促生菌（PGPB）已被证明能缓解非生物胁迫，但耐盐内生菌（halo-endophytes）在盐渍土农业中的应用潜力尚未充分挖掘。

关键技术方法

研究团队从埃及尼罗河三角洲盐渍土（EC_e=5.48 dS/m）分离五株具多重促生特性的耐盐内生菌，通过16S rRNA基因测序鉴定菌种。采用种子生物引发技术（5%菌悬液浸泡24小时），设置6种处理（5种菌剂组合+对照），在温室控制条件下（25-30°C，60%土壤持水量）培养蚕豆Mariout-2品种50天。运用便携式光合仪（LCi-SD）测定气体交换参数，通过ICP-OES分析土壤离子含量，采用TPF法测定脱氢酶活性，并利用凯氏定氮法评估植株氮代谢。

主要研究结果

1. 1.

   菌剂对萌发与存活的影响

   五菌联用组（B mix(5)）实现100%萌发率，较对照（85%）显著提升，且完全消除猝倒病（damping-off）。

   
2. 2.

   生长参数改善

   B mix(5)处理组植株高度（80.4 cm）、根长（16 cm）和根鲜重（1.43 g）分别比对照增长46%、54%和224%，叶片脯氨酸含量提升125%，证实菌剂通过渗透调节增强耐盐性。

3. 3.

   光合特性优化

   处理组净光合速率（A=1.39 μmol·m^-2·s^-1）比对照高10%，胞间CO₂浓度（C_i）达404 μmol·mol^-1，显示菌剂通过降低气孔限制（L_s=-0.122）改善碳同化。

4. 4.

   土壤改良效应

   接种组土壤EC值降至3.82 dS/m，Na⁺含量减少34%，脱氢酶活性（0.962 μg TPF·g^-1·min^-1）提升262%，表明菌群通过分泌胞外多糖（EPS）形成Na⁺-EPS-土壤复合体促进脱盐。

结论与意义

该研究首次证实Providencia rettgeri DW3等五菌联用可协同发挥固氮、溶磷、产IAA（吲哚乙酸）和EPS等多重功能，通过"微生物-植物-土壤"三方互作实现：①直接促进蚕豆生长；②诱导脯氨酸积累增强耐盐性；③改善盐渍土微生态。相比化学改良剂，这种生物策略更具可持续性，为埃及等干旱区粮食安全提供了技术支撑，未来需开展田间试验验证规模化应用潜力。