《Italian Journal of Agronomy》：Exploring the potential of
Azospirillum brasilense and
Bacillus subtilis to improve productivity, quality and nitrogen use efficiency of open field-grown fennel
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本研究综述了植物根际促生菌（PGPB）在露地茴香栽培中的应用潜力。通过两年田间试验发现，接种巴西固氮螺菌（Azospirillum brasilense）和枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）能显著提升茴香产量（最高37.8 Mg·ha-1）、品质指标（可溶性固形物4.8°Brix）及氮肥利用效率（NUE+7.7%），尤其在90 kg·ha-1氮肥水平下协同效应最佳，为减少化学氮肥施用提供了有效策略。
引言
随着氮肥过量使用引发的环境问题日益严重，探索环境友好型栽培新模式成为农业研究的重要方向。植物根际促生菌（PGPB）作为一种新型微生物生物刺激素，能够通过促进矿物吸收、改善根系构型等机制减少化肥依赖。本研究以地中海特色作物茴香（Foeniculum vulgare Mill.）为对象，系统评价巴西固氮螺菌（Azospirillum brasilense DSM 2298）和枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis DSM 10）在不同氮肥水平（0/45/90/180 kg·ha-1）下对露地栽培茴香的综合影响。
材料与方法
试验在意大利西西里岛Termini Imerese的露天农田连续开展两个生长周期（2022-2023年、2023-2024年）。采用裂区设计，主区为氮肥水平，副区为微生物处理（对照/巴西固氮螺菌/枯草芽孢杆菌）。菌剂通过幼苗浸根和移栽后灌根方式施用，测定指标包括鳞茎形态（纵径/横径）、产量、干物质、色素含量（叶绿素/类胡萝卜素）、品质成分（抗坏血酸/多酚/黄酮/总糖）及氮代谢相关参数（氮含量/氮肥利用效率NUE/氮利用效率UE）。
结果
- 1.
生长与产量特征：第一生长季的鳞茎纵径（14.0 cm）、横径（10.7 cm）和总产量（37.9 Mg·ha-1）显著高于第二季。两种PGPB处理均显著提升产量，其中巴西固氮螺菌处理组产量最高（37.8 Mg·ha-1）。在低氮条件（45 kg·ha-1）下，巴西固氮螺菌对鳞茎膨大叶片数的促进效果更显著，而枯草芽孢杆菌在高氮（180 kg·ha-1）条件下表现更优。
- 2.
品质指标：巴西固氮螺菌处理显著提升可溶性固形物（4.8°Brix）和干物质含量（5.1%）。类胡萝卜素含量在巴西固氮螺菌+180 kg·ha-1氮肥组合下达峰值（0.71 mg·g-1FW）。功能性成分方面，第二生长季的多酚（69.88 μg·g-1FW）和黄酮（18.54 mg·100g-1FW）含量更高，且巴西固氮螺菌处理组的多酚积累量较对照提升23.5%。
- 3.
氮代谢调控：巴西固氮螺菌处理显著降低鳞茎氮含量（1.96% vs 对照2.28%），但氮肥利用效率（NUE）提升7.7%。枯草芽孢杆菌则表现出最高的氮利用效率（UE 11.309 kg·kg-1）。在90 kg·ha-1氮水平下，两种菌剂协同提升氮代谢效率的效果最优。
讨论
气候条件差异显著影响茴香对PGPB的响应效果，低温环境（第一生长季）更利于产量形成和氮素积累。巴西固氮螺菌通过强固氮能力在低氮条件下优势明显，而枯草芽孢杆菌可能通过根际生物膜形成促进高氮环境下的养分吸收。两种菌剂均能激活植物次级代谢通路，提升抗氧化物质（DPPH清除率最高102.5%）和糖分积累，其中巴西固氮螺菌对光合色素合成的促进效应更突出。
结论
巴西固氮螺菌与枯草芽孢杆菌均可作为露地茴香减氮栽培的有效工具，其中巴西固氮螺菌在中等氮肥水平（90 kg·ha-1）下对产量、品质和氮肥利用效率的协同提升效果最佳。该研究为构建环境友好型茴香栽培体系提供了微生物技术支撑，未来需进一步解析菌株-植物互作分子机制及经济效益。
