在全球人口持续增长和粮食需求不断攀升的背景下，如何提高作物产量并保障农业可持续发展已成为当今世界面临的重大挑战。玉米（Zea mays L.）作为全球第三大粮食作物，是重要的碳水化合物、维生素和矿物质来源，尤其在巴基斯坦等发展中国家，其种植面积和出口贡献近年来显著提升。然而，玉米生产仍受到多种生物和非生物胁迫的限制，其中土壤养分匮乏是影响产量的关键因素之一。传统农业高度依赖化肥，尤其是氮、磷、钾等大量元素肥料，虽然短期内能提高作物产量，但长期过量使用会导致土壤酸化、有机质下降、微量元素失衡，并引起水体污染和温室气体排放等环境问题。因此，探索更加环保、可持续的养分管理策略，成为农业科学研究的重要方向。
在此背景下，植物根际促生菌（Plant Growth-Promoting Rhizobacteria, PGPR）作为一种绿色生物肥料，受到广泛关注。这类细菌通过固氮、溶磷、产激素、分泌铁载体等机制，直接或间接地促进植物生长，提高作物抗逆性。与此同时，有机改良剂如牛粪（cow dung）、蚯蚓粪（vermicompost）等，能够改善土壤结构、增加有机质含量，为微生物活动和作物生长创造有利环境。尽管已有研究分别探讨了PGPR或有机肥料的作用，但将二者结合，特别是针对特定PGPR功能性状与植物生理响应之间关联的研究仍较为有限。为此，本研究旨在系统评估两种筛选获得的PGPR菌株（Bacillus cereus RB-1和Pseudomonas putida RB-2）单独及与有机改良剂联合施用对玉米生长、光合色素含量以及养分吸收的影响，以期为玉米绿色生产提供理论依据和技术支持。该成果发表于《Journal of Agriculture and Food Research》。
本研究采用的主要技术方法包括：从巴基斯坦锡亚尔科特地区的玉米根际土壤中分离纯化获得两株PGPR菌株，通过形态学、生化特性及16S rRNA基因序列分析进行鉴定；进而测定其植物促生性状（PGPTs），如氨产量、淀粉水解、磷酸盐溶解能力、吲哚-3-乙酸（IAA）合成以及铁载体产量；通过温室盆栽试验，设置13个处理（包括单菌、菌剂组合、有机改良剂单独及联合施用等），系统测定玉米发芽率、幼苗活力、生物量、叶绿素与类胡萝卜素含量，以及根、茎中氮、磷、钾、镁、铁等元素积累；利用方差分析（ANOVA）、主成分分析（PCA）及相关热图等多变量统计方法，评估各处理对玉米生长和养分吸收的影响。
3.1. 根际细菌的分离与鉴定
通过形态、生化及分子鉴定，从玉米根际土壤中成功分离出两株具有促生潜力的细菌RB-1和RB-2，经16S rRNA序列比对，分别被鉴定为Bacillus cereus（RB-1）和Pseudomonas putida（RB-2）。RB-1为革兰氏阳性杆菌，RB-2为革兰氏阴性杆菌。系统发育分析显示，RB-1与Bacillus cereus（MN746193.1）相似度达99.58%，RB-2与Pseudomonas putida（MF462903.1）相似度为99.65%。相关序列已提交GenBank，登录号分别为PX456173和PX456174。
3.2. 根际菌株的植物促生性状表征
两株菌均表现出多种植物促生功能。RB-1和RB-2均能产氨、水解淀粉，并具备溶解无机磷、合成IAA和分泌铁载体的能力。在IAA产量方面，RB-1无论是否添加色氨酸均高于RB-2；而在铁载体产量上，RB-2略高于RB-1。磷酸盐溶解能力方面，RB-1（81 ± 3.28 μg mL-1）稍高于RB-2（75 ± 2.89 μg mL-1）。这些功能特性为其促进植物营养吸收和根系发育提供了基础。
3.3. 根际细菌接种对玉米种子发芽及活力指数的影响
接种RB-1、RB-2以及九株菌复合菌剂均能提高玉米种子的发芽率，达到100%，同时显著改善幼苗的根长、茎长以及鲜重、干重。其中，RB-1处理组的幼苗活力指数最高，表明单一菌株接种已对早期玉米生长产生积极影响。
3.4. 根际细菌与土壤改良剂共接种对植物生长及养分吸收的影响
联合施用PGPR与有机改良剂（牛粪或蚯蚓粪）对玉米各项生长指标的提升效果显著优于单一处理。共接种处理组的发芽率均达100%，茎长、根长、叶片数及叶宽均显著增加，其中VC+RB-2处理茎长最高，VC+RB-1和VC+RB-2根长最为突出。生物量方面，鲜重与干重均以共接种处理居优，特别是VC+RB-2和CD+RB-2在茎部鲜重方面表现最佳，VC+菌剂组合则在根部干重积累上最为显著。回归分析显示，鲜重与干重间存在强正相关（R2> 0.83），说明生物量积累与营养状况密切相关。
3.5. 叶绿素与类胡萝卜素含量测定
共接种处理显著提高了叶片中叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量。VC+RB-2处理的叶绿素a含量最高，VC+RB-1次之；类胡萝卜素含量以VC+RB-1和阳性对照最高。结果表明，PGPR与有机改良剂联用有助于增强叶片光合色素合成，进而可能提升光合效率。
3.6. 玉米茎部养分吸收
各处理中，以VC+菌剂组合处理的氮、磷、钾、镁、铁含量最高，其次是CD+菌剂组合。单独施用有机改良剂（如VC）亦能显著提高茎部养分含量，但效果不及共接种处理。菌剂单独使用对部分元素（如钾、镁）的促进效果优于化肥对照，说明PGPR本身具备一定的养分活化能力。
3.7. 玉米根部养分吸收
根部养分积累趋势与茎部类似，共接种处理（特别是VC+菌剂）在氮、磷、镁、铁含量上显著高于其他处理及对照。菌剂单独施用对根部磷、钾的积累也有一定提升，再次验证了PGPR在根际微域中的养分活化作用。
3.8. 植物生长与养分吸收的多变量及相关性分析
热图聚类分析将生长参数与养分指标分为四个主要类群，其中叶绿素a、b与类胡萝卜素聚为一类，根长单独成类，生物量与大量元素（N、P、Mg、Fe等）聚为第三类，茎长、叶宽等形态指标聚为第四类。主成分分析显示，前两个主成分（PC1和PC2）累计解释96.2%的方差，铁、磷、氮、镁是区分处理效果的关键因子。相关性分析进一步表明，叶绿素a与生物量、养分含量呈显著正相关，说明光合能力与营养状况密切相关。
本研究通过系统评估两种PGPR菌株（Bacillus cereus RB-1和Pseudomonas putida RB-2）与有机改良剂（牛粪、蚯蚓粪）的联合应用效果，揭示了其在促进玉米生长、提高光合色素含量及增强氮、磷、钾、镁、铁等养分吸收方面的积极作用。共接种处理不仅显著改善了玉米的农艺性状和生物量，还通过多变量分析展现出各参数间的协同变化规律，突出了微生物-有机联合调控在作物营养管理中的潜力。这些结果说明，将具备多种促生功能的PGPR与有机改良剂结合使用，可作为减少化肥依赖、实现农业可持续发展的重要技术途径。尽管本研究在温室条件下取得了积极成果，但其大田适用性、长期土壤改良效应以及菌株-作物-环境互作机制仍需进一步探讨。总体而言，该研究为玉米绿色生产提供了新的微生物资源与理论支持，对推动可持续农业发展具有重要参考价值。
