再生水灌溉已成为世界范围内缓解水资源供需矛盾的有效手段,但长期使用再生水灌溉可能会增加土壤盐分和病原菌等污染物。一方面土壤盐碱化导致作物生理紊乱、生长缓慢,降低产量,另一方面病原菌导致环境污染、影响食品安全。枯草芽孢杆菌和酵母菌是有效促进植物生长的微生物,增加土壤养分,优化土壤环境,帮助作物在逆境下生长发育。目前关于这2种菌剂单独应用于农业生产的试验研究较多,但关于2种菌剂不同配比对再生水灌溉土壤-作物系统影响机理方面的研究比较薄弱。为明确2种菌剂改善土壤环境及作物抵抗逆境的作用机理,本研究在温室内开展了2年盆栽试验(2018年水稻从移栽到收获共127 d,记为S1―S127,2019年为129 d,记为S1―S129),以浅水勤灌(保持0～5 cm水层)为对照(CK),分析了再生水(Z)和清水控制灌溉(Q)对水稻生长发育的影响机理,并评价了再生水不同控制灌溉模式的调控效果;同时,在再生水灌溉50 d后,恢复清水灌溉并施加不同配比的枯草芽孢杆菌(B)和酵母菌(酿酒酵母,Y),B和Y的质量分别为5 g和0 g(J1)、3.75 g和1.25 g(J2)、2.50 g和2.50 g(J3)、1.25 g和3.75 g(J4)、0和5g(J5),菌剂随水浇灌,同时设不加菌剂处理(J0),2019年增加了2个再生水灌溉施加菌剂处理,B和Y的质量分别为3.75 g和1.25 g(B3Y1)、2.50 g和2.50 g(B2Y2),分析了施加菌剂对土壤理化性质、微生物多样性的影响机理以及水稻生理生化响应特征,揭示微生物菌剂对作物生理的调控机制。取得的主要研究结果如下:1)长时间再生水灌溉抑制水稻生长发育。再生水灌溉20 d内水稻株高略高于清水灌溉,但随着再生水灌溉时间的延长,株高受到明显抑制,生育后期差距在5～13 cm之间。再生水控制灌溉下水稻分蘖数呈增加趋势,2018年生育末期增加了36.36%,而清水控制灌溉下水稻分蘖数均呈增加趋势。Z处理水稻光合作用受到严重抑制,光合速率降低了近50%,但潜在水分利用效率增加近1倍,而光合指标均低于Q处理。短时间再生水灌溉不会抑制水稻生长发育,长时间则会降低株高和光合速率,这是因为土壤盐分不断累积,抑制根系发育,阻碍了养分供应。2)施加菌剂促进水稻生长发育。再生水灌溉后恢复清水灌溉,可大幅增加株高,添加菌剂后增幅更大。施加菌剂水稻根茎叶干物质均得到增长,如2018年,施加菌剂30 d后水稻叶面积大幅增加,J3处理增长了60.02%;施加菌剂40 d内增加了叶干物质量,但最终低于Z处理;施加菌剂有利于增加生育末期水稻根、茎干物质量、根长。2019年,B3Y1处理增加了茎干物质量,B2Y2处理增加了根茎叶干物质量,但二者均降低了穗干物质量。施加菌剂有利于增加水稻产量并增强抗倒伏能力,如2018年,施加菌剂可以显著增加单穗干物质量、实粒数、实粒质量以及千粒质量,2019年除J4处理外,其余处理均增加了抗折力、弯曲力矩,降低了倒伏指数,增强了水稻抗倒伏能力。相比清水施加菌剂,B3Y1处理有明显提升,B2Y2处理则起抑制作用。通过Logistic方程拟合,发现施加菌剂可以延长水稻干物质快速积累期,增加干物质积累速率。施加菌剂后,水稻根茎叶发育得到增强,干物质量、叶面积不断增加,这些是产量增长的强有力保障。3)施加菌剂优化了土壤微环境。施加菌剂增加了不同土层土壤细菌数目、放线菌、大肠菌群、大肠杆菌数量,降低了真菌数目(除J4处理0～5 cm、5～15 cm土层外)。单独施加枯草芽孢杆菌可以增加0～25 cm土壤中的芽孢杆菌数量,单独施加酵母菌并不会增加土壤中的真菌数量。施加菌剂增加了土壤氧化还原电位。恢复清水灌溉降低了土壤中的Na~+,施加菌剂进一步降低了土壤中的Na~+,S127时J1、J2处理0～5 cm土层降低了48.32%、63.46%;施加菌剂10 d后土壤K~+量降低。S127时,施加菌剂显著降低土壤EC,J1处理降幅达55.03%。施加菌剂10～30d,土壤pH值有降低趋势,S127时大幅增加了5～25 cm土壤pH值。单独施加枯草芽孢杆菌增加了S71时0～25 cm速效磷,而施加酵母菌(J4、J5处理)则降低,但增加了土壤有机质量。收获时,土壤细菌多样性未发生明显改变,但不同菌剂处理在纲、属水平的细菌丰度存在显著差异。土壤NO3~--N和速效钾是土壤细菌结构变化的主要影响因子,有机质和pH值是土壤细菌KEGG功能丰度变化的主要影响因子。4)施加菌剂延缓叶片衰老,增强抗氧化酶活性。恢复清水灌溉有利于提高叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素量,而且施加菌剂可以起到增强作用。施加菌剂可以增加叶片可溶性糖量,提高根系活力。2018年,清水灌溉后叶片丙二醛(MDA)量无明显增加,而施加菌剂后(J2、J4处理)有所降低。施加菌剂提高了S71时叶片的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性,J2、J3、J4处理最为明显,且菌剂处理均增加了可溶性蛋白量。恢复清水灌溉后水稻光合能力得到恢复,施加菌剂更有利于提高水稻光合能力。5)施加菌剂有利于水稻调整内部组织结构。2018年和2019年,J0、J1处理外根系未形成了大量气腔,延缓了根系衰老。恢复清水灌溉有利于增加基部茎节内外径和大维管束个数,除J4处理外,施加菌剂增加了内外径;施加菌剂有利于增加叶片主脉气腔数量,且增加了小维管束周长和面积,以J2处理增幅最大。恢复清水增加了侧叶大维管束、小维管束和泡数量,施加菌剂有进一步的促进作用,其中J2、J3、J4、J5处理大维管束数目增幅明显,但小维管束周长和面积有一定程度降低;除J4处理外,其余菌剂处理均有利于增加泡的面积。可见,施加菌剂改善了水稻根尖、基部茎节和叶片解剖结构。综上所述,施加枯草芽孢杆菌和酵母菌降低了土壤EC值和pH值,增加了土壤速效磷、速效钾和有机质量,促进了土壤微生物的繁殖,有效缓解了土壤盐分胁迫导致的水稻生理紊乱,增强了水稻叶片抗氧化酶活性和光合作用,增加了叶片主脉气腔数量、基部茎节大维管束数量,为水稻干物质积累和产量形成提供了良好的土壤环境和生理状态。研究结果为枯草芽孢杆菌和酵母菌调控再生水灌溉土壤微环境,实现再生水资源农业安全利用提供了理论依据。