解磷細菌與磷肥混施對小青菜光合作用、生長及品質(zhì)的影響

摘"要： 為探究解磷細菌與磷肥混施對小青菜光合作用、生長及品質(zhì)的影響，采用盆栽實驗設計單施磷肥（T1）、施加培養(yǎng)基（T2）、單施解磷菌（T3）、菌磷混施（T4）、加水（CK）5個處理分析菌磷混施對小青菜光合作用、生長及品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：相同施肥條件下，施加解磷菌（T4）相比于單施磷肥（T1）可以顯著提高小青菜的葉片數(shù)、株高、根長、根體積、生物量、葉綠素含量、凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、蒸騰速率（Tr）、Vc含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量，顯著降低葉片中硝態(tài)氮含量；相同接菌條件下，加施磷肥（T4）組小青菜根系發(fā)達，葉片數(shù)、株高、根長、根體積、生物量、葉綠素含量、Pn、Gs、Tr、Vc、得到顯著提高，可溶性糖、可溶性蛋、硝態(tài)氮白含量相比于單施解磷菌（T3）無顯著差異；T3處理的Vc含量顯著高于T4處理。因此綜合考慮，菌磷混施處理可以顯著提高小青菜的光合作用和Vc含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量，顯著降低硝態(tài)氮含量，進而促進其生長并提高品質(zhì)。

關鍵詞：磷肥；解磷細菌；小青菜；生物量；光合作用；品質(zhì)

中圖分類號：S436""文獻標識碼：A""文章編號：0488-5368（2024）12-0087-06

Effects of Application Phosphorus Solubilizing Bacteria Combined

with Phosphorus Fertilizer on Photosynthesis， Growth， Quality of Small Bok Choy

WANG Zhen， XUE Yuanxia， DU Can， NIU Yonghao

（Yangling Vocational amp; Technical College， Yangling， Shaanxi 712100， China）

Abstract： A pot experiment was conducted to investigate the effects of applying phosphorus solubilizing bacteria （PSB） combined with phosphorus fertilizer on the photosynthesis， growth， and quality of small bok choy. Five treatments were set： application of phosphorus fertilizer alone （T1）， a sterile culture medium （T2）， PSB alone （T3）， combined application of PSB and phosphorus fertilizer （T4）， and water as the control （CK）. The results showed that with the same phosphorus fertilization， adding PSB （T4） significantly increased leaf number， plant height， root length， root volume， biomass， chlorophyll content， net photosynthetic rate （Pn）， stomatal conductance （Gs）， transpiration rate （Tr）， vitamin C （Vc） content， soluble sugar content， and soluble protein content， while significantly reducing leaf nitrate content compared to T1. Under the same inoculation， adding phosphorus fertilizer （T4） promoted root development and significantly enhanced leaf number， plant height， root length， root volume， biomass， chlorophyll content， Pn， Gs， and Tr. Soluble sugar， soluble protein， and nitrate nitrogen levels showed no significant difference between T4 and T3. However， T3 resulted in significantly higher Vc "content than T4. Overall， the combined application of PSB and phosphorus fertilizer （T4） markedly improves photosynthesis，

increases Vc， soluble sugar， and soluble protein contents， and reduces nitrate nitrogen content， thereby enhancing growth and improving the quality of small bok choy.

Key words：Phosphate fertilizer; Phosphorus solubilizing bacteria; Small bok choy; Biomass; Photosynthesis; Quality

磷是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中一種非常重要的元素，是參與光合作用的重要物質(zhì)和能量基礎，充足的供磷可以提高作物的凈光合速率、可溶性蛋白、葉綠素含量，對植物的生長發(fā)育、基礎物質(zhì)代謝至關重要[1]。為了追逐高產(chǎn)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上往往施用大量磷肥，導致土壤堿性加重，平衡破壞，不利于農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展[2]。解磷細菌可以溶解土壤中難溶性磷供植物吸收利用，促進植物生長，提高土壤肥力，在對辣椒、番茄、甜瓜等作物研究中發(fā)現(xiàn)解磷菌有明顯的促生作用，近年來在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中應用越來越廣泛[3～6]。小青菜作為一種廣譜性大眾蔬菜，含有超過五十多種有益人體健康的營養(yǎng)成分，在我國食用和種植范圍廣、營養(yǎng)價值高，生存能力強[7]。目前大多是關于接種解磷細菌或者單施磷肥對農(nóng)作物的促生機制研究，鮮少有關于磷肥與解磷細菌混施對植物光合作用和促生作用的協(xié)同研究。目前菌磷配施條件下小青菜光合、生長、品質(zhì)的關系尚不明確，因此本研究以小青菜為供試對象，研究解磷細菌和磷肥配施對小青菜光合作用、生長及品質(zhì)的影響，以期為小青菜磷素營養(yǎng)機制的深入研究供科學參考。

1"材料和方法

1.1"供試材料

供試小青菜為四季王上海青（Brassica chinensis L）；供試菌種P5為從小青菜根際分離的具有強效解磷能力的巨大芽孢桿菌（Bacillus megaterium），由楊凌職業(yè)技術(shù)學院生物工程學院提供；供試菌液：將P5活化并接種至500 mL 無機解磷液體培養(yǎng)基中振蕩48 h，用無菌水定容2.0×108 CFU/mL備用；試驗用土為多年未施肥的簍土，取自楊凌職業(yè)技術(shù)學院農(nóng)林綜合實訓基地，過2 mm篩高壓滅菌后備用。

1.2"試驗設計

試驗采用盆栽法，選取飽滿健康的小青菜種子消毒催芽后播種于花盆中（花盆大小24 cm×17 cm×16 cm，盆底墊一張直徑7 cm定性濾紙，裝土3 kg），每盆點播8粒，待幼苗長出2～3片真葉后每盆定苗5株，施加處理。

試驗設置5個處理：施加磷肥處理（P₂O5，0.3 g/盆）記為T1，加無菌無機解磷培養(yǎng)基（270 mL/盆）的相對對照記為T2，P5菌體懸液（2.0×108 CFU/mL）按照每盆澆注270 mL記為T3，P5菌體懸液（270 mL/盆）和磷肥（0.3 g/盆）混施的處理記為T4，同時設置只加水的對照記為CK，每處理分別重復5次，苗期正常管理并保持絕對含水量為20%，處理28 d后收獲并測定各項指標。

1.3"測定項目及方法

光合作用氣體交換參數(shù)于植株生長旺盛期，在收獲前3 d選擇完好的葉片在晴朗的上午進行測定，采用LI-6400XT便攜式光合作用系統(tǒng)測定凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、蒸騰速率（Tr）、胞間 CO₂濃度（Ci）。各處理選取長勢基本一致的小青菜5株，用于統(tǒng)計葉片數(shù)、株高、根長、根體積等農(nóng)藝性狀及生物量。采用丙酮法測定葉綠素含量，鉬藍比色法測定Vc含量，蒽酮比色法測定可溶性糖含量，考馬斯亮藍法測定可溶性蛋白含量，采用水楊酸法測定硝態(tài)氮含量[8]。

1.4"數(shù)據(jù)分析

采用統(tǒng)計學軟件SPSS 25.0對數(shù)據(jù)進行分析，進行顯著性差異（LSD）檢驗及Pearson相關性分析，以Plt;0.05表示在統(tǒng)計學上有意義。

2"結(jié)果與分析

2.1"菌磷混施對小青菜農(nóng)藝性狀的影響

從表1中可知相同施肥條件下，解磷菌與磷肥混施（T4）處理的小青菜葉片數(shù)、株高、根長、根體積均顯著高于單施磷肥（T1）處理；相同接菌條件下，T4處理顯著優(yōu)于T3處理，表現(xiàn)在株高、根長、根體積顯著增長；單施解磷菌（T3）處理下小青菜的葉片、株高、根長、根體積顯著優(yōu)于單施磷肥（T1）處理。說明解磷菌可以顯著提高小青菜農(nóng)藝性狀，解磷菌和磷肥混施優(yōu)勢更佳。

2.2"菌磷混施對小青菜生物量的影響

相同接菌條件下，菌磷混施（T4）處理比單施解磷菌（T3）處理地上鮮重增重16.08%（Plt;0.05）；相同施肥條件下，菌磷混施（T4）處理比單施磷肥（T1）處理地上鮮重增長26.74%（Plt;0.05）；單施解磷菌（T3）比單施磷肥的（T1）能顯著提高小青菜地上鮮重、干重。同時T4處理與T1、T2、T3相比地上鮮重明顯增加，地下干重無顯著差異，T4處理的根冠比最?。?.10），說明解磷細菌與磷肥混施可以改善土壤磷素供給，對小青菜產(chǎn)量提高效果最佳（表2）。

2.3"菌磷混施對小青菜光合作用的影響

葉片與外界進行氣體交換的主要通道是氣孔，氣孔導度（Gs）影響著植物的凈光和速率（Pn）、呼吸作用、蒸騰作用（Tr）。Tr和Gs、Pn變化趨勢相反（表3），對照組CK的Tr最強，Gs最小，Pn最低；菌磷混施（T4）處理下Tr最小，Gs最大，Pn最高。相同接菌條件下，菌磷混施（T4）組Pn顯著優(yōu)于單施解磷菌（T3）處理；相同施肥條件下，菌磷混施（T4）較單施磷肥（T1）處理的胞間CO₂（Gi）顯著降低32.45%、Pn提

升27.99%（Plt;0.05）。說明菌磷混施可以顯著提升小青菜光合作用（表3）。

2.4"菌磷混施對小青菜葉綠素含量的影響

相同接菌條件下，葉綠素a、葉綠素b、葉綠素含量為菌磷混施（T4）處理顯著高于單施菌（T3）處理，分別提高21.35%、16.44%、19.75%（Plt;0.05）；相同施肥條件下，加施解磷菌（T4）處理下葉綠素a、葉綠素b、葉綠素含量比單施磷肥（T1）顯著提高了28.57%、37.10%、32.88%（Plt;0.05）。菌磷混施處理葉綠素含量顯著增加，一定程度上促進小青菜對光能的吸收利用，進而提升光合效率（表4）。

2.5"菌磷混施對小青菜品質(zhì)影響

從圖1（a）可知單施解磷菌（T3）處理的Vc含量最高，顯著高于其他處理；對照組CK的Vc含量最低，菌磷混施（T4）處理的葉片Vc含量顯著高于單施磷肥（T1），說明解磷菌施用可以顯著改善小青菜Vc含量。

從圖1（b）可知CK組小青菜可溶性糖含量最低為32.45 mg/g，菌磷混施（T4）處理下小青菜可溶性糖含量最高（44.16 mg/g）與CK、T1、T2處理相比分別顯著提高了36.10%、21.22%、9.01%（Plt;0.05），顯著提高了可溶性糖含量。

菌磷混施（T4）與單施解磷菌（T3）處理下葉片可溶性蛋白含量最高，兩處理間無顯著差異見圖1（c）。相同施肥條件下，加施解磷菌的T4處理（23.17 mg/g）與單施磷肥的T1（20.11 mg/g）相比可溶性蛋白含量提高了15.22%（Plt;0.05），說明菌磷混施有助于提高小青菜可溶性蛋白的合成。

硝態(tài)氮進入體內(nèi)很容易被轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽危害健康，是對蔬菜品質(zhì)的直觀反映。由圖1（d）可知硝態(tài)氮含量為T1gt;CKgt;T2gt;T4gt;T3，小青菜單施磷肥（T1）的硝態(tài)氮含量最高為1 227.62 mg/g，單施解磷菌（T3）處理下小青菜硝態(tài)氮含量最低為857.88 mg/g，菌磷混施（T4）的小青菜硝態(tài)氮含量為892.26 mg/g稍高于T3但兩者之間無顯著差異，表明施加解磷菌處理可以顯著降低葉片硝態(tài)氮含量，提升小青菜品質(zhì)。

2.6"相關性分析

小青菜生長性能和光合生理參數(shù)的相關性（表5）可知葉片數(shù)、株高、根長、根體積、地上鮮重、葉綠素含量與Pn、Tr、Gs存在顯著正相關（Plt;0.05），葉片數(shù)、株高、根長、根體積、地上鮮重、葉綠素含量與Gi存在顯著負相關（Plt;0.05），地上鮮重與葉綠素含量存在顯著正相關（Plt;0.05），Gs、Tr與 Pn存在顯著正相關（Plt;0.05），Pn、Tr、Gs與Ci存在顯著負相關（Plt;0.05）。

3""結(jié)論與討論

光合作用是綠色植物特有的生理活動，對植物生長發(fā)育十分關鍵，磷供給對其有重要的調(diào)控作用[9～11]。供磷充足可以提高植物根系的運輸能力，健壯的根系會給地上部分提供充足的營養(yǎng)需求，促進地上部分發(fā)育和干物質(zhì)的積累[12～13]。施磷肥可以提高植物的氣孔密度、葉綠素的合成、轉(zhuǎn)換和利用，進而提高了光合性能指數(shù)及生物量，但近年來隨著磷肥過量使用，對生態(tài)環(huán)境及土地可持續(xù)利用造成嚴重危害[14]。解磷細菌可以通過代謝產(chǎn)生有機酸促進難溶性磷的溶解，增加土壤速效磷含量，促進植物生長，近年來在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用并取得了良好成效[15～16]。在小白菜上施加蠟狀芽孢桿菌可以顯著提高磷素積累，并提高葉片葉綠素含量[17]；山核桃上接種三種解磷菌均能顯著提高氣孔導度（Gs）和凈光合速率（Pn）[18]；甜瓜幼苗接種解磷菌‘N3’和‘M01’后株高、干重、葉面積和養(yǎng)分吸收顯著增加[6]；苜蓿中施加解磷菌和磷肥混施對光合和生長性能的提高效果顯著[19]。此外，在小麥、玉米、大豆等主要經(jīng)濟的研究中發(fā)現(xiàn)，解磷菌劑處理不僅可以提高生物量，還顯著提高其株高、根長、根體積等[20]。本試驗通過對小青菜單施磷肥（T1）、施加培養(yǎng)基（T2）、單施解磷菌（T3）、菌磷混施（T4）處理，發(fā)現(xiàn)菌磷混施和單施解磷菌對光合作用和生物量提升顯著，菌磷混施相比單施磷肥和單施解磷菌對小青菜生物量、農(nóng)藝性狀、葉綠素a、葉綠素b、葉綠素含量及凈光合速率（Pn）的提升效果顯著，且地上生物量與葉綠素含量、Pn、Gs、Tr存在顯著正相關（Plt;0.05）。

蔬菜的口感品質(zhì)與Vc、可溶性糖、蛋白質(zhì)、硝態(tài)氮含量密切相關，直接決定其食用和經(jīng)濟價值。Vc合成的前體物質(zhì)葡萄糖-6-磷酸是光合作用的產(chǎn)物，可溶性糖是光合作用直接產(chǎn)物，也是碳代謝的能量來源和物質(zhì)基礎，可溶性糖含量越高說明碳代謝越強，可溶性蛋白含量也就越高，因此碳代謝直接影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[21～23]。本研究中，單施解磷菌（T3）、菌磷混施（T4）處理的小青菜Vc、可溶性糖、可溶性蛋白含量與對照（CK）、單施磷肥（T1）相比顯著提高，硝態(tài)氮含量顯著降低。人體獲取的硝態(tài)氮80%來自于蔬菜，硝態(tài)氮進入人體容易轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽危害健康，因此硝態(tài)氮的含量是衡量蔬菜品質(zhì)的另一個重要指標[24]。磷肥價格便宜可以提高小青菜產(chǎn)量，但過多使用化肥會降低蔬菜品質(zhì)，造成土壤板結(jié)等問題不利用綠色農(nóng)業(yè)長期發(fā)展，本研究發(fā)現(xiàn)解磷菌可以有效降低小青菜中硝態(tài)氮含量，提高小青菜品質(zhì)。

解磷菌和磷肥配施可以高效提高磷素利用率，對小青菜光合作用、品質(zhì)尤其是產(chǎn)量提高作用顯著。加之小青菜屬于經(jīng)濟型蔬菜，解磷菌肥雖然對其品質(zhì)提高最為顯著，但使用成本較高，因此菌磷混施處理在小青菜農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中優(yōu)勢更佳。

參考文獻：

[1]"惠凱善，吳召漢，張永麗.節(jié)水補灌下施磷量對小麥不同莖蘗光合和衰老特性及產(chǎn)量的影響[J].應用生態(tài)學報，2023， 34（2）：451-462.

[2]"P.S. Bindraban， Christian Dimkpa， Jason C. White， et al. Safeguarding human and planetary health demands a fertilizer sector transformation[J]. Plants，People，Planet， 2019，2（4）：302-309.

[3]"Castagno Luis， Sannazzaro Analia I， Gonzalez Maria E， et al. Phosphobacteria as key actors to overcome phosphorus deficiency in plants[J]. Annals of Applied Biology， 2021， 2：1-12.

[4]"賀字典，高玉峰，王燕，等.植物根際促生菌（PGPR）解磷菌的篩選及其對番茄促生作用的研究[J].西南農(nóng)業(yè)學報， 2020， 33（12）：2891-2896.

[5]"吳紅艷，于淼，馮健，等.解磷生物肥對溫室土壤磷有效性及辣椒產(chǎn)量的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科技導報， 2023， 25（10）：189-197.

[6]"Zhang Q C J.Effect of phosphate-solubilizing bacteria on the gene expression and inhibition of bacterial fruit blotch in melon[J].Scientia horticulturae， 2021， 282：1-14.

[7]"Hlberg M K. Aprofound explanation of why eating green（wild） edible plants promote health and longevity[J].Food Frontiers，2021， 2（3）： 240-267.

[8]"高俊鳳.植物生理學實驗指導[M]. 北京：高等教育出版社， 2006.

[9]"王磊，張浩，宋煒，等.不同供磷水平對谷子光合性能及磷吸收利用效率的影響[J].試驗研究， 2023（23）：79-83.

[10]"Abeer H， Abd Allah E F， Alqarawi A A， et al. The Interaction between Arbuscular Mycorrhizal Fungi and endophytic bacteria enhances plant growth of acacia gerrardii under salt stress[J].Frontiers in Microbiology， 2016，7（1 089）：1-15.

[11]"溫國昌，李保軍，楊璞，等. 施磷量和揚花期灌水量對小麥灌漿特性及產(chǎn)量的影響[J]. 陜西農(nóng)業(yè)科學，2024， 70（1），71-75.

[12]"Deng Y， Meng C， Qiao S， et al. Tolerance to low phosphorus in rice varieties is conferred by regulation of root Growth [J]. The Crop Journal， 2020， 8（4）：534-547．

[13]"陳增焰，陳燦，袁鋒，等.施鹽和磷對臺灣相幼苗光合作用及養(yǎng)分特征的影響[J].廣西植物， 2023， 43（4）：596-605.

[14]"Chtouki M， Laaziz F， Naciri R， et al. Interactive effect of soil moisture content and phosphorus fertilizer form on chickpea growth， photosynthesis， and nutrient uptake[J]. Scientific Reports， 2022， 12（1）： 66-71.

[15]nbsp;劉悅，徐偉慧，王志剛.大豆根際促生菌的篩選鑒定與促生效應[J].浙江農(nóng)業(yè)學報， 2023， 35（12）： 2 775-2 784.

[16]"Gyaneshwar P， Kumar G N， Parekh L， et al. Role of soil microorganisms in improving pnutrition of plants[J]. Developments in Plant and Soil Sciences， 2002， 95：133-143.

[17]"Wang X， Xie H， Ku Y， et al.Chemotaxis of bacillus cereus YL6 and its colonization of Chinese Cabbage seedlings[J].plant and soil， 2020， 447：413-430.

[18]"Yu X， Liu X，Zhu T， et al. Isolation and characterization of phosphate-solubilizing bacteria from walnut and their effect on growth and phosphorus mobilization[J]. Biology amp; Fertility of Soils，2011， 47（4）： 437-446.

[19]"張盈盈，安曉霞，馬春暉，等.解磷細菌與磷肥耦合提高苜蓿生長及光合性能[J].中國草地學報，2023， 45（11）：43-51.

[20]"郜春花，張強，盧朝東，等.選用解磷菌劑改善缺磷土壤磷素的有效性[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2005， 21（5）：56-59.

[21]"Mishra B S， Sharma M， Laxmi A.Role of sugar and auxin crosstalk in plant growth and development[J]. Physiologia Plantarum，2022， 1（174）： 1-21.

[22]"Marulanda， Azcón， RuízLozano， et al. Differential effects of a bacillus megaterium strain on lactuca sativa plant growth depending on the origin of the arbuscular mycorrhizal fungus coinoculated： physiologic and biochemical traits[J].Journal of Plant Growth Regulation， 2008， 27（1）： 10-18.

[23]"王飛，范斌，張啟鑫，等. 施肥模式對花生碳氮代謝產(chǎn)物的影響[J].耕作與栽培， 2022， 42（4）：34-38.

[24]"王軍偉，黃科，董月霞，等. 氮鉀互作對番茄葉片碳氮代謝及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].中國蔬菜，2020（9）：41-49.