松針／椰糠基質中微生物菌劑和微量元素對辣椒苗期生長的影響

豆丹　張宇　羅學剛　楊洋

摘要：針對松針/椰糠基質分解不充分自身缺乏養(yǎng)分和微量元素，不足以滿足辣椒苗期生長需求的問題，通過育苗盤試驗，研究添加不同微生物菌劑和微量元素對辣椒苗期幼苗生理特性、葉綠素含量及葉綠素熒光特性的影響。結果表明，在綠隴0.16 g/株（A3）和克黃威0.08 g/株（B2）處理下辣椒幼苗生長效果最好，各生理指標與對照相比都顯著提高，其中壯苗指數(shù)和根冠比分別增加49.66%、11.37%和44.30%、10.87%;葉綠素含量和PIabs較對照分別提高19.17%、34.76%和29.41%、32.37%。松針/椰糠基質中添加綠隴和克黃威可促進基質分解，有利于辣椒萌發(fā)，補充苗期營養(yǎng)，對PSII系統(tǒng)有較大影響，可促進幼苗光合作用等生理生長進程。

關鍵詞：辣椒;微生物菌劑;微量元素;幼苗生長;生理生化指標

中圖分類號：S641.3;S317? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2020）04-0035-07

Abstract： In terms of Pine needle/coconut matrix is not fully decomposed and lacks nutrients and trace elements， which is insufficient to meet the growth requirements of seedlings of Capsicum annuum L.. The effects of different microbial agents and trace elements on the physiological characteristics， chlorophyll content and chlorophyll fluorescence characteristics of Capsicum annuum L. seedlings were studied by seedling tray test. The results showed that under the treatment of Lvlong 0.16 g/plant（A3） and Kehuangwei 0.08 g/plant（B2）， the growth of Capsicum annuum L. seedlings was the best， and the physiological indexes were significantly improved compared with the control. The seedling index and root-shoot ratio increased by 49.66%， 11.37% and 44.30%， 10.87%， respectively. The chlorophyll content and PIabs increased by 19.17%， 34.76% and 29.41%， 32.37%， respectively. The addition of Lvlong and Kehuangwei to the pine needle/coconut matrix could promote the decomposition of the matrix， which was beneficial to the germination of Capsicum annuum L. and supplement nutrition at the seedling stage. It had a great influence on the PSII system and promoted the physiological growth process such as photosynthesis of the seedlings.

Key words： Capsicum annuum L.; microbial product; trace elements; seedling growth; physiological and biochemical indicators

無土栽培技術的發(fā)展對集約化育苗有重大意義[1]，在蔬菜栽培中育苗是非常重要的一個環(huán)節(jié)，培育出的幼苗質量直接影響了蔬菜后期的生長發(fā)育、產量和品質。而在無土栽培中育苗基質的質量和養(yǎng)分的合理配施都是影響幼苗質量的關鍵因素[2]。松針、椰糠等有機基質不僅具有固定作物的作用，還含有豐富的營養(yǎng)成分。但是直接利用松針或椰糠的傳統(tǒng)無土栽培方式存在養(yǎng)分轉化釋放不穩(wěn)定，造成作物苗期養(yǎng)分不足、生長受限等不良現(xiàn)象，通常無土栽培都需要不斷從外部補充營養(yǎng)液等養(yǎng)分保證作物正常生長。在現(xiàn)代農業(yè)的持續(xù)發(fā)展下，蔬菜種植的規(guī)模不斷擴大，因化肥過量造成的土壤和作物污染等諸多不足，促使有機生態(tài)型無土栽培技術的深入研究[3]。環(huán)保技術型的有機栽培基質應該是不使用傳統(tǒng)營養(yǎng)液，利用本身養(yǎng)分分解，既可以保證作物生長又可以降解基質，減少基質廢棄后對環(huán)境的污染[4-6]。環(huán)保生態(tài)栽培技術的發(fā)展使微生物菌劑和微量元素部分代替化肥的施肥方式也逐漸受到重視，越來越多的報道說明微生物菌劑能通過自身攜帶的有益微生物防治作物苗期病害的同時不斷將基質中的物質轉化代謝為有利于作物生長發(fā)育的肥料，進而達到促進營養(yǎng)生長、提高產量的效果[7]。而微量元素可以通過參與調節(jié)作物重要的生理生化過程，促進物質轉化和呼吸光合作用，進而對作物生長有積極作用。賈倩[8]研究發(fā)現(xiàn)浸種和拌基質時添加微生物菌劑能夠促進辣椒和黃瓜等6種蔬菜幼苗生長。劉廣富等[9]研究發(fā)現(xiàn)在基質中添加微量元素可以提高辣椒產量和質量。

本試驗選擇廉價優(yōu)質的松針/椰糠混合基質（比例1∶1）進行穴盤辣椒育苗試驗，研究綠隴微生物菌劑和克黃威微量元素不同水平對辣椒幼苗生理生化特性、葉綠素及葉綠素熒光的影響。旨在為篩選出合適的施肥量，為加速松針/椰糠基質分解，促進辣椒幼苗生長，無土栽培培育辣椒壯苗提供科學依據(jù)和數(shù)據(jù)參考。

1? 材料與方法

1.1? 試驗植物與基質

辣椒品種為牛角椒，種子購自四川省綿陽市農資貿易市場。

供試無土栽培基質為松針（Pine needle）和椰糠（Coconut coir），其中松針為腐熟松針，是松林落葉在自然條件發(fā)酵形成的松針層，購自河南省鄭州市。椰糠購自廣東省廣州市。

1.2? 試驗肥料

供試肥料為微生物菌劑和微量元素，其中微生物菌劑為綠隴，購自山東綠隴生物科技有限公司，活菌數(shù)≥200億/g。微量元素為克黃威，含有鐵、鋅、硼、錳、鉬及其他增強抗性的營養(yǎng)元素，購自成都天杰有機農業(yè)發(fā)展有限公司。

1.3? 試驗設計與方法

1.3.1? 試驗設計? 試驗采用單因素設計，以不添加組分為對照，每種組分以最適添加量為中間水平設置了5個水平，共6個處理。微生物菌劑處理6個水平分別為CK（不施肥）、A1（0.08 g/株）、A2（0.12 g/株）、A3（0.16 g/株）、A4（0.20 g/株）、A5（0.24 g/株）。微量元素處理6個水平，分別為CK（不施肥）、B1（0.04 g/株）、B2（0.08 g/株）、B3（0.12 g/株）、B4（0.16 g/株）、B5（0.20 g/株）。

1.3.2? 試驗方法? 試驗于2018年5月14日在四川綿陽西南科技大學生物質材料工程中心試驗場溫室大棚中進行，大棚通風及透光性能良好。試驗采用常用的32孔（4×8穴孔）長方形塑料育苗盤。育苗基質為松針和椰糠，其混合比例為1∶1，混合基質的基礎理化性質為容重0.164 g/cm3，pH 5.58，電導率1.38 mS/cm，持水能力473%，總孔隙度89.28%，通氣孔隙26.94%，持水孔隙62.38%，大小孔隙比0.43[10]。按照試驗設計分別將所需添加的肥料量加入混合基質中，充分攪拌均分、裝入育苗盤中，每處理1盤，重復3次。挑選圓潤飽滿的蔬菜種子經過24 h 55～60 ℃熱水浸種消毒后，按每穴播種1粒播種于育苗盤中，播后澆透水。供試肥料作為基肥一次性添加到基質中，之后只需每2～3 d進行定量清水澆灌，以保持基質濕潤，日常管理措施相同。

1.4? 分析測定項目及方法

1.4.1? 植物出苗率測定? 在供試蔬菜播種7 d后統(tǒng)計出苗數(shù)量，計算出苗率。

1.4.2? 幼苗形態(tài)指標測定方法? 在植株出苗30 d后，用直尺測量從根頸到生長點的距離作為株高，用游標卡尺測量莖基部直徑作為莖粗[3]。

1.4.3? 幼苗生物量測定? 每個處理中隨機選取長勢一致的20株植株采獲，將地上部分和地下部分分開，用自來水洗凈再用去離子水清洗2～3次，用吸水紙吸干表面水分后用電子天平立即稱取鮮重。將幼苗裝入信封袋中，放入提前升溫至105 ℃的烘箱殺青10 min，降至85 ℃后烘干至恒重。用電子天平稱取干重。

1.4.4? 幼苗生理指標測定

1）葉綠素含量的測定。采用80%丙酮提取法。用打孔器取直徑1 cm的新鮮幼苗葉片，將葉片剪碎后浸泡在80%的丙酮中提取色素，在663、645 nm兩個波長下分別測定吸光值并計算葉綠素a、葉綠素b濃度[11]。

2）葉綠素熒光參數(shù)測定。選取長勢相同生長部位相同的葉片，用M-PEA熒光儀（英國Hansatech公司）進行葉片暗處理，并測定。

1.4.5? 計算方法與數(shù)據(jù)分析

壯苗指數(shù)=（莖粗/株高+地上部干重/地下部干重）×全株干重。

葉綠素a濃度=12.72×A663 nm-2.59×A645 nm

葉綠素b濃度=22.88×A645 nm-4.67×A663 nm

總葉綠素濃度=20.29×A645 nm+8.05×A663 nm

數(shù)據(jù)采用Excel 2013進行整理，DPS 7.05進行數(shù)據(jù)分析處理，之后用Origin Pro 8.5軟件作圖。

2? 結果與分析

2.1? 不同施肥量對辣椒出苗率的影響

播種7 d后統(tǒng)計出苗率（圖1）。由圖1可以看出，在無土栽培基質中添加不同量綠隴微生物菌劑時，隨著添加量不斷增加，辣椒出苗率不斷提高，添加量為A3處理時出苗率最高，達98.5%，顯著高于對照出苗率（87.6%）。當添加量高于A3時，出苗率開始下降但均高于對照。在基質中添加不同克黃威微量元素時，辣椒出苗率的趨勢和添加綠隴微生物菌劑一樣，均高于對照，呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，當添加量為B2處理時達到最大出苗率，為99.0%，顯著高于對照13個百分點。

2.2? 不同施肥量對辣椒幼苗形態(tài)及生長量的影響

從辣椒根、莖形態(tài)方面以及地上部、地下部鮮重、干重等生長量方面可以看出幼苗的生長速度和健壯程度，是檢測幼苗是否發(fā)育良好的一項重要生理指標。而通過計算得的壯苗指數(shù)是幼苗質量的綜合指標，能直接反映幼苗的質量[8，12-14]。

2.2.1? 不同微生物菌劑添加量對辣椒幼苗形態(tài)及生長量的影響? 從表1可以看出，在不同量綠隴處理下，根長、株高、莖粗、鮮重和干重均呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢。與對照相比，各項指標均顯著高于對照，說明添加微生物菌劑可以促進辣椒幼苗生長，不同添加量對幼苗生長促進效果不同。在A3處理下根長、株高、莖粗、全株鮮重和全株干重增加最為明顯，比對照分別增加21.26%、27.78%、30.10%、68.24%、46.03%。

從表2可以看出，在不同量綠隴處理下，壯苗指數(shù)均顯著高于對照，呈現(xiàn)先上升后下降趨勢。在A3處理下壯苗指數(shù)增加最顯著，比對照增加49.66%，其余各處理與對照也具有顯著差異。根冠比和壯苗指數(shù)具有同樣的變化趨勢，除A5處理略低于對照外，其余均高于對照，在A2處理下達到最大根冠比（0.242 9），其次為A1處理，分別顯著高于對照11.37%、9.81%，其余處理與對照相比差異不顯著。

2.2.2? 不同微量元素添加量對辣椒幼苗形態(tài)及生長量的影響? 由表1可知，隨著基質中克黃威添加量不斷增加，根長、株高、莖粗、全株鮮重和全株干重變化趨勢為先不斷增加后逐漸下降，B5處理時低于對照。與對照相比，B1至B4處理各指標均存在顯著差異，程度不同。當克黃威添加量為B2水平時，與對照相比，根長、株高、莖粗、全株鮮重和全株干重達到最大增加量，分別增加13.73%、13.46%、29.13%、48.11%、30.16%。

由表2可知，在基質中添加不同量克黃威對辣椒幼苗的壯苗指數(shù)和根冠比有一定影響，先逐漸增加到最大值后開始減小。添加量為B2處理下的壯苗指數(shù)和B4處理下的根冠比最大，分別為0.021 5和0.244 9，與對照相比，分別增加44.30%和12.29%。其中B1和B2處理對壯苗指數(shù)有顯著影響，5個處理對根冠比影響無明顯差異。

2.3? 不同施肥量對辣椒幼苗葉綠素含量的影響

葉綠素是各類植物光合作用中能量轉化的物質基礎，其含量影響植株的生長和營養(yǎng)物質的含量[15]。不同綠隴和克黃威添加量對辣椒幼苗葉綠素含量的影響如圖2所示。從圖2可以看出，與對照相比， A1至A4各微生物菌劑處理葉綠素a和葉綠素總含量不同程度增加，而除A3處理外的各處理葉綠素b含量略減少;B1至B5各微量元素處理葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總含量均不同程度增加。在A3和B2處理時數(shù)值達到最大值，葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總含量分別為2.82、3.97、6.79 mg/g和2.70、4.68、7.37 mg/g，較無添加處理顯著提高40.95%、7.39%、19.17%和35.05%、26.42%、29.41%。A5處理對葉綠素總含量略有抑制，A1和B5處理與對照相比均無明顯差異。

2.4? 不同施肥量對辣椒葉綠素熒光參數(shù)的影響

辣椒幼苗熒光基本參數(shù)初始熒光（Fo）、最大熒光（Fm）、潛在活性（Fv/Fo）和最大光化學效率（Fv/Fm）的變化情況見圖3、圖4。由圖3和圖4可知，與對照相比，添加綠隴和克黃威組分的Fm、Fv/Fo和Fv/Fm呈現(xiàn)先逐漸上升又逐漸下降的趨勢，而Fo變化趨勢相反。其中，CK的Fo最大，高達6 337，F(xiàn)m、Fv/Fo和Fv/Fm最小，分別為31 476、4.323、0.802 7。在A3和B2處理下，F(xiàn)o、Fm、Fv/Fo和Fv/Fm與CK相比有最顯著差異（P<0.05），分別為5 446、35 237、4.569、0.822 7和5 558、34 213、4.566、0.816 0，表現(xiàn)為Fo分別顯著減少14.06%和12.29%，F(xiàn)m、Fv/Fo和Fv/Fm分別顯著提高11.95%、5.69%、2.49%和8.70%、5.62%、1.66%。

由表3可知，在添加不同量綠隴和克黃威時，單位反應中心吸收的光能（ABS/RC）和單位反應中心耗散的能量（DIo/RC）隨著組分添加量增加呈先減少后增加的趨勢，單位反應中心捕獲能力（TRo/RC）、單位反應中心捕獲的用于電子傳遞的能量（ETo/RC）和光合性能指數(shù)（PIabs）則呈先增加后減少的趨勢，與對照相比除B5處理的TRo/RC外均差異顯著。在A3和B2處理下，辣椒幼苗PIabs最大，分別比對照增加34.76%和32.37%。

3? 討論

辣椒幼苗期是植株生長發(fā)育的關鍵時期，這期間根、莖、葉快速生長的同時花芽分化活躍，對營養(yǎng)反應敏感，需要栽培基質提供豐富的營養(yǎng)[16]。在無土栽培環(huán)境下，基質自身所含養(yǎng)分有限，通常需要配合營養(yǎng)液或其他組分來培育茁壯辣椒幼苗。微生物菌劑是一種多元素肥料，內含大量有益活菌物質及多種天然發(fā)酵活性物質，通過微生物生命活動代謝產物來改良植株生存微環(huán)境和營養(yǎng)條件，增強幼苗根系吸收能力，促進植株生長發(fā)育，抵抗病原菌，減輕病蟲害，從而達到提高產量改善品質的功效[17-20]。有研究發(fā)現(xiàn)微生物菌劑可以提高土壤微生物數(shù)量，提高番茄等作物產量[21]。微量元素則是作物體內許多生理生化反應中必需的酶或輔酶的重要組成部分，與作物生長發(fā)育密切相關，添加適量的微量元素有利于作物生命活動，對產量和品質有積極作用[22]。趙素娥等[23]發(fā)現(xiàn)各種微量元素能夠促進水稻根的呼吸活動和根系生長，提高水稻對礦質離子的運輸能力。

辣椒幼苗株高是植株生長快慢的重要指標。而莖粗是壯苗的一個重要指標，能有效反映植株生長狀況，在一定程度上反映植株的健壯程度。生長量則可以衡量穴盤苗的生長發(fā)育是否得到良好的養(yǎng)分供應。從試驗結果來看，隨著微生物菌劑和微量元素組分添加量的逐漸增加，各處理辣椒幼苗根長、株高、生長量等生理指標均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，但均顯著優(yōu)于對照。推測這是由于綠隴微生物菌劑是由現(xiàn)代發(fā)酵工藝復配而成，其中含有的枯草、地衣、解淀粉和側孢芽孢桿菌等高效菌在辣椒根表面、根際和體內起到固氮、解磷、解鉀等功能，加快松針/椰糠基質的分解起特定肥料效應，在一定范圍內保證了植株苗期養(yǎng)分的需求[24]。再者菌落在生長過程中不僅會產生抗菌蛋白、有機酸、枯草菌素等多種溶菌、抑菌物質，還會分泌植物生長激素、細胞分裂素等有機化合物，增強免疫促進生長[25]。而克黃威中含有的Mn、Cu、B、Fe等營養(yǎng)元素在作物體內含量較少，但具有重要作用。這些微量元素參與到幼苗物質合成和呼吸作用等多種生理活動中，使原有的代謝活動運行更有效，利于幼苗生長發(fā)育[26]。兩者在達到一定量后高濃度的綠隴和克黃威已達到最佳壯苗效果，過量的微量元素形成脅迫環(huán)境，導致壯苗效果逐漸下降。

葉片中葉綠素是植株進行光合作用的主要色素，是進行光合作用時捕獲光能的重要物質，其含量代表植物光合能力的一個重要生理指標。本試驗發(fā)現(xiàn)，當基質中逐漸增加綠隴和克黃威時，除A5處理下數(shù)值略低于對照外，其余各水平下辣椒幼苗的葉綠素含量先增加后減少且都高于CK。葉綠素和環(huán)境友好程度呈正相關，分析因為使用綠隴后有益菌群改善微生物環(huán)境，促進了幼苗對礦質元素的吸收，從而促進葉綠素的合成，說明綠隴有利于辣椒物質積累[27]。而克黃威中含有的Mn、Zn等微量元素被吸收后作為氧化還原劑參與葉綠素的形成過程，對葉綠素的合成有良好的作用。本試驗結果與宋瑞磊[28]研究結果一致。

諸多生理指標中，葉綠素熒光特性和葉綠素含量一樣與作物光合作用存在密切關系，可以準確快速地反映光合作用的能量轉換軌跡。所以可以通過測量作物的Fo、Fm、Fv/Fo、Fv/Fm和PIabs等葉綠素熒光參數(shù)來研究環(huán)境變化后作物作出的相關反應。其中，F(xiàn)o是植株在自然狀態(tài)下光合作用強弱的表現(xiàn)，與色素含量及PSII情況密切相關，反映色素吸收光能的流向情況[29]。一般葉綠素含量較低，F(xiàn)o越低，相應光能利用率較高。本試驗表明，綠隴和克黃威的添加提高了辣椒幼苗葉綠素含量的同時顯著降低了Fo，一定范圍后，繼續(xù)增加微生物菌劑和微量元素，F(xiàn)o出現(xiàn)上升趨勢，說明一定量的綠隴和克黃威有利于提高PSII的光能利用率。由Fm可以得知通過PSII的電子傳遞情況，反映植株光合特性[30]。試驗結果顯示，除B5處理外各處理Fm均比對照高，其中，A3和B2達到最大值，說明添加綠隴與克黃威有利于電子傳遞，植株可以更容易適應弱光環(huán)境。本研究中，綠隴與克黃威顯著提高Fm的同時還有效提高了Fv/Fo、Fv/Fm、TRo/RC、ETo/RC和PIabs，降低了ABS/RC和DIo/RC等熒光參數(shù)，試驗結果說明一定量綠隴與克黃威均能有效增大PSII反應中心的開放程度與活性，增大PSII電子反應程度，提高光合色素把光能轉化為化學能的效率，進而實現(xiàn)光合作用的高效進行。但過量添加組分會形成肥料脅迫環(huán)境，使熒光參數(shù)相應降低或增加。這與王其傳等[31]在微生物菌劑對日光溫室辣椒生長和光合特性的影響中所得結果一致。

4? 小結

1）在綠隴和克黃威各處理下，辣椒幼苗各生理指標與對照相比大致均得到了提高，在A3和B2水平下效果最好，鮮重和干重分別增加68.24%、46.03%和48.11%、30.16%，之后提高程度開始下降。說明適量的綠隴和克黃威有利于辣椒幼苗的生長發(fā)育。

2）在綠隴和克黃威除A5處理外，辣椒幼苗葉綠素含量均高于對照，A3和B2處理時增加效果最顯著，分別為6.79 mg/g和7.37 mg/g，這說明微生物菌劑和微量元素影響了植株的生化過程;Fm、Fv/Fo、Fv/Fm和PIabs比對照顯著增加，呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，F(xiàn)o、ABS/RC和DIo/RC則呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，說明植株色素含量受到影響的同時PSII系統(tǒng)也受到較大影響。

3）不同處理下各生理生化指標均呈現(xiàn)拋物線趨勢，在A5和B5兩個處理中都出現(xiàn)一定抑制現(xiàn)象，試驗結果說明兩種組分對辣椒苗期的影響情況相似，一定量的添加有利于植株生長，施肥過量會造成脅迫影響。

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