生物納米硒對組培生姜植株生長與產(chǎn)量的影響

楊 森，楚 簫，于志強，王培東，鄧 云，朱獻文

（1.濰坊峽興農(nóng)業(yè)科技有限公司 山東濰坊 261325；2.北京大學現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院 山東濰坊 261325）

生姜（Roscoe）作為一種藥食兩用作物在世界范圍內(nèi)被廣泛種植，中國是生姜的主要生產(chǎn)國，產(chǎn)量約占世界的40%，提高生姜的產(chǎn)量與品質(zhì)對于我國生姜產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展有著重要作用。生姜生產(chǎn)由于連作和姜種帶菌原因，病蟲害發(fā)生嚴重，產(chǎn)量和品質(zhì)急劇降低，大量農(nóng)藥的施用對環(huán)境也造成了極大威脅。通過組培姜苗生產(chǎn)姜種是解決生姜生產(chǎn)問題的一個有效途徑。然而，生姜組培苗在移栽后存在緩苗期長、前期生長緩慢等問題，影響了姜種的產(chǎn)量和品質(zhì)，從而導致姜種成本高，難以大面積推廣。為此，尋找提高組培姜苗植株生長活力的方法對于降低姜種成本和推進生姜產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展具有重要意義。

生物納米硒是通過微生物（細菌等）生物合成獲得的一種納米級單位的單質(zhì)硒，與無機和有機納米硒相比，生物納米硒具有顆粒小、狀態(tài)穩(wěn)定、容易被作物吸收、生物轉(zhuǎn)化效率高及活性強等特點。不同作物上噴施生物納米硒的試驗表明，其能調(diào)控與作物生長發(fā)育及抗性有關(guān)的茉莉酸等小分子信號轉(zhuǎn)導途徑，激活抗氧化通路，從而提高作物病蟲害抗性、產(chǎn)量與品質(zhì)。無機硒肥對于生姜的產(chǎn)量與品質(zhì)的提升作用已經(jīng)被研究證實，生物納米硒比無機硒肥更易被作物吸收，其在生姜上的應(yīng)用還未見研究報道。作物生長期間對于硒的吸收可以通過根系或葉面進行，相對于土壤撒施硒肥，葉面噴施能夠明顯提高硒的利用效率，降低環(huán)境污染的風險。山東綿姜是北方生姜的代表性地方品種，其栽培歷史悠久，種植地域廣，深受國內(nèi)外消費者喜愛，在生姜生產(chǎn)上具有重要地位。筆者通過對生姜組培苗生長前期噴施生物納米硒溶液，鑒定生物納米硒對生姜組培苗生長及產(chǎn)量的影響，探討生物納米硒在生姜組培苗上的應(yīng)用技術(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2021 年5—11 月在山東省濰坊市峽山生態(tài)經(jīng)濟開發(fā)區(qū)濰坊峽興農(nóng)業(yè)科技有限公司的連棟棚內(nèi)進行。試驗選取種植于塑料連棟大棚內(nèi)的山東綿姜組培苗為材料，組培苗由濰坊峽興農(nóng)業(yè)科技有限公司提供。生物納米硒母液由中國農(nóng)業(yè)大學潘燦平教授提供，是通過微生物發(fā)酵法制備而成，質(zhì)量濃度為1500 mg·L。

1.2 方法

當組培苗長到4～6 葉時移栽至蛭石中煉苗15 d（圖1-a～b），然后移栽至連棟大棚內(nèi)平畦栽培，為避免病蟲害對試驗的影響，在姜苗移栽前對棚內(nèi)進行熏蒸消毒，栽培株行距為20 cm×60 cm（圖1-c），定植到棚內(nèi)98 d 后待苗高15 cm、約有2 個分枝時進行生物納米硒噴施處理。試驗采用完全隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)置4 個處理，分別為不噴施（CK 對照），3 mg·L生物納米硒噴施1 次（T1 處理），3 mg·L生物納米硒噴施2 次（T2 處理），3 mg·L生物納米硒噴施3 次（T3 處理）。每一行設(shè)置4 個處理小區(qū)作為1 個區(qū)組，區(qū)組內(nèi)處理隨機分布，每個小區(qū)種植25 株，3 次重復。處理時母液用自來水稀釋500倍配成3 mg·L，用噴霧器進行葉面噴施，噴施標準為葉面完全濕透，兩次噴施間隔時間為7 d，試驗濃度及處理次數(shù)依據(jù)在其他作物上的試驗結(jié)果設(shè)定。

圖1 試驗用生姜組培苗的不同生長階段

1.3 數(shù)據(jù)記錄與統(tǒng)計分析

定植后185 d 在正常生姜采收時進行數(shù)據(jù)采集，從每個小區(qū)內(nèi)隨機選取3 株，測量植株生長相關(guān)指標包括株高、分枝數(shù)、莖粗、地上生物產(chǎn)量以及經(jīng)濟產(chǎn)量（姜塊產(chǎn)量）。株高為地表至植株頂部的高度，采用卷尺進行測量；單株分枝數(shù)為單株上所有分枝的數(shù)量；莖粗為單株上所有分枝在莖由紫色轉(zhuǎn)綠色處的直徑平均值，采用游標卡尺進行測量；單株地上生物量為單株除去生姜塊莖部分的植株鮮質(zhì)量；單株經(jīng)濟產(chǎn)量為單株地下部塊莖的鮮質(zhì)量；植株鮮質(zhì)量與地下塊莖鮮質(zhì)量采用電子臺秤進行稱量；經(jīng)濟系數(shù)=經(jīng)濟產(chǎn)量/（地上生物量+經(jīng)濟產(chǎn)量）。

采用SPSS 25.0 進行ANOVA 方差分析比較不同處理對生姜組培苗單株地上生物產(chǎn)量、單株經(jīng)濟產(chǎn)量、株高、單株分枝數(shù)及莖粗的影響，以及地上生物量、經(jīng)濟產(chǎn)量與株高、分枝數(shù)及莖粗的Pearson 相關(guān)性分析，采用Microsoft Excel 2016 進行折線圖的繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物納米硒對組培生姜地上生物產(chǎn)量的影響

觀察發(fā)現(xiàn)，生姜組培苗移栽至田間后緩苗慢、長勢弱，噴施生物納米硒可明顯改善生姜組培苗地上部分的生長狀態(tài)。組培苗在移栽至大棚后98 d，葉色發(fā)黃，噴施3 mg·L納米硒溶液7 d 后處理小區(qū)植株長勢比對照小區(qū)植株有明顯改善，葉色更加濃綠，說明生物納米硒對生姜組培苗葉片生長具有改善作用。

由表1 可知，噴施生物納米硒后收獲期單株地上生物產(chǎn)量均比CK 高，T1、T2 處理與CK 差異顯著，T3 與CK 差異不顯著，這表明噴施生物納米硒對單株地上生物產(chǎn)量有一定促進作用，但以噴施2次的促進效果最好，噴施過多對于單株地上生物產(chǎn)量的促進作用降低。

表1 生物納米硒不同噴施次數(shù)處理后生姜單株地上部生物產(chǎn)量與生長相關(guān)指標

由表1 可知，噴施生物納米硒后收獲期單株分枝數(shù)均比CK 多，T2 處理與CK 差異顯著，T1、T3與CK 差異不顯著，這表明噴施生物納米硒對單株分枝數(shù)有一定促進作用，但以噴施2 次對單株分枝數(shù)的促進效果最好，噴施過多對于分枝數(shù)的促進作用降低。由表2 可知，生物納米硒處理后組培姜苗單株分枝數(shù)與單株地上生物產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，表明生物納米硒處理后組培姜苗單株分枝數(shù)的增加對單株地上生物產(chǎn)量有重要影響。

表2 生物納米硒不同噴施次數(shù)處理后生姜組培苗單株地上生物產(chǎn)量與株高、單株分枝數(shù)及莖粗的相關(guān)性

T1 與T2 處理平均株高比CK 顯著增加，分別增加11.67 cm 與14.93 cm，T3 僅比CK 平均株高增加0.79 cm，可見適量噴施生物納米硒處理，對株高有顯著促進作用，過量噴施對株高促進作用不顯著。由表2 可以看出，T2 處理株高與單株地上產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，T3 處理單株地上生物產(chǎn)量與株高呈負相關(guān)，表明生物納米硒對株高的促進作用也是單株地上生物產(chǎn)量增加的一個重要因素，過量噴施生物納米硒后，株高對于單株地上生物產(chǎn)量的貢獻降低。

與CK 相比，T1 處理對于莖粗有顯著促進作用，但是T2、T3 處理均與CK 差異不顯著，表明隨著處理次數(shù)的增多，生物納米硒對莖粗無顯著促進作用。本試驗所有處理中單株地上生物產(chǎn)量與莖粗相關(guān)性均不顯著，表明相對于株高與分枝數(shù)，莖粗對地上生物產(chǎn)量無顯著影響。

2.2 生物納米硒對組培生姜經(jīng)濟產(chǎn)量的影響

由表3 可知，噴施生物納米硒溶液能提高生姜組培苗的單株經(jīng)濟產(chǎn)量，單株經(jīng)濟產(chǎn)量依次為T2＞T1＞T3＞CK。T2 處理單株經(jīng)濟產(chǎn)量最高，達到511.11 g，顯著高于CK。T1、T3 處理單株經(jīng)濟產(chǎn)量比CK 有所增加，但差異均不顯著。表明適量噴施生物納米硒單株經(jīng)濟產(chǎn)量會顯著增加，過量噴施對于單株經(jīng)濟產(chǎn)量的促進作用不顯著。

表3 生物納米硒不同噴施次數(shù)處理后生姜平均單株經(jīng)濟產(chǎn)量

相關(guān)性分析表明，生物納米硒處理后單株經(jīng)濟產(chǎn)量與單株分枝數(shù)呈顯著正相關(guān)，表明噴施生物納米硒后單株分枝數(shù)的增加促進了單株經(jīng)濟產(chǎn)量的增加。由表4 可以看出，T1 與T2 處理單株經(jīng)濟產(chǎn)量與株高相關(guān)系數(shù)分別為0.67 與0.66，而T3 單株經(jīng)濟產(chǎn)量與株高的相關(guān)系數(shù)僅為0.14，可見適量的施用生物納米硒后株高的增加對于單株經(jīng)濟產(chǎn)量有重要影響作用。過量施用生物納米硒對于株高的促進作用降低，導致其對于單株經(jīng)濟產(chǎn)量的影響降低。

由表4 可知，單株經(jīng)濟產(chǎn)量與單株分枝數(shù)及株高的相關(guān)性均呈現(xiàn)隨著納米硒處理次數(shù)的增加而同步降低的趨勢，表明生物納米硒對生姜組培苗單株經(jīng)濟產(chǎn)量的促進作用除了與單株分枝數(shù)與株高的增加相關(guān)外，還表現(xiàn)在對其他生理過程的影響方面。不同處理單株經(jīng)濟產(chǎn)量與莖粗的相關(guān)性均不顯著，表明莖粗對經(jīng)濟產(chǎn)量的影響較小。

表4 生物納米硒不同噴施次數(shù)處理后單株經(jīng)濟產(chǎn)量與株高、單株分枝數(shù)及莖粗的相關(guān)性

2.3 生物納米硒對組培生姜經(jīng)濟系數(shù)的影響

由圖2 可以看出，CK 及各生物納米硒處理的單株地上生物產(chǎn)量與單株經(jīng)濟產(chǎn)量存在相同的變化趨勢，即T2＞T1＞T3＞CK，但經(jīng)濟系數(shù)表現(xiàn)為T3＞CK＞T1＞T2。這表明噴施生物納米硒后同時促進了地上單株地上生物產(chǎn)量與單株經(jīng)濟產(chǎn)量的增加，但是T1 與T2 處理地上部分的增長量高于地下部分的增長量導致經(jīng)濟系數(shù)的降低。T3 處理的平均單株生物產(chǎn)量、單株經(jīng)濟產(chǎn)量及經(jīng)濟系數(shù)均比CK 高，表明適當噴施生物納米硒可以同時提高單株經(jīng)濟產(chǎn)量與經(jīng)濟系數(shù)。

圖2 生物納米硒不同噴施次數(shù)處理后平均單株地上生物產(chǎn)量、平均單株經(jīng)濟產(chǎn)量與平均單株經(jīng)濟系數(shù)變化趨勢

3 討論與結(jié)論

由于硒是一種作物必需的微量元素，適量的硒能夠提高作物的產(chǎn)量，過量的硒對作物產(chǎn)量有負面影響。本試驗結(jié)果表明，通過葉面噴施生物納米硒溶液，7 d 即可觀察到生姜葉色發(fā)生明顯變化，證實了生物納米硒對于改善生姜組培苗的生長具有積極作用。研究結(jié)果顯示，生物納米硒通過對分枝數(shù)與株高的增加來提高地上生物產(chǎn)量與地下經(jīng)濟產(chǎn)量。3 mg·L生物納米硒溶液不同噴施次數(shù)處理結(jié)果表明，噴施3 次對于分枝數(shù)與株高的促進作用降低，同時地下經(jīng)濟產(chǎn)量下降?？梢娺^量的硒對生姜組培苗的生長與產(chǎn)量同樣有負面影響。因此，在生姜組培苗上施用生物納米硒，應(yīng)采用合適的量才能起到積極的效果。

雖然噴施生物納米硒能提高生姜組培植株的經(jīng)濟產(chǎn)量，但伴隨著經(jīng)濟產(chǎn)量的增加，經(jīng)濟系數(shù)卻在降低，最直接的原因是生物納米硒直接促進了株高與分枝數(shù)的增加，導致地上部分旺盛生長，且地上部的增長量要明顯高于地下部分的增長量。生姜地上部分對于生姜經(jīng)濟效益的貢獻率很低，旺盛的地上部分會增加對于土壤肥力的消耗，導致經(jīng)濟效益降低。在不同氮磷鉀對馬鈴薯產(chǎn)量的影響研究中也表明商品薯產(chǎn)量的高低與經(jīng)濟系數(shù)成反比的現(xiàn)象，但是在合適的處理下，可以同時獲得較高的產(chǎn)量與較高的經(jīng)濟系數(shù)。本研究結(jié)果顯示T3處理地下經(jīng)濟產(chǎn)量小于T1 與T2 處理，但其經(jīng)濟產(chǎn)量與經(jīng)濟系數(shù)均比對照高，所以在生姜組培苗上合理調(diào)節(jié)生物納米硒施用量，在獲得較高產(chǎn)量的同時控制地上部分旺盛生長，從而提高經(jīng)濟系數(shù)是可行的。為此，在本試驗的基礎(chǔ)上，開展更多濃度與處理次數(shù)的組合比較試驗，尋找同時提高地下經(jīng)濟產(chǎn)量與經(jīng)濟系數(shù)時的最佳生物納米硒施用量，對于在組培姜苗上更加高效地利用生物納米硒，提高組培姜苗種姜生產(chǎn)的經(jīng)濟效益具有重要意義。

本試驗首次報道了生物納米硒溶液對組培姜苗生長和產(chǎn)量的影響，試驗?zāi)康氖翘接懤脟娛┥锛{米硒提高組培姜苗的種姜產(chǎn)量，進而降低脫毒姜種生產(chǎn)成本的方法。試驗證實生物納米硒對于組培姜苗種姜產(chǎn)量有重要的促進作用，研究結(jié)果對于生姜大田生產(chǎn)同樣具有重要的指導意義。同時，已有研究表明生物納米硒除了能夠提高作物產(chǎn)量與抗逆性，對作物品質(zhì)也具有很好的提高作用。生姜是一種重要的藥食兩用作物，探討生物納米硒應(yīng)用對生姜品質(zhì)的影響也具有重要意義，這也必將是生物納米硒在生姜上應(yīng)用的一個重要研究方向。

綜上所述，噴施生物納米硒促進組培姜苗株高與分枝數(shù)的增加，進而提高地上生物產(chǎn)量與經(jīng)濟產(chǎn)量。施用量以噴施3 mg·L濃度生物納米硒溶液1～2 次為宜，過量噴施對產(chǎn)量有負面影響。確定最佳的生物納米硒施用量，在提高經(jīng)濟產(chǎn)量的同時提高經(jīng)濟系數(shù)對于提高組培姜苗種姜生產(chǎn)的經(jīng)濟效益具有重要意義。