枯草芽孢桿菌262XY2'菌肥對番茄幼苗生長及生理特性的影響

敖 遠(yuǎn)，楊成德，郭莊園，蔡鋒鋒，崔凌霄

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院/甘肅省農(nóng)作物病蟲害生物防治工程實(shí)驗(yàn)室，蘭州 730070）

0 引言

番茄(Solanum lycopersicum)是茄科番茄屬一年生或多年生草本植物，果實(shí)厚而多汁液，是一種經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的農(nóng)作物[1]。近年來，有研究表明施肥方式是提高番茄產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)的關(guān)鍵因素之一[2-3]。因此，改善傳統(tǒng)施肥方式成為針對番茄栽培技術(shù)研究的重點(diǎn)內(nèi)容。微生物菌肥是一種輔助性肥料，可分為微生物菌劑、復(fù)合微生物肥料和生物有機(jī)肥等類型[4-7]，具有無環(huán)境污染、應(yīng)用潛力高等特點(diǎn)，可以顯著改善植物根系土壤微生物結(jié)構(gòu)和微生態(tài)環(huán)境，預(yù)防土傳病害、增加土壤肥力并協(xié)助作物吸收養(yǎng)分，如曹恩巧等[8-9]報(bào)道微生物菌肥可以改變土壤理化性質(zhì)，提高土壤酶活性；王孝濤等[10]報(bào)道微生物菌肥可以減少化學(xué)肥料施用量，加強(qiáng)植物根系活力；KHAN等[11]、閻淑珍等[12]報(bào)道微生物菌肥施加可促進(jìn)作物生長，增強(qiáng)植株抗逆性和抗病蟲害的能力。

枯草芽孢桿菌262XY2'是從東祁連山高寒草地線葉嵩草內(nèi)生細(xì)菌中篩選得到的多抗菌，且具有固氮、溶磷和分泌IAA的功能；發(fā)酵液在盆栽試驗(yàn)中對番茄葉斑病防治效果在60%以上[13]，固體發(fā)酵菌劑顯著增加馬鈴薯株高、根長和體內(nèi)PAL活性且對馬鈴薯炭疽病具有良好的預(yù)防和治療效果[14]，應(yīng)用潛力大。因此，本試驗(yàn)以番茄為供試作物，施加枯草芽孢桿菌262XY2'固體菌肥，評價(jià)其對番茄幼苗的生長和生理特性影響，以期為枯草芽孢桿菌262XY2'固體菌肥應(yīng)用提供依據(jù)，也為改善番茄傳統(tǒng)施肥方式、提高產(chǎn)量和品質(zhì)提供新的途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試番茄品種為‘中蔬四號’。供試菌肥為枯草芽孢桿菌262XY2'菌肥，由甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院植物病原細(xì)菌及細(xì)菌多樣性實(shí)驗(yàn)室提供，其活菌數(shù)7.13×1014CFU/g。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于2021年6—10月在內(nèi)蒙古巴彥淖爾市進(jìn)行，共設(shè)置6個處理，分別為：CK：不添加微生物菌肥；T1：按照微生物菌肥占基質(zhì)質(zhì)量為0.5%的比例添加并充分混合；T2：按照微生物菌肥占基質(zhì)質(zhì)量為1%的比例添加并充分混合；T3：按照微生物菌肥占基質(zhì)質(zhì)量為2%的比例添加并充分混合；T4：按照微生物菌肥占基質(zhì)質(zhì)量為3%的比例添加并充分混合；T5：按照微生物菌肥占基質(zhì)質(zhì)量為4%的比例添加并充分混合。各處理基質(zhì)土分別加入21穴育苗盤并進(jìn)行育苗，3次重復(fù)，共育18盤。待番茄四葉一心后移栽到花盆（花盆規(guī)格：上口徑17.5cm，下口徑12.8cm，高16.4cm）。

1.2.2 生長特征指標(biāo)的測定 番茄播種7天后觀察出苗情況一直到第13天，統(tǒng)計(jì)出苗率。番茄移栽時(shí)各處理隨機(jī)選取10株，分別用直尺測定株高；游標(biāo)卡尺測定莖粗；坐標(biāo)紙輔助測定葉面積。地上部和地下部鮮質(zhì)量用電子天平測定；地上部和地下部干質(zhì)量用烘箱105℃殺青15 min，80℃恒溫干燥3 h后再用電子天平測定[15]。按公式(1)～(3)計(jì)算壯苗指數(shù)、生長函數(shù)（G值）和根冠比。

1.2.3 生理特性指標(biāo)的測定 在始花期采用乙醇浸提法測定葉綠素含量[16-17]；采用甲烯藍(lán)吸附法測定根系活力[18]；采用考馬斯亮藍(lán)G-250法測定可溶性蛋白含量[19]。采用電導(dǎo)率法測定番茄幼苗抗逆性[20]，共3次重復(fù)。將所需玻璃儀器用無離子水沖洗3～4遍自然干燥備用，選取植物葉片，用打孔器取3等份。第一份置于-20℃冰柜中20 min；第二份置于40℃恒溫箱中處理0.5 h；第三份作為對照不進(jìn)行處理。之后將材料用無離子水沖洗，濾紙吸干水分后置于燒杯中，各加20 mL無離子水放入真空裝置抽去氣體，抽氣完成后浸提1～2 h，最后用電導(dǎo)率儀測定各處理電導(dǎo)率。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理和繪制圖表，SPSS 23.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對番茄出苗率和幼苗莖葉生長的影響

由圖1可知，T1和T2的出苗率均顯著高于對照，其中T1處理對番茄出苗的促進(jìn)效果最為顯著，T3、T4和T5的出苗率與對照差異不明顯，且T5出苗率低于對照，表明低濃度的菌肥對番茄出苗有較強(qiáng)的促進(jìn)作用，高濃度的菌肥對于番茄出苗促生作用不明顯；T1與T2的株高、莖粗和葉面積均顯著高于對照，其中T1處理下的莖粗和葉面積最高，T2處理下的株高最高，T5處理下的株高、莖粗和葉面積均顯著低于對照，表明低濃度菌肥對番茄株高、莖粗和葉面積均有較好的促進(jìn)作用，而高濃度菌肥對番茄株高、莖粗和葉面積有抑制作用。

圖1 262XY2'菌肥對番茄出苗和生長指標(biāo)的影響

2.2 對番茄幼苗鮮干質(zhì)量的影響

由圖2可知，T1和T2的地上部鮮干質(zhì)量均顯著高于對照，其中T1處理下的地上部鮮干質(zhì)量最高，T3的地上部鮮干質(zhì)量與對照差異不明顯，T5的地上部鮮干質(zhì)量均低于對照，表明低濃度菌肥處理促進(jìn)番茄幼苗地上部分生長，高濃度菌肥對地上部分生長有抑制作用。

由圖2可知，T1、T2和T3的地下部鮮干質(zhì)量均顯著高于對照，其中T2處理下的地下部鮮干質(zhì)量最高，T5處理下的地下部鮮干質(zhì)量均與對照差異不顯著，表明低濃度的菌肥處理對番茄幼苗地下部的鮮干質(zhì)量有促進(jìn)作用，但高濃度對番茄幼苗地下部的鮮干質(zhì)量影響不明顯。

圖2 262XY2'菌肥對番茄幼苗鮮干質(zhì)量的影響

2.3 對番茄幼苗壯苗指數(shù)、生長函數(shù)（G值）和根冠比的影響

由圖3可知，T2和T3的壯苗指數(shù)、生長函數(shù)和根冠比均顯著高于對照，其中T2處理下的番茄幼苗壯苗指數(shù)最高，T1處理下的番茄幼苗生長函數(shù)最高，T3處理下的番茄幼苗根冠比最高，T5處理下的番茄幼苗壯苗指數(shù)和根冠比與對照差異不顯著、生長函數(shù)低于對照，表明低濃度的菌肥處理對番茄幼苗的壯苗指數(shù)、生長函數(shù)和根冠比均有促進(jìn)作用，高濃度的菌肥處理對番茄幼苗的壯苗指數(shù)、生長函數(shù)和根冠比影響不明顯甚至產(chǎn)生抑制效果。

圖3 262XY2'菌肥對番茄幼苗壯苗指數(shù)、生長函數(shù)（G值）和根冠比的影響

2.4 對番茄植株葉綠素的影響

由表1可知，處理組的葉綠素a含量都顯著高于對照，其中T2處理下的番茄幼苗葉綠素a含量最高；T1和T2的葉綠素b含量顯著高于對照，其中T1處理下的番茄幼苗葉綠素b含量最高，T3、T4和T5的葉綠素b含量與對照差異不顯著；T2和T3的類胡蘿卜素含量顯著高于對照，其中T2處理下的番茄幼苗類胡蘿卜素含量最高，T5處理下的番茄幼苗的類胡蘿卜素含量低于對照，表明低濃度的菌肥處理可顯著增加番茄植株的葉綠素含量，高濃度的菌肥處理對番茄幼苗的葉綠素含量影響不明顯甚至產(chǎn)生抑制作用。

表1 262XY2'菌肥對番茄葉綠素含量的影響

2.5 對番茄植株根系活力和可溶性蛋白含量的影響

由表2可知，處理組的根系活力都顯著高于對照，其中T1處理下的番茄幼苗根系活力最高；T1、T2和T3的可溶性蛋白含量均顯著高于對照，其中T1處理下的番茄幼苗可溶性蛋白含量最高，T4的可溶性蛋白含量與對照差異不顯著，T5處理下的番茄幼苗的可溶性蛋白含量低于對照，表明低濃度的菌肥處理可顯著增加番茄幼苗的根系活力和可溶性蛋白含量，高濃度的菌肥處理對番茄幼苗的根系活力和可溶性蛋白含量影響不明顯甚至產(chǎn)生抑制作用。

表2 262XY2'菌肥對番茄根系活力和可溶性蛋白含量的影響

2.6 對番茄植株相對電導(dǎo)率的影響

由表3可知，在-20℃和40℃環(huán)境下，處理組的相對電導(dǎo)率均顯著低于對照，其中T1處理下的番茄幼苗的相對電導(dǎo)率最低，表明262XY2'菌肥處理可顯著降低極端條件下番茄植株的相對電導(dǎo)率；同時(shí)，T1、T2和T3的相對電導(dǎo)率均低于T4和T5，說明低濃度的菌肥處理更有利于番茄抗（耐）極端溫度。

表3 262XY2'菌肥對番茄葉片相對電導(dǎo)率的影響

3 討論

微生物菌肥是近年來興起的一種新型肥料，主要通過大量有益微生物菌群在植株根系土壤間的活動，改善植株?duì)I養(yǎng)環(huán)境，產(chǎn)生植物激素，抑制病菌，如楊爽等[21]報(bào)道在硫磺熏蒸過程中用微生物菌肥灌根處理，顯著影響草莓的水分利用效率和產(chǎn)量；于會麗等[22]報(bào)道微生物菌肥可以有效增加土壤微生物活性和功能多樣性；謝東鋒等[23-24]認(rèn)為微生物菌肥在一定程度上能夠誘導(dǎo)黃瓜的系統(tǒng)抗病性。由此可推測微生物菌肥在促進(jìn)作物生長、誘導(dǎo)抗逆性方面具有顯著效果。

金伊洙[25]、王東等[26]報(bào)道施加微生物菌肥對作物生長有促進(jìn)作用，孫玉良等[27]報(bào)道微生物菌肥可顯著增加植株鮮干質(zhì)量，加強(qiáng)光合能力，本試驗(yàn)中施加低濃度枯草芽孢桿菌262XY2'菌肥可以提高植株葉綠素含量，提升植株根系活力，增加株高、莖粗、葉面積等作物生長指標(biāo)，與以上文獻(xiàn)結(jié)果一致。陳潁潔[28]報(bào)道微生物菌肥最佳施用濃度為稀釋750～1000倍，過低或過高濃度的微生物菌肥對植物的促生作用不明顯，與本試驗(yàn)中番茄幼苗的生長生理指標(biāo)隨濃度升高呈先升后降趨勢的結(jié)果相一致。同時(shí)枯草芽孢桿菌262XY2'菌肥可增加滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量，降低膜的氧化程度，進(jìn)而增強(qiáng)植株抗逆性，并且使植株應(yīng)對低溫環(huán)境的脅迫效果更加顯著。

本試驗(yàn)1%菌肥處理下的番茄幼苗各項(xiàng)指標(biāo)均顯著優(yōu)于對照，4%菌肥的處理下的番茄幼苗的各項(xiàng)指標(biāo)均低于對照，表明低濃度的微生物菌肥對番茄生長有促進(jìn)的作用，高濃度的微生物菌肥對番茄生長有抑制作用。而楊陶陶等[29]報(bào)道低濃度的鏈霉菌JD211固體菌劑能夠促進(jìn)水稻秧苗生長，提高秧苗的綜合素質(zhì)，最佳接種量為1 g/kg；何文等[30]報(bào)道施用1%濃度的黃赭色鏈霉菌SN16菌劑的小麥幼苗的生長指標(biāo)顯著高于對照；顧志光等[31]報(bào)道黃赭色鏈霉菌菌劑用量為0.1 g/kg土?xí)r對莧菜的促生效果最優(yōu)，繼續(xù)提高施用量會抑制莧菜生長。試驗(yàn)結(jié)果與以上報(bào)道類似，高濃度菌肥表現(xiàn)抑制效果的主要原因可能是定殖于植株根系的262XY2'菌株產(chǎn)生競爭作用，使根系吸收的一部分營養(yǎng)供給該菌株，進(jìn)而抑制植株生長。

當(dāng)前的施肥模式下，微生物菌肥主要配合化學(xué)肥料和有機(jī)肥料共同施用，單施微生物肥料的效果不夠穩(wěn)固，具體表現(xiàn)為促生作用不顯著等情況，但不可否認(rèn)的是微生物菌肥在農(nóng)作物防病促生和農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面具有巨大的應(yīng)用潛力，其應(yīng)用范圍十分廣泛。本試驗(yàn)中262XY2'菌肥具有良好的促生功能，具體表現(xiàn)為對番茄幼苗形態(tài)指標(biāo)和生理指標(biāo)的顯著促進(jìn)，但促生作用機(jī)制及與化學(xué)肥料聯(lián)合施用的用量和模式還需進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)中，0.5%菌肥處理組的番茄出苗率、莖粗、葉面積、地上部鮮干質(zhì)量、生長函數(shù)、葉綠素b含量、根系活力和可溶性蛋白含量最高，分別比CK高11.115%、35.616%、91.704%、49.369%、48.330%、50.000%、156.827%、7.035%和54.294%，相對電導(dǎo)率最低，-20℃和40℃處理后，分別比CK低6.483%和3.116%。1%菌肥處理組的番茄株高、地下部鮮干質(zhì)量、壯苗指數(shù)、葉綠素a含量和類胡蘿卜素含量最高，分別比CK高14.589%、86.634%、85.714%、71.429%、86.887%和10.589%。2%菌肥處理組的根冠比最高，比CK高59.164%，且各項(xiàng)指標(biāo)均與CK差異顯著(P＜0.05)。綜合來看番茄生長情況和生理指標(biāo)隨菌肥濃度升高呈現(xiàn)先升后降的趨勢，而施用0.5%～2%枯草芽孢桿菌262XY2'菌肥均可促進(jìn)番茄生長，且0.5%菌肥處理組對番茄的促生效果最為顯著。