浸種處理對(duì)蘭州百合萌發(fā)、農(nóng)藝性狀和根際土壤微環(huán)境的影響

畢路然，史貴紅，師桂英，楊宏羽，張立彭，李 慧，于彥琳

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，甘肅蘭州 730070；2.臨洮縣農(nóng)技推廣站，甘肅定西 743000)

蘭州百合(Liliumdavidiivar.unicolor)是極具地方特色的名優(yōu)蔬菜，其食用、保健和觀賞價(jià)值很高[1-3]。近年來，隨著食用百合國(guó)內(nèi)銷售市場(chǎng)逐漸擴(kuò)大，價(jià)格不斷走高，經(jīng)濟(jì)效益漸好，其種植面積增加。蘭州百合對(duì)生長(zhǎng)條件(海拔、年積溫、年降水量等)要求較高，僅適于蘭州周邊二陰山區(qū)栽培。從母株上生長(zhǎng)出的小鱗莖長(zhǎng)到一級(jí)種球需要2～3年，移栽后長(zhǎng)成商品百合需要3～4年，鱗莖生長(zhǎng)緩慢，生長(zhǎng)周期長(zhǎng)[4]。針對(duì)其特殊的生長(zhǎng)特性研究其高效栽培技術(shù)具有重要意義。

種球播前處理是蔬菜栽培的重要技術(shù)環(huán)節(jié)，可有效地殺滅種子自身所帶的病菌，防止種子病害的傳播，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益[5]。百合種子處理技術(shù)應(yīng)用研究主要集中于觀賞百合。楊迎東等對(duì)西伯利亞、索邦等切花百合品種的消毒處理，在百合刺足根螨、遲眼熏蚊幼蟲、跳蟲、線蟲的滅殺效果方面進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究[6]；李誠(chéng)在室內(nèi)藥劑篩選的基礎(chǔ)上研究了種球消毒技術(shù)[7]。而蘭州百合是小宗山地旱作蔬菜，在實(shí)際生產(chǎn)中農(nóng)戶基本不使用該技術(shù)，所以關(guān)于食用百合種子處理方面的研究鮮有報(bào)道。

種球表面消毒是種子處理的常規(guī)技術(shù)，可以有效殺滅種子表面微生物，該技術(shù)已在觀賞百合上成功應(yīng)用[8-10]；生根粉以及磷酸二氫鉀浸種具有刺激種子萌發(fā)和促進(jìn)壯苗壯根的作用，其價(jià)格便宜，在農(nóng)、林、園藝業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。種子生物引發(fā)技術(shù)是近年來發(fā)展起來的種子處理新技術(shù)，該技術(shù)應(yīng)用有益微生物作為種子保護(hù)劑，有益微生物能夠進(jìn)行大量的繁殖，通過種子處理，有益微生物布滿幼苗種子的表面，使得幼苗種子免遭有害菌的污染和侵襲。筆者所在課題組于2018—2019年進(jìn)行了蘭州百合連作障礙緩解技術(shù)研究，發(fā)現(xiàn)利用有益微生物菌制劑(特8TM菌劑)處理土壤，可以有效提高百合栽培土壤的健康性[11]。據(jù)此，圍繞種子消毒與種子生物引發(fā)處理，配合使用發(fā)根激素及磷酸二氫鉀，設(shè)計(jì)了幾種浸種劑處理，從中篩選出2種效果較優(yōu)的配方浸種劑。本研究選擇了這2種配方對(duì)蘭州百合進(jìn)行播前處理，分析該配方對(duì)蘭州百合發(fā)芽、植株生長(zhǎng)、植物根際土壤理化和生物學(xué)性狀的影響，以期進(jìn)一步明確其作用效應(yīng)及作用機(jī)制，為提升蘭州百合栽培技術(shù)水平提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)點(diǎn)選擇在蘭州、榆中、臨洮交界處，七道梁山頂東南部，毗鄰阿干鎮(zhèn)的中鋪鎮(zhèn)蔣家山村進(jìn)行。該地區(qū)屬于高山坡地，氣候溫涼，半濕潤(rùn)，無(wú)霜期較短，是典型的二陰山區(qū)，屬于蘭州百合適宜種植區(qū)(103°53′12″～103°53′14″E，35°49′11″～35°49′13″N，海拔為2 330 m)[12]。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及處理方法

種球浸種劑共設(shè)3個(gè)處理，分別為種球不浸種(CK)；用磷酸二氫鉀0.33 g/L+生根粉1.67 g/L+多菌靈0.33 g/L+阿維菌素0.20 g/L浸種(T1)；用磷酸二氫鉀0.33 g/L+生根粉1.67 g/L+特8TM菌劑進(jìn)行浸種(T2)。為保證種球發(fā)芽及幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的準(zhǔn)確性，選擇質(zhì)量為(17±2)g、形狀大小一致的種球?yàn)椴牧?，將百合種球浸入特定的藥劑配方中浸種。浸種方法是將種球浸泡4 h，并進(jìn)行乙醇消毒處理，晾干15 h后播種。

田間試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。播種時(shí)間為2019年4月18日，株距為20 cm、行距為42 cm、播種深度為10 cm，每處理栽植6行，小區(qū)面積7.5 m×2.0 m，保護(hù)行0.4 m，橫向保護(hù)行0.5 m，每個(gè)處理設(shè)置3次重復(fù)。常規(guī)田間管理，旱作栽培，無(wú)灌溉。

1.3 植株生長(zhǎng)生理指標(biāo)測(cè)定

百合于2019年4月18日種植，發(fā)芽勢(shì)于百合栽種30 d左右時(shí)進(jìn)行測(cè)定，發(fā)芽率于百合栽種36 d左右時(shí)進(jìn)行測(cè)定。

地上(地下)部分干(鮮)質(zhì)量、莖粗、根系活力、及株高分別在蘭州百合苗期(2019年6月12日)、開花期(2019年7月28日)、收獲期(2019年9月28日)進(jìn)行取樣測(cè)定。每個(gè)處理選擇生長(zhǎng)勢(shì)一致的百合植株，從中隨機(jī)選擇5株進(jìn)行株高、莖粗、地上(地下)部干(鮮)質(zhì)量的測(cè)定[13]。用數(shù)顯電子游標(biāo)卡尺測(cè)定莖粗(植株根頸處的直徑)，用卷尺測(cè)定株高(植株根頸至生長(zhǎng)點(diǎn))；將植株從根頸部位切斷，用百分之一電子天平分別稱量植株地上部、地下部質(zhì)量，測(cè)定鮮質(zhì)量。干質(zhì)量測(cè)定時(shí)將稱完鮮質(zhì)量的植株在 105 ℃ 烘箱中殺青 15 min后，于 60 ℃烘干至恒質(zhì)量，用百分之一電子天平稱質(zhì)量。根系活力測(cè)定采用TTC法[14]。

發(fā)芽率=蘭州百合栽種約36 d時(shí)的發(fā)芽數(shù)/試驗(yàn)種子總數(shù)×100%；

發(fā)芽勢(shì)=蘭州百合栽種約30 d時(shí)的發(fā)芽數(shù)/試驗(yàn)種子總數(shù)×100%；

壯苗指數(shù)=(莖粗/株高+地下部分質(zhì)量/地上部分質(zhì)量)×全株質(zhì)量；

根冠比=地下部分質(zhì)量/地上部分質(zhì)量。

1.4 土樣的采集與測(cè)定

采樣時(shí)間分別在苗期、開花期、收獲期。使用抖根法取百合根際土樣。

土壤可見微生物計(jì)數(shù)采用稀釋平板法，真菌采用馬丁氏培養(yǎng)基，細(xì)菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，放線菌采用高氏1號(hào)培養(yǎng)基[15]。

土壤理化性狀僅在盛花期測(cè)定。土壤容重采用環(huán)刀法測(cè)定[14]；土壤孔隙度采用計(jì)算法，即孔隙度=(1-容重/比重)×100%；有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量-稀釋熱法測(cè)定；堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；速效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀含量采用NaNO3浸提-四苯硼鈉比濁法測(cè)定[16]；pH值、電導(dǎo)度(EC)采用土水比1∶5(質(zhì)量比)浸提，用pH值計(jì)和電導(dǎo)儀測(cè)定。脲酶活性采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測(cè)定；過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法測(cè)定；蔗糖酶活性通過3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定；堿性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色的方法[13]進(jìn)行測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，并用Duncan’s法進(jìn)行差異顯著性檢測(cè)(α=0.05)。用Microsoft Excel 2010軟件對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同配方處理對(duì)蘭州百合發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率的影響

發(fā)芽率測(cè)定結(jié)果表明，不同處理對(duì)蘭州百合發(fā)芽率的影響差異不顯著(表1)。3個(gè)處理中T2處理發(fā)芽率最高，為85%，高于CK 14.86%，T1處理優(yōu)于CK但次于T2處理，為79%，高于CK 6.76%?？傮w上，不同配方浸種劑對(duì)蘭州百合的發(fā)芽率與發(fā)芽勢(shì)變化趨勢(shì)相一致。

表1 不同配方處理對(duì)蘭州百合發(fā)芽狀況的影響

發(fā)芽勢(shì)是衡量作物種子生長(zhǎng)品質(zhì)的另一個(gè)重要指標(biāo)[17]。與CK相比，在相同時(shí)間內(nèi)使用不同的配方浸種劑處理對(duì)蘭州百合植株的發(fā)芽勢(shì)均有不同程度的影響，T2、T1處理均提高百合的發(fā)芽勢(shì)，其發(fā)芽勢(shì)分別為60%、52%；T2處理較CK提高30.43%，T1處理次于T2處理。

2.2 不同配方浸種劑對(duì)蘭州百合農(nóng)藝性狀的影響

2.2.1 不同配方浸種劑對(duì)蘭州百合植株生長(zhǎng)性狀的影響 在不同的生育期，T1、T2處理均能影響蘭州百合的株高和莖粗(表2)。在開花期和收獲期T1、T2處理的蘭州百合株高差異不顯著，莖粗高于對(duì)照。2種浸種方法對(duì)蘭州百合株高、莖粗的影響均呈現(xiàn)T2>T1>CK處理的趨勢(shì)。其中T2處理莖粗高于T1處理，與CK相比苗期、開花期、成熟期分別增加5.02%、13.33%、11.15%。

蘭州百合浸種處理地下部干質(zhì)量、鮮質(zhì)量較CK呈增加趨勢(shì)(表2)。2個(gè)處理對(duì)蘭州百合的地下部干質(zhì)量、鮮質(zhì)量的影響均高于CK，在不同生育期，T1、T2 2種處理對(duì)蘭州百合地下部干質(zhì)量、鮮質(zhì)量的影響均呈現(xiàn)T2>T1>CK處理的趨勢(shì)。其中收獲期T2處理的地下部干鮮質(zhì)量顯著高于T1處理，與CK相比地下部干質(zhì)量增加74.27%，地下部鮮質(zhì)量增加69.24%，一直呈增加趨勢(shì)。苗期T1處理與CK相比顯著增加蘭州百合地上部干質(zhì)量，增幅為12.36%；開花期，T2處理能夠顯著增加百合地上部干鮮質(zhì)量，與CK相比增幅分別為41.92%、39.76%。

2.2.2 壯苗指數(shù)、根冠比及產(chǎn)量指標(biāo)的顯著性分析 根冠比可準(zhǔn)確地反映植株同化產(chǎn)物的分配情況，合理的根冠比對(duì)促進(jìn)作物增產(chǎn)具有重要作用[18]；壯苗指數(shù)是反應(yīng)植株綜合性生長(zhǎng)的重要指標(biāo)。從表3可以看出，蘭州百合在苗期各處理間壯苗指數(shù)差異不顯著，到開花期，T2處理效果優(yōu)于T1處理，與CK相比顯著提高43.96%。對(duì)于百合植株的全株生長(zhǎng)量，T1、T2處理苗期全株干質(zhì)量均顯著高于CK，且T1處理效果優(yōu)于T2處理；開花期T2處理效果優(yōu)于其他2個(gè)處理，差異顯著，與CK相比，全株鮮質(zhì)量、干質(zhì)量分別提高41.62%、40.53%。

表3 不同配方浸種劑對(duì)百合鱗莖壯苗指標(biāo)的影響

2.3 不同配方浸種劑對(duì)百合根際土壤微生物的影響

在苗期、開花期和收獲期，不同浸種方法均顯著影響土壤中可培養(yǎng)微生物數(shù)量(圖1)。苗期、收獲期各處理的細(xì)菌數(shù)量顯著增加，T1、T2處理比CK苗期分別增加37%、159%，收獲期增加41%、297%；T2處理的細(xì)菌數(shù)量增幅在苗期、收獲期顯著高于T1處理。

各處理真菌數(shù)量在百合苗期表現(xiàn)出T1處理的土壤真菌數(shù)量最多，這可能是由于此處理中存在的阿維菌素殺滅了有益菌的同時(shí)增加了土壤中的有害菌；在百合開花期、收獲期與CK相比，T2處理一直處于增加的趨勢(shì)，增幅分別為1 218%、85.3%，而T1處理在開花期、收獲期減幅分別為5.6%、43.0%，這是因?yàn)樘?TM菌劑微生物菌劑在增加土壤有益菌的同時(shí)引起了土壤中有害菌的存在。

各處理放線菌數(shù)量在百合苗期表現(xiàn)出CK處理的放線菌數(shù)量顯著高于T1和T2處理；開花期，與CK相比T2處理的放線菌數(shù)量顯著增加，增幅為63%；收獲期，與CK相比T1處理的放線菌數(shù)量顯著增加，增幅為28.8%，T2處理放線菌數(shù)量略低于CK處理。

2.4 不同配方浸種劑對(duì)百合根際土壤理化性狀及酶活性的影響

2.4.1 不同配方浸種劑對(duì)百合根際土壤理化性狀的影響 不同浸種處理對(duì)蘭州百合栽植土壤化學(xué)性狀的總體效果依次為T2>T1>CK處理。土壤容重是土壤物理性狀的重要組成部分，關(guān)系著土壤水、氣、熱的流通與貯存[19]。由表4可知，T1、T2處理在一定程度上降低了土壤容重，以T2處理降低幅度最大，與CK處理相比較，降低幅度為9.66%，說明該處理?xiàng)l件下土壤疏松透氣性最好，更有利于蘭州百合植株根系的生長(zhǎng)發(fā)育。土壤有機(jī)質(zhì)是表征土壤肥力的重要指標(biāo)。使用不同浸種方法對(duì)蘭州百合栽植土壤有機(jī)質(zhì)含量和pH值均有不同程度的影響。與CK相比T2處理間有機(jī)質(zhì)含量顯著提高，但土壤pH值降低，比CK、T1處理分別降低2.47%、1.86%。T2處理顯著增加了土壤堿解氮、速效磷含量，與CK相比分別增加了55.25%、127.83%，并且除速效鉀外，其余養(yǎng)分含量各處理間差異達(dá)到顯著水平。雖然 T1、T2處理均能夠增加土壤中的養(yǎng)分含量，但與對(duì)照相比較T2處理的增幅高于T1處理，表明在蘭州百合種球浸種測(cè)定土壤養(yǎng)分含量方面特8TM微生物菌劑是首選浸種劑。

表4 不同配方浸種劑對(duì)土壤理化性狀的影響

2.4.2 不同配方浸種劑對(duì)百合根際土壤酶活性的影響 不同配方處理對(duì)百合不同時(shí)期根際土壤酶活性均有影響。從表5可以看出，各處理?xiàng)l件下過氧化氫酶在百合苗期差異性不顯著，T1、T2處理過氧化氫酶活性均低于CK；百合開花期T1、T2處理與CK差異未達(dá)顯著水平；百合收獲期，T1處理顯著低于CK、T2處理，過氧化氫酶活性為1.23 mL/g，較CK降低9.56%。整體來說，T2處理過氧化氫酶活性優(yōu)于CK、T1處理。

百合苗期，T2處理脲酶活性顯著增加，與CK相比較增加了29.33%；T1處理脲酶活性最低，與CK相比脲酶活性降低20.76%；百合開花期、收獲期各處理間差異性不顯著。

蔗糖酶活性在百合苗期時(shí)T1、T2處理與對(duì)照間差異性不顯著。百合開花期，各處理間沒有達(dá)到差異顯著水平；百合收獲期，T2處理的蔗糖酶活性顯著高于CK，與CK相比增加20.10%。

從表5可以看出，苗期、開花期和收獲期T1、T2處理堿性磷酸酶活性均高于CK，T2處理堿性磷酸酶活性顯著高于T1處理，T2處理與CK相比不同生育時(shí)期分別增加41.86%、31.91%、52.38%。

表5 百合根際土壤酶活性的變化

3 討論與結(jié)論

百合植株生長(zhǎng)及根際土壤微生態(tài)環(huán)境分析表明，2種浸種劑配方處理對(duì)于百合植株生長(zhǎng)發(fā)育均具促進(jìn)作用。與CK相比，蘭州百合種球發(fā)芽指標(biāo)、植株生長(zhǎng)性狀(株高、莖粗、地下部干鮮質(zhì)量、地上部干鮮質(zhì)量等)具有明顯改善。其中T2處理(磷酸二氫鉀0.33 g/L+生根粉1.67 g/L+特8TM菌劑浸種)優(yōu)于T1處理(磷酸二氫鉀0.33 g/L+生根粉1.67 g/L+多菌靈0.33 g/L+阿維菌素0.20 g/L)。

T2處理處理的浸種劑配方含有微生物菌劑，T1處理的浸種劑配方含有種子消毒劑，其余配方成分二者相同。通過有益微生物制劑浸種以調(diào)節(jié)百合種球表面及根際微生物區(qū)系是非常有效的處理方法，作用效果優(yōu)于種球表面消毒處理。利用有益微生物作為種球保護(hù)劑，使得幼苗種球免遭有害菌的污染和侵襲是其種球生物引發(fā)產(chǎn)生正效應(yīng)的重要作用機(jī)制。一方面，蘭州百合種球帶根播種，土壤生態(tài)系統(tǒng)中含有大量的微生物，其中包括有益的微生物和有害的微生物。利用化學(xué)藥劑進(jìn)行種子消毒處理，在殺死有害微生物的同時(shí)，也會(huì)殺死有益微生物，破壞土壤微生物區(qū)系群落結(jié)構(gòu)；另一方面，由于化學(xué)殺菌劑的存在，植物根際暫時(shí)會(huì)形成一個(gè)趨近于無(wú)菌或低微生物的環(huán)境，但是等化學(xué)殺菌劑完全分解之后，在該環(huán)境條件下，由于有益微生物缺乏，會(huì)導(dǎo)致種球表面及根際土壤大量的有害微生物出現(xiàn)反彈式增長(zhǎng)，不利于土壤健康性的恢復(fù)和保持。而微生物菌劑中含有諸多有益細(xì)菌類群，能夠抑制植物土傳病害的發(fā)生，促進(jìn)連作栽培中抑菌性土壤的形成，筆者所在課題組前期關(guān)于蘭州百合連作障礙機(jī)制的研究中也得到了類似結(jié)論[12]。通過以上基本功能，微生物菌劑最終優(yōu)化了種子表面及根際微生物區(qū)系，促進(jìn)植物生長(zhǎng)。上述分析闡明了T2配方浸種處理的作用機(jī)制以及T2配方優(yōu)于T1配方的原因。

植物土壤的容重及土壤總孔隙度的變化直接表征著土壤的松緊平衡程度，土壤容重的變化影響土壤的多孔性質(zhì)，使得土壤孔隙度發(fā)生變化，從而直接影響到農(nóng)作物根系的正常生長(zhǎng)發(fā)育和生物量的增加和累積，與植物土壤的保肥、保熱、保水能力的關(guān)系密切[20-22]。T1、T2處理配方浸種均對(duì)百合根際土壤理化性狀有顯著的影響，其中以T2處理效果影響更顯著。T2處理能夠有效增加土壤中的有機(jī)質(zhì)含量以及速效鉀、速效磷、堿解氮的養(yǎng)分含量，并在一定程度上降低土壤pH值和電導(dǎo)率。因此，該處理可以提高養(yǎng)分和化學(xué)肥料的利用，避免因大量使用化學(xué)肥料而產(chǎn)生板結(jié)、鹽漬化的現(xiàn)象，在筆者所在課題組前期關(guān)于蘭州百合連作障礙機(jī)制的研究中也得到了類似結(jié)論[11]。土壤酶主要來源于土壤中的各種植物、微生物以及土壤中的動(dòng)物，它們不僅可以直接參與土壤中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和能量的代謝，而且其活性大小也是作為一種衡量土壤肥力的重要指標(biāo)[23-25]。在百合不同生育期T2處理過氧化氫酶活性、脲酶活性、土壤蔗糖酶活性、堿性磷酸酶活性高于CK、T1處理。T2處理配方中含有特8TM微生物菌劑，該微生物菌劑以假單孢桿菌及植物乳桿菌(Lactobacillussp.)作為主要成分，包含22類菌群，有益微生物總數(shù)達(dá)15 000 CFU/g。該菌劑處理種球后，土壤微生物數(shù)量顯著增加，結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，這種變化可引起土壤氨基酸、糖類等有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量增加，促進(jìn)土壤中的礦物質(zhì)和有機(jī)膠體很好地結(jié)合在一起，提高土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，提高保水保肥的綜合利用能力。同時(shí)微生物菌劑中作為重要成員的解鉀菌[26]、解磷菌[27]，可有效提高土壤的養(yǎng)分利用率。因此，與T1處理相比，T2處理明顯改善土壤理化性狀及生物學(xué)性狀，優(yōu)化了土壤微生態(tài)環(huán)境，明顯促進(jìn)了百合生長(zhǎng)。

綜上所述，T2處理(磷酸二氫鉀+生根粉+特8TM微生物菌劑的配方)對(duì)蘭州百合生長(zhǎng)的促進(jìn)作用最為明顯，T1處理(磷酸二氫鉀0.33 g/L+生根粉1.67 g/L+多菌靈0.33 g/L+阿維菌素0.20 g/L浸種)次之。T2處理蘭州百合植株的生長(zhǎng)效果最好，浸種處理增加了土壤通氣透水能力，增加了土壤中速效鉀、速效磷、堿解氮的含量，提高了土壤的孔隙度和含水量，降低了土壤容重和土壤pH值，同時(shí)也增加了土壤中各種酶的活性，優(yōu)化了蘭州百合根際土壤的微生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)百合生長(zhǎng)。盡管T2處理配方優(yōu)于T1處理配方，但是，由于商品化的微生物菌劑成分及質(zhì)量存在一定差異，因此在使用過程中應(yīng)重視對(duì)微生物菌劑的選擇，本研究中選擇特8TM微生物菌劑即可達(dá)到較好的處理效果；另一方面，在無(wú)法獲得有效微生物菌劑產(chǎn)品的情況下，利用T1處理配方進(jìn)行種子處理也是一種行之有效的方法。