浸種處理對蘭州百合萌發、農藝性狀和根際土壤微環境的影響

畢路然，史貴紅，師桂英，楊宏羽，張立彭，李 慧，于彥琳

(1.甘肅農業大學園藝學院，甘肅蘭州 730070；2.臨洮縣農技推廣站，甘肅定西 743000)

蘭州百合(Liliumdavidiivar.unicolor)是極具地方特色的名優蔬菜，其食用、保健和觀賞價值很高[1-3]。近年來，隨著食用百合國內銷售市場逐漸擴大，價格不斷走高，經濟效益漸好，其種植面積增加。蘭州百合對生長條件(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栽培。從母株上生長出的小鱗莖長到一級種球需要2～3年，移栽后長成商品百合需要3～4年，鱗莖生長緩慢，生長周期長[4]。針對其特殊的生長特性研究其高效栽培技術具有重要意義。

種球播前處理是蔬菜栽培的重要技術環節，可有效地殺滅種子自身所帶的病菌，防止種子病害的傳播，降低生產成本，提高經濟效益[5]。百合種子處理技術應用研究主要集中于觀賞百合。楊迎東等對西伯利亞、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行了較為詳細的研究[6]；李誠在室內藥劑篩選的基礎上研究了種球消毒技術[7]。而蘭州百合是小宗山地旱作蔬菜，在實際生產中農戶基本不使用該技術，所以關于食用百合種子處理方面的研究鮮有報道。

種球表面消毒是種子處理的常規技術，可以有效殺滅種子表面微生物，該技術已在觀賞百合上成功應用[8-10]；生根粉以及磷酸二氫鉀浸種具有刺激種子萌發和促進壯苗壯根的作用，其價格便宜，在農、林、園藝業中得到廣泛應用。種子生物引發技術是近年來發展起來的種子處理新技術，該技術應用有益微生物作為種子保護劑，有益微生物能夠進行大量的繁殖，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年進行了蘭州百合連作障礙緩解技術研究，發現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]。據此，圍繞種子消毒與種子生物引發處理，配合使用發根激素及磷酸二氫鉀，設計了幾種浸種劑處理，從中篩選出2種效果較優的配方浸種劑。本研究選擇了這2種配方對蘭州百合進行播前處理，分析該配方對蘭州百合發芽、植株生長、植物根際土壤理化和生物學性狀的影響，以期進一步明確其作用效應及作用機制，為提升蘭州百合栽培技術水平提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

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

1.2 試驗設計及處理方法

種球浸種劑共設3個處理，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菌劑進行浸種(T2)。為保證種球發芽及幼苗生長指標的準確性，選擇質量為(17±2)g、形狀大小一致的種球為材料，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，并進行乙醇消毒處理，晾干15 h后播種。

田間試驗采用隨機區組設計。播種時間為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，小區面積7.5 m×2.0 m，保護行0.4 m，橫向保護行0.5 m，每個處理設置3次重復。常規田間管理，旱作栽培，無灌溉。

1.3 植株生長生理指標測定

百合于2019年4月18日種植，發芽勢于百合栽種30 d左右時進行測定，發芽率于百合栽種36 d左右時進行測定。

地上(地下)部分干(鮮)質量、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)進行取樣測定。每個處理選擇生長勢一致的百合植株，從中隨機選擇5株進行株高、莖粗、地上(地下)部干(鮮)質量的測定[13]。用數顯電子游標卡尺測定莖粗(植株根頸處的直徑)，用卷尺測定株高(植株根頸至生長點)；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、地下部質量，測定鮮質量。干質量測定時將稱完鮮質量的植株在 105 ℃ 烘箱中殺青 15 min后，于 60 ℃烘干至恒質量，用百分之一電子天平稱質量。根系活力測定采用TTC法[14]。

發芽率=蘭州百合栽種約36 d時的發芽數/試驗種子總數×100%；

發芽勢=蘭州百合栽種約30 d時的發芽數/試驗種子總數×100%；

壯苗指數=(莖粗/株高+地下部分質量/地上部分質量)×全株質量；

根冠比=地下部分質量/地上部分質量。

1.4 土樣的采集與測定

采樣時間分別在苗期、開花期、收獲期。使用抖根法取百合根際土樣。

土壤可見微生物計數采用稀釋平板法，真菌采用馬丁氏培養基，細菌采用牛肉膏蛋白胨培養基，放線菌采用高氏1號培養基[15]。

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

1.5 數據處理

用SPSS 19.0統計軟件對數據進行方差分析，并用Duncan’s法進行差異顯著性檢測(α=0.05)。用Microsoft Excel 2010軟件對原始數據進行處理。

2 結果與分析

2.1 不同配方處理對蘭州百合發芽勢、發芽率的影響

發芽率測定結果表明，不同處理對蘭州百合發芽率的影響差異不顯著(表1)。3個處理中T2處理發芽率最高，為85%，高于CK 14.86%，T1處理優于CK但次于T2處理，為79%，高于CK 6.76%。總體上，不同配方浸種劑對蘭州百合的發芽率與發芽勢變化趨勢相一致。

表1 不同配方處理對蘭州百合發芽狀況的影響

發芽勢是衡量作物種子生長品質的另一個重要指標[17]。與CK相比，在相同時間內使用不同的配方浸種劑處理對蘭州百合植株的發芽勢均有不同程度的影響，T2、T1處理均提高百合的發芽勢，其發芽勢分別為60%、52%；T2處理較CK提高30.43%，T1處理次于T2處理。

2.2 不同配方浸種劑對蘭州百合農藝性狀的影響

2.2.1 不同配方浸種劑對蘭州百合植株生長性狀的影響 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，莖粗高于對照。2種浸種方法對蘭州百合株高、莖粗的影響均呈現T2>T1>CK處理的趨勢。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量、鮮質量較CK呈增加趨勢(表2)。2個處理對蘭州百合的地下部干質量、鮮質量的影響均高于CK，在不同生育期，T1、T2 2種處理對蘭州百合地下部干質量、鮮質量的影響均呈現T2>T1>CK處理的趨勢。其中收獲期T2處理的地下部干鮮質量顯著高于T1處理，與CK相比地下部干質量增加74.27%，地下部鮮質量增加69.24%，一直呈增加趨勢。苗期T1處理與CK相比顯著增加蘭州百合地上部干質量，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量，與CK相比增幅分別為41.92%、39.76%。

2.2.2 壯苗指數、根冠比及產量指標的顯著性分析 根冠比可準確地反映植株同化產物的分配情況，合理的根冠比對促進作物增產具有重要作用[18]；壯苗指數是反應植株綜合性生長的重要指標。從表3可以看出，蘭州百合在苗期各處理間壯苗指數差異不顯著，到開花期，T2處理效果優于T1處理，與CK相比顯著提高43.96%。對于百合植株的全株生長量，T1、T2處理苗期全株干質量均顯著高于CK，且T1處理效果優于T2處理；開花期T2處理效果優于其他2個處理，差異顯著，與CK相比，全株鮮質量、干質量分別提高41.62%、40.53%。

表3 不同配方浸種劑對百合鱗莖壯苗指標的影響

2.3 不同配方浸種劑對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微生物數量(圖1)。苗期、收獲期各處理的細菌數量顯著增加，T1、T2處理比CK苗期分別增加37%、159%，收獲期增加41%、297%；T2處理的細菌數量增幅在苗期、收獲期顯著高于T1處理。

各處理真菌數量在百合苗期表現出T1處理的土壤真菌數量最多，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，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%，這是因為特8TM菌劑微生物菌劑在增加土壤有益菌的同時引起了土壤中有害菌的存在。

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

2.4 不同配方浸種劑對百合根際土壤理化性狀及酶活性的影響

2.4.1 不同配方浸種劑對百合根際土壤理化性狀的影響 不同浸種處理對蘭州百合栽植土壤化學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%，說明該處理條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發育。土壤有機質是表征土壤肥力的重要指標。使用不同浸種方法對蘭州百合栽植土壤有機質含量和pH值均有不同程度的影響。與CK相比T2處理間有機質含量顯著提高，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，其余養分含量各處理間差異達到顯著水平。雖然 T1、T2處理均能夠增加土壤中的養分含量，但與對照相比較T2處理的增幅高于T1處理，表明在蘭州百合種球浸種測定土壤養分含量方面特8TM微生物菌劑是首選浸種劑。

表4 不同配方浸種劑對土壤理化性狀的影響

2.4.2 不同配方浸種劑對百合根際土壤酶活性的影響 不同配方處理對百合不同時期根際土壤酶活性均有影響。從表5可以看出，各處理條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T1、T2處理與對照間差異性不顯著。百合開花期，各處理間沒有達到差異顯著水平；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 討論與結論

百合植株生長及根際土壤微生態環境分析表明，2種浸種劑配方處理對于百合植株生長發育均具促進作用。與CK相比，蘭州百合種球發芽指標、植株生長性狀(株高、莖粗、地下部干鮮質量、地上部干鮮質量等)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節百合種球表面及根際微生物區系是非常有效的處理方法，作用效果優于種球表面消毒處理。利用有益微生物作為種球保護劑，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產生正效應的重要作用機制。一方面，蘭州百合種球帶根播種，土壤生態系統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。利用化學藥劑進行種子消毒處理，在殺死有害微生物的同時，也會殺死有益微生物，破壞土壤微生物區系群落結構；另一方面，由于化學殺菌劑的存在，植物根際暫時會形成一個趨近于無菌或低微生物的環境，但是等化學殺菌劑完全分解之后，在該環境條件下，由于有益微生物缺乏，會導致種球表面及根際土壤大量的有害微生物出現反彈式增長，不利于土壤健康性的恢復和保持。而微生物菌劑中含有諸多有益細菌類群，能夠抑制植物土傳病害的發生，促進連作栽培中抑菌性土壤的形成，筆者所在課題組前期關于蘭州百合連作障礙機制的研究中也得到了類似結論[12]。通過以上基本功能，微生物菌劑最終優化了種子表面及根際微生物區系，促進植物生長。上述分析闡明了T2配方浸種處理的作用機制以及T2配方優于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，使得土壤孔隙度發生變化，從而直接影響到農作物根系的正常生長發育和生物量的增加和累積，與植物土壤的保肥、保熱、保水能力的關系密切[20-22]。T1、T2處理配方浸種均對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質含量以及速效鉀、速效磷、堿解氮的養分含量，并在一定程度上降低土壤pH值和電導率。因此，該處理可以提高養分和化學肥料的利用，避免因大量使用化學肥料而產生板結、鹽漬化的現象，在筆者所在課題組前期關于蘭州百合連作障礙機制的研究中也得到了類似結論[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物，它們不僅可以直接參與土壤中營養物質的轉化和能量的代謝，而且其活性大小也是作為一種衡量土壤肥力的重要指標[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，有益微生物總數達15 000 CFU/g。該菌劑處理種球后，土壤微生物數量顯著增加，結構發生改變，這種變化可引起土壤氨基酸、糖類等有機營養物質含量增加，促進土壤中的礦物質和有機膠體很好地結合在一起，提高土壤的團粒結構，促進土壤團粒結構的形成，提高保水保肥的綜合利用能力。同時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性狀，優化了土壤微生態環境，明顯促進了百合生長。

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)對蘭州百合生長的促進作用最為明顯，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，同時也增加了土壤中各種酶的活性，優化了蘭州百合根際土壤的微生態環境，促進百合生長。盡管T2處理配方優于T1處理配方，但是，由于商品化的微生物菌劑成分及質量存在一定差異，因此在使用過程中應重視對微生物菌劑的選擇，本研究中選擇特8TM微生物菌劑即可達到較好的處理效果；另一方面，在無法獲得有效微生物菌劑產品的情況下，利用T1處理配方進行種子處理也是一種行之有效的方法。