微生物菌肥和腐植酸復合肥對百合生長和光合特性的影響

關鍵詞：百合；微生物菌肥；腐植酸復合肥；鱗莖生長；光合特性

百合是百合科（Liliaceae）百合屬（Lilium）多年生球根花卉，具有很高的觀賞、食用和藥用價值。在生產中，主要以鱗片扦插、組織培養和珠芽的方式加以擴繁，其中組培擴繁是原種及脫毒種苗高效、高質繁殖種球的方法。通常情況下，試管鱗莖移栽后需經歷2～3年的培育才能成為商品種球[1]，科學施肥是促進籽球快速生長和控制種球商品價值和產量的關鍵因素。基于可持續發展的理念，目前我國農業生產中推廣使用新型肥料，主要有緩/控釋肥料、增值肥料、商品有機肥、微生物肥料等；相比于常規施肥，施用新型肥料能夠提高作物產量和養分利用效率[2]。因此，研究新型肥料在百合生長發育中的作用，對縮短種球培育周期、提高種球的產量與質量具有重要意義。

微生物肥料以微生物的生命活動為核心，通過肥料中有益微生物在土壤中的代謝活動，如氧化、硝化、氨化、固氮、溶磷、解鉀、硫化等作用[3‐4]，活化并改良農作物生長的土壤環境，提高土壤肥力；此外，微生物分泌的微量活性物質可抑制病原微生物的生長[5]，刺激和誘導農作物的抗逆和抗病性[6]，以生態友好的方式提高作物產量，實現農業的可持續發展。腐植酸（humic acid， HA）是由動植物的遺體或凋落物經過微生物分解和一系列地球化學過程而形成的天然有機質，在自然界中廣泛存在[7]。腐植酸可以改善土壤質量，在促進大量元素（氮、磷、鉀等）的吸收方面表現出很強的生物活性[8‐9]，從而提高作物產量、質量及抗性[10]。腐植酸復合肥是以腐植酸與其他化學肥料組合而成的有機?無機多元復合肥料[11]，在復合肥中添加腐植酸可以促進洋蔥（Allium. fistulosum L.）、大蒜（A. sativum L.）對養分的吸收，顯著提高其產量和品質[12‐13]。

目前，關于百合田間施肥的研究主要施用的是無機肥料（氮、磷、鉀肥）或有機肥料，且大多數研究局限于單一的氮、磷、鉀肥對百合種球產量和品質的影響和植株對其吸收利用的情況[14-17]，而腐植酸復合肥與微生物菌肥配施在百合上的應用鮮有報道。腐植酸復合肥與微生物菌肥等新型肥料的應用對解決施肥方式單一、減少化肥過量施用等問題及提高肥料利用效率有積極意義。因此，本研究探討不同用量的腐植酸復合肥和微生物菌肥對百合鱗莖生長發育和光合特性的影響，尋找適宜的施肥用量和模式，以期為縮短百合種球培育的周期、提高百合種球產量等提供理論依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為移栽的亞洲百合組培小鱗莖，其周徑為0.8～1.0 cm，經低溫冷藏2個月后，于2022年4月上旬種植于北京林業大學百合種苗培育基地溫室。試驗區的基質為品氏泥炭土和珍珠巖按體積比3∶1 混合，pH 5.5，土壤顆粒大小為10～30 mm，每立方米培養基質中含硝態氮元素56 g、磷元素48 g、鉀元素160 g、鎂元素12 g。

供試微生物菌肥由山東正能量農業發展股份有限公司提供，主要功能菌為光合菌、枯草芽孢桿菌等復合有益菌群，有效活菌數≥3億CFU·g-1。腐植酸復合肥為山東農業大學研發的N-P2O5-K2O為16-9-20的腐植酸復合肥，活性腐植酸≥3%，總養分≥45%。

1.2 試驗設計

試驗共設置8 個處理：以噴施清水為對照（CK）；腐植酸復合肥設置3種施用量，分別為10（F-1）、30（F-2）和50 g·m-2（F-3）；微生物菌肥設置3 種施用量，分別為30（J-1）、50（J-2）和90 g·m-2（J-3）；以及二者配合施用，即腐植酸復合肥30 g·m-2+微生物菌肥30 g·m-2（H）。試驗采用單因素隨機區組設計，每個處理設3次重復，24個小區隨機排列；小區種植設計為0.5 m×2.0 m，面積為1 m2，種植密度在280株·m-2左右。選擇出芽后3～5 個葉片長勢健壯一致的幼苗，每20 d 施肥1次，共施肥8次；試驗于2022年7月8日至11月8日進行，其他田間管理保持一致。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 形態指標的測定 停止施肥后，在不同處理組中各挖出6株百合，洗凈擦干，使用數顯卡尺（得力，中國）和電子天平（Sartorius，德國）分別測定葉片數量及面積、根系的數量和長度、鱗莖的直徑和鮮重；次年5 月取不同處理小區的百合各12株，測量植株的株高、莖粗和現蕾率，株高為土壤表面至莖頂的長度，莖粗在離地0.5 cm處測量。

1.3.2 光合參數和葉綠素含量的測定 2022年10 月上旬，在晴朗天氣的9： 00—11： 30 使用Li-6800 便攜式光合儀（美國LI-COR 公司），選擇無遮擋、受光條件好的葉片中部，設置光強為800 μmol·m?2·s?1，CO2 水平為400 μmol·mol?1，氣體流速為500 μmol·s?1，測定葉片的凈光合速率（net photosynthetic rate，Pn）、胞間CO2 濃度（intercellular CO2 concentration，Ci）、蒸騰速率（transpiration rate，Tr）和氣孔導度（stomatalconductance，Gs），按公式（1）計算水分利用效率（water use efficiency，WUE）。每個處理測定6株。葉綠素含量的測定采用無水乙醇萃取[18]的方法，每個處理材料設置3個生物學重復。

1.3.3 百合鱗莖糖、淀粉和可溶性蛋白含量的測定 百合鱗莖的蔗糖和淀粉含量的測定采用蒽酮比色法[7]，并適量加以調整。稱取0.5 g的混合鱗片粉末在10 mL離心管中，加入5 mL 80%乙醇，在4 ℃ 、4 000 r ·min?1下離心5 min，重復3次，合并上清液于50 mL離心管中，用蒸餾水定容，待測蔗糖和淀粉。采用考馬斯亮藍法[19]測定可溶性蛋白質含量。

1.4 綜合評價方法

運用主成分分析法和隸屬函數法結合進行綜合評價。對各處理的葉片數、葉片面積、根長、根數、須根數、鱗莖周長和鮮重、植株的株高、莖粗和現蕾率、葉片的凈光合速率、葉綠素a和葉綠素b含量、鱗莖蔗糖、淀粉和蛋白質含量這16個指標進行主成分分析，得到3個主成分得分系數X1、X2、X3，再根據公式（2）計算每個處理的隸屬值大小。

1.5 數據處理

利用Microsoft Excel 2020軟件進行數據整理制圖和隸屬函數的計算，運用SPSS 26.0軟件對數據進行方差分析、多重比較和主成分分析。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對百合生長的影響

施用腐植酸復合肥和微生物菌肥后，對百合組培苗地上和地下部分的生長指標進行調查發現（表1和圖1），施肥處理極顯著影響了葉面積，且隨著微生物菌肥施用量的增加呈上升趨勢，J-3處理達到最大，較CK高出78.33%；所有處理的葉片數和根數均與CK無顯著差異，說明施肥處理對百合葉片數和根數影響不大。除F-1處理的根長與CK差異不顯著外，其余處理均與CK差異顯著；所有處理的須根數均與CK差異顯著；其中，在二者配施的H處理下，根長最長、須根數最多，與CK 差異達到極顯著（Plt;0.01），根長和須根數分別是CK 的1.61和1.85倍。以上表明，比起單獨施用微生物菌肥或腐植酸復合肥，二者配施可以顯著增加根系長度和須根數量，擴大根系分布范圍，從而提高百合幼苗對土壤養分和水分的吸收。

施用不同類型和用量的肥料對鱗莖周徑和鮮重的影響程度不同，除F-1處理外，其余處理的鱗莖周徑均顯著高于CK，但在腐植酸肥和菌肥處理之間差異不顯著；鱗莖鮮重在CK中顯著低于其他處理，在微生物菌肥處理間無顯著差異；其中，在二者配施的H處理下鱗莖周徑和鮮重均達到最大，分別是CK的1.76和3.78倍。

組培苗種植后的第2年春天全部抽莖，生長和開花情況見表2，微生物菌肥和腐植酸復合肥的施用均使百合植株的株高出現不同程度的增加，在F-2處理下達到最高，極顯著高于其他處理（Plt;0.01），是CK 的1.41 倍。除F-1 和J-1 處理的莖粗與CK差異不顯著外，其余處理均與CK差異顯著（Plt;0.05），其中F-3 和H 處理極顯著高于其他處理，分別是CK的1.57和1.58倍；莖粗和現蕾率都與微生物菌肥和腐植酸復合肥的施用量呈正相關，但在二者配施的H處理下達到最佳，這與在H處理下鱗莖的周徑和鮮重最大相符；鱗莖越大，積累的養分越多，越有利于開花。綜上可知，微生物菌肥和腐植酸復合肥的施用可以不同程度地促進百合的生長發育、改善植株的農藝性狀，其中H處理的綜合表現最佳。

2.2 不同施肥處理對百合植株光合指標的影響

在一定范圍內施加微生物菌肥和腐植酸復合肥可以顯著提高百合苗期葉片的葉綠素含量（圖2），葉綠素a和葉綠素b的含量與葉綠素總含量的趨勢類似。葉綠素含量在腐植酸復合肥處理組間差異不顯著，在微生物菌肥處理組間差異顯著（Plt;0.05），J-3處理顯著高于J-1處理。在二者配施情況下（H處理），葉綠素a和葉綠素b含量均達到最高，分別是對照的2.31和2.64倍，表明合理施肥可以顯著提高葉綠素含量，對促進百合的光合作用提供了重要的物質基礎。

不同施肥處理下百合的光合指標如表3 所示，各處理的凈光合速率（Pn）表現為微生物菌肥處理gt;腐植酸復合肥處理和二者配施處理gt;CK，其中，J-2和J-3處理的Pn顯著高于其他處理，較CK分別高出148.72%和172.96%。施用微生物菌肥能顯著提高百合葉片的氣孔導度（Gs）、蒸騰速率（Tr）和水分利用率（WUE），其中J-2處理的葉片Gs和Tr最高，分別較CK高出50.00%和65.47%；J-1、J-3和H處理的WUE與CK存在顯著差異，分別較CK高134.21%、129.82%和110.53%，而其他處理與CK差異不顯著。對于胞間CO2濃度（Ci），F-3、J-1、J-2、J-3、H處理顯著低于CK，但這5個處理間差異不顯著，其中J-3顯著低于CK 29.70%；整體上看，較腐植酸復合肥處理，微生物菌肥的施用更有利于提高百合葉片的Pn、Gs、Tr和WUE，降低Ci，從而促進百合光合作用。

2.3 不同施肥處理對百合鱗莖品質的影響

不同施肥處理對百合鱗莖蔗糖、淀粉和蛋白質含量的影響如圖3所示，除F-1處理外，其他處理均顯著增加了鱗莖的蔗糖含量，其中F-3處理的蔗糖含量最高，淀粉含量則是J-3處理達到最高，較CK 分別顯著提高17.97% 和9.20%；另外，微生物菌肥處理的淀粉含量略高于腐植酸復合肥處理。所有施肥處理的蛋白質含量均顯著高于CK，其中F-3處理的蛋白質含量最高，其次是H處理，分別較CK 顯著提高15.41% 和12.38%，說明施肥處理對鱗莖蛋白質含量影響明顯。以上結果說明，合理的施肥處理對百合鱗莖品質有一定的提高作用。

2.4 模糊隸屬函數法綜合評價

單一的指標不能直接準確地選擇出最佳的施肥方法，每個指標對施肥處理的敏感性存在差異，需要對多個性狀指標進行綜合分析，隸屬函數是一種常用的綜合評價方法之一。

為綜合評價各處理對百合鱗莖生長的影響，對不同施肥處理的百合地上和地下部分的生長指標、Pn、葉綠素含量、蔗糖、淀粉和蛋白質含量這16個評價指標進行主成分分析后轉化為3個相互獨立的綜合指標，再計算每個處理的隸屬值總平均值大小（表4），可以判斷出最優的施肥配置策略，結果顯示，微生物菌肥和腐植酸復合肥配合施用的D 值最高，為4.68，各性狀綜合表現最好，其次是F-3和J-3處理。

3 討論

3.1 施用微生物菌肥和腐植酸復合肥與百合生長性狀的關系

微生物菌肥和腐植酸復合肥是當下應用比較廣泛的肥料，相對于傳統化肥，微生物菌肥和腐植酸復合肥具有改善土壤理化性質、酶活性和微生物多樣性的作用[20]。研究表明，腐植酸復合肥和微生物菌肥的施用可有效提高農作物的農藝性狀、產量和品質[21‐22]。本研究表明，施用微生物菌肥和腐植酸復合肥后均可以促進百合植株地上部的生長和地下鱗莖的膨大；一方面，有效增加葉片面積和鱗莖產量，顯著促進根長和須根數生長，提高抽莖后百合植株的株高、莖粗和現蕾率；另一方面，提高了鱗莖的品質，顯著增加了鱗莖中蔗糖、淀粉和蛋白質的含量。這與微生物菌肥分別施用在番茄、貝母上，能夠促進植株生長發育，顯著增加植株產量，改善果實品質研究結果基本一致[23‐24]；與施用腐植酸復合肥后，顯著促進馬鈴薯[25]、花生[26]地上部的生長，提高產量和和綜合品質的研究結果相近。土壤養分、微生物多樣性、作物植株生物量和理化特性及產量等均與施肥措施關系密切[27]，本研究表明，在不同的施肥措施中，以微生物菌肥和腐植酸復合肥配施對改善百合植株形態特征、增加鱗莖鮮重的效果最好，其次是單獨施用微生物菌肥或腐殖酸復合肥，這與劉瑞浩[28]的研究結果相近；其原因可能是菌肥中的有益微生物能活化土壤中的氮、磷、鉀、硫等營養成分，提高肥料利用率；與腐植酸復合肥配施能改良土壤結構，增加多種酶的活性，促進植株根系生長，增強根系對土壤養分的吸收利用，從而促進植物地上和地下部的生長發育，為植物的生長提供全面的養分[27]。李鵬程等[29]得出相似結論，不同腐植酸肥和復合微生物菌劑配施提高了土壤有機質含量，降低了土壤pH，增加了土壤中有效養分含量，從而提高了葡萄的產量和品質。

3.2 施用微生物菌肥和腐植酸復合肥與百合光合特性的關系

葉綠素是植物進行光合作用的重要載體，適當的葉綠素含量有利于植物光合速率的提升[30]。微生物菌肥和腐植酸復合肥的施用可以顯著提高植物葉片葉綠素含量。熊春霞等[31]發現，用不同的微生物菌劑和菌肥處理延胡索后葉片的葉綠素a、葉綠素b和總葉綠素含量顯著提高；趙雄偉等[32]在基質中添加不同含量的腐植酸發現，番茄幼苗葉片葉綠素a、葉綠素b、總葉綠素和類胡蘿卜素含量隨腐植酸含量的增加而提高。本研究中，單施微生物菌肥和腐植酸復合肥，百合葉片葉綠素含量均有不同程度提升，但配施處理顯著高于單施處理，可能是由于配施處理的百合根系最長、須根最多，對營養元素的吸收能力增強，為葉綠素合成提供了必要保障，從而使葉綠素含量增多[31]，說明不同種類肥料配施對葉綠素a和葉綠素b含量的改良效果優于單一種類施肥。

作物通過光合作用進行物質和能量的積累，提高其光合效率能夠有效提高經濟產量[33]，Pn、Ci、Gs、Tr是反映植物光合作用特性的重要指標[34]。張建海等[24]研究發現，增施菌肥較常規種植條件下，太白貝母的Pn、Tr、Gs、Ci 均有所提高。本研究發現，微生物菌肥處理后葉片的Pn、Gs、Tr、WUE較對照均顯著提高，而腐殖酸復合肥處理中只有Pn和F-3的Gs增加，其余處理的Gs、Tr、WUE提高并不顯著，可能是微生物菌肥中含有光合菌，促進了光合效率[35]。而F-3、H和菌肥處理較對照Ci卻顯著下降，可能是由于在葉肉細胞葉綠素含量增加的同時，葉肉細胞光合活性增強、Gs增加和葉肉細胞羧化能力提高共同作用使得葉片Pn的升高，并在外界CO2保持穩定的情況下，導致了Ci的下降[36]；這與馬樂等[37]的研究結論相同。值得注意的是，雖然配施處理的葉綠素含量最高，但其光合速率卻不是最高，可能是因為適當增加葉綠素含量有利于捕捉光量子，但含量過高易產生過剩電子，破壞光系統導致光抑制[38]，具體原因有待進一步研究。