微生物菌劑對菜心種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

關(guān)鍵詞： 菜心；微生物菌劑；發(fā)芽指數(shù)；壯苗指數(shù)；隸屬函數(shù)

中圖法分類號： Q94 文獻標識碼： A 文章編號： 1000-2324（2024）02-0162-07

微生物菌劑是通過人工發(fā)酵生產(chǎn)的微生物接種劑，是一種對土壤和植物既有益又環(huán)保的肥料［1］。微生物菌劑分為單一菌劑和復(fù)合菌劑：將一種微生物菌株處理加工制成的為單一微生物菌劑，如哈茨木霉菌、枯草芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌等；將兩種或兩種以上互不拮抗、或是功能互補的菌株處理加工制成的為復(fù)合微生物菌劑［2］。已有研究報道，應(yīng)用微生物菌劑能夠改善土壤環(huán)境，促進植物生長，提高產(chǎn)量和品質(zhì)［3］。如施用解淀粉芽孢桿菌可使草莓土壤中有效磷和速效鉀含量顯著增加，同時提高土壤中微生物群落多樣性［4］；EM微生物菌劑有利于促進白菜生長，提高植株體內(nèi)可溶性蛋白和維生素C 含量，增加產(chǎn)量［5］。芽孢桿菌是最為廣泛的根際促生細菌，因其具有適應(yīng)性強、抗逆性強和作用效果快速、明顯等優(yōu)點，被認為是最重要的物種之一［6-8］。目前，不同類型的芽孢桿菌已被廣泛應(yīng)用，且在黃瓜［9］、茄子［10］和番茄［11］等蔬菜作物上表現(xiàn)出良好地促生作用。

菜心（Brassica campestris L. ssp. chinensisvar.utilis Tsen et Lee.）又名菜薹，是十字花科蕓薹屬白菜亞種的一個變種，其品質(zhì)柔嫩，風味可口，營養(yǎng)豐富，富含蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、膳食纖維、維生素、鈣、鐵等對人體有益的物質(zhì)［12-13］。目前，菜心栽培方式一般采用直播，容易出現(xiàn)出苗慢、缺苗等現(xiàn)象，且后期因密度過高易導(dǎo)致植株生長受到限制［14］。而前期研究發(fā)現(xiàn)，微生物菌劑稀釋400 倍有利于促進種子萌發(fā)。因此，本試驗通過兩種方法：一是選用10 種微生物菌劑浸種，觀察其對種子的影響；二是子葉展平后選用10 種微生物菌劑噴施，觀察其對幼苗的影響，旨在找出能夠顯著促進菜心種子萌發(fā)及幼苗生長的菌劑種類，以期為其在十字花科作物種衣劑的研究提供依據(jù)；另一方面為增強菜心對不良環(huán)境的抵御能力，提高苗期長勢，為后期產(chǎn)量形成打下基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試菜心為‘尖葉70’，10種微生物菌劑（詳見表1）（有益菌數(shù)均為108 CFU·ml-1）由山東農(nóng)業(yè)大學生命科學學院周波老師提供。

1.2 試驗處理

試驗分兩部分進行，一是不同微生物菌劑對菜心種子萌發(fā)的影響；二是不同微生物菌劑對菜心幼苗生長的影響。

每個重復(fù)挑選100 粒大小一致、籽粒飽滿的種子，55 ℃清水催芽30 min，靜置一晚，清洗種子后放入鋪有濾紙的培養(yǎng)皿中，加5 ml清水為對照（CK1），配制不同微生物菌劑400 倍稀釋液（T1-T10），吸取5 ml 加入培養(yǎng)皿，每個處理重復(fù)3 次。分別于1 d、2 d 統(tǒng)計種子發(fā)芽勢，3 d 統(tǒng)計發(fā)芽率。

采用土壤栽培，55 ℃清水催芽30 min，靜置一晚，清洗種子后放入鋪有濾紙的培養(yǎng)皿中，加入5 ml 清水，待種子發(fā)芽后選取50 粒發(fā)芽一致的種子，播入50 孔穴盤。子葉展平后，以1/2 葉菜類營養(yǎng)液作對照（CK2），在CK2 基礎(chǔ)上分別增加稀釋400 倍的10 種微生物菌劑（T1-T10）處理，每3 d 處理一次，于處理后21 d 取樣，測定各項指標。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 種子相關(guān)指標測定 測胚根長達種子1/2時為發(fā)芽，每天觀察記錄種子發(fā)芽數(shù)。計算公式如下[15] 發(fā)芽率（GR）=Gt/T×100%，發(fā)芽勢（GE）=Gt/T×100%，發(fā)芽指數(shù)（GI）=ΣGt/Dt。式中，Gt 表示t 時間內(nèi)發(fā)芽的種子總數(shù)，Dt 為相應(yīng)的培養(yǎng)時間，T表示供試種子總數(shù)。

1.3.2 株高和莖粗測定 各處理隨機選取10 株生長勢一致的幼苗，采用直尺和游標卡尺分別測量株高（莖基部至生長最高點）和莖粗（子葉至第1片真葉中間位置）。

1.3.3 地上、地下部鮮重和干重及壯苗指數(shù)測定 各處理隨機選取3 株生長勢一致的幼苗，將其從莖基部剪斷，用自來水沖洗干凈，用千分之一的天平稱量地上部和地下部鮮重；再分別放入烘箱內(nèi)，105 ℃殺青15 min，75 ℃烘干至恒重后稱量干重；同時計算壯苗指數(shù)。壯苗指數(shù)=（莖粗/株高+地下部干重/地上部干重）×全株干重。

1.3.4 根系構(gòu)型參數(shù)測定 各處理隨機選取3 株生長勢一致的幼苗，用自來水將根系沖洗干凈，采用MICROTEK 掃描儀進行根系構(gòu)型參數(shù)的分析，分別記錄根系長度、根系表面積、根系體積和根系平均直徑。

1.3.5 光合色素含量測定 參考Sartory 和Grobbelaar[16]的方法略加修改，選取3 株菜心幼苗，取上數(shù)第3 片功能葉，避開葉脈，稱取0.2 g，浸入20 mL 的95%乙醇溶液中，封口，避光24～36 h，至葉片發(fā)白后，利用UV-2600 分光光度計于665、649、470 nm 下比色測定其OD值，根據(jù)公式計算葉綠素a、b 和類胡蘿卜素含量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Excel 2017 軟件處理數(shù)據(jù)，利用SPSS25.0軟件進行方差分析（one-way ANOVA）和顯著性檢驗（Duncan法，Plt;0.05）。

應(yīng)用隸屬函數(shù)法對10 種微生物菌劑的促生效果進行綜合評價。采用各項指標的相對變化率進行隸屬函數(shù)值計算［17］。指標的相對變化率=（處理測定值－對照測定值）/對照測定值×100%，X_u=（X－X_min）（/ X_max－X_min）。式中：X_u表示某一測定指標隸屬函數(shù)值；X 表示測定指標的相對變化率；X_min 表示10 種菌劑中測定指標最小的變化率，X_max 表示10 種菌劑中測定指標最大的變化率。最后求得各供試材料所有指標變化率的平均隸屬函數(shù)值作為評價標準，平均數(shù)越大，促生作用越好，平均數(shù)越小，促生作用越弱。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對菜心種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)的影響

由表2 可知，不同微生物菌劑處理后的菜心種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均高于CK1。其中，處理后1 d 和2 d，發(fā)芽勢以T1 處理較高，T4處理次之，均高于CK1，差異顯著。處理后3 d，發(fā)芽率以T4 處理較高，T1 處理次之，分別較CK1 高出和24.4%和23.3%。發(fā)芽指數(shù)表現(xiàn)為T1gt;T4gt;T8gt;T10，且4 個處理均高于其他處理，分別較CK1 高出40.7%、40.0%、32.7%和31.3%，差異顯著。

2.2 不同處理對菜心幼苗生物量和壯苗指數(shù)的影響

表3 顯示，不同微生物菌劑處理后的菜心幼苗生物量和壯苗指數(shù)均高于CK2。其中，T1 處理下菜心幼苗株高高于其他處理，較CK2 高出92.3%。T4 處理下的莖粗、地上部鮮重及干重、地下部鮮重及干重和壯苗指數(shù)均高于其他處理，分別較CK2 高出52.0%、108.3%、93.8%、87.2%和50.0%，差異顯著。T2、T5、T7 和T8 處理的壯苗指數(shù)亦高于CK2，分別較CK2 高出28.3%、40.0%、38.3%和26.7%，差異顯著。

2.3 不同處理對菜心幼苗根系構(gòu)型的影響

表4 可知，不同微生物菌劑處理后的菜心幼苗根系長度、根系表面積、根系體積和根系平均直徑均高于CK2。T4 處理下的根系長度高于其他處理，且差異顯著，但與T1 處理無顯著差異，較CK2 高出87.7%；“根系表面積和根系體積均以T1 處理較高，分別較CK2 高出154.4%、89.7%，差異顯著。”T5、T6 和T7 處理下的根系長度、根系表面積和根系體積亦高于CK2，分別較CK2 高出29.6%、31.4%、52.5%，66.1%、100.4%、97.3% 和38.3%、31.6%、58.5%，差異顯著。

2.4 不同處理對菜心幼苗光合色素含量的影響

由表5 可知，不同微生物菌劑處理后，菜心幼苗葉片中葉綠素（a+b）含量均高于CK2，且葉綠素a、b、（a+b）和類胡蘿卜素含量均以T1 處理較高，較CK2 分別高出18.9%、20.8%、22.4%和19.3%，差異顯著。T5、T7和T10處理下葉綠素a、b 和（a+b）含量亦高于CK2，較CK2分別高出11.6%、13.5%、13.0%，14.4%、16.3%、17.3% 和12.2%、14.2%、14.0%，差異顯著。

2.5 不同處理下各指標相對變化率的隸屬函數(shù)分析

菜心幼苗的壯苗指數(shù)和根系長度以T4 處理較高，相對變化率分別為50.0%和87.7%；而根系表面積、根系體積、根系平均直徑和葉綠素（a+b）含量均以T1 處理較高，相對變化率分別為154.4%、89.7%、13.5%和19.3%。應(yīng)用隸屬函數(shù)法對10 種微生物菌劑的促生效果進行綜合評價，并采用各項指標的相對變化率進行隸屬函數(shù)值計算（表6 和表7）。結(jié)果表明，T1 處理下綜合評價最高，T4處理次之，T9處理最差。

3討論

種子是植物繁殖的關(guān)鍵，被認為是生命的載體［18］。通常，生產(chǎn)上常采用種子包衣技術(shù)［19］、植物調(diào)節(jié)劑浸種［20］等方法來提高發(fā)芽率。已有研究報道，微生物在發(fā)酵過程中會產(chǎn)生赤霉素（GA）和細胞分裂素（CTK）等植物生長調(diào)節(jié)劑［21］，因此可利用其進行浸種催芽，以提高種子發(fā)芽率。本研究發(fā)現(xiàn)，微生物菌劑浸種后菜心種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均高于清水浸種，且T1 處理高于其他處理，這可能是因為微生物菌劑浸種后其自身含有的GA和CTK 等激素會打破種子休眠，影響種子的生理和代謝活動，促進種子萌發(fā)［22］，陳國軍等［23］的研究結(jié)果與之相一致。湯麗斯等［24］亦研究發(fā)現(xiàn)，適宜濃度的芽孢桿菌浸種可以提高伊犁絹蒿種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢，為后期幼苗生長打下基礎(chǔ)。

植物通過根系吸收養(yǎng)分，同時利用葉綠素進行光合作用，進而促進自身生長［25］。本研究發(fā)現(xiàn)，外源微生物菌劑處理均可不同程度地提高菜心幼苗的根系長度、根系表面積、根系體積和葉綠素（a+b）含量，這可能是因為施用菌劑后其自身含有的微生物在菜心根系周圍定殖、繁殖，不斷分泌植物激素等功能性物質(zhì)，持續(xù)向根系運輸營養(yǎng)供菜心吸收利用，進而增加葉片中葉綠素積累，提高光合性能，促進其生長［26-27］；另一方面可能是因為微生物在土壤中加快難溶性養(yǎng)分的分解，供菜心吸收，進一步促進其生長［28］。楊淑娜等［29］研究表明，施用適宜的解淀粉芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌，能提高桃樹新梢生長高峰期的土壤過氧化氫酶和脲酶活性，及新梢停長期的土壤蔗糖酶活性，增加土壤有機質(zhì)積累，進而促進桃樹根系生長。施用解淀粉芽孢桿菌有助于增加枸杞葉片SPAD值，提高其光合能力［30］。本研究亦發(fā)現(xiàn)，外源微生物菌劑處理可提高菜心幼苗的生物量和壯苗指數(shù)，究其原因可能是因為微生物菌劑提高了菜心根系生長能力和增加了葉片中葉綠素含量，故促進了菜心幼苗地上部生長。此外，通過隸屬函數(shù)分析發(fā)現(xiàn)T1 處理對菜心促生作用最好。

4結(jié)論

綜上所述，不同微生物菌劑可通過改善根系構(gòu)型和提高葉片中葉綠素合成，進而促進菜心生長，以稀釋400 倍的內(nèi)生普里斯特氏菌（T1）微生物菌劑對菜心的促生作用最好，可以在菜心生產(chǎn)中推廣使用。