微生物菌肥和腐植酸復(fù)合肥對(duì)百合生長和光合特性的影響

關(guān)鍵詞：百合；微生物菌肥；腐植酸復(fù)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(jià)值。在生產(chǎn)中，主要以鱗片扦插、組織培養(yǎng)和珠芽的方式加以擴(kuò)繁，其中組培擴(kuò)繁是原種及脫毒種苗高效、高質(zhì)繁殖種球的方法。通常情況下，試管鱗莖移栽后需經(jīng)歷2～3年的培育才能成為商品種球[1]，科學(xué)施肥是促進(jìn)籽球快速生長和控制種球商品價(jià)值和產(chǎn)量的關(guān)鍵因素?；诳沙掷m(xù)發(fā)展的理念，目前我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(jī)肥、微生物肥料等；相比于常規(guī)施肥，施用新型肥料能夠提高作物產(chǎn)量和養(yǎng)分利用效率[2]。因此，研究新型肥料在百合生長發(fā)育中的作用，對(duì)縮短種球培育周期、提高種球的產(chǎn)量與質(zhì)量具有重要意義。

微生物肥料以微生物的生命活動(dòng)為核心，通過肥料中有益微生物在土壤中的代謝活動(dòng)，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(nóng)作物生長的土壤環(huán)境，提高土壤肥力；此外，微生物分泌的微量活性物質(zhì)可抑制病原微生物的生長[5]，刺激和誘導(dǎo)農(nóng)作物的抗逆和抗病性[6]，以生態(tài)友好的方式提高作物產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。腐植酸（humic acid， HA）是由動(dòng)植物的遺體或凋落物經(jīng)過微生物分解和一系列地球化學(xué)過程而形成的天然有機(jī)質(zhì)，在自然界中廣泛存在[7]。腐植酸可以改善土壤質(zhì)量，在促進(jìn)大量元素（氮、磷、鉀等）的吸收方面表現(xiàn)出很強(qiáng)的生物活性[8‐9]，從而提高作物產(chǎn)量、質(zhì)量及抗性[10]。腐植酸復(fù)合肥是以腐植酸與其他化學(xué)肥料組合而成的有機(jī)?無機(jī)多元復(fù)合肥料[11]，在復(fù)合肥中添加腐植酸可以促進(jìn)洋蔥（Allium. fistulosum L.）、大蒜（A. sativum L.）對(duì)養(yǎng)分的吸收，顯著提高其產(chǎn)量和品質(zhì)[12‐13]。

目前，關(guān)于百合田間施肥的研究主要施用的是無機(jī)肥料（氮、磷、鉀肥）或有機(jī)肥料，且大多數(shù)研究局限于單一的氮、磷、鉀肥對(duì)百合種球產(chǎn)量和品質(zhì)的影響和植株對(duì)其吸收利用的情況[14-17]，而腐植酸復(fù)合肥與微生物菌肥配施在百合上的應(yīng)用鮮有報(bào)道。腐植酸復(fù)合肥與微生物菌肥等新型肥料的應(yīng)用對(duì)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(fù)合肥和微生物菌肥對(duì)百合鱗莖生長發(fā)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(chǎn)量等提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)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(jīng)低溫冷藏2個(gè)月后，于2022年4月上旬種植于北京林業(yè)大學(xué)百合種苗培育基地溫室。試驗(yàn)區(qū)的基質(zhì)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(yǎng)基質(zhì)中含硝態(tài)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(nóng)業(yè)發(fā)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(fù)合有益菌群，有效活菌數(shù)≥3億CFU·g-1。腐植酸復(fù)合肥為山東農(nóng)業(yè)大學(xué)研發(fā)的N-P2O5-K2O為16-9-20的腐植酸復(fù)合肥，活性腐植酸≥3%，總養(yǎng)分≥45%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)置8 個(gè)處理：以噴施清水為對(duì)照（CK）；腐植酸復(fù)合肥設(shè)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(shè)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(fù)合肥30 g·m-2+微生物菌肥30 g·m-2（H）。試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，24個(gè)小區(qū)隨機(jī)排列；小區(qū)種植設(shè)計(jì)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(gè)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(yàn)于2022年7月8日至11月8日進(jìn)行，其他田間管理保持一致。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

1.3.1 形態(tài)指標(biāo)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(shù)顯卡尺（得力，中國）和電子天平（Sartorius，德國）分別測定葉片數(shù)量及面積、根系的數(shù)量和長度、鱗莖的直徑和鮮重；次年5 月取不同處理小區(qū)的百合各12株，測量植株的株高、莖粗和現(xiàn)蕾率，株高為土壤表面至莖頂?shù)拈L度，莖粗在離地0.5 cm處測量。

1.3.2 光合參數(shù)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(shè)置光強(qiáng)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(dǎo)度（stomatalconductance，Gs），按公式（1）計(jì)算水分利用效率（water use efficiency，WUE）。每個(gè)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(gè)處理材料設(shè)置3個(gè)生物學(xué)重復(fù)。

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(diào)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(fù)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(lán)法[19]測定可溶性蛋白質(zhì)含量。

1.4 綜合評(píng)價(jià)方法

運(yùn)用主成分分析法和隸屬函數(shù)法結(jié)合進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。對(duì)各處理的葉片數(shù)、葉片面積、根長、根數(shù)、須根數(shù)、鱗莖周長和鮮重、植株的株高、莖粗和現(xiàn)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(zhì)含量這16個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，得到3個(gè)主成分得分系數(shù)X1、X2、X3，再根據(jù)公式（2）計(jì)算每個(gè)處理的隸屬值大小。

1.5 數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Excel 2020軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理制圖和隸屬函數(shù)的計(jì)算，運(yùn)用SPSS 26.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析、多重比較和主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)百合生長的影響

施用腐植酸復(fù)合肥和微生物菌肥后，對(duì)百合組培苗地上和地下部分的生長指標(biāo)進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)（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(dá)到最大，較CK高出78.33%；所有處理的葉片數(shù)和根數(shù)均與CK無顯著差異，說明施肥處理對(duì)百合葉片數(shù)和根數(shù)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(shù)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(shù)最多，與CK 差異達(dá)到極顯著（Plt;0.01），根長和須根數(shù)分別是CK 的1.61和1.85倍。以上表明，比起單獨(dú)施用微生物菌肥或腐植酸復(fù)合肥，二者配施可以顯著增加根系長度和須根數(shù)量，擴(kuò)大根系分布范圍，從而提高百合幼苗對(duì)土壤養(yǎng)分和水分的吸收。

施用不同類型和用量的肥料對(duì)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(dá)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(fù)合肥的施用均使百合植株的株高出現(xiàn)不同程度的增加，在F-2處理下達(dá)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(xiàn)蕾率都與微生物菌肥和腐植酸復(fù)合肥的施用量呈正相關(guān)，但在二者配施的H處理下達(dá)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(yǎng)分越多，越有利于開花。綜上可知，微生物菌肥和腐植酸復(fù)合肥的施用可以不同程度地促進(jìn)百合的生長發(fā)育、改善植株的農(nóng)藝性狀，其中H處理的綜合表現(xiàn)最佳。

2.2 不同施肥處理對(duì)百合植株光合指標(biāo)的影響

在一定范圍內(nèi)施加微生物菌肥和腐植酸復(fù)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(fù)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(dá)到最高，分別是對(duì)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(duì)促進(jìn)百合的光合作用提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。

不同施肥處理下百合的光合指標(biāo)如表3 所示，各處理的凈光合速率（Pn）表現(xiàn)為微生物菌肥處理gt;腐植酸復(fù)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(dǎo)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(duì)于胞間CO2濃度（Ci），F(xiàn)-3、J-1、J-2、J-3、H處理顯著低于CK，但這5個(gè)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(fù)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(jìn)百合光合作用。

2.3 不同施肥處理對(duì)百合鱗莖品質(zhì)的影響

不同施肥處理對(duì)百合鱗莖蔗糖、淀粉和蛋白質(zhì)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(dá)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(fù)合肥處理。所有施肥處理的蛋白質(zhì)含量均顯著高于CK，其中F-3處理的蛋白質(zhì)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(duì)鱗莖蛋白質(zhì)含量影響明顯。以上結(jié)果說明，合理的施肥處理對(duì)百合鱗莖品質(zhì)有一定的提高作用。

2.4 模糊隸屬函數(shù)法綜合評(píng)價(jià)

單一的指標(biāo)不能直接準(zhǔn)確地選擇出最佳的施肥方法，每個(gè)指標(biāo)對(duì)施肥處理的敏感性存在差異，需要對(duì)多個(gè)性狀指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，隸屬函數(shù)是一種常用的綜合評(píng)價(jià)方法之一。

為綜合評(píng)價(jià)各處理對(duì)百合鱗莖生長的影響，對(duì)不同施肥處理的百合地上和地下部分的生長指標(biāo)、Pn、葉綠素含量、蔗糖、淀粉和蛋白質(zhì)含量這16個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析后轉(zhuǎn)化為3個(gè)相互獨(dú)立的綜合指標(biāo)，再計(jì)算每個(gè)處理的隸屬值總平均值大小（表4），可以判斷出最優(yōu)的施肥配置策略，結(jié)果顯示，微生物菌肥和腐植酸復(fù)合肥配合施用的D 值最高，為4.68，各性狀綜合表現(xiàn)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(fù)合肥與百合生長性狀的關(guān)系

微生物菌肥和腐植酸復(fù)合肥是當(dāng)下應(yīng)用比較廣泛的肥料，相對(duì)于傳統(tǒng)化肥，微生物菌肥和腐植酸復(fù)合肥具有改善土壤理化性質(zhì)、酶活性和微生物多樣性的作用[20]。研究表明，腐植酸復(fù)合肥和微生物菌肥的施用可有效提高農(nóng)作物的農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量和品質(zhì)[21‐22]。本研究表明，施用微生物菌肥和腐植酸復(fù)合肥后均可以促進(jìn)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(chǎn)量，顯著促進(jìn)根長和須根數(shù)生長，提高抽莖后百合植株的株高、莖粗和現(xiàn)蕾率；另一方面，提高了鱗莖的品質(zhì)，顯著增加了鱗莖中蔗糖、淀粉和蛋白質(zhì)的含量。這與微生物菌肥分別施用在番茄、貝母上，能夠促進(jìn)植株生長發(fā)育，顯著增加植株產(chǎn)量，改善果實(shí)品質(zhì)研究結(jié)果基本一致[23‐24]；與施用腐植酸復(fù)合肥后，顯著促進(jìn)馬鈴薯[25]、花生[26]地上部的生長，提高產(chǎn)量和和綜合品質(zhì)的研究結(jié)果相近。土壤養(yǎng)分、微生物多樣性、作物植株生物量和理化特性及產(chǎn)量等均與施肥措施關(guān)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(fù)合肥配施對(duì)改善百合植株形態(tài)特征、增加鱗莖鮮重的效果最好，其次是單獨(dú)施用微生物菌肥或腐殖酸復(fù)合肥，這與劉瑞浩[28]的研究結(jié)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(yǎng)成分，提高肥料利用率；與腐植酸復(fù)合肥配施能改良土壤結(jié)構(gòu)，增加多種酶的活性，促進(jìn)植株根系生長，增強(qiáng)根系對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收利用，從而促進(jìn)植物地上和地下部的生長發(fā)育，為植物的生長提供全面的養(yǎng)分[27]。李鵬程等[29]得出相似結(jié)論，不同腐植酸肥和復(fù)合微生物菌劑配施提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量，降低了土壤pH，增加了土壤中有效養(yǎng)分含量，從而提高了葡萄的產(chǎn)量和品質(zhì)。

3.2 施用微生物菌肥和腐植酸復(fù)合肥與百合光合特性的關(guān)系

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的重要載體，適當(dāng)?shù)娜~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(fù)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(fā)現(xiàn)，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?cè)~綠素含量顯著提高；趙雄偉等[32]在基質(zhì)中添加不同含量的腐植酸發(fā)現(xiàn)，番茄幼苗葉片葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~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(fù)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(duì)營養(yǎng)元素的吸收能力增強(qiáng)，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(duì)葉綠素a和葉綠素b含量的改良效果優(yōu)于單一種類施肥。

作物通過光合作用進(jìn)行物質(zhì)和能量的積累，提高其光合效率能夠有效提高經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量[33]，Pn、Ci、Gs、Tr是反映植物光合作用特性的重要指標(biāo)[34]。張建海等[24]研究發(fā)現(xiàn)，增施菌肥較常規(guī)種植條件下，太白貝母的Pn、Tr、Gs、Ci 均有所提高。本研究發(fā)現(xiàn)，微生物菌肥處理后葉片的Pn、Gs、Tr、WUE較對(duì)照均顯著提高，而腐殖酸復(fù)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(jìn)了光合效率[35]。而F-3、H和菌肥處理較對(duì)照Ci卻顯著下降，可能是由于在葉肉細(xì)胞葉綠素含量增加的同時(shí)，葉肉細(xì)胞光合活性增強(qiáng)、Gs增加和葉肉細(xì)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(wěn)定的情況下，導(dǎo)致了Ci的下降[36]；這與馬樂等[37]的研究結(jié)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?yàn)檫m當(dāng)增加葉綠素含量有利于捕捉光量子，但含量過高易產(chǎn)生過剩電子，破壞光系統(tǒng)導(dǎo)致光抑制[38]，具體原因有待進(jìn)一步研究。