枯草芽孢杆菌悬浮种衣剂对辣椒幼苗生长和生理特性的影响

胡晨曦，肖 洒，陈 刚，李子恒，张云虹，祁建波，张 瑛，周如美，张永泰，张永吉*

（1.江苏里下河地区农业科学研究所，江苏 扬州225007；2.扬州农科农业发展有限公司，江苏 扬州225007）

0 引言

【研究意义】辣椒（Capsicum annuumL.）属茄科辣椒属一年生或多年生草本植物，适应性强，在世界范围内广泛种植，富含维生素C，具有很高的营养价值，是深受消费者喜爱的蔬菜[1]。近年来，由于辣椒产业的快速发展，辣椒已经成为我国种植面积最大的蔬菜，年种植面积保持在150万～200万hm2，占蔬菜总种植面积的8%～10%，产值也居各种蔬菜之首[2]。在辣椒育苗移栽的过程中，良好的幼苗质量是确保辣椒高产优质的重要基础，因此如何在生产中培育健康优质的辣椒壮苗是辣椒生产中亟待解决的关键问题[3]。【前人研究进展】种衣剂是以种子为载体，由化学农药、微量元素肥料、激素、助剂和成膜剂等组成的具有多种功效的复合制剂[4]。研究表明，种衣剂能改善作物的生长状况，提高作物产量和品质，增强作物抗病虫害的能力，抑制土传病虫害的发生[5−8]。W iatrak[9]的研究表明，采用含有铜、锰、锌的聚合物来包衣小麦种子能促进养分吸收和提高产量。杜玉宁等[10]在黄瓜上的研究表明，种衣剂处理促进了种子萌发和幼苗生长，用中国农大1号和25 g·L−1咯菌腈悬浮种衣剂处理的提高幅度要大于其他种衣剂处理，同时在种衣剂的使用过程中药种比不能过大，否则会抑制种子萌发及幼苗生长。李进等[7]在辣椒上的研究表明，种衣剂处理促进了种子萌发，表现在发芽率、发芽势等的提高，同时改善了幼苗的生长状况，表现在株高、茎粗、干鲜重等生长指标的提高，此外对立枯病的发生具有良好的抑制效果。综合各项指标，10%苯醚·嘧菌酯悬浮种衣剂是应用效果最优的种衣剂。张政兵等[11]在辣椒上的研究表明，15%蔬菜种衣剂提高了种子的发芽率并改善了秧苗质量，同时对苗期主要病害具有良好的防治效果，且药种比1∶30的效果要优于1∶40和1∶50。然而，目前在辣椒生产上应用较多的是化学农药种衣剂，在抑制田间病虫害发生的同时也对土壤中的有益生物甚至是辣椒幼苗产生不利影响，如杀死了土壤中的有益微生物以及抑制了种子萌发和阻碍了幼苗生长等[4]。与此相比，生物种衣剂以微生物作为主要成分，对改善作物的生长状况具有良好的功效，同时能促进土壤养分的转化，增强土壤养分供应能力，对环境友好，具有成本低、收益好等特点，在辣椒生产中有良好的应用前景[12−14]。枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）是防治植物病害的一种有效生防菌，抑菌范围较广泛，适合开发为生物种衣剂[15]。Tu等[16]的研究表明，枯草芽孢杆菌种衣剂能促进棉花种子萌发和幼苗根系生长，从而有利于植株生长。罗振亚等[17]的研究表明，枯草芽孢杆菌丸化种衣剂对棉花立枯病、炭疽病和红腐病均具有较好的防治效果。Saberi-Rise等[18]的研究表明，枯草芽孢杆菌包衣对立枯丝核菌具有良好的防治效果并能改善大豆的生长状况。【本研究切入点】目前有关枯草芽孢杆菌种衣剂在辣椒上的应用效果及其适宜的药种比尚不明确。【拟解决的关键问题】本试验研究了枯草芽孢杆菌种衣剂不同药种比对辣椒幼苗生长和生理特性的影响，旨在为其在辣椒生产上的合理利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2020年3月在扬州市区槐泗菜篮子基地的育苗温室内进行。供试辣椒品种为扬椒2号；供试生物种衣剂为300亿芽孢·m L−1枯草芽孢杆菌悬浮种衣剂（扬州绿源生物化工有限公司）；供试基质为江苏兴农基质科技有限公司生产的育苗专用基质，穴盘为50孔标准穴盘。

1.2 试验方法

选取大小一致健康饱满的辣椒种子，按母液与种子不同药种比[（V/m L）：（m/g）]进行包衣处理（1∶2 T1、1∶4 T2、1∶6 T3、1∶8 T4、1∶10 T5、1∶12 T6），阴干后备用，对照（CK）不做任何处理。辣椒种子包衣后于3月1日播种，每个处理重复3次。其他管理同一般设施蔬菜育苗管理。

1.3 测定项目和方法

于播种后第15天统计出苗数（每处理使用150粒种子），并计算出苗率，出苗率/%=（出苗数/播种数）×100。

于播种后第30天，每个处理随机选取10株幼苗，测定株高、茎粗和叶面积等指标，并将地上和地下部分开于105℃杀青10m in后75℃烘干至恒重，测定各部分干重，计算根冠比和壮苗指数，其中根冠比=地下部干重/地上部干重，壮苗指数=（茎粗/株高+地下部干重/地上部干重）。

于播种后第30天，每个处理随机选取10株幼苗，选取辣椒幼苗生长点下方第1片功能叶，采用便携式光合速率测定仪LI-6400（美国LI-COR公司）测定叶片的光合参数。取对应叶片，进行生理指标测定，测定基准为鲜重（FW）。叶绿素含量测定参考柴文臣等[19]的方法；可溶性蛋白含量参考测定颉建明等[20]的方法；丙二醛（MDA）含量和超氧（O2−）阴离子产生速率测定参考王水霞等[21]的方法；抗氧化物酶（SOD、POD和CAT）活性测定参考周静等[22]的方法。

1.4 数据处理

采用Excel 2007对数据进行处理，SPSS 19.0对数据进行方差分析和差异显著性检验，并采用SigmaPlot12.5作图。

2 结果与分析

2.1 辣椒幼苗生长

与种子不包衣（CK）相比较，种衣剂处理显著提高了辣椒幼苗出苗率、株高、茎粗、叶面积、植株干重和壮苗指数，且提高幅度随药种比的降低呈先上升后下降的趋势，以药种比1∶8（T4）处理的提高幅度最大（表1）。T1～T6处理较CK株高提高1.75%～11.77%，茎粗提高2.79%～11.82%，叶面积提高4.11%～14.94%，植株干重提高2.91%～15.87%，壮苗指数提高7.18%～29.45%。同时，辣椒幼苗的根冠比在种衣剂处理的条件下有所增加，表明种衣剂处理对地下部的促进作用（地下部干重提高6.99%～29.14%）大于地上部（地上部干重提高2.34%～14.02%）。以上结果表明，枯草芽孢杆菌悬浮种衣剂能够促进辣椒幼苗的生长，以药种比1∶8（T4）的效果最佳。

表1 枯草芽孢杆菌悬浮种衣剂不同药种比对辣椒幼苗生长的影响Table 1 Effect of seed-coating app lications on grow th of chili pepper seed lings

2.2 辣椒幼苗叶片光合参数

与种子不包衣（CK）相比较，种衣剂处理显著提高了辣椒幼苗叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率，降低了辣椒幼苗叶片胞间CO2浓度，且提高（降低）幅度随药种比的降低呈先上升（下降）后下降（上升）的趋势，以药种比1∶8（T4）处理的提高（降低）幅度最大（图1）。T1～T6处理较CK叶片净光合速率提高5.78%～19.80%，气孔导度提高2.80%～19.56%，蒸腾速率提高4.15%～14.71%，胞间CO2浓度降低1.57%～9.06%。以上结果表明，枯草芽孢杆菌悬浮种衣剂能够提高辣椒幼苗叶片的光合能力，从而有利于植株生长，以药种比1∶8（T4）的效果最佳。

图1 枯草芽孢杆菌悬浮种衣剂不同药种比对辣椒幼苗叶片光合参数的影响Fig. 1 Effect of seed-coating app lications on photosynthesisof chili pepper seed ling leaves

2.3 辣椒幼苗叶片叶绿素含量和可溶性蛋白含量

与种子不包衣（CK）相比较，种衣剂处理显著提高了辣椒幼苗叶片叶绿素含量和可溶性蛋白含量，且提高幅度随药种比的降低呈先上升后下降的趋势，以药种比1∶8（T4）处理的提高幅度最大（图2）。T1～T6处理较CK叶片叶绿素含量提高4.75%～14.97%，可溶性蛋白含量提高1.61%～13.10%。以上结果表明，枯草芽孢杆菌悬浮种衣剂能够改善辣椒幼苗叶片的营养状况，从而有利于增强叶片的光合能力，以药种比1∶8（T4）的效果最佳。

图2 枯草芽孢杆菌悬浮种衣剂不同药种比对辣椒幼苗叶片叶绿素含量和可溶性蛋白含量的影响Fig.2 Effectsof seed-coating app lications on chlorophyll and soluble protein contents in chili pepper seed ling leaves

2.4 辣椒幼苗叶片膜脂过氧化程度

与种子不包衣（CK）相比较，种衣剂处理显著降低了辣椒幼苗叶片丙二醛含量和超氧阴离子产生速率，且降低幅度随药种比的降低呈先下降后上升的趋势，以药种比1∶8（T4）处理的降低幅度最大（图3）。T1～T6处理较CK叶片丙二醛含量降低3.20%～10.05%，超氧阴离子产生速率降低0.94%～10.41%。以上结果表明，枯草芽孢杆菌悬浮种衣剂能够缓解辣椒幼苗叶片的膜脂过氧化程度，从而维持叶片较强的光合能力，以药种比1∶8（T4）的效果最佳。

图3 枯草芽孢杆菌悬浮种衣剂不同药种比对辣椒幼苗叶片丙二醛含量和超氧阴离子产生速率的影响Fig.3 Effectsof seed-coating applicationson MDA content and O2

2.5 辣椒幼苗叶片抗氧化物酶活性

与种子不包衣（CK）相比较，种衣剂处理显著提高了辣椒幼苗叶片超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性，且提高幅度随药种比的降低呈先上升后下降的趋势，以药种比1∶8（T4）处理的提高幅度最大（图4）。T1～T6处理较CK叶片超氧化物歧化酶活性提高1.09%～14.34%，过氧化物酶活性提高4.24%～16.71%，过氧化氢酶活性提高3.00%～15.38%。以上结果表明，枯草芽孢杆菌悬浮种衣剂能够提高辣椒幼苗叶片抗氧化物酶活性，有利于维持叶片较强的光合能力，以药种比1∶8（T4）的效果最佳。

图4 枯草芽孢杆菌悬浮种衣剂不同药种比对辣椒幼苗叶片超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性的影响Fig.4 Effectsof seed-coating app lications on SOD,POD,and CAT activitiesof chili pepper seed ling leaves

2.6 辣椒幼苗壮苗指数与光合参数间的相关性分析

枯草芽孢杆菌悬浮种衣剂不同药种比处理下辣椒幼苗壮苗指数与净光合速率、气孔导度和蒸腾速率呈显著正相关，与胞间二氧化碳浓度呈显著负相关（图5）。以上结果表明，叶片光合能力的增强是辣椒壮苗形成的重要原因。

图5 枯草芽孢杆菌悬浮种衣剂不同药种比处理下辣椒幼苗壮苗指数与光合参数间的相关性分析Fig.5 Correlation between seed ling grow th index and photosynthetic param eters of chili pepper seed lings under varied seedcoating app lications

3 讨论与结论

本研究结果表明，与对照（种子不包衣CK）相比，种衣剂处理提高了辣椒幼苗出苗率、株高、茎粗、叶面积和植株干重，从而促进了幼苗生长，这与前人在玉米、南瓜等上的研究结果相类似[4,23]。不同药种比处理对生长指标的提高幅度存在显著差异，提高幅度随着药种比的降低呈先上升后下降的趋势，以药种比1∶8（T4）的提高幅度最大。同时，辣椒幼苗的根冠比在种衣剂处理的条件下有所增加，表明枯草芽孢杆菌悬浮种衣剂对地下部的促进作用大于地上部。此外，枯草芽孢杆菌悬浮种衣剂不同药种比处理的壮苗指数分别提高了7.18%（T1）、10.98%（T2）、19.04%（T3）、29.45%（T4）、25.37%（T5）和11.12%（T6），表明药种比1∶8（T4）是培育辣椒壮苗的最佳药种比。

植物正常的生长发育离不开光合作用产生的同化产物，因此叶片光合能力的大小是限制辣椒壮苗形成的重要因素之一[24]。本研究结果表明，种衣剂处理显著提高了辣椒幼苗叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率，降低了胞间CO2浓度，从而增强了叶片的光合能力，有利于光合产物的积累和植株生长发育。叶绿素是植物光合作用的光敏催化剂，参与光能的吸收、传递以及转化，因此其含量能够在一定程度上反映叶片光合能力的强弱，叶片较高的叶绿素含量，有利于光合产物的积累和植株生长[25]。同时，核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）是植物光合碳同化的关键酶，也是植物叶片中可溶性蛋白含量的主要成分，占比达50%以上，因此，叶片中可溶性蛋白含量的高低是决定叶片光合性能强弱的重要指标之一[26]。本研究表明，枯草芽孢杆菌悬浮种衣剂处理显著提高辣椒幼苗叶片叶绿素含量和可溶性蛋白含量，改善辣椒幼苗叶片的营养状况，从而有利于增强叶片的光合能力，以药种比1∶8（T4）的效果最佳。

植物在受到逆境胁迫之后，细胞内活性氧就会显著增加，进而会对细胞的细胞膜、蛋白质、DNA产生伤害甚至是破坏，最终阻碍了植物正常的代谢过程，不利于植物的生长发育[27]。SOD、POD和CAT是植物体内具有重要功能的抗氧化物酶，三者共同维持细胞内活性氧的动态平衡，因此这三种酶被认为是植物抗逆境胁迫的关键酶，其活性的高低是反应植物抗逆能力大小的重要指标[28]。本研究结果表明，枯草芽孢杆菌悬浮种衣剂处理降低了叶片MDA含量和O2−产生速率，提高了SOD、POD和CAT活性，增强了辣椒幼苗的抗逆能力，有利于维持叶片较高的叶绿素含量和可溶性蛋白含量，进而提高植株的光合能力。同时，本研究发现，在枯草芽孢杆菌悬浮种衣剂处理的条件下，辣椒幼苗壮苗指数与净光合速率、气孔导度和蒸腾速率呈显著正相关，与胞间二氧化碳浓度呈显著负相关，表明叶片光合能力的增强是辣椒壮苗形成的重要原因。

综上所述，枯草芽孢杆菌悬浮种衣剂通过降低膜脂过氧化程度和提高抗氧化物酶活性来维持叶片较强的光合能力，从而有利于辣椒壮苗的形成，以药种比1∶8的效果最佳。