生物纳米硒对组培生姜植株生长与产量的影响

杨 森，楚 箫，于志强，王培东，邓 云，朱献文

（1.潍坊峡兴农业科技有限公司 山东潍坊 261325；2.北京大学现代农业研究院 山东潍坊 261325）

生姜（Roscoe）作为一种药食两用作物在世界范围内被广泛种植，中国是生姜的主要生产国，产量约占世界的40%，提高生姜的产量与品质对于我国生姜产业的健康发展有着重要作用。生姜生产由于连作和姜种带菌原因，病虫害发生严重，产量和品质急剧降低，大量农药的施用对环境也造成了极大威胁。通过组培姜苗生产姜种是解决生姜生产问题的一个有效途径。然而，生姜组培苗在移栽后存在缓苗期长、前期生长缓慢等问题，影响了姜种的产量和品质，从而导致姜种成本高，难以大面积推广。为此，寻找提高组培姜苗植株生长活力的方法对于降低姜种成本和推进生姜产业健康发展具有重要意义。

生物纳米硒是通过微生物（细菌等）生物合成获得的一种纳米级单位的单质硒，与无机和有机纳米硒相比，生物纳米硒具有颗粒小、状态稳定、容易被作物吸收、生物转化效率高及活性强等特点。不同作物上喷施生物纳米硒的试验表明，其能调控与作物生长发育及抗性有关的茉莉酸等小分子信号转导途径，激活抗氧化通路，从而提高作物病虫害抗性、产量与品质。无机硒肥对于生姜的产量与品质的提升作用已经被研究证实，生物纳米硒比无机硒肥更易被作物吸收，其在生姜上的应用还未见研究报道。作物生长期间对于硒的吸收可以通过根系或叶面进行，相对于土壤撒施硒肥，叶面喷施能够明显提高硒的利用效率，降低环境污染的风险。山东绵姜是北方生姜的代表性地方品种，其栽培历史悠久，种植地域广，深受国内外消费者喜爱，在生姜生产上具有重要地位。笔者通过对生姜组培苗生长前期喷施生物纳米硒溶液，鉴定生物纳米硒对生姜组培苗生长及产量的影响，探讨生物纳米硒在生姜组培苗上的应用技术。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2021 年5—11 月在山东省潍坊市峡山生态经济开发区潍坊峡兴农业科技有限公司的连栋棚内进行。试验选取种植于塑料连栋大棚内的山东绵姜组培苗为材料，组培苗由潍坊峡兴农业科技有限公司提供。生物纳米硒母液由中国农业大学潘灿平教授提供，是通过微生物发酵法制备而成，质量浓度为1500 mg·L。

1.2 方法

当组培苗长到4～6 叶时移栽至蛭石中炼苗15 d（图1-a～b），然后移栽至连栋大棚内平畦栽培，为避免病虫害对试验的影响，在姜苗移栽前对棚内进行熏蒸消毒，栽培株行距为20 cm×60 cm（图1-c），定植到棚内98 d 后待苗高15 cm、约有2 个分枝时进行生物纳米硒喷施处理。试验采用完全随机区组设计，设置4 个处理，分别为不喷施（CK 对照），3 mg·L生物纳米硒喷施1 次（T1 处理），3 mg·L生物纳米硒喷施2 次（T2 处理），3 mg·L生物纳米硒喷施3 次（T3 处理）。每一行设置4 个处理小区作为1 个区组，区组内处理随机分布，每个小区种植25 株，3 次重复。处理时母液用自来水稀释500倍配成3 mg·L，用喷雾器进行叶面喷施，喷施标准为叶面完全湿透，两次喷施间隔时间为7 d，试验浓度及处理次数依据在其他作物上的试验结果设定。

图1 试验用生姜组培苗的不同生长阶段

1.3 数据记录与统计分析

定植后185 d 在正常生姜采收时进行数据采集，从每个小区内随机选取3 株，测量植株生长相关指标包括株高、分枝数、茎粗、地上生物产量以及经济产量（姜块产量）。株高为地表至植株顶部的高度，采用卷尺进行测量；单株分枝数为单株上所有分枝的数量；茎粗为单株上所有分枝在茎由紫色转绿色处的直径平均值，采用游标卡尺进行测量；单株地上生物量为单株除去生姜块茎部分的植株鲜质量；单株经济产量为单株地下部块茎的鲜质量；植株鲜质量与地下块茎鲜质量采用电子台秤进行称量；经济系数=经济产量/（地上生物量+经济产量）。

采用SPSS 25.0 进行ANOVA 方差分析比较不同处理对生姜组培苗单株地上生物产量、单株经济产量、株高、单株分枝数及茎粗的影响，以及地上生物量、经济产量与株高、分枝数及茎粗的Pearson 相关性分析，采用Microsoft Excel 2016 进行折线图的绘制。

2 结果与分析

2.1 生物纳米硒对组培生姜地上生物产量的影响

观察发现，生姜组培苗移栽至田间后缓苗慢、长势弱，喷施生物纳米硒可明显改善生姜组培苗地上部分的生长状态。组培苗在移栽至大棚后98 d，叶色发黄，喷施3 mg·L纳米硒溶液7 d 后处理小区植株长势比对照小区植株有明显改善，叶色更加浓绿，说明生物纳米硒对生姜组培苗叶片生长具有改善作用。

由表1 可知，喷施生物纳米硒后收获期单株地上生物产量均比CK 高，T1、T2 处理与CK 差异显著，T3 与CK 差异不显著，这表明喷施生物纳米硒对单株地上生物产量有一定促进作用，但以喷施2次的促进效果最好，喷施过多对于单株地上生物产量的促进作用降低。

表1 生物纳米硒不同喷施次数处理后生姜单株地上部生物产量与生长相关指标

由表1 可知，喷施生物纳米硒后收获期单株分枝数均比CK 多，T2 处理与CK 差异显著，T1、T3与CK 差异不显著，这表明喷施生物纳米硒对单株分枝数有一定促进作用，但以喷施2 次对单株分枝数的促进效果最好，喷施过多对于分枝数的促进作用降低。由表2 可知，生物纳米硒处理后组培姜苗单株分枝数与单株地上生物产量呈显著正相关，表明生物纳米硒处理后组培姜苗单株分枝数的增加对单株地上生物产量有重要影响。

表2 生物纳米硒不同喷施次数处理后生姜组培苗单株地上生物产量与株高、单株分枝数及茎粗的相关性

T1 与T2 处理平均株高比CK 显著增加，分别增加11.67 cm 与14.93 cm，T3 仅比CK 平均株高增加0.79 cm，可见适量喷施生物纳米硒处理，对株高有显著促进作用，过量喷施对株高促进作用不显著。由表2 可以看出，T2 处理株高与单株地上产量呈显著正相关，T3 处理单株地上生物产量与株高呈负相关，表明生物纳米硒对株高的促进作用也是单株地上生物产量增加的一个重要因素，过量喷施生物纳米硒后，株高对于单株地上生物产量的贡献降低。

与CK 相比，T1 处理对于茎粗有显著促进作用，但是T2、T3 处理均与CK 差异不显著，表明随着处理次数的增多，生物纳米硒对茎粗无显著促进作用。本试验所有处理中单株地上生物产量与茎粗相关性均不显著，表明相对于株高与分枝数，茎粗对地上生物产量无显著影响。

2.2 生物纳米硒对组培生姜经济产量的影响

由表3 可知，喷施生物纳米硒溶液能提高生姜组培苗的单株经济产量，单株经济产量依次为T2＞T1＞T3＞CK。T2 处理单株经济产量最高，达到511.11 g，显著高于CK。T1、T3 处理单株经济产量比CK 有所增加，但差异均不显著。表明适量喷施生物纳米硒单株经济产量会显著增加，过量喷施对于单株经济产量的促进作用不显著。

表3 生物纳米硒不同喷施次数处理后生姜平均单株经济产量

相关性分析表明，生物纳米硒处理后单株经济产量与单株分枝数呈显著正相关，表明喷施生物纳米硒后单株分枝数的增加促进了单株经济产量的增加。由表4 可以看出，T1 与T2 处理单株经济产量与株高相关系数分别为0.67 与0.66，而T3 单株经济产量与株高的相关系数仅为0.14，可见适量的施用生物纳米硒后株高的增加对于单株经济产量有重要影响作用。过量施用生物纳米硒对于株高的促进作用降低，导致其对于单株经济产量的影响降低。

由表4 可知，单株经济产量与单株分枝数及株高的相关性均呈现随着纳米硒处理次数的增加而同步降低的趋势，表明生物纳米硒对生姜组培苗单株经济产量的促进作用除了与单株分枝数与株高的增加相关外，还表现在对其他生理过程的影响方面。不同处理单株经济产量与茎粗的相关性均不显著，表明茎粗对经济产量的影响较小。

表4 生物纳米硒不同喷施次数处理后单株经济产量与株高、单株分枝数及茎粗的相关性

2.3 生物纳米硒对组培生姜经济系数的影响

由图2 可以看出，CK 及各生物纳米硒处理的单株地上生物产量与单株经济产量存在相同的变化趋势，即T2＞T1＞T3＞CK，但经济系数表现为T3＞CK＞T1＞T2。这表明喷施生物纳米硒后同时促进了地上单株地上生物产量与单株经济产量的增加，但是T1 与T2 处理地上部分的增长量高于地下部分的增长量导致经济系数的降低。T3 处理的平均单株生物产量、单株经济产量及经济系数均比CK 高，表明适当喷施生物纳米硒可以同时提高单株经济产量与经济系数。

图2 生物纳米硒不同喷施次数处理后平均单株地上生物产量、平均单株经济产量与平均单株经济系数变化趋势

3 讨论与结论

由于硒是一种作物必需的微量元素，适量的硒能够提高作物的产量，过量的硒对作物产量有负面影响。本试验结果表明，通过叶面喷施生物纳米硒溶液，7 d 即可观察到生姜叶色发生明显变化，证实了生物纳米硒对于改善生姜组培苗的生长具有积极作用。研究结果显示，生物纳米硒通过对分枝数与株高的增加来提高地上生物产量与地下经济产量。3 mg·L生物纳米硒溶液不同喷施次数处理结果表明，喷施3 次对于分枝数与株高的促进作用降低，同时地下经济产量下降。可见过量的硒对生姜组培苗的生长与产量同样有负面影响。因此，在生姜组培苗上施用生物纳米硒，应采用合适的量才能起到积极的效果。

虽然喷施生物纳米硒能提高生姜组培植株的经济产量，但伴随着经济产量的增加，经济系数却在降低，最直接的原因是生物纳米硒直接促进了株高与分枝数的增加，导致地上部分旺盛生长，且地上部的增长量要明显高于地下部分的增长量。生姜地上部分对于生姜经济效益的贡献率很低，旺盛的地上部分会增加对于土壤肥力的消耗，导致经济效益降低。在不同氮磷钾对马铃薯产量的影响研究中也表明商品薯产量的高低与经济系数成反比的现象，但是在合适的处理下，可以同时获得较高的产量与较高的经济系数。本研究结果显示T3处理地下经济产量小于T1 与T2 处理，但其经济产量与经济系数均比对照高，所以在生姜组培苗上合理调节生物纳米硒施用量，在获得较高产量的同时控制地上部分旺盛生长，从而提高经济系数是可行的。为此，在本试验的基础上，开展更多浓度与处理次数的组合比较试验，寻找同时提高地下经济产量与经济系数时的最佳生物纳米硒施用量，对于在组培姜苗上更加高效地利用生物纳米硒，提高组培姜苗种姜生产的经济效益具有重要意义。

本试验首次报道了生物纳米硒溶液对组培姜苗生长和产量的影响，试验目的是探讨利用喷施生物纳米硒提高组培姜苗的种姜产量，进而降低脱毒姜种生产成本的方法。试验证实生物纳米硒对于组培姜苗种姜产量有重要的促进作用，研究结果对于生姜大田生产同样具有重要的指导意义。同时，已有研究表明生物纳米硒除了能够提高作物产量与抗逆性，对作物品质也具有很好的提高作用。生姜是一种重要的药食两用作物，探讨生物纳米硒应用对生姜品质的影响也具有重要意义，这也必将是生物纳米硒在生姜上应用的一个重要研究方向。

综上所述，喷施生物纳米硒促进组培姜苗株高与分枝数的增加，进而提高地上生物产量与经济产量。施用量以喷施3 mg·L浓度生物纳米硒溶液1～2 次为宜，过量喷施对产量有负面影响。确定最佳的生物纳米硒施用量，在提高经济产量的同时提高经济系数对于提高组培姜苗种姜生产的经济效益具有重要意义。