浸种处理对兰州百合萌发、农艺性状和根际土壤微环境的影响

毕路然，史贵红，师桂英，杨宏羽，张立彭，李 慧，于彦琳

(1.甘肃农业大学园艺学院，甘肃兰州 730070；2.临洮县农技推广站，甘肃定西 743000)

兰州百合(Liliumdavidiivar.unicolor)是极具地方特色的名优蔬菜，其食用、保健和观赏价值很高[1-3]。近年来，随着食用百合国内销售市场逐渐扩大，价格不断走高，经济效益渐好，其种植面积增加。兰州百合对生长条件(海拔、年积温、年降水量等)要求较高，仅适于兰州周边二阴山区栽培。从母株上生长出的小鳞茎长到一级种球需要2～3年，移栽后长成商品百合需要3～4年，鳞茎生长缓慢，生长周期长[4]。针对其特殊的生长特性研究其高效栽培技术具有重要意义。

种球播前处理是蔬菜栽培的重要技术环节，可有效地杀灭种子自身所带的病菌，防止种子病害的传播，降低生产成本，提高经济效益[5]。百合种子处理技术应用研究主要集中于观赏百合。杨迎东等对西伯利亚、索邦等切花百合品种的消毒处理，在百合刺足根螨、迟眼熏蚊幼虫、跳虫、线虫的灭杀效果方面进行了较为详细的研究[6]；李诚在室内药剂筛选的基础上研究了种球消毒技术[7]。而兰州百合是小宗山地旱作蔬菜，在实际生产中农户基本不使用该技术，所以关于食用百合种子处理方面的研究鲜有报道。

种球表面消毒是种子处理的常规技术，可以有效杀灭种子表面微生物，该技术已在观赏百合上成功应用[8-10]；生根粉以及磷酸二氢钾浸种具有刺激种子萌发和促进壮苗壮根的作用，其价格便宜，在农、林、园艺业中得到广泛应用。种子生物引发技术是近年来发展起来的种子处理新技术，该技术应用有益微生物作为种子保护剂，有益微生物能够进行大量的繁殖，通过种子处理，有益微生物布满幼苗种子的表面，使得幼苗种子免遭有害菌的污染和侵袭。笔者所在课题组于2018—2019年进行了兰州百合连作障碍缓解技术研究，发现利用有益微生物菌制剂(特8TM菌剂)处理土壤，可以有效提高百合栽培土壤的健康性[11]。据此，围绕种子消毒与种子生物引发处理，配合使用发根激素及磷酸二氢钾，设计了几种浸种剂处理，从中筛选出2种效果较优的配方浸种剂。本研究选择了这2种配方对兰州百合进行播前处理，分析该配方对兰州百合发芽、植株生长、植物根际土壤理化和生物学性状的影响，以期进一步明确其作用效应及作用机制，为提升兰州百合栽培技术水平提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验点选择在兰州、榆中、临洮交界处，七道梁山顶东南部，毗邻阿干镇的中铺镇蒋家山村进行。该地区属于高山坡地，气候温凉，半湿润，无霜期较短，是典型的二阴山区，属于兰州百合适宜种植区(103°53′12″～103°53′14″E，35°49′11″～35°49′13″N，海拔为2 330 m)[12]。

1.2 试验设计及处理方法

种球浸种剂共设3个处理，分别为种球不浸种(CK)；用磷酸二氢钾0.33 g/L+生根粉1.67 g/L+多菌灵0.33 g/L+阿维菌素0.20 g/L浸种(T1)；用磷酸二氢钾0.33 g/L+生根粉1.67 g/L+特8TM菌剂进行浸种(T2)。为保证种球发芽及幼苗生长指标的准确性，选择质量为(17±2)g、形状大小一致的种球为材料，将百合种球浸入特定的药剂配方中浸种。浸种方法是将种球浸泡4 h，并进行乙醇消毒处理，晾干15 h后播种。

田间试验采用随机区组设计。播种时间为2019年4月18日，株距为20 cm、行距为42 cm、播种深度为10 cm，每处理栽植6行，小区面积7.5 m×2.0 m，保护行0.4 m，横向保护行0.5 m，每个处理设置3次重复。常规田间管理，旱作栽培，无灌溉。

1.3 植株生长生理指标测定

百合于2019年4月18日种植，发芽势于百合栽种30 d左右时进行测定，发芽率于百合栽种36 d左右时进行测定。

地上(地下)部分干(鲜)质量、茎粗、根系活力、及株高分别在兰州百合苗期(2019年6月12日)、开花期(2019年7月28日)、收获期(2019年9月28日)进行取样测定。每个处理选择生长势一致的百合植株，从中随机选择5株进行株高、茎粗、地上(地下)部干(鲜)质量的测定[13]。用数显电子游标卡尺测定茎粗(植株根颈处的直径)，用卷尺测定株高(植株根颈至生长点)；将植株从根颈部位切断，用百分之一电子天平分别称量植株地上部、地下部质量，测定鲜质量。干质量测定时将称完鲜质量的植株在 105 ℃ 烘箱中杀青 15 min后，于 60 ℃烘干至恒质量，用百分之一电子天平称质量。根系活力测定采用TTC法[14]。

发芽率=兰州百合栽种约36 d时的发芽数/试验种子总数×100%；

发芽势=兰州百合栽种约30 d时的发芽数/试验种子总数×100%；

壮苗指数=(茎粗/株高+地下部分质量/地上部分质量)×全株质量；

根冠比=地下部分质量/地上部分质量。

1.4 土样的采集与测定

采样时间分别在苗期、开花期、收获期。使用抖根法取百合根际土样。

土壤可见微生物计数采用稀释平板法，真菌采用马丁氏培养基，细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基，放线菌采用高氏1号培养基[15]。

土壤理化性状仅在盛花期测定。土壤容重采用环刀法测定[14]；土壤孔隙度采用计算法，即孔隙度=(1-容重/比重)×100%；有机质含量采用重铬酸钾容量-稀释热法测定；碱解氮含量采用碱解扩散法测定；速效磷含量采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定；速效钾含量采用NaNO3浸提-四苯硼钠比浊法测定[16]；pH值、电导度(EC)采用土水比1∶5(质量比)浸提，用pH值计和电导仪测定。脲酶活性采用苯酚钠-次氯酸钠比色法测定；过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法测定；蔗糖酶活性通过3，5-二硝基水杨酸比色法测定；碱性磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色的方法[13]进行测定。

1.5 数据处理

用SPSS 19.0统计软件对数据进行方差分析，并用Duncan’s法进行差异显著性检测(α=0.05)。用Microsoft Excel 2010软件对原始数据进行处理。

2 结果与分析

2.1 不同配方处理对兰州百合发芽势、发芽率的影响

发芽率测定结果表明，不同处理对兰州百合发芽率的影响差异不显著(表1)。3个处理中T2处理发芽率最高，为85%，高于CK 14.86%，T1处理优于CK但次于T2处理，为79%，高于CK 6.76%。总体上，不同配方浸种剂对兰州百合的发芽率与发芽势变化趋势相一致。

表1 不同配方处理对兰州百合发芽状况的影响

发芽势是衡量作物种子生长品质的另一个重要指标[17]。与CK相比，在相同时间内使用不同的配方浸种剂处理对兰州百合植株的发芽势均有不同程度的影响，T2、T1处理均提高百合的发芽势，其发芽势分别为60%、52%；T2处理较CK提高30.43%，T1处理次于T2处理。

2.2 不同配方浸种剂对兰州百合农艺性状的影响

2.2.1 不同配方浸种剂对兰州百合植株生长性状的影响 在不同的生育期，T1、T2处理均能影响兰州百合的株高和茎粗(表2)。在开花期和收获期T1、T2处理的兰州百合株高差异不显著，茎粗高于对照。2种浸种方法对兰州百合株高、茎粗的影响均呈现T2>T1>CK处理的趋势。其中T2处理茎粗高于T1处理，与CK相比苗期、开花期、成熟期分别增加5.02%、13.33%、11.15%。

兰州百合浸种处理地下部干质量、鲜质量较CK呈增加趋势(表2)。2个处理对兰州百合的地下部干质量、鲜质量的影响均高于CK，在不同生育期，T1、T2 2种处理对兰州百合地下部干质量、鲜质量的影响均呈现T2>T1>CK处理的趋势。其中收获期T2处理的地下部干鲜质量显著高于T1处理，与CK相比地下部干质量增加74.27%，地下部鲜质量增加69.24%，一直呈增加趋势。苗期T1处理与CK相比显著增加兰州百合地上部干质量，增幅为12.36%；开花期，T2处理能够显著增加百合地上部干鲜质量，与CK相比增幅分别为41.92%、39.76%。

2.2.2 壮苗指数、根冠比及产量指标的显著性分析 根冠比可准确地反映植株同化产物的分配情况，合理的根冠比对促进作物增产具有重要作用[18]；壮苗指数是反应植株综合性生长的重要指标。从表3可以看出，兰州百合在苗期各处理间壮苗指数差异不显著，到开花期，T2处理效果优于T1处理，与CK相比显著提高43.96%。对于百合植株的全株生长量，T1、T2处理苗期全株干质量均显著高于CK，且T1处理效果优于T2处理；开花期T2处理效果优于其他2个处理，差异显著，与CK相比，全株鲜质量、干质量分别提高41.62%、40.53%。

表3 不同配方浸种剂对百合鳞茎壮苗指标的影响

2.3 不同配方浸种剂对百合根际土壤微生物的影响

在苗期、开花期和收获期，不同浸种方法均显著影响土壤中可培养微生物数量(图1)。苗期、收获期各处理的细菌数量显著增加，T1、T2处理比CK苗期分别增加37%、159%，收获期增加41%、297%；T2处理的细菌数量增幅在苗期、收获期显著高于T1处理。

各处理真菌数量在百合苗期表现出T1处理的土壤真菌数量最多，这可能是由于此处理中存在的阿维菌素杀灭了有益菌的同时增加了土壤中的有害菌；在百合开花期、收获期与CK相比，T2处理一直处于增加的趋势，增幅分别为1 218%、85.3%，而T1处理在开花期、收获期减幅分别为5.6%、43.0%，这是因为特8TM菌剂微生物菌剂在增加土壤有益菌的同时引起了土壤中有害菌的存在。

各处理放线菌数量在百合苗期表现出CK处理的放线菌数量显著高于T1和T2处理；开花期，与CK相比T2处理的放线菌数量显著增加，增幅为63%；收获期，与CK相比T1处理的放线菌数量显著增加，增幅为28.8%，T2处理放线菌数量略低于CK处理。

2.4 不同配方浸种剂对百合根际土壤理化性状及酶活性的影响

2.4.1 不同配方浸种剂对百合根际土壤理化性状的影响 不同浸种处理对兰州百合栽植土壤化学性状的总体效果依次为T2>T1>CK处理。土壤容重是土壤物理性状的重要组成部分，关系着土壤水、气、热的流通与贮存[19]。由表4可知，T1、T2处理在一定程度上降低了土壤容重，以T2处理降低幅度最大，与CK处理相比较，降低幅度为9.66%，说明该处理条件下土壤疏松透气性最好，更有利于兰州百合植株根系的生长发育。土壤有机质是表征土壤肥力的重要指标。使用不同浸种方法对兰州百合栽植土壤有机质含量和pH值均有不同程度的影响。与CK相比T2处理间有机质含量显著提高，但土壤pH值降低，比CK、T1处理分别降低2.47%、1.86%。T2处理显著增加了土壤碱解氮、速效磷含量，与CK相比分别增加了55.25%、127.83%，并且除速效钾外，其余养分含量各处理间差异达到显著水平。虽然 T1、T2处理均能够增加土壤中的养分含量，但与对照相比较T2处理的增幅高于T1处理，表明在兰州百合种球浸种测定土壤养分含量方面特8TM微生物菌剂是首选浸种剂。

表4 不同配方浸种剂对土壤理化性状的影响

2.4.2 不同配方浸种剂对百合根际土壤酶活性的影响 不同配方处理对百合不同时期根际土壤酶活性均有影响。从表5可以看出，各处理条件下过氧化氢酶在百合苗期差异性不显著，T1、T2处理过氧化氢酶活性均低于CK；百合开花期T1、T2处理与CK差异未达显著水平；百合收获期，T1处理显著低于CK、T2处理，过氧化氢酶活性为1.23 mL/g，较CK降低9.56%。整体来说，T2处理过氧化氢酶活性优于CK、T1处理。

百合苗期，T2处理脲酶活性显著增加，与CK相比较增加了29.33%；T1处理脲酶活性最低，与CK相比脲酶活性降低20.76%；百合开花期、收获期各处理间差异性不显著。

蔗糖酶活性在百合苗期时T1、T2处理与对照间差异性不显著。百合开花期，各处理间没有达到差异显著水平；百合收获期，T2处理的蔗糖酶活性显著高于CK，与CK相比增加20.10%。

从表5可以看出，苗期、开花期和收获期T1、T2处理碱性磷酸酶活性均高于CK，T2处理碱性磷酸酶活性显著高于T1处理，T2处理与CK相比不同生育时期分别增加41.86%、31.91%、52.38%。

表5 百合根际土壤酶活性的变化

3 讨论与结论

百合植株生长及根际土壤微生态环境分析表明，2种浸种剂配方处理对于百合植株生长发育均具促进作用。与CK相比，兰州百合种球发芽指标、植株生长性状(株高、茎粗、地下部干鲜质量、地上部干鲜质量等)具有明显改善。其中T2处理(磷酸二氢钾0.33 g/L+生根粉1.67 g/L+特8TM菌剂浸种)优于T1处理(磷酸二氢钾0.33 g/L+生根粉1.67 g/L+多菌灵0.33 g/L+阿维菌素0.20 g/L)。

T2处理处理的浸种剂配方含有微生物菌剂，T1处理的浸种剂配方含有种子消毒剂，其余配方成分二者相同。通过有益微生物制剂浸种以调节百合种球表面及根际微生物区系是非常有效的处理方法，作用效果优于种球表面消毒处理。利用有益微生物作为种球保护剂，使得幼苗种球免遭有害菌的污染和侵袭是其种球生物引发产生正效应的重要作用机制。一方面，兰州百合种球带根播种，土壤生态系统中含有大量的微生物，其中包括有益的微生物和有害的微生物。利用化学药剂进行种子消毒处理，在杀死有害微生物的同时，也会杀死有益微生物，破坏土壤微生物区系群落结构；另一方面，由于化学杀菌剂的存在，植物根际暂时会形成一个趋近于无菌或低微生物的环境，但是等化学杀菌剂完全分解之后，在该环境条件下，由于有益微生物缺乏，会导致种球表面及根际土壤大量的有害微生物出现反弹式增长，不利于土壤健康性的恢复和保持。而微生物菌剂中含有诸多有益细菌类群，能够抑制植物土传病害的发生，促进连作栽培中抑菌性土壤的形成，笔者所在课题组前期关于兰州百合连作障碍机制的研究中也得到了类似结论[12]。通过以上基本功能，微生物菌剂最终优化了种子表面及根际微生物区系，促进植物生长。上述分析阐明了T2配方浸种处理的作用机制以及T2配方优于T1配方的原因。

植物土壤的容重及土壤总孔隙度的变化直接表征着土壤的松紧平衡程度，土壤容重的变化影响土壤的多孔性质，使得土壤孔隙度发生变化，从而直接影响到农作物根系的正常生长发育和生物量的增加和累积，与植物土壤的保肥、保热、保水能力的关系密切[20-22]。T1、T2处理配方浸种均对百合根际土壤理化性状有显著的影响，其中以T2处理效果影响更显著。T2处理能够有效增加土壤中的有机质含量以及速效钾、速效磷、碱解氮的养分含量，并在一定程度上降低土壤pH值和电导率。因此，该处理可以提高养分和化学肥料的利用，避免因大量使用化学肥料而产生板结、盐渍化的现象，在笔者所在课题组前期关于兰州百合连作障碍机制的研究中也得到了类似结论[11]。土壤酶主要来源于土壤中的各种植物、微生物以及土壤中的动物，它们不仅可以直接参与土壤中营养物质的转化和能量的代谢，而且其活性大小也是作为一种衡量土壤肥力的重要指标[23-25]。在百合不同生育期T2处理过氧化氢酶活性、脲酶活性、土壤蔗糖酶活性、碱性磷酸酶活性高于CK、T1处理。T2处理配方中含有特8TM微生物菌剂，该微生物菌剂以假单孢杆菌及植物乳杆菌(Lactobacillussp.)作为主要成分，包含22类菌群，有益微生物总数达15 000 CFU/g。该菌剂处理种球后，土壤微生物数量显著增加，结构发生改变，这种变化可引起土壤氨基酸、糖类等有机营养物质含量增加，促进土壤中的矿物质和有机胶体很好地结合在一起，提高土壤的团粒结构，促进土壤团粒结构的形成，提高保水保肥的综合利用能力。同时微生物菌剂中作为重要成员的解钾菌[26]、解磷菌[27]，可有效提高土壤的养分利用率。因此，与T1处理相比，T2处理明显改善土壤理化性状及生物学性状，优化了土壤微生态环境，明显促进了百合生长。

综上所述，T2处理(磷酸二氢钾+生根粉+特8TM微生物菌剂的配方)对兰州百合生长的促进作用最为明显，T1处理(磷酸二氢钾0.33 g/L+生根粉1.67 g/L+多菌灵0.33 g/L+阿维菌素0.20 g/L浸种)次之。T2处理兰州百合植株的生长效果最好，浸种处理增加了土壤通气透水能力，增加了土壤中速效钾、速效磷、碱解氮的含量，提高了土壤的孔隙度和含水量，降低了土壤容重和土壤pH值，同时也增加了土壤中各种酶的活性，优化了兰州百合根际土壤的微生态环境，促进百合生长。尽管T2处理配方优于T1处理配方，但是，由于商品化的微生物菌剂成分及质量存在一定差异，因此在使用过程中应重视对微生物菌剂的选择，本研究中选择特8TM微生物菌剂即可达到较好的处理效果；另一方面，在无法获得有效微生物菌剂产品的情况下，利用T1处理配方进行种子处理也是一种行之有效的方法。