5种微生物菌剂对冬季生菜幼苗生长的应用效果评价

曹彩红　曹玲玲　田雅楠　张松阳　王忠义　张敬锁

摘    要：为探明微生物菌剂对冬季生菜幼苗生长以及品质的影响，选取微宝（巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium）、甲等兵（枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis）、苗宝宝（长枝木霉菌Trichoderma longibrachiatum）、精赞（蕈状芽孢杆菌Bacillus mycoides）和天合一号（加纳木霉菌Trichoderma ghanense）5种微生物菌剂，采用浇灌法施用于生菜幼苗根部，测定了幼苗的发芽、生长和生理指标的变化，并通过隶属函数法进行了综合分析。结果表明：生菜在施用微宝和甲等兵2种菌剂后，幼苗长势显著提高，与对照相比，干物质积累量分别增加了144.4%、155.6%，壮苗指数显著提高了200.0%、125.0%，根系活力提高了74.8%、75.4%。与此同时，幼苗的POD、SOD和CAT等活性显著提高，丙二醛含量显著降低，综合提高秧苗抗性，提高秧苗冬季生产抗寒性。而其他3种菌剂对幼苗的发芽、生长、生理影响不明显。基于隶属函数法综合分析表明，微宝和甲等兵2种菌剂的隶屬函数值较大。综上，微宝和甲等兵适宜生菜壮苗培育。

关键词：生菜；幼苗；微生物菌剂；生理指标

中图分类号：S636.2         文献标识码：A          DOI 编码：10.3969/j.issn.1006－6500.2023.08.005

Application Evaluation of Five Microbial Agents on the Growth of Lettuce Seedlings

CAO Caihong， CAO Lingling， TIAN Yanan， ZHANG Songyang， WANG Zhongyi ， ZHANG Jingsuo

（Beijing Agricultural Technology Extension Station， Beijing 100029， China）

Abstract： The effects of microbial agents on growth and qualities of lettuce seedling are  studied.Weibo （Bacillus megaterium），Jiadeng bing（Bacillus subtilis），Miaobaobao（Trichoderma longibrachiatum）， Jingzan （Bacillus mycoides） and Jianhe No.1（Trichoderma ghanense） were irrigated to the roots of lettuce for 3 times after breeding， and water was used as control. The indexes were tested including sprouting， growth and plant physiology in three aspects， and they ware comprehensively confirmed via membership function evaluation method. The results showed that Bacillus megaterium and Bacillus subtilis could promote plant growth. The dry weight was increaed by 144.4% and 155.6% respectively， and it was improved by 200.0% and 125.0% in the seedling index， and 74.8% and 75.4% in root activity compared to the control. Meanwhile， POD， SOD and CAT activity of seedlings had sustainably increased， and MAD content had decreased. They were enhanced the cold tolerance in winter. But the other three bacterials had no obvious effect. According to the comprehensive comparison，the value of B.megaterium and B.subtilis were larger than the others. In summary， Weibao and Jiadengbing are better growth-promotion effect on lettuce seedlings.

Key words： lettuce; seedling; microbial agents; physiological indicators

生菜（Lactuca sativa. var. ramosa Hort.）是一种营养高、热量低的保健蔬菜，富含膳食纤维、蛋白质、维生素和钙、铁等[1-2]，含有特有物质莴苣素，具有生长快、周期短、茬口多、产量高、就近生产、易保鲜、损耗小等优势，在保障北京菜篮子供应中发挥着重要作用。FAO数据显示，2020年我国生菜和菊苣类播种面积 60.64万hm2，占全球播种面积的49.45%[3]。据不完全统计，2021年北京地区生菜播种面积0.43万hm2，播种面积最大，有“京城第一叶菜”之称，年需育苗量2.56亿株。

健壮的秧苗可增强定植后蔬菜田间长势，为高产稳产奠定基础，同时提高其抗逆性，有效降低种植过程中的病虫害发生率，减少农药化肥施用，保障蔬菜安全和品质。微生物可附着在植物根系，或寄生在植物体内与之形成共生[4]。前人研究表明，在番茄[5]、黄瓜[6-7]、西瓜[8]、辣椒[9]等育苗或田间生产过程中，添加适宜的微生物菌剂，可有效增强抗逆性，减少病害发生率，改善品质，提高产量，调理土壤微生物菌群等。但在有机蔬菜生产过程中，按照有机生产要求，通过添加微生物菌剂培育健壮种苗的研究相对较少。有机生产与常规生产在日常管理环节上差别较大，不允许施用任何化学药剂和肥料，目前可使用投入生产的品种种类少。微生物菌剂是一种通过土壤或植物体内分离得到有益菌种，进行扩繁制成的生物药剂[4]，可促进幼苗生长发育，是培育壮苗的有效方法，也是提高蔬菜产量和品质的新途径。因此，本研究选取5种通过有机认证或符合有机生产工艺的微生物菌剂，在苗期喷灌，通过调查生菜幼苗生长的状况，测定其生理指标，最终筛选出适宜北京市生菜生长的微生物菌剂，以期为培育健壮幼苗提供科学依据。

1 材料與方法

1.1 试验材料

生菜品种：‘射手101，购买于北京圣华德丰种子有限公司。

微生物菌剂共5种，详见表1。

基质：育苗基质为山东鲁青育苗基质，主要成分为草炭、蛭石、珍珠岩，不添加任何肥料及化学试剂，符合有机生产要求。

1.2 试验方法

试验地点：北京市密云春播农庄、昌平金六环农业园、北京中农富通园艺公司和北京鑫福农业科技发展有限公司4个有机蔬菜生产基地的日光温室。试验时间：2022年1月22日同一时期播种，2月25日采样。实施过程：在日光温室播种，采用105孔穴盘，每种菌剂为1个试验处理；巨大芽孢杆菌粉剂稀释250倍，即每2 g溶于500 mL水中，其他4种菌剂均稀释500倍，即每克溶于500 mL水中；菌剂采用浇灌方式接种，分别为播种后第1、10、20天时各浇灌1次，每个穴盘的幼苗用500 mL菌剂溶液浇透，等量清水为对照。每个处理3次重复；苗期无喷施杀菌剂，浇水施肥及病虫害防治等与基地常规管理统一。

1.3 性状调查

发芽期调查：生菜播种后第3、5天分别调查发芽数，计算得出发芽势和发芽率。

发芽势=第3天发芽种子数/供试种子数 ×100 %（1）

发芽率=第5天发芽种子数/供试种子数 ×100 %（2）

成苗期调查：生菜于播种后第30天，统一进行田间调查与取样，每盘随机选取5棵进行叶片数、株高、茎粗、最大叶长、最大叶宽、地上部鲜质量、地上部干质量、根鲜质量、根干质量等指标测量；株高为地上到自然高度的位置，茎粗为第一节中间部位的粗度，最大叶长为植株最大叶片的长度，最大叶片宽为最大叶片的最宽处的宽度，最大叶叶柄长是指最大叶的基部至叶片的长度。利用万深LA-S全能型植物分析仪系统对生菜全部叶片以及根进行扫描与分析，测得叶总面积以及根长度（cm）、根总面积、根总体积。从根基部剪开，分别称量地上鲜质量与根鲜质量，再将地上部和根部在105 ℃杀青10 min，75 ℃烘干至恒质量，测定其干质量，计算壮苗指数。

生菜壮苗指数= 茎粗 / 株高 × 全株干质量（3）

1.4 生理指标测定

根系活力采用测定脱氢酶活性法（TTC法）[10]；将幼苗地上部与根部磨碎后，混合均匀，取样进行SOD、POD、CAT和MDA的活性测定，其中SOD 活性测定采用氯化硝基四氮唑蓝光化还原法（NBT法）[11]，POD活性测定采用愈创木酚法[12]，CAT活性测定采用紫外吸收法[13]；MDA含量采用硫代巴比妥酸法（TBA法）测定[14]。

1.5 数据分析

采用Excel 2017和SPSS 22.0软件进行数据分析，采用单因素方差分析各菌剂处理间的显著性差异，采用隶属函数法综合评价菌剂的应用效果[15]。

若某一指标与生菜幼苗生长呈正相关，隶属函数值计算公式为：

U（Xi）=（X-Xmin）／（Xmax-Xmin），i=1，2，3，…n（4）

若某一指标与生菜幼苗生长呈负相关，则用反隶属函数进行计算。反隶属函数计算公式：

U（Xi）=1-（X-Xmin）／（Xmax-Xmin），i=1，2，3，…n。（5）

式中，X为某项指标的测定值；Xmax为该指标的最大值，Xmin为该指标的最小值。

2 结果与分析

2.1 5种微生物菌剂对生菜幼苗发芽的影响

由表2可知，与清水对照相比，施用微宝、甲等兵、精赞和天合1号4种微生物菌剂对生菜种子的发芽状况无显著影响；但施用精赞后，却显著降低生菜发芽势和发芽率，与对照相比，发芽势为37.3%，降低55.0%，发芽率为87.0%，降低6.5%。

2.2 5种微生物菌剂对幼苗生长的影响

2.2.1 5种微生物菌剂对生菜幼苗生长指标的影响由表3和表4可知，不同微生物菌剂对生菜幼苗除叶片数外的生长指标呈现显著性差异。幼苗叶片数量在各处理间无显著差异；添加甲等兵和苗宝宝2种菌剂后，植株显著增高，其他处理无显著差异；添加微宝、甲等兵和苗宝宝后幼苗茎粗显著增加，分别为3.21、3.16、2.99 cm，与对照相比增加31.0%、29.0%、22.0%；添加苗宝宝后，叶柄长为2.57 cm，显著长于对照和其他菌剂，与对照相比，长度增加1.57 cm，增加幅度为152.4%，幼苗呈现徒长趋势，其他菌剂无显著差异；微宝和甲等兵2种菌剂处理后，幼苗叶面积、根长度、根表面积、根体积均显著高于其他处理，植株地上鲜质量和根鲜质量也显著高于其他处理，分别为2.93、3.57、0.54、0.54 g，与对照相比显著增加。因此，微宝和甲等兵2菌剂对生菜秧苗的生长具有显著促进作用。

2.2.2 5种微生物菌剂对生菜幼苗干物质积累和壮苗指数的影响 由表5可知，施用微宝和甲等兵2种菌剂后，幼苗的干物质积累量分别达到0.22、0.23 g，显著高于对照，分别增加了144.4%、155.6%；壮苗指数分别为0.09、0.07，与对照相比显著提高了200.0%、125.0%，而其他3种菌剂在干物质积累量和壮苗指数上与对照无显著差异。

2.3 5种微生物菌剂对生菜生理指标的影响

2.3.1 5种微生物菌剂对生菜根系活力的影响 由图1可知，施用5种微生物菌剂均可显著提高生菜的根系活力。生菜幼苗的根系活力从高到低顺序依次为：天合一号（110.76）>甲等兵（89.59）>苗宝宝（89.45）>微宝（89.28）>精赞（70.54）>CK（51.07），与CK相比，分别提高了116.9%、75.4%、75.2%、74.8%、38.1%。

2.3.2 5种微生物菌剂对生菜抗氧化物酶活性和丙二醛的影响 如图2至图5所示，施用5种微生物菌剂后，生菜幼苗呈现不同程度显著性差异。与对照相比，5种微生物菌剂处理后，秧苗的SOD活性均呈现显著性提高，依次为：精赞>甲等兵>微宝>苗宝宝>天合一号>CK，分别提高了177.5%、92.1%、53.7%、25.7%、11.2%；POD和CAT 2种酶活性最高的均是微宝，分别为130、20 U·g-1，与对照相比，分别提高了50.0%、140.1%，而苗宝宝处理后，POD降低13.5%；CAT显著降低30.0%。微宝和天合一号处理后，秧苗的MDA含量显著降低了16.7%、20.4%，其他菌剂无显著差异。

2.4 基于隶属函数的综合评价

为综合评价不同品种的品质性状，利用隶属函数法对测定的发芽势、发芽率、株高等12个指标进行分析。由表6可知，通过对生菜发芽指标、生长指标、生理指标综合分析，5种微生物菌剂的平均隶属函数值排序为：甲等兵>微宝>苗宝宝>天合一号>精赞>CK，其中函数值>0.5的是甲等兵和微宝，幼苗综合指标俱佳，甲等兵最优，微宝次之。

3 讨论与结论

微生物菌剂以混拌基质或灌根的方式进行蔬菜育苗或栽培，可以显著促进秧苗的生长与发育，提高抗性[7，16]。季倩茹等[17]研究表明，根施巨大芽孢杆菌、多粘性芽孢杆菌及枯草芽孢杆菌均能显著增加黄瓜植株生物量。马飞等[18]通过在育苗基质中添加5 × 1010 CFU·g-1的甲基营养型芽孢杆菌，显著促进黄瓜根系的生长，提高幼苗整株生物量及N、P、K 元素积累量，具有显著的促生壮苗功能[19]。上述研究与本研究结果类似，即施用甲等兵（枯草芽孢杆菌）和微宝（巨大芽孢杆菌）可显著提高生菜壮苗指数，促进幼苗生长，加速成苗，提高幼苗质量。而葛立傲等[20]研究表明，枯草芽胞杆菌处理后的生菜出苗率显著降低，在苗中期，枯草芽孢杆菌、木霉菌对幼苗生长有一定的抑制作用；而在苗后期，枯草芽孢杆菌对幼苗生长的促进作用较大。这与本研究结果稍有不同，原因可能是枯草芽孢杆菌使用的浓度不同。有研究表明，高浓度的枯草芽孢杆菌会对种子萌发有一定的抑制作用。因此，菌剂在大面积推广使用前，要扩宽菌剂浓度试验范圍，以便寻找到不同菌剂的适用浓度。

微生物是基质的重要组成部分，不仅参与植物的生长，同时对于稳定根系微生态环境，改善根系构型，促进植物对于水分和养分的吸收具有重要作用[4，21]。张祖衔等[22]通过在黄瓜苗期施加枯草芽孢杆菌和哈茨木霉，发现其对黄瓜幼苗根系形态、分布、构型表现出不同程度显著地促进作用，采用50%枯草芽孢杆菌+50%哈茨木霉混合菌剂灌根的促生作用与其两者单施相比更为显著。本研究中，施用微宝和甲等兵处理后，幼苗根长度、根表面积、根体积均显著高于对照及其他处理，促进了根系生长，与前人研究结果基本一致，表明2种菌剂的效果明显。

SOD、POD、CAT是植物体内抗氧化系统中重要成员，在逆境胁迫条件下，通过调节自身酶活性，增强抗逆性。因此，酶活性的高低能够反映植物抗逆性的强弱[23]。丙二醛是膜脂过氧化过程中最重要的产物，它的产生能加剧膜的损伤。因此，其含量的高低可反映植物遭受逆境伤害的程度和抗逆性[24]。王亚楠等[26]和付严松等[26]研究表明，微生物菌株可分泌植物生长调节物质或通过分泌多种信号物质以促进植株自身分泌生长激素来促其生长发育。胡晨曦等[27]采用枯草芽孢杆菌进行种子包衣处理，降低了叶片MDA含量，提高了SOD、POD 和CAT 活性，增强了辣椒幼苗的抗逆能力。本研究育苗时期正是北方冬季，夜间温室内温度在5～8 ℃，施用甲等兵和微宝后，秧苗的SOD、CAT、POD 活性显著增加，表明在低温条件下，植株的抗氧化系统酶活性增强，抗逆能力随之增强，利于幼苗生长；而MDA 含量明显降低，说明幼苗的生物膜在抵御外界低温胁迫条件下发挥作用，缓解膜脂氧化程度，起到保护植株的作用。

蔬菜秧苗质量性状是一个综合指标，受环境影响较大，利用单一指标进行评价具有片面性和不稳定性。而隶属函数值法是一种较好的综合评价方法，根据多个性状计算出的隶属函数平均值可以综合反映幼苗质量优劣[27]。本研究通过对生菜幼苗发芽指标、生长指标和生理指标的综合分析，结果表明，巨大芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌均适宜生菜幼苗生长。

综上所述，生菜在施用微宝和甲等兵后，幼苗生长显著提高，干物质积累量分别增加了144.4%、155.6%，壮苗指数显著提高了200.0%、125.0%；同时根系活力提高74.8%、75.4%，抗氧化物酶活性显著提高，丙二醛含量显著降低。通过隶属函数综合分析，这2种微生物菌剂适宜在生菜幼苗培育过程中施用。值得注意的是，幼苗定植到田间后，微生物能否继续与植株共存，能否在田间长势、控病防虫和增加产量等方面产生积极作用仍需进一步研究。此外，育苗过程中，无论使用哪种菌剂，务必先开展小范围的试验，综合评价其效果，明确最佳浓度和施用方法，方可大面积应用。

参考文献：

[1] 付雅丽， 牛瑞生， 樊建英， 等. 生菜生物技术育种研究进展[J]. 江西农业学报， 2007， 19（10）： 94-95， 117.

[2] 张明月， 秦晓晓， 郝敬虹， 等. 北京地区冬季不同品种生菜的品质分析[J]. 北京农学院学报， 2018， 33（2）： 48-52.

[3] 杨登辉， 刘新. 农小蜂： 2021年中国生菜产业数据分析报告[EB/OL]. （2022-01-07）[2023-02-22]. https：//www.163.com/dy/article/GT4KM52G0511B3FV.html.

[4] 束胜， 蔡忠， 朱忠贵， 等. 微生物菌剂在蔬菜基质研发与应用上的研究进展[J]. 长江蔬菜， 2016（14）： 36-40.

[5] 王西芝. 三种不同有益微生物复合菌剂在番茄育苗中的应用[D]. 郑州： 河南农业大学， 2015.

[6] 安亚虹， 周珩， 李婧， 等. 黄瓜防病促长型微生物制剂的筛选与利用[J]. 中国蔬菜， 2014（2）： 36-41.

[7] 张钰， 孙锦， 郭世荣. 基质中添加微生物制剂对黄瓜幼苗生长和枯萎病抗性的影响[J]. 西北植物学报， 2013， 33（4）： 780-786.

[8] 王明霞， 严从生， 孙学良， 等. 不同微生物菌剂对西瓜幼苗生长的影响[J]. 安徽农学通报， 2021， 27（7）： 76-78.

[9] 韦峰， 祁娟霞， 李佳梅， 等. 不同光质对辣椒种子萌发、幼苗生长及抗寒性的影响[J]. 浙江农业学报， 2015， 27（11）： 1932-1938.

[10] 李合生. 植物生理生化实验原理和技术[M]. 北京： 高等教育出版社， 2000： 119-120.

[11] 屠洁， 沈文飚， 林国庆， 等. 一氧化氮供体SNP干扰NBT光化还原法测定小麦叶片SOD活性的消除[J]. 植物生理学通讯， 2003， 39（5）： 483-485.

[12] 趙炀， 李永生， 高秀峰. 基于愈创木酚荧光减量准确测定过氧化物酶活性的新方法[J]. 分析化学， 2015， 43（7）： 1040-1046.

[13] 李小方， 张志良. 植物生理学实验指导[M]. 5版. 北京： 高等教育出版社， 2016.

[14] 侯福林. 植物生理学实验教程[M]. 北京： 科学出版社， 2004： 91.

[15] 毛达如. 植物营养研究方法[M]. 北京： 北京农业大学出版社， 1994： 43-79.

[16] 吴亚胜， 王其传， 祁红英， 等. 育苗基质中添加丛枝菌根真菌菌剂对辣椒幼苗生长和光合参数的影响[J]. 蔬菜， 2018（7）： 12-16.

[17] 季倩茹， 陈静， 胡远亮， 等. 3种芽孢杆菌菌剂对黄瓜枯萎病的防效及其作用机制初探[J]. 华中农业大学学报， 2020， 39（5）： 101-107.

[18] 马飞， 王菁， 王君正， 等. 甲基营养型芽孢杆菌对黄瓜穴盘育苗效果的影响[J]. 中国蔬菜， 2022（9）： 39-46.

[19] 胡晓辉， 王君正， 彭铁梨， 等. 夏季黄瓜穴盘育苗施用甲基营养型芽孢杆菌的效果分析[J]. 农业机械学报， 2020， 51（9）： 284-293.

[20] 葛立傲， 刘小英， 罗杰， 等. 不同微生物菌剂对结球生菜幼苗生长的影响[J]. 上海蔬菜， 2019（5）： 63-64， 78.

[21] 陈伟立， 李娟， 朱红惠， 等. 根际微生物调控植物根系构型研究进展[J]. 生态学报， 2016， 36（17）： 5285-5297.

[22] 张祖衔， 邓薇， 李春， 等. 施加枯草芽孢杆菌和哈茨木霉对黄瓜幼苗生长的影响[J]. 北方园艺， 2021（23）： 11-20.

[23] 班兆军， 关军锋， 李莉， 等. 非生物胁迫下植物体内活性氧产生和抗氧化机制的研究概述[J]. 中国果菜， 2012， 32（5）： 40-47.

[24] 王亚楠， 陈莹莹， 吴玉洪， 等. 甲基营养型芽孢杆菌对黄瓜促生作用及其机理研究[J]. 北方园艺， 2020（12）： 1-7.

[25] 付严松， 李宇聪， 徐志辉， 等. 根际促生菌调控植物根系发育的信号与分子机制研究进展[J]. 生物技术通报， 2020， 36（9）： 42-48.

[26] 胡晨曦， 肖洒， 陈刚， 等. 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[J]. 福建农业学报， 2021， 36（9）： 1017-1024.

[27] 莫言玲， 郑俊鶱， 杨瑞平， 等. 不同西瓜基因型对干旱胁迫的生理响应及其抗旱性评价[J]. 应用生态学报， 2016， 27（6）： 1942-1952.

收稿日期：2023-05-04

基金项目：北京市设施蔬菜创新团队（BAIC01-2023）；北京市设施蔬菜创新团队（BAIC01-2022）

作者简介：曹彩红（1987—），女，河南许昌人，高级农艺师，硕士，主要从事蔬菜集约化育苗及有机栽培技术研究与示范推广。

通讯作者简介：张敬锁（1973—），男，安徽含山人，正高级农艺师，硕士，主要从事农产品安全生产技术研究与示范推广。