松针／椰糠基质中微生物菌剂和微量元素对辣椒苗期生长的影响

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　　摘要：针对松针/椰糠基质分解不充分自身缺乏养分和微量元素，不足以满足辣椒苗期生长需求的问题，通过育苗盘试验，研究添加不同微生物菌剂和微量元素对辣椒苗期幼苗生理特性、叶绿素含量及叶绿素荧光特性的影响。结果表明，在绿陇0.16 g/株（A3）和克黄威0.08 g/株（B2）处理下辣椒幼苗生长效果最好，各生理指标与对照相比都显著提高，其中壮苗指数和根冠比分别增加49.66%、11.37%和44.30%、10.87%;叶绿素含量和PIabs较对照分别提高19.17%、34.76%和29.41%、32.37%。松针/椰糠基质中添加绿陇和克黄威可促进基质分解，有利于辣椒萌发，补充苗期营养，对PSII系统有较大影响，可促进幼苗光合作用等生理生长进程。
　　关键词：辣椒;微生物菌剂;微量元素;幼苗生长;生理生化指标
　　中图分类号：S641.3;S317         文献标识码：A
　　文章编号：0439-8114（2020）04-0035-07
　　Abstract： In terms of Pine needle/coconut matrix is not fully decomposed and lacks nutrients and trace elements， which is insufficient to meet the growth requirements of seedlings of Capsicum annuum L.. The effects of different microbial agents and trace elements on the physiological characteristics， chlorophyll content and chlorophyll fluorescence characteristics of Capsicum annuum L. seedlings were studied by seedling tray test. The results showed that under the treatment of Lvlong 0.16 g/plant（A3） and Kehuangwei 0.08 g/plant（B2）， the growth of Capsicum annuum L. seedlings was the best， and the physiological indexes were significantly improved compared with the control. The seedling index and root-shoot ratio increased by 49.66%， 11.37% and 44.30%， 10.87%， respectively. The chlorophyll content and PIabs increased by 19.17%， 34.76% and 29.41%， 32.37%， respectively. The addition of Lvlong and Kehuangwei to the pine needle/coconut matrix could promote the decomposition of the matrix， which was beneficial to the germination of Capsicum annuum L. and supplement nutrition at the seedling stage. It had a great influence on the PSII system and promoted the physiological growth process such as photosynthesis of the seedlings.
　　Key words： Capsicum annuum L.; microbial product; trace elements; seedling growth; physiological and biochemical indicators
　　無土栽培技术的发展对集约化育苗有重大意义[1]，在蔬菜栽培中育苗是非常重要的一个环节，培育出的幼苗质量直接影响了蔬菜后期的生长发育、产量和品质。而在无土栽培中育苗基质的质量和养分的合理配施都是影响幼苗质量的关键因素[2]。松针、椰糠等有机基质不仅具有固定作物的作用，还含有丰富的营养成分。但是直接利用松针或椰糠的传统无土栽培方式存在养分转化释放不稳定，造成作物苗期养分不足、生长受限等不良现象，通常无土栽培都需要不断从外部补充营养液等养分保证作物正常生长。在现代农业的持续发展下，蔬菜种植的规模不断扩大，因化肥过量造成的土壤和作物污染等诸多不足，促使有机生态型无土栽培技术的深入研究[3]。环保技术型的有机栽培基质应该是不使用传统营养液，利用本身养分分解，既可以保证作物生长又可以降解基质，减少基质废弃后对环境的污染[4-6]。环保生态栽培技术的发展使微生物菌剂和微量元素部分代替化肥的施肥方式也逐渐受到重视，越来越多的报道说明微生物菌剂能通过自身携带的有益微生物防治作物苗期病害的同时不断将基质中的物质转化代谢为有利于作物生长发育的肥料，进而达到促进营养生长、提高产量的效果[7]。而微量元素可以通过参与调节作物重要的生理生化过程，促进物质转化和呼吸光合作用，进而对作物生长有积极作用。贾倩[8]研究发现浸种和拌基质时添加微生物菌剂能够促进辣椒和黄瓜等6种蔬菜幼苗生长。刘广富等[9]研究发现在基质中添加微量元素可以提高辣椒产量和质量。
　　本试验选择廉价优质的松针/椰糠混合基质（比例1∶1）进行穴盘辣椒育苗试验，研究绿陇微生物菌剂和克黄威微量元素不同水平对辣椒幼苗生理生化特性、叶绿素及叶绿素荧光的影响。旨在为筛选出合适的施肥量，为加速松针/椰糠基质分解，促进辣椒幼苗生长，无土栽培培育辣椒壮苗提供科学依据和数据参考。 　　1  材料与方法
　　1.1  试验植物与基质
　　辣椒品种为牛角椒，种子购自四川省绵阳市农资贸易市场。
　　供试无土栽培基质为松针（Pine needle）和椰糠（Coconut coir），其中松针为腐熟松针，是松林落叶在自然条件发酵形成的松针层，购自河南省郑州市。椰糠购自广东省广州市。
　　1.2  试验肥料
　　供试肥料为微生物菌剂和微量元素，其中微生物菌剂为绿陇，购自山东绿陇生物科技有限公司，活菌数≥200亿/g。微量元素为克黄威，含有铁、锌、硼、锰、钼及其他增强抗性的营养元素，购自成都天杰有机农业发展有限公司。
　　1.3  试验设计与方法
　　1.3.1  试验设计  试验采用单因素设计，以不添加组分为对照，每种组分以最适添加量为中间水平设置了5个水平，共6个处理。微生物菌剂处理6个水平分别为CK（不施肥）、A1（0.08 g/株）、A2（0.12 g/株）、A3（0.16 g/株）、A4（0.20 g/株）、A5（0.24 g/株）。微量元素处理6个水平，分别为CK（不施肥）、B1（0.04 g/株）、B2（0.08 g/株）、B3（0.12 g/株）、B4（0.16 g/株）、B5（0.20 g/株）。
　　1.3.2  试验方法  试验于2018年5月14日在四川绵阳西南科技大学生物质材料工程中心试验场温室大棚中进行，大棚通风及透光性能良好。试验采用常用的32孔（4×8穴孔）长方形塑料育苗盘。育苗基质为松针和椰糠，其混合比例为1∶1，混合基质的基础理化性质为容重0.164 g/cm3，pH 5.58，电导率1.38 mS/cm，持水能力473%，总孔隙度89.28%，通气孔隙26.94%，持水孔隙62.38%，大小孔隙比0.43[10]。按照试验设计分别将所需添加的肥料量加入混合基质中，充分搅拌均分、装入育苗盘中，每处理1盘，重复3次。挑选圆润饱满的蔬菜种子经过24 h 55～60 ℃热水浸种消毒后，按每穴播种1粒播种于育苗盘中，播后浇透水。供试肥料作为基肥一次性添加到基质中，之后只需每2～3 d进行定量清水浇灌，以保持基质湿润，日常管理措施相同。
　　1.4  分析测定项目及方法
　　1.4.1  植物出苗率测定  在供试蔬菜播种7 d后统计出苗数量，计算出苗率。
　　1.4.2  幼苗形态指标测定方法  在植株出苗30 d后，用直尺测量从根颈到生长点的距离作为株高，用游标卡尺测量茎基部直径作为茎粗[3]。
　　1.4.3  幼苗生物量测定  每个处理中随机选取长势一致的20株植株采获，将地上部分和地下部分分开，用自来水洗净再用去离子水清洗2～3次，用吸水纸吸干表面水分后用电子天平立即称取鲜重。将幼苗装入信封袋中，放入提前升温至105 ℃的烘箱杀青10 min，降至85 ℃后烘干至恒重。用电子天平称取干重。
　　1.4.4  幼苗生理指标测定
　　1）叶绿素含量的测定。采用80%丙酮提取法。用打孔器取直径1 cm的新鲜幼苗叶片，将叶片剪碎后浸泡在80%的丙酮中提取色素，在663、645 nm两个波长下分别测定吸光值并计算叶绿素a、叶绿素b浓度[11]。
　　2）叶绿素荧光参数测定。选取长势相同生长部位相同的叶片，用M-PEA荧光仪（英国Hansatech公司）进行叶片暗处理，并测定。
　　1.4.5  计算方法与数据分析
　　壮苗指数=（茎粗/株高+地上部干重/地下部干重）×全株干重。
　　叶绿素a浓度=12.72×A663 nm-2.59×A645 nm
　　叶绿素b浓度=22.88×A645 nm-4.67×A663 nm
　　总叶绿素浓度=20.29×A645 nm+8.05×A663 nm
　　数据采用Excel 2013进行整理，DPS 7.05进行数据分析处理，之后用Origin Pro 8.5软件作图。
　　2  结果与分析
　　2.1  不同施肥量对辣椒出苗率的影响
　　播种7 d后统计出苗率（图1）。由图1可以看出，在无土栽培基质中添加不同量绿陇微生物菌剂时，随着添加量不断增加，辣椒出苗率不断提高，添加量为A3处理时出苗率最高，达98.5%，显著高于对照出苗率（87.6%）。当添加量高于A3时，出苗率开始下降但均高于对照。在基质中添加不同克黄威微量元素时，辣椒出苗率的趋势和添加绿陇微生物菌剂一样，均高于对照，呈现先上升后下降的趋势，当添加量为B2处理时达到最大出苗率，为99.0%，显著高于对照13个百分点。
　　2.2  不同施肥量对辣椒幼苗形态及生长量的影响
　　从辣椒根、茎形态方面以及地上部、地下部鲜重、干重等生长量方面可以看出幼苗的生长速度和健壮程度，是检测幼苗是否发育良好的一项重要生理指标。而通过计算得的壮苗指数是幼苗质量的综合指标，能直接反映幼苗的质量[8，12-14]。
　　2.2.1  不同微生物菌剂添加量对辣椒幼苗形态及生长量的影响  从表1可以看出，在不同量绿陇处理下，根长、株高、茎粗、鲜重和干重均呈现先增加后下降的趋势。与对照相比，各项指标均显著高于对照，说明添加微生物菌剂可以促进辣椒幼苗生长，不同添加量对幼苗生长促进效果不同。在A3处理下根长、株高、茎粗、全株鲜重和全株干重增加最为明显，比对照分别增加21.26%、27.78%、30.10%、68.24%、46.03%。
　　从表2可以看出，在不同量绿陇处理下，壮苗指数均显著高于对照，呈现先上升后下降趋势。在A3处理下壮苗指数增加最显著，比对照增加49.66%，其余各处理与对照也具有显著差异。根冠比和壮苗指数具有同样的变化趋势，除A5处理略低于对照外，其余均高于對照，在A2处理下达到最大根冠比（0.242 9），其次为A1处理，分别显著高于对照11.37%、9.81%，其余处理与对照相比差异不显著。 　　2.2.2  不同微量元素添加量对辣椒幼苗形态及生长量的影响  由表1可知，随着基质中克黄威添加量不断增加，根长、株高、茎粗、全株鲜重和全株干重变化趋势为先不断增加后逐渐下降，B5处理时低于对照。与对照相比，B1至B4处理各指标均存在显著差异，程度不同。当克黄威添加量为B2水平时，与对照相比，根长、株高、茎粗、全株鲜重和全株干重达到最大增加量，分别增加13.73%、13.46%、29.13%、48.11%、30.16%。
　　由表2可知，在基质中添加不同量克黄威对辣椒幼苗的壮苗指数和根冠比有一定影响，先逐渐增加到最大值后开始减小。添加量为B2处理下的壮苗指数和B4处理下的根冠比最大，分别为0.021 5和0.244 9，与对照相比，分别增加44.30%和12.29%。其中B1和B2处理对壮苗指数有显著影响，5个处理对根冠比影响无明显差异。
　　2.3  不同施肥量对辣椒幼苗叶绿素含量的影响
　　叶绿素是各类植物光合作用中能量转化的物质基础，其含量影响植株的生长和营养物质的含量[15]。不同绿陇和克黄威添加量对辣椒幼苗叶绿素含量的影响如图2所示。从图2可以看出，与对照相比， A1至A4各微生物菌剂处理叶绿素a和叶绿素总含量不同程度增加，而除A3处理外的各处理叶绿素b含量略减少;B1至B5各微量元素处理叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总含量均不同程度增加。在A3和B2处理时数值达到最大值，叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总含量分别为2.82、3.97、6.79 mg/g和2.70、4.68、7.37 mg/g，较无添加处理显著提高40.95%、7.39%、19.17%和35.05%、26.42%、29.41%。A5处理对叶绿素总含量略有抑制，A1和B5处理与对照相比均无明显差异。
　　2.4  不同施肥量对辣椒叶绿素荧光参数的影响
　　辣椒幼苗荧光基本参数初始荧光（Fo）、最大荧光（Fm）、潜在活性（Fv/Fo）和最大光化学效率（Fv/Fm）的变化情况见图3、图4。由图3和图4可知，与对照相比，添加绿陇和克黄威组分的Fm、Fv/Fo和Fv/Fm呈现先逐渐上升又逐渐下降的趋势，而Fo变化趋势相反。其中，CK的Fo最大，高达6 337，Fm、Fv/Fo和Fv/Fm最小，分别为31 476、4.323、0.802 7。在A3和B2处理下，Fo、Fm、Fv/Fo和Fv/Fm与CK相比有最显著差异（P<0.05），分别为5 446、35 237、4.569、0.822 7和5 558、34 213、4.566、0.816 0，表现为Fo分别显著减少14.06%和12.29%，Fm、Fv/Fo和Fv/Fm分别显著提高11.95%、5.69%、2.49%和8.70%、5.62%、1.66%。
　　由表3可知，在添加不同量绿陇和克黄威时，单位反应中心吸收的光能（ABS/RC）和单位反应中心耗散的能量（DIo/RC）随着组分添加量增加呈先减少后增加的趋势，单位反应中心捕获能力（TRo/RC）、单位反应中心捕获的用于电子传递的能量（ETo/RC）和光合性能指数（PIabs）则呈先增加后减少的趋势，与对照相比除B5处理的TRo/RC外均差异显著。在A3和B2处理下，辣椒幼苗PIabs最大，分别比对照增加34.76%和32.37%。
　　3  讨论
　　辣椒幼苗期是植株生长发育的关键时期，这期间根、茎、叶快速生长的同时花芽分化活跃，对营养反应敏感，需要栽培基质提供丰富的营养[16]。在无土栽培环境下，基质自身所含养分有限，通常需要配合营养液或其他组分来培育茁壮辣椒幼苗。微生物菌剂是一种多元素肥料，内含大量有益活菌物质及多种天然发酵活性物质，通过微生物生命活动代谢产物来改良植株生存微环境和營养条件，增强幼苗根系吸收能力，促进植株生长发育，抵抗病原菌，减轻病虫害，从而达到提高产量改善品质的功效[17-20]。有研究发现微生物菌剂可以提高土壤微生物数量，提高番茄等作物产量[21]。微量元素则是作物体内许多生理生化反应中必需的酶或辅酶的重要组成部分，与作物生长发育密切相关，添加适量的微量元素有利于作物生命活动，对产量和品质有积极作用[22]。趙素娥等[23]发现各种微量元素能够促进水稻根的呼吸活动和根系生长，提高水稻对矿质离子的运输能力。
　　辣椒幼苗株高是植株生长快慢的重要指标。而茎粗是壮苗的一个重要指标，能有效反映植株生长状况，在一定程度上反映植株的健壮程度。生长量则可以衡量穴盘苗的生长发育是否得到良好的养分供应。从试验结果来看，随着微生物菌剂和微量元素组分添加量的逐渐增加，各处理辣椒幼苗根长、株高、生长量等生理指标均呈现先升高后降低的趋势，但均显著优于对照。推测这是由于绿陇微生物菌剂是由现代发酵工艺复配而成，其中含有的枯草、地衣、解淀粉和侧孢芽孢杆菌等高效菌在辣椒根表面、根际和体内起到固氮、解磷、解钾等功能，加快松针/椰糠基质的分解起特定肥料效应，在一定范围内保证了植株苗期养分的需求[24]。再者菌落在生长过程中不仅会产生抗菌蛋白、有机酸、枯草菌素等多种溶菌、抑菌物质，还会分泌植物生长激素、细胞分裂素等有机化合物，增强免疫促进生长[25]。而克黄威中含有的Mn、Cu、B、Fe等营养元素在作物体内含量较少，但具有重要作用。这些微量元素参与到幼苗物质合成和呼吸作用等多种生理活动中，使原有的代谢活动运行更有效，利于幼苗生长发育[26]。两者在达到一定量后高浓度的绿陇和克黄威已达到最佳壮苗效果，过量的微量元素形成胁迫环境，导致壮苗效果逐渐下降。
　　叶片中叶绿素是植株进行光合作用的主要色素，是进行光合作用时捕获光能的重要物质，其含量代表植物光合能力的一个重要生理指标。本试验发现，当基质中逐渐增加绿陇和克黄威时，除A5处理下数值略低于对照外，其余各水平下辣椒幼苗的叶绿素含量先增加后减少且都高于CK。叶绿素和环境友好程度呈正相关，分析因为使用绿陇后有益菌群改善微生物环境，促进了幼苗对矿质元素的吸收，从而促进叶绿素的合成，说明绿陇有利于辣椒物质积累[27]。而克黄威中含有的Mn、Zn等微量元素被吸收后作为氧化还原剂参与叶绿素的形成过程，对叶绿素的合成有良好的作用。本试验结果与宋瑞磊[28]研究结果一致。 　　诸多生理指标中，叶绿素荧光特性和叶绿素含量一样与作物光合作用存在密切关系，可以准确快速地反映光合作用的能量转换轨迹。所以可以通过测量作物的Fo、Fm、Fv/Fo、Fv/Fm和PIabs等叶绿素荧光参数来研究环境变化后作物作出的相关反应。其中，Fo是植株在自然状态下光合作用强弱的表现，与色素含量及PSII情况密切相关，反映色素吸收光能的流向情况[29]。一般叶绿素含量较低，Fo越低，相应光能利用率较高。本试验表明，绿陇和克黄威的添加提高了辣椒幼苗叶绿素含量的同时显著降低了Fo，一定范围后，继续增加微生物菌剂和微量元素，Fo出现上升趋势，说明一定量的绿陇和克黄威有利于提高PSII的光能利用率。由Fm可以得知通过PSII的电子传递情况，反映植株光合特性[30]。试验结果显示，除B5处理外各处理Fm均比对照高，其中，A3和B2达到最大值，说明添加绿陇与克黄威有利于电子传递，植株可以更容易适应弱光环境。本研究中，绿陇与克黄威显著提高Fm的同时还有效提高了Fv/Fo、Fv/Fm、TRo/RC、ETo/RC和PIabs，降低了ABS/RC和DIo/RC等荧光参数，试验结果说明一定量绿陇与克黄威均能有效增大PSII反应中心的开放程度与活性，增大PSII电子反应程度，提高光合色素把光能转化为化学能的效率，进而实现光合作用的高效进行。但过量添加组分会形成肥料胁迫环境，使荧光参数相应降低或增加。这与王其传等[31]在微生物菌剂对日光温室辣椒生长和光合特性的影响中所得结果一致。
　　4  小结
　　1）在绿陇和克黄威各处理下，辣椒幼苗各生理指标与对照相比大致均得到了提高，在A3和B2水平下效果最好，鲜重和干重分别增加68.24%、46.03%和48.11%、30.16%，之后提高程度开始下降。说明适量的绿陇和克黄威有利于辣椒幼苗的生长发育。
　　2）在绿陇和克黄威除A5处理外，辣椒幼苗叶绿素含量均高于对照，A3和B2处理时增加效果最显著，分别为6.79 mg/g和7.37 mg/g，这说明微生物菌剂和微量元素影响了植株的生化过程;Fm、Fv/Fo、Fv/Fm和PIabs比对照显著增加，呈现先升高后降低的趋势，Fo、ABS/RC和DIo/RC则呈现先降低后升高的趋势，说明植株色素含量受到影响的同时PSII系统也受到较大影响。
　　3）不同处理下各生理生化指标均呈现抛物线趋势，在A5和B5两个处理中都出现一定抑制现象，试验结果说明两种组分对辣椒苗期的影响情况相似，一定量的添加有利于植株生长，施肥过量会造成胁迫影响。
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