不同活性菌配方的丸化种衣剂对高粱生物学及生理的影响研究

樊娟，龙海江，阎梦，任明见，蔡洪静，安柳，王言，胡安龙*

（1.贵阳人文科技学院经济与管理学院 贵州贵阳 550002；2.贵州大学农学院 贵州贵阳 550002）

高粱[Sorghum bicolor(L.) Moench]是我国重要的旱田作物之一，其具有多重抗性、光合效应高且强大的杂种优势，是抗旱、防洪赈灾的主要作物[1]。在我国，高粱的播种面积较大，分布较广，是我国北方和西南山区以及其他旱谷地区人民的主要粮食之一[2]。丸化种衣剂作为新型植物保护手段，可在种子表面形成可防治病虫害、针对性给肥、促进植株生长及种子大粒化的缓释层[3]，目前在烟草、芝麻、甜菜等种子上已有广泛应用[4]。生物型种衣剂能促进植株生长，诱导植株产生抗病性。Ramin 等人[5]使用荧光假单胞菌和哈茨木霉真菌包衣孜然种子，结果表明，在干旱胁迫环境下，包衣处理提高了孜然种子的性能，并在一定程度上缓解了干旱胁迫对种子萌发及幼苗生长带来的不利影响。黑曲霉（Aspergillus niger）因其具有强大的聚合物降解酶系统、产酸能力及蛋白质分泌能力而在工业上被广泛应用于发酵[6]。此外，黑曲霉还可溶解土壤中的难溶盐分[7]，改善土壤板结[8]，促进植株生长[9]，近年成为农业上的新型研究热点。粉红粘帚菌（Clonostachys rosea）是一种具有生防作用的真菌，对番茄幼苗具有一定的促生作用[10]。黑曲霉和粉红粘帚菌均适合开发为生物种衣剂，但目前关于将二者引入高粱丸化种衣剂中并探究最佳药种比及对高粱生长影响的研究鲜有报道。本文研究了2种活性菌丸化种衣剂的不同药种比对高粱种子萌发及幼苗生长的影响，以筛选出最佳的活性菌配方及包衣含量，为生物丸化种衣剂的开发和科学合理使用，以及高粱良种生产提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2022 年3 月在贵州省贵阳市花溪区贵州大学农学院育苗温室内进行。

主要试验材料为红缨子高粱种子（河北汉青种业有限公司产品）。

主要试剂为1×1010cfu/g 黑曲霉孢子粉（山东和众康源生物科技有限公司产品），1×1010cfu/g粉红粘帚菌孢子粉（北京启高生物科技有限公司产品），载体硅藻土、崩解剂羧甲基纤维素钠、滑石粉、警戒色酸性大红、成膜剂海藻酸钠（均购于山东优索化工科技有限公司产品）。

主要仪器设备为BY-300 包衣机（贵州大学农学院任明见老师提供）。

1.2 试验方法

1.2.1 高粱种子的精选

购买的种子置于1 000 mL 玻璃烧杯中，加入纯水没过种子表面，用玻璃棒搅拌，浸泡5 min后清除上层漂浮物，下层沉淀物沥水后置于900 mL 0.1%的高锰酸钾溶液中浸泡15 min 后取出，纯水反复清洗3遍后自然风干备用。

1.2.2 活性菌丸化种衣剂的制备

分别将黑曲霉孢子粉、载体硅藻土和崩解剂羧甲基纤维素钠混合制成含菌硅藻土，使黑曲霉孢子粉包衣浓度分别为2×108、4×108、6×108、8×108、1×109cfu/g（分别记作HQ2、HQ4、HQ6、HQ8、HQ10），粉红粘帚菌包衣浓度分别为1×106、2×106、4×106、8×106、1.6×107cfu/g（分别记作FH1、FH2、FH4、FH8、FH16）；警戒色酸性大红与成膜剂海藻酸钠混合制成1%的红色膜液。

1.2.3 丸化高粱种子的制备

经消毒、清洗、风干后的种子置于BY-300 旋转包衣机内，启动包衣机后不断加入含菌硅藻土，待丸化种子粒径达5 mm 后空转3 min 取出，将粒径不合格丸化种及杂质去除，重新将粒径达标丸化种放至包衣机内，添加红色膜液，待每一层膜液完全干透后再喷施第二层，如此反复，添加5层膜液后取出，35 ℃烘干即制成活性菌丸化高粱种。参照上述方法制备不含活性菌的空白丸化种。

1.3 测定项目和方法

1.3.1 室内发芽及出苗试验

参照国家标准《农作物种子检验规程》（GB/T 3543.1～7—1995）方法进行室内发芽试验。分别将20 粒活性菌丸化种置于底部有润湿棉花的无菌培养皿上，加入无菌水至种子浸润后置于恒温恒湿培养箱中，培养3 d后测定发芽势，7 d后测定发芽率，15 d 后计算出苗率，设置空白丸化种（WH）及未包衣裸种（CK）为对照，各处理重复3次。

发芽势（%）=发芽种子总数/种子总数×100

发芽率（%）=发芽种子总数/种子总数×100

出苗率（%）=出苗数/种子总数×100

1.3.2 盆栽幼苗素质

播种土为贵阳人文科技学院花溪校区试验田土与市购营养土1∶1混合，浸润土壤后播种20粒活性菌丸化种于塑质花盆内（φ=8 cm，h=10 cm），表面盖薄细土，置于恒温恒湿温室内进行培养，20 d后每个处理随机选取10株测定幼苗素质。根系活力、叶绿素含量、可溶性蛋白含量等测定参照李小方等使用的方法[11]。根系活力的测定采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法；使用分光光度计定量测定高粱幼苗叶绿素含量；可溶性蛋白含量的测定采用考马斯亮蓝G-250染色法测定。

1.4 数据处理

采用DPS 7.05 做方差分析和显著性检验，以α=0.5 为显著水平。Microsoft Excel 2010 软件数据统计分析作图。

2 结果与分析

2.1 不同活性菌配方丸化种衣剂对高粱发芽及出苗的影响

由表1 可知，黑曲霉孢子粉包衣处理（HQ）高粱种子发芽及出苗平均水平高于粉红粘帚菌包衣处理（FH）。FH1～FH16 发芽势较CK 分别降低11.66%、21.66%、1.66%、35.00%和46.66%，较WH分别降低13.33%、23.33%、3.33%、36.67%和48.33%，除FH4与CK和WH发芽势差异未达显著水平外（α=0.05），其余处理均显著降低高粱种子发芽势（α=0.05）；HQ2、HQ6、HQ8 及HQ10 发芽势较CK 分别降低3.33%、8.33%、16.66%和31.66%，较WH分别降低5.00%、10.00%、18.33%和33.33%，其中，HQ8 和HQ10 显著降低高粱种子发芽势（α=0.05）；FH8、FH16、HQ8 和HQ10显著降低高粱种子发芽率（α=0.05）；FH4 出苗率较CK 和WH 提高5%，HQ4 较CK 和WH 提高6.66%，其余处理则使出苗率下降，且FH2、FH8、FH10、HQ8 和HQ10 均显著降低种子出苗率（α=0.05）。

表1 不同活性菌配方包衣高粱对种子发芽及出苗的影响

2.2 不同活性菌配方丸化种衣剂对高粱幼苗素质的影响

活性菌包衣对高粱幼苗根长、株高及单株鲜重有较明显的影响。由图1（图中误差线为标准误差，图2—图5 同） 可知，FH1、FH2、FH8、FH16、HQ8 及HQ10 显著抑制幼苗根系生长，使根长分别减少3.27、2.20、5.10、4.70、1.13 cm 和5.50 cm（α=0.05）；

图2 不同活性菌配方包衣对高粱幼苗株高的影响

由图2可知，除FH1外，其余处理均使高粱幼苗矮化，株高降低。FH2～FH16 使株高分别降低5.33、1.86、3.93、6.40 cm，HQ 处理使株高分别降低2.26、3.00、3.40、5.86、3.30 cm，其中FH2、FH16及HQ8的抑制作用达显著水平（α=0.05）。

由图3可知，FH处理后，以FH4处理的单株鲜重最高，为0.11 g，与CK处理、WH处理比较，分别增加了0.04、0.05 g；HQ处理后，以HQ4处理的最高为0.13 g，与CK处理、WH处理比较，分别增加了0.06、0.06 g，且差异显著（α=0.05）。

图3 不同活性菌配方包衣对高粱幼苗单株鲜重的影响

2.3 不同活性菌配方丸化种衣剂对高粱根系活力的影响

由表2 可知，除HQ10 和WH 外，其余处理均显著提高了植株的根系活力（α=0.05）；FH 处理中，FH1、FH2、FH4、FH8 及FH16 使植株根系α-萘胺氧化量较CK 提高13.49、13.71、35.49、30.45、10.98 μg·g-1·h-1，以FH4提升根系活力作用最为显著（α=0.05）；HQ处理中，各处理使植株根系α-萘胺氧化量分别提高10.48、32.62、28.95、19.02、2.37 μg·g-1·h-1，HQ4显著增加植株根系活力（α=0.05）。

表2 不同活性菌配方包衣对高粱根系活力的影响

2.4 不同活性菌配方丸化种衣剂对高粱幼苗叶绿素含量的影响

由图4（图中误差线为标准误差，下图同）可知，丸化及各活性菌丸化处理均能显著增加高粱幼苗的叶绿素含量（α=0.05）。WH 使幼苗叶绿素含量提高4.1 mg/g；FH 各处理分别使幼苗叶绿素含量增加5.92、6.58、13.22、10.08、7.55 mg/g，其中以FH4提高叶绿素含量作用最为显著（α=0.05）；HQ处理中，各处理使高粱幼苗叶绿素含量分别增加7.61、12.65、9.24、6.29 mg/g 及2.59 mg/g，以HQ4作用最为显著（α=0.05），且HQ4处理后，随着菌含量的上升，高粱幼苗叶绿素下降，且各处理之间差异达显著水平（α=0.05）。

图4 不同活性菌配方丸化种衣剂对高粱幼苗叶绿素含量的影响

2.5 不同活性菌配方丸化种衣剂对高粱幼苗可溶性蛋白含量的影响

由图5可知，丸化及各活性菌丸化处理均能显著增加高粱幼苗的可溶性蛋白含量（α=0.05）。WH 处理使可溶性蛋白含量增加0.045 mg/g；FH各处理分别可溶性蛋白含量分别增加0.064、0.080、0.117、0.075、0.063 mg/g；HQ各处理使可溶性蛋白含量分别增加0.096、0.174、0.153、0.105 mg/g和0.040 mg/g，其中以HQ4处理作用最为显著，HQ6 次之，随着菌含量的增加，幼苗可溶性蛋白含量逐渐减少，且HQ4、HQ6 与HQ8、HQ10之间差异显著（α=0.05）。

图5 不同活性菌配方丸化种衣剂对高粱幼苗可溶性蛋白含量的影响

3 讨论与结论

在植株生长过程中，种子萌发源于水分的吸收，水分吸收是启动种子萌发的关键触发因素[12]。种子丸粒化处理是在种子外层包裹具有针对性功能的附着物，以达到种子大粒化、提供营养、减少病虫害及增加植株抗逆性等目的[13]。芦光新[14]等人研究指出，采用羊粪和黏土为主要填充剂和粘合剂的包衣材料制作4种牧草丸化种子，经丸化处理的牧草种子萌发期均有延迟，发芽势、发芽率及发芽指数等指标均显著降低。而在本研究中，使用以硅藻土及羧甲基纤维素钠为主要填充剂及粘合剂的丸化包衣材料处理高粱种子后，未添加活性菌的丸化种子与裸种发芽势、发芽率及出苗率均无显著差异，丸化处理虽降低了种子的发芽势，但未达到显著水平。结果不一致的原因可能是填充剂、崩解剂及种子的不同导致种子萌发期间吸收水分的时间和能力产生差异，从而对种子发芽产生不一样的影响。罗振亚[15]研究表明，在棉花丸化种衣剂中添加枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）YZ菌株原粉可防治棉花苗期病害，实现壮苗、发根效果。本研究证实，在丸化种衣剂中添加适量的粉红粘帚菌和黑曲霉可提高种子发芽率及出苗率，但菌含量过量会导致高粱种子发芽势、发芽率及出苗率显著降低。

Ramzan 等[16]用生防制剂将绿豆丸化后进行播种，可促进绿豆根系生长及定植。本研究表明，使用粉红粘帚菌及黑曲霉丸化种衣剂处理高粱种子，可使高粱植株株高降低，根长伸长，单株鲜重增加。高粱茎秆较细，在生长过程中株高过长会使高粱植株的抗倒伏能力减弱。因此，本文中的丸化处理使高粱植株矮化，但结合根长和单株鲜重综合分析得出，高粱幼苗生长良好，添加粉红粘帚菌及黑曲霉菌的丸化种衣剂对高粱植株生长发育是有促进作用的。

熊海蓉[17]等研究指出，用丸化型种衣剂包衣水稻种子可使水稻的根系活力、脯氨酸含量、成秧率及叶绿素含量提高。陈红刚[18]等人的研究也表明，丸化处理可使党参植株幼苗叶绿素含量增加，增强其光合作用能力，使植株幼苗素质增强。本文中，在丸化种衣剂中添加适量的粉红粘帚菌和黑曲霉可提高植株幼苗根系活力、叶绿素及可溶性蛋白含量，但菌含量过量会导致高粱植株幼苗素质降低。

因此，采用4×106cfu/g粉红粘帚菌及4×108cfu/g黑曲霉丸化种衣剂包衣高粱种子，可使高粱生长发育健壮。其中，以4×106cfu/g 粉红粘帚菌促进植株根长、根系活力及叶绿素含量效果最好，4×108cfu/g黑曲霉则对促进高粱种子萌发、出苗、植株单株鲜重及可溶性蛋白含量效果最佳。因此，在生产中，推荐使用4×108cfu/g 黑曲霉包衣高粱种子。