樊 娟，衛(wèi)國(guó)羽，張洪珍，趙 微，邱紅波，胡安龍，2*，李 祝

（1.貴州大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，貴州 貴陽 550025；2.貴州大學(xué) 作物保護(hù)研究所，貴州 貴陽 550025；3.貴州大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽 550025）

【研究意義】種衣劑（seed coat）是種子處理中常用的劑型，一般是由農(nóng)藥、微肥及助劑等加工制成，可在種子表面形成具有防治病蟲害、針對(duì)性給肥及促進(jìn)植株生長(zhǎng)的緩釋庫[1]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】種子丸?；诜N衣劑的基礎(chǔ)上增加了將種子大粒化的優(yōu)點(diǎn)，我國(guó)從20世紀(jì)80年代開始研究丸化種，目前在煙草、棉花、甜菜、芝麻等種子丸化技術(shù)方面已有一定的進(jìn)展[2]。但關(guān)于高粱種子丸粒化的研究較少，關(guān)于生物型丸化種衣劑包衣高粱種子以探究其生物學(xué)效應(yīng)的報(bào)道更是鮮有。黑曲霉（Aspergillus niger）是一種重要的工業(yè)發(fā)酵菌，因其強(qiáng)大的聚合物降解酶系統(tǒng)、產(chǎn)酸能力及蛋白質(zhì)分泌能力而被廣泛應(yīng)用[3]。目前，對(duì)黑曲霉的研究集中于其發(fā)酵產(chǎn)酸優(yōu)化[4-5]、產(chǎn)酶特性[6-7]及分子改造[8-9]等方面，此外，對(duì)其抑菌效果也有探究，劉芳等[10]研究發(fā)現(xiàn)，黑曲霉粗提取物對(duì)青枯雷爾式菌（Ralstonia solanacearum）及根癌農(nóng)桿菌（Agrobac?terium tumefaciens）具有良好的抑制效果，趙妗頤等[11]研究也表明，黑曲霉可明顯抑制齊整小核菌（Sclero?tium rolfsii Saccardo）的生長(zhǎng)。不僅如此，黑曲霉還具有降解煙嘧磺隆的能力[12]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】但到目前為止，將黑曲霉用于丸化高粱種子包衣的研究還未見報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究將黑曲霉作為丸化種衣劑的主要有效成分，對(duì)高粱種子進(jìn)行包衣，評(píng)價(jià)其對(duì)高粱種子萌發(fā)及生長(zhǎng)的影響，以期為生物型丸化種衣劑的研發(fā)提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 主要試驗(yàn)材料及試劑

主要試驗(yàn)材料：高粱種子（黔高8號(hào)，由國(guó)家小麥中心貴州分中心提供）主要試劑：5×109cfu/g黑曲霉孢子粉（貴州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院李祝教授提供）、98%阿維菌素（武漢榮燦生物科技有限公司）、崩解劑羧甲基纖維素鈉（山東優(yōu)索化工科技有限公司）、載體粘土（山東優(yōu)索化工科技有限公司）、填料凹凸棒土（山東優(yōu)索化工科技有限公司）、滑石粉（山東優(yōu)索化工科技有限公司）、警戒色酸性大紅（山東優(yōu)索化工科技有限公司）、成膜劑海藻酸鈉（山東優(yōu)索化工科技有限公司）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法

1.2.1 種衣劑的配制 將0.5，1，2 g 黑曲霉孢子原粉、0.5%的殺蟲劑阿維菌素、0.02%的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、4%崩解劑羧甲基纖維素鈉、10%的凹凸棒土、5%滑石粉、1%酸性大紅、0.1%海藻酸鈉及77.38%～78.88%的載體粘土混合均勻，置于電子恒速攪拌器下攪拌3 h后制成。

1.2.2 高粱種子的精選 將種子置于篩子內(nèi)，吹風(fēng)機(jī)中等風(fēng)力與篩子斜45°吹出種子內(nèi)的灰塵、較輕顆粒及空殼；初步風(fēng)選后的種子置于800 mL、2%Nacl溶液中，待完全浸泡后，用玻璃棒攪拌，靜置分層后將上層漂浮物撈出，下層沉淀物置于純水中重復(fù)洗凈備用。

1.2.3 丸化高粱種子的制備 丸化種衣劑與種子按藥種比1∶5丸化包衣，將物料與種子置于BY-300旋轉(zhuǎn)包衣機(jī)內(nèi)，不停重復(fù)添加物料，直至丸化種子粒徑達(dá)5 mm，取出室溫風(fēng)干備用。并設(shè)3 種不同黑曲霉含量的丸化包衣（HQ1、HQ2、HQ3）及空白丸化種（CK1）。

1.2.4 室內(nèi)發(fā)芽及出苗試驗(yàn) 參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程》[13]方法進(jìn)行室內(nèi)發(fā)芽試驗(yàn)。將20粒丸化種子置于放有棉花及2 張濕潤(rùn)濾紙的無菌培養(yǎng)皿上，加入5 mL 無菌水潤(rùn)濕后，于恒溫恒濕培養(yǎng)箱（25 ℃、相對(duì)濕度70%、L∶D=12∶12）內(nèi)培養(yǎng)3 d及7 d后測(cè)定其發(fā)芽率及發(fā)芽勢(shì)，并計(jì)算出苗率，設(shè)未包衣裸種為空白對(duì)照（CK2），各處理重復(fù)3次。

1.2.5 盆栽幼苗素質(zhì) 于2020年6月15日在貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)田旁進(jìn)行，將30粒種子播種于塑料花盆（φ=8 cm、h=10 cm），播種土為滅菌的市購(gòu)營(yíng)養(yǎng)黑土（吉林省白山市撫松縣森植源農(nóng)業(yè)科技有限公司）與貴州大學(xué)試驗(yàn)田土1∶1 混合土，每盆土壤2 kg，噴施少量水分待土壤潤(rùn)濕后播種，覆薄土，每天補(bǔ)充適量水分，其余栽培管理措施均一致，播種后15 d測(cè)定其幼苗素質(zhì)。

1.2.6 項(xiàng)目測(cè)定及其指標(biāo) 丸化種子發(fā)芽指標(biāo)測(cè)定：丸化種子吸水萌動(dòng)后，于播后3 d 統(tǒng)計(jì)發(fā)芽數(shù)并計(jì)算發(fā)芽率，7 d測(cè)定最終發(fā)芽率并計(jì)算發(fā)芽勢(shì)。

高粱幼苗素質(zhì)測(cè)定：6 月31 日于各處理隨機(jī)選取12 株，測(cè)定其根長(zhǎng)、株高、單株鮮質(zhì)量、根鮮質(zhì)量及根系活力。根長(zhǎng)及株高用普通卷尺測(cè)量，單株鮮質(zhì)量及地下部分鮮質(zhì)量用電子天平稱量。

黑曲霉丸化種衣劑抑菌防效試驗(yàn)：參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《殺菌劑防治玉米大小斑病》[14]田間試驗(yàn)方法，對(duì)盆栽高粱出現(xiàn)的葉斑病病情進(jìn)行調(diào)查。每盆隨機(jī)選取5株高粱，調(diào)查全部葉片，按以下分級(jí)方法，以葉片為單位進(jìn)行調(diào)查，并計(jì)算病情指數(shù)及防治效果，以評(píng)價(jià)黑曲霉丸化種衣劑的抑菌防效。0級(jí)：無?。?級(jí)：病斑面積占葉片面積的5%以下；3級(jí)：病斑面積占葉片面積的6%～10%；5級(jí)：病斑面積占葉片面積的11%～25%；7級(jí)：病斑面積占葉片面積的26%～50%；9級(jí)：病斑面積占葉片面積的51%以上。

藥效計(jì)算方法：

1.2.7 統(tǒng)計(jì)分析 數(shù)據(jù)取3 次重復(fù)平均值，DPS 7.05 作方差分析和差異顯著性檢驗(yàn)，以α=0.05 為顯著性水平。Excel 2010軟件數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 黑曲霉丸化種衣劑對(duì)高粱種子的室內(nèi)發(fā)芽及出苗的影響

由表1 可知，室內(nèi)恒溫恒濕培養(yǎng)條件下，黑曲霉丸化種衣劑可提高種子的發(fā)芽率及發(fā)芽勢(shì)，HQ1、HQ2、HQ3 及CK1 種子發(fā)芽率較CK2 分別提高3.3、10、8.3 及8.3 個(gè)百分點(diǎn)，其中HQ2 與CK2 發(fā)芽率差異達(dá)顯著水平（α=0.05）；HQ1、HQ3 及CK1 與CK2 對(duì)比發(fā)芽勢(shì)降低8.3、6.7 及8.3 個(gè)百分點(diǎn)，HQ2發(fā)芽勢(shì)較CK2 提高3.3 個(gè)百分點(diǎn)，但均未達(dá)顯著水平（α=0.05）；HQ1 及CK1 與CK2 對(duì)比出苗率降低3.4 和5 個(gè)百分點(diǎn)，HQ2 與CK2 對(duì)比出苗率升高11.6 個(gè)百分點(diǎn)，且達(dá)顯著水平（α=0.05），HQ3 出苗率較CK2 無變化。在同等培養(yǎng)條件下，丸化可使種子發(fā)芽率提高，但發(fā)芽勢(shì)及出苗率均會(huì)降低，但未達(dá)顯著水平；適應(yīng)的菌液濃度可促進(jìn)種子萌發(fā)及出苗，菌液濃度過高會(huì)使種子發(fā)芽及出苗受影響，但均未達(dá)顯著水平（α=0.05）。

表1 黑曲霉丸化高粱種子發(fā)芽及出苗率（7 d內(nèi)）Tab.1 Germination and emergence rate of sorghum seeds treated with Aspergillus niger pellet 7 d

2.2 黑曲霉丸化種衣劑對(duì)高粱幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響

2.2.1 黑曲霉丸化種衣劑對(duì)高粱幼苗根長(zhǎng)的影響 由圖1 可知，黑曲霉丸化種衣劑處理對(duì)高粱幼苗根長(zhǎng)影響較顯著；其中HQ2 處理對(duì)比CK2 幼苗根長(zhǎng)顯著（α=0.05）增加1.33 cm，HQ3 處理則抑制高粱幼苗根長(zhǎng)生長(zhǎng)，對(duì)比CK2 高粱幼苗根長(zhǎng)顯著（α=0.05）減少3.07 cm；HQ2 處理與CK1 處理高粱幼苗根長(zhǎng)分別為10.47 cm 及9.73 cm，與CK2 對(duì)比根長(zhǎng)減少1.4 cm 及2.14 cm；因此，HQ2 處理可促進(jìn)高粱幼苗根系生長(zhǎng)。

2.2.2 黑曲霉丸化種衣劑對(duì)高粱幼苗株高的影響 由圖2 可知，黑曲霉丸化種衣劑處理可使高粱幼苗矮化，株高降低；HQ1 與CK2 高粱幼苗相比株高顯著（α=0.05）降低3.6 cm，HQ2 及HQ3 處理株高分別為9.60 cm 和9.23 cm，與未包衣高粱幼苗相比株高顯著（α=0.05）降低2.67 cm，3.04 cm；CK1 處理與CK2 高粱幼苗株高相比降低0.8 cm，差異未達(dá)顯著水平（α=0.05）。因此，HQ1 處理可使高粱植株矮化。

圖1 黑曲霉丸化種衣劑對(duì)高粱幼苗根長(zhǎng)的影響Fig.1 Effect of Aspergillus niger pellet seeding coat on root length of sorghum seedling

圖2 黑曲霉丸化種衣劑對(duì)高粱幼苗株高的影響Fig.2 Effect of Aspergillus niger pellet seeding coat on plant height of sorghum seedling

2.2.3 黑曲霉丸化種衣劑對(duì)高粱幼苗單株鮮質(zhì)量的影響 由圖3可知，黑曲霉丸化種衣劑處理可使高粱植株健壯，單株鮮質(zhì)量增加；HQ2 處理與CK2 高粱幼苗相比單株鮮質(zhì)量顯著（α=0.05）增加162.8%，HQ1處理與CK1 處理單株鮮質(zhì)量分別為0.226 5 g 及0.244 4 g，與CK2 高粱幼苗相比株高顯著（α=0.05）增加56.3%及68.6%；HQ3 處理與CK2 高粱幼苗株高相比增加21.9%，差異不顯著（α=0.05）。因此，HQ2 處理可使高粱幼苗鮮質(zhì)量增加。

2.2.4 黑曲霉丸化種衣劑對(duì)高粱幼苗根冠比的影響 由圖4可知，黑曲霉丸化種衣劑處理可使高粱幼苗根系發(fā)達(dá)、健壯且有活力；HQ2 處理與CK2 高粱幼苗相比根冠比顯著上升7 個(gè)百分點(diǎn)，HQ1 及HQ3 處理與CK2 高粱幼苗相比根冠比升高3 個(gè)百分點(diǎn)及1 個(gè)百分點(diǎn)，差異不顯著（α=0.05）；CK1 與CK2 根冠比相比降低3個(gè)百分點(diǎn)，差異未達(dá)顯著水平（α=0.05）。因此，HQ2可使高粱幼苗根冠比值升高。

圖3 黑曲霉丸化種衣劑對(duì)高粱幼苗單株鮮質(zhì)量的影響Fig.3 Effect of Aspergillus niger pellet seeding coat on fresh weight per plant of sorghum seedling

圖4 黑曲霉丸化種衣劑對(duì)高粱幼苗根冠比的影響Fig.4 Effect of Aspergillus niger pellet seeding coat on root-crown ratio of sorghum seedlings

2.2.5 黑曲霉丸化種衣劑對(duì)高粱幼苗根系活力的影響 由表2可知，黑曲霉丸化種衣劑對(duì)高粱幼苗根系活力影響差異較大。HQ1處理高粱幼苗α-萘胺氧化量少，剩余α-萘胺達(dá)40.98μg/（g·h），根系活力與各處理間差異較小，且未達(dá)顯著水平（α=0.05）；HQ2處理根系活力最佳，剩余α-萘胺量為34.91μg/（g·h），對(duì)比CK2降低了25.3%，且與CK2差異顯著（α=0.05）；HQ3處理根系活力較好，α-萘胺量剩余36.56μg/（g·h），對(duì)比CK2降低了19.6%，且與CK2差異顯著（α=0.05）；CK1處理較CK2根系活力好，但差異不顯著（α=0.05）。綜上所述，HQ2處理可增強(qiáng)高粱幼苗根系活力。

2.2.6 黑曲霉丸化種衣劑對(duì)高粱葉斑病的防效 由表3可知，黑曲霉丸化種衣劑可顯著（α=0.05）防治高粱葉斑病，降低病情指數(shù)，提高防治效果。其中，HQ1 與CK1 2 個(gè)處理對(duì)高粱葉斑病的防治效果分別為63.31%及61.99%，兩者差異未達(dá)顯著水平（α=0.05）；HQ2 對(duì)高粱葉斑病的防治效果達(dá)82.77%，顯著（α=0.05）高出空白丸化CK1 處理防效20.78%；HQ3 對(duì)高粱葉斑病防效為72.46%，與其余各處理差異均顯著（α=0.05），但防效不如HQ2。

表2 黑曲霉丸化種衣劑對(duì)高粱幼苗根系活力的影響Tab.2 Effects of Aspergillus niger pellet seeding coat on root activity of sorghum seedlings

表3 黑曲霉丸化種衣劑對(duì)高粱葉斑病的防效Tab.3 Effect of Aspergillus niger pellet seeding coat on Sorghum leaf spot

3 討論

在植株生長(zhǎng)過程中，發(fā)芽率（GR）可體現(xiàn)出種子的發(fā)芽數(shù)，發(fā)芽勢(shì)（GE）則反映種子出苗整齊度及快慢，種子活力指數(shù)（VI）則可反映出種子的發(fā)芽數(shù)、發(fā)芽速度及生長(zhǎng)活力[15]。姚東偉等[16]指出，丸?；聦?duì)矮牽牛種子發(fā)芽無顯著影響，且添加枯草芽孢桿菌可提高幼苗鮮質(zhì)量。這與本文結(jié)果一致，空白丸化包衣高粱種子與裸種相比，發(fā)芽率提高、發(fā)芽勢(shì)及出苗率下降，但其差異均未達(dá)顯著水平。在丸化種衣劑中添加5×108cfu/g 黑曲霉孢子粉可顯著提高其發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、出苗率及其鮮質(zhì)量。史紅梅等[17]也指出，丸化處理使高粱種子在低溫脅迫下的出苗率顯著升高，提高其抗逆性。此外，余培玉等[18]的研究也證實(shí)了丸化種衣劑對(duì)水稻種子的發(fā)芽、出苗、幼苗品質(zhì)均有改善作用，可顯著增強(qiáng)其根系活力及在一定程度上防治病蟲害。但當(dāng)黑曲霉孢子粉含量為1×109cfu/g對(duì)高粱種子的發(fā)芽勢(shì)及出苗率均有抑制作用。

幼苗生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期容易受到外界環(huán)境刺激的影響。高粱絲黑穗病是一種系統(tǒng)性侵染病害，高粱在幼苗時(shí)極易受到此種病害的侵染[19]。因此，苗期好的生長(zhǎng)發(fā)育狀態(tài)是保護(hù)自身不受病害破侵染的前提條件。Ramzan N 等[20]用生防制劑將綠豆丸化后進(jìn)行播種，可促進(jìn)綠豆根系生長(zhǎng)及定植。本研究中，使用5×108cfu/g 黑曲霉進(jìn)行丸化包衣，高粱幼苗根長(zhǎng)顯著伸長(zhǎng)，根冠比升高，根系活力增大，說明黑曲霉丸化種衣劑對(duì)高粱幼苗地下部分生長(zhǎng)有較好的促進(jìn)作用。這與吳高洋等[21]研究結(jié)果一致，毛竹根際黑曲霉具有解磷特性，可溶解土壤中的難溶鹽分，從而被毛竹吸收以促進(jìn)植株生長(zhǎng)。但當(dāng)黑曲霉含量達(dá)1×109cfu/g，高粱幼苗根長(zhǎng)縮短，根系活力降低，說明黑曲霉含量過多會(huì)抑制高粱幼苗根系部分的生長(zhǎng)。

由于高粱莖稈細(xì)，植株高，在種植過程中常發(fā)生倒伏現(xiàn)象，因此，生產(chǎn)過程中常使用2 次噴施生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑來使高粱莖圍加粗，矮化植株，但2次噴藥容易對(duì)人力財(cái)力產(chǎn)生浪費(fèi)。文飛等[22]研究表明，丸?；幚碇ヂ榭墒蛊淝o圍和地上部鮮質(zhì)量顯著提高，這與研究結(jié)果一致，5×108cfu/g 曲霉丸化種衣劑包衣高粱種子可顯著降低其株高、使其莖圍加粗及地下部鮮質(zhì)量提高。

此外，由于生物藥劑對(duì)環(huán)境友好，對(duì)人畜無害的特點(diǎn)，將生物丸化種衣劑作為防治病蟲害的新型技術(shù)也是當(dāng)下研究的熱點(diǎn)。Lutchmeah 等[23]指出，將小腐霉孢子引入到胡蘿卜丸化種衣劑中，田間應(yīng)用表明是作為防治苗期病害的有效措施。此外，Ryu 等[24]研究也表明，多黏芽孢桿菌丸化種衣劑在溫室及田間中的應(yīng)用對(duì)芝麻枯萎病都表現(xiàn)出良好的防效。因此，可在丸化技術(shù)的基礎(chǔ)上增加其配方的多樣性，以適應(yīng)不同環(huán)境、不同作物、達(dá)到的不同效果。

4 結(jié)論

將黑曲霉引入到丸化種衣劑中包衣高粱種子可提高其發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、出苗率、根長(zhǎng)、根冠比、根系活力及鮮質(zhì)量，并使高粱植株矮化，增強(qiáng)其抗倒伏能力。5×108cfu/g 黑曲霉丸化種衣劑包衣可促進(jìn)高粱種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)，而1×109cfu/g黑曲霉丸化種衣劑包衣則降低高粱種子發(fā)芽勢(shì)、根長(zhǎng)及根系活力，對(duì)高粱種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)有一定程度的抑制作用。5×108cfu/g 黑曲霉丸化種衣劑包衣可防治高粱幼苗真菌病害，對(duì)高粱葉斑病防治效果可達(dá)82.77%，而1×109cfu/g黑曲霉丸化種衣劑包衣防治效果與空白丸化防治效果相當(dāng)，為63.37%。

因此，采用5×108cfu/g 黑曲霉丸化種衣劑包衣高粱種子，可增強(qiáng)高粱生長(zhǎng)發(fā)育狀態(tài)，使高粱植株健壯、抗倒伏及防止病害侵染，對(duì)高粱安全生產(chǎn)具有重要意義。