Effects of Capsule Seeds on Euphorbia pulcherrima Root Activity and Soil Moisture

含有披碱草种子和高吸水性竹纤维微生物菌肥（购自四川鑫鑫骄扬生物科技有限公司）的胶囊种子。

甲烯蓝、去离子水

在胶囊里放入10粒、15粒、20粒披碱草种子和一定量的高吸水性竹纤维微生物菌肥，在培养皿中进行培养，给予充足的水分保证胶囊种子全部融化，每天定时浇水观察发芽率，1周后计算每个培养基里的披碱草种子发芽率，最终选择含有15粒披碱草种子的胶囊种子，开始试验。

将胶囊种子分别种到含有沙土、壤土和黏土（黄土）3种土壤的花盆（口径：15 cm、高：10 cm）中，每种土壤种12盆，6盆对照组、6盆实验组，实验组每盆10颗胶囊，每1颗胶囊种子里含有15粒披碱草种子，对照组模拟自然条件下的生长条件，不做任何处理，共种植36盆，180颗胶囊种子，不含胶囊的披碱草种子2 700粒。

首先浇透各处理的花盆，让水充分接触胶囊种子，在披碱草种子萌发之前，每天定时浇水，土壤湿度保持在20%左右。

待种子萌发后（5 d左右），改为定量浇水，每天下午浇水100 mL，中午定时测量土壤湿度，每3 d测定一次植物根系活力。在测定土壤湿度时，在实验组和对照组3种不同的土壤中采用S形取样法进行取样，根据一般作物生长的需要可测定5、10、15、20 cm深的土壤湿度，各深度采集3次，取平均值。在测定根系活力时，实验组和对照组各选一盆披碱草的根系作为测定对象，取样时应不要把根弄断，洗净根上的泥土后，取第2侧根及其根尖切段作试材。

每天中午使用土壤湿度检测器采用S形法同时测定各处理土壤，测定深度分别为5、10、15、20 cm^[12]，各深度采集3个土样，取其平均值，在测完土壤湿度后回填孔洞。对照组采用与实验组相同的方法进行测定，测定时间保持一致，保证无关条件一致。

Leagene植物根系活力检测液（甲烯蓝比色法）检测原理以甲烯蓝作为吸附物质，其被吸附量可以根据吸附前后甲烯蓝浓度的改变算出，甲烯蓝浓度可用比色法测定，用分光光度计或酶标仪检测其吸光度。已知甲烯蓝形成单分子层时覆盖的面积为1.1 m²，据此可算出根系的总吸收面积，从吸附饱和后再吸附的甲烯蓝的量，可算出根系的活跃吸收表面积，作为根系吸收活力的指标^[13]。本实验采用甲烯蓝法进行测定，其吸附量可以根据甲烯蓝前后浓度的改变测出，用酶标仪测出其OD值，再进行计算可得浓度。

0.0002 mol·L⁻¹甲烯蓝溶液: 精确称取74.8 mg甲烯蓝（C₁₆H₁₈N₃SCl·3H₂O），加水溶解并定容至1 000 mL，此溶液含甲烯蓝0.0748 mg·mL⁻¹。

0.010 mg·mL⁻¹甲烯蓝溶液：吸取13.37 mL 0.0002 mol·L⁻¹甲烯蓝溶液，定容至100 mL，摇匀。

将0.0002 mol·L⁻¹的甲烯蓝溶液（每毫升中含0.0748 mg甲烯蓝）分别倒入3个小烧杯中，编号分别为1、2、3，每个烧杯中溶液约是根系体积的10倍。准确记下每个烧杯中的溶液量。

将冲洗干净的披碱草根系，用吸水纸小心吸干，然后依次浸入盛有0.0002 mol/L甲烯蓝溶液的小烧杯中，放置1.5 min。取出时使甲烯蓝溶液从根上流回到原杯中。

从原杯各吸取1 mL溶液，用去离子水进行10倍稀释后，酶标仪660 nm，检测OD值，在标准曲线上求得甲烯蓝毫克数，再根据杯中原有的甲烯蓝毫克数，计算根系所吸收的甲烯蓝毫克数。

取7支试管，将每只试管进行编号，按顺序分别加入0 mL、1 mL、2 mL、4 mL、6 mL、8 mL、10 mL 0.01 mg/mL 甲烯蓝溶液，再用蒸馏水补足至10 mL，使用酶标仪于660 nm处测定其吸光度，以甲烯蓝浓度为横坐标、吸光度D660 nm为纵坐标绘制标准曲线，并得出回归方程^[18]。

以甲烯蓝浓度为横坐标x，吸光度为纵坐标y，绘制标准曲线（见图1）。

Figure 1.  Standard curve of methylene blue

沙土和黄土的土壤含水量动态变化可以分为两个阶段，第一阶段实验组和对照组初始含水量相同时，几乎保持一致的状态；第二阶段是第4天直至实验结束，在胶囊种子的作用下，两种土壤的含水量明显高于空白对照，在浇水量相同的情况下，空白组的土壤含水量一直处于一个下降趋势，而有胶囊种子的土壤仍然保持在一个相对稳定的状态，植株根系在竹纤维周边吸取竹纤维内的水分时，竹纤维可以吸收储存多余的水分，在土壤水分不足时供根系吸收。在壤土的条件下，胶囊种子没有表现出其保水性能。胶囊种子在3种土壤的效果各不相同，推测可能的原因是沙土和黄土的有机质比壤土含量低，施加保水剂后改良效果更加明显。（见图2、图3和图4）。

Figure 2.  Dynamic changes of soil moisture in loess soil

Figure 3.  Dynamic changes of soil moisture in sandy soil

Figure 4.  Dynamic changes of soil moisture in the loam soil

对土壤含水量进行单因素方差分析（见表1），不同土壤含水量存在极显著性差异。

根系活力是根系生命力的综合指标^[14]，根系活力强，植物代谢旺盛，则根系吸收能力强，从而保证了逆境胁迫下植物对营养物质的吸收能力，进而保证了逆境胁迫下水分、物质的运输，增强植株的抗性。采用Excel软件对数据进行统计分析，单因素方差分析(One-way ANOVA)，从表中可以看出在胶囊种子的作用下和自然播种下的根系活力情况，在不同的土壤结构下，根系活力百分比总体上也存在着差异，黄土>沙土>壤土。从表中可以看出胶囊种子对披碱草的根系具有一定的促进作用，植株的根系活力在测定过程中大都明显高于空白对照，3种土壤在8月14日测定的根系活力都达到最高值，随后根系活力逐渐下降，但根系活力仍然高于空白对照(见表2、表3、表4和表5)，在黄土条件下的披碱草在试验开始第10天（第4次测定完成后）枯萎死亡（见表3）。方差分析表明，在不同土壤条件下披碱草根系活力百分比无显著差异。

通过数据分析，可知胶囊种子对土壤的作用效果与土壤的质地有关。沙土、黄土在胶囊种子的作用下，其土壤含水量和根系活力较空白对照都有明显增加，黄土的效果较沙土更好。在沙土和黄土条件下，空白和实验组的种子同时开始萌发，前期空白组长势较好，胶囊种子处理的披碱草前期长势缓慢。一星期后，实验组的生长开始赶上对照组，并且长势茂盛，随着土壤含水量持续下降，空白组的披碱草开始枯萎，出现叶片发黄的情况，而实验组仍然长势很好。胶囊种子作为一种土壤改良剂，可以提高作物成活率并维持植物的正常生长。可以推测处于较干旱条件的沙土和黄土中的披碱草种子在高吸水性竹纤维微生物菌肥的作用下能保持土壤的湿度，缓慢释放出种子生长发育所需要的营养成分，改善土壤微生物环境，增加土壤微生物含量，提高土壤活性，促进土壤有效养分转化，为植物生长提供所需养分，这是实验组比空白对照组生长良好的原因之一。在壤土条件下，胶囊种子处理的披碱草土壤含水量没有明显的优势特征，在试验结束前5 d，实验组的土壤含水量开始逐渐趋向于对照组。胶囊种子对3种土壤的改良效果有所不同,可能是因为沙土和黄土有机质比壤土含量低,施加改性竹粉后改良效果更明显^[15]。

胶囊种子对植物的根系活力和土壤湿度都有提高作用，土壤微生物菌落数量和微生物量碳氮的增加，改善了土壤的物理结构，促进土壤有机质分解和土壤养分循环，促进植物生长。改性竹粉维持了土壤含水量，为微生物生长创造有利条件，同时施加微生物菌肥含大量有机质和微生物菌种，促使微生物群落大量繁殖，固氮菌、解钾菌、解磷菌等有益菌加速了土壤速效养分的转化^[16]，为植物生长提供养分，同时微生物活动产生的植物调节激素和多种活性酶能够促进植物生长^[17]，胶囊种子在吸附水分的同时，植株能够通过根系在竹纤维周边吸取竹纤维内的水分，当有多余的水分时，竹纤维可以将其吸收储存起来，以便植株吸收水分；胶囊种子内还含有丰富的植物根系促生菌，这类微生物能够在根系周边大量繁殖，产生赤霉素、生长素等一类物质，促进植物侧根的生长。菌肥可有效利用大气中的氮素和土壤中的养分资源,可降低生产成本、提高作物产量、改善作物品质、减少环境污染,并在一定程度上改善土壤的理化性状等^[18]。

本研究探究了在高吸水性竹纤维微生物菌肥的胶囊种子作用下3种土壤含水量及披碱草植株根系活力的动态变化，结果表明了添加高吸水性竹纤维微生物菌肥入胶囊中的披碱草种子在较干旱的沙土和黄土中的生长发育较旺盛，可见具有胶囊种子中的高吸水性微生物菌肥具有保持土壤湿度，促进植物生长发育的效果。而在壤土中没有明显的变化，可能是因为胶囊种子没有让壤土的土壤结构改变，对黄土和沙土的土壤结构起到了改变的效果。胶囊种子加入土壤，延缓了土壤的释水过程,使更多的水分缓慢释放供作物吸收利用。因此，高吸水性竹纤维微生物菌肥是可以将这种胶囊种子技术应用于沙漠地带的植物栽培的关键技术，这个关键技术可以提高植株的质量，适应沙漠能力更强，减少荒漠化，有助于沙漠治理。