根際促生菌對設施西瓜生長品質及產量的影響

朱紅艷　李建設　高艷明　曹云娥

摘 要：

為研究根際促生菌對西瓜生長、品質及產量的影響，本試驗設置8個處理，固氮抗鹽菌（T1）、枯草芽孢桿菌NXU-10（T2）、解淀粉芽孢桿菌（T3）、枯草芽孢桿菌（T4）、膠質芽胞桿菌（T5）、巨大芽胞桿菌（T6）、蘇云金芽胞桿菌（T7）、清水（CK）。結果表明：T1處理能促進植株根系生長，促進植株對磷元素的吸收利用，提高西瓜產量，增產12.33%;T2處理能顯著促進植株葉片生長，促進植株對氮、磷元素的吸收;T3處理能顯著提高可溶性糖含量，增加西瓜風味，改善西瓜品質;T4、T5、T6、T7處理能促進植株生長，T4處理可顯著提高葉綠素總含量，比CK高31.86%，T7處理能促進植株對鉀元素的吸收利用。

關鍵詞：

根際促生菌;西瓜;生長發育;品質;產量

中圖分類號：S651

文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20191130003

基金項目：設施蔬菜土壤健康保育功能菌劑（肥）開發， 十三五科支撐項目（項目編號：2016BZ09-02）

為本文通訊作者

引言

隨著我國設施園藝迅猛發展，化肥、農藥的大量施用，造成土壤質量下降、土壤環境污染等一系列問題[1，2]。根際促生菌能直接或間接促進、調節植物根際的微生物[3-7]，直接促進植物生長，間接利用某些植物根際促生菌抑制或減輕某些植物病害對植物生長發育和產量的不良影響[8，9]。根際促生菌的研究已經成為目前科研的一大熱點[10]。目前大量的根際促生菌的研究均是直接添加到作物根系或者與有機肥、復合微生物肥配合施用以達到促進作物生長的作用，張楊[11]等研究開發出新的根際促生菌利用模式。雖然根際促生菌在某些作物中成功應用，但是大多數根際促生菌在田間生防效果不穩定是目前研究的一大難點，生防的不穩定制約著根際促生菌的發展，同時也體現出根際促生菌的應用推廣存在巨大潛力[12]。

為了追求產量，盲目進行“大水大肥”的粗放施肥管理模式，造成資源浪費、土壤和水體污染、生態環境的破壞[2]化肥農藥用量加大，土壤次生鹽漬化和酸化加劇，作物品質劣、產量低、效益差，嚴重制約了我國設施蔬菜優質高效的發展，更遏制了關鍵環節的突破。我國正在全力發展綠色有機農業，2016年推出農業“三減”政策。為貫徹落實農業“三減”，發展綠色有機農業，改善土壤生態環境，提高西瓜品質，本試驗在土壤滴灌蚯蚓液栽培技術條件下單施根際促生菌，以研究根際促生菌對西瓜養分吸收利用及西瓜品質和產量的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2018年4—7月在寧夏萬輝生物環保科技有限公司塑料拱棚中進行，供試土壤為沙土，土壤肥力狀況為pH值7.41，EC值 0.13mS/cm，全氮0.05g/kg，速效氮15.40mg/kg，全磷0.28g/kg，速效磷252.11mg/kg，速效鉀610mg/kg，有機質含量32.36g/kg，脲酶活性34.78g/kg，蔗糖酶活性6.89g/kg，磷酸酶活性1.84g/kg，過氧化氫酶活性7.12g/kg。

供試西瓜品種為“小玲”（嫁接品種，砧木是黑籽南瓜），于2018年4月17日定植，株距0.4m、行距0.5m，每壟40株。底肥施入生物有機肥3000kg/667m2。西瓜采用單桿整枝方式，人工授粉，6月下旬開始成熟，7月20日拉秧，病蟲害防治同一般管理。

供試肥料：蚯蚓發酵液（由寧夏萬輝生物環保科技有限公司生產），為褐色清液且無明顯的異味，pH值4.93，有效活菌數為2億/g·cfu，腐植酸≥40%，全氮63.08g/kg，全磷4.15g/kg，全鉀8.62g/kg，有機質12.45g/kg。膨瓜期連續追肥，總追肥量為95kg/667m2。

供試菌株：解淀粉芽孢桿菌EZ99（由中國農科院西北生態資源研究院提供），枯草芽孢桿菌（由中國工業微生物菌種保藏中心提供），抗鹽固氮微生物菌劑（由寧夏萬輝生物環保科技有限公司提供）。枯草芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌NXU-10、抗鹽固氮微生物菌系由寧夏萬輝生物環保科技有限公司進行接種、培養、擴繁，最終形成微生物菌劑。

1.2 試驗設計

采用單因素試驗設計，依據寧夏水質以及土壤養分，試驗設8個處理，固氮抗鹽菌（T1）、枯草芽孢桿菌NXU-10（T2）、解淀粉芽孢桿菌（T3）、枯草芽孢桿菌（T4）、膠質芽胞桿菌（T5）、巨大芽胞桿菌（T6）、蘇云金芽胞桿菌（T7）、清水（CK）。液體菌劑的施用選取若干株長勢均一的幼苗，進行田間小區試驗。以清水做為對照，連續接菌3次，分別于緩苗后、結瓜初期和膨瓜期接種，首先輕輕撥開西瓜幼苗根部覆土，使其露出主根，向每株幼苗根部施入 40mL菌液（活菌濃度1×108個/mL），而后立即以土壤覆蓋，避免根部長時間暴露在空氣中。

1.3 土壤樣品采集與分析

1.3.1 土壤樣品采集

土壤樣品采集自整地后，采用5點采樣法，選取5個樣點，用土鉆（直徑30cm）采集0～30cm土層土樣，先將土壤樣品混勻后，去除其中的雜物、砂礫及作物細根，風干后過1mm的篩測定理化性質和酶活性。

1.3.2 土壤測定分析

參考鮑士旦[16]的方法，測定土壤理化性質;

參考關松蔭[17]的方法，測定土壤酶活性。

1.3.3 植株樣品采集與分析

植株和果實品質樣品采集自成熟期，在采樣期間，從每個小區中間行（最外的兩行植株不采樣）隨機選取6棵植株，將根系徹底挖出后抖落掉松散的土并用自來水沖洗干凈。用消毒的手術刀將植株地上部與根系分開，地上部包括莖和葉。每個小區中間行隨機選取10棵植株測量整個收獲期的果實產量。

將地上部和根系用去離子水沖洗干凈后在75℃烘2d至恒重。將干樣磨碎后過200目篩，全N測量采用杜馬斯法;全P和全K 采用酸消解-ICP-AES法。

1.3.4 果實品質分析

采用蒽酮法測定可溶性糖，采用2，6-二氯靛酚滴定法測定維生素C，采用NaOH滴定法測定可滴定酸，采用濃硫酸-水楊酸法測定硝酸鹽，采用折光儀測定可溶性固形物。

1.5 數據處理與分析

用Excel 2003進行數據的相關統計分析與制圖，用SPSS進行統計分析，處理間差異顯著性分析采用 Duncan 新復極差法進行單因素的方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對植株長勢的影響

植株形態指標是作物最直觀的反映，由表1可知，伸蔓期，不同根際促生菌對西瓜株高和節間數的影響差異不顯著，莖粗T7處理與T2、CK處理間存在顯著性差異，分別比T2、CK提高了32.72%、31.34%;葉面積T2、T3、T4、T6處理與CK處理達顯著性差異，分別比CK增加了66.99%、66.02%、53.40%、52.42%;膨瓜期各處理間株高、莖粗、節數、葉面積均無顯著性差異。

2.2 不同處理對葉片葉綠素含量的影響

葉綠素是植物進行光合作用的主要色素，在光合作用的光吸收中起核心作用。由表2可知，葉綠素總量各處理間達顯著性差異，其中T4處理顯著最高，與CK相比，增加了37.70%;葉綠素a含量T3顯著最高，比CK提高了31.86%;葉綠素b含量各處理間存在顯著性差異，T4處理顯著最高，比CK高75%;類胡蘿卜素含量各處理間達顯著性差異，T7處理顯著最高，比CK高10%。

2.3 不同處理對西瓜根系的影響

根系吸收土壤中的水分和無機鹽供植物發育，對植物起固定作用，可以將養分等運輸到枝葉中起疏導作用，合成多種必需氨基酸、分泌特殊物質保證植物體生長并儲存營養物質。由表3可知，T6處理根長與T7、CK處理達顯著差異;T1、T5處理根表面積與T7、CK處理存在顯著性差異，其中T5處理根表面積顯著最大;T1處理根體積與T2處理間存在顯著性差異;T1處理根平均直徑與T2、T5、T6、T7處理間有顯著性差異，與T3、CK處理差異不顯著。

2.4 不同處理對西瓜植株養分的影響

N、P、K是植株主要吸收的營養元素。由表4可知，植株全氮、全鉀根、莖變化不明顯，但于葉部含量變化較大，整體來看植株全磷含量根、莖、葉變化不大。植株全氮含量根部T4處理顯著最高，比CK處理高16.67%;莖全氮含量T2、T3處理顯著最高，比CK處理高19.23%;葉全氮含量T6處理顯著最高，比CK處理高94.37%。植株根全磷含量T2處理顯著最高，比CK處理高40.68%;莖全磷含量T1處理顯著最高，T5處理含量最低;葉全磷含量CK處理顯著最高。植株全鉀含量各處理間均達顯著性差異，其中植株根、莖全鉀含量CK處理顯著最高;葉全鉀含量T7處理顯著最高，T7>T6>T5=T3>CK>T4>T2>T1。

2.5 不同處理對西瓜品質的影響

由表5可知，維生素C含量各處理間無顯著性差異;可溶性糖含量T3顯著最高，比CK高29.49%，可溶性固形物T4顯著最高，且與其它處理間存在顯著性差異。硝酸鹽含量CK顯著最高，與T2、T4處理間無顯著性差異，與其它處理存在顯著性差異;可滴定酸含量T1、CK顯著最高，與其它處理達顯著性差異。

2.6 不同處理對西瓜果形及產量的影響

作物生產力強弱最終體現在果實產量的高低。由表6、圖1可知，橫徑各處理間無顯著性差異;縱莖T1處理與CK間存在顯著性差異，且T1處理比CK處理高15.24%;單瓜重T1處理顯著最高，且與T2、T3、T7、CK處理存在顯著性差異;總產量T1處理顯著最高，且各處理間存在顯著性差異，T1>T5>T6>T2>T7>T4>CK，分別比CK增產23.47%、12.33%、12.30%、12.27%、3.20%、0.46%。

3 討論

植株根際普遍存在一些對植株生長有促進作用的微生物，李想[21]等研究表明，根際促生菌對煙草的促生效果顯著。本研究結果表明，根際促生菌的施用在伸蔓期對植株的株高、節數影響不大。對莖粗、葉面積影響較大，莖粗T7處理與T2、CK處理間存在顯著性差異，分別比T2、CK高32.72%、31.34%;葉面積T2、T3、T4、T6處理與CK處理達顯著性差異，分別比CK高66.99%、66.02%、53.40%、52.42%。結瓜初期各處理間株高、莖粗、節數、葉面積均無顯著性差異，根際促生菌對膨瓜期植株長勢影響不明顯。與李想的研究結果有出入，可能由于在試驗過程中西瓜生長至打頂時去除其生長點，抑制西瓜蔓和葉片的生長。

葉片光合色素的含量直接限制植株對光能吸收和轉化能力[22]，并反映了光合作用的強弱。本研究結果表明，T3處理能顯著提高葉綠素a的含量，T4處理能顯著提高葉綠素總含量和葉綠素b的含量，T7處理能顯著提高類胡蘿卜素的含量，分別比CK增加了37.70%、31.86%、75%和10%。

土壤營養狀況對果實的品質影響尤為重要，張保東等[23]研究表明，膜下滴灌與傳統灌溉相比，西瓜糖含量增加，顯著提高西瓜品質。本研究中，T4處理顯著提高西瓜可溶性糖的含量，比CK高29.49%，施用解淀粉芽胞桿菌可以促進植株對土壤養分的轉化利用;硝酸鹽含量CK顯著最高，不施用根際促生菌會導致硝酸鹽在果實體內積累，最終轉化成亞硝酸鹽產生毒害;施用根際促生菌與不施用根際促生菌對果實維生素C含量影響不大。

養分是構成植物體的組成成分，也是植株進行生理活動不可或缺的參與者。根際促生菌可以產生植物生長激素，低濃度會促進植物生長，而高濃度會抑制作物生長。本研究結果表明，T6處理根系顯著最長，T5處理根表面積顯著最大，T1處理根體積與根平均直徑顯著最大，這與韓麗娟等研究有出入，而與一些學者研究相符。T4處理植株全氮根部含量顯著最高，比CK高16.67%，莖部全氮含量T2、T3顯著最高，比CK高19.23%，葉部全氮含量T6顯著最高;植株根全磷含量T2顯著最高，莖T1顯著最高，葉CK顯著最高。這與葛春輝等研究基本一致。產量是植物生產力的最終體現，也反映了植物對養分的利用情況。本研究中，總產量T1處理顯著最高，且各處理間存在顯著性差異，T1>T5>T6>T2>T7>T4>CK，分別比CK增產23.47%、12.33%、12.30%、12.27%、3.20%、0.46%。研究表明施用根際促生菌可顯著提高西瓜產量，這與韓華雯等的研究結果一致。

4 結論

T1處理能促進植株根系生長，促進植株對磷元素的吸收利用，提高西瓜產量，增產12.33%，T2處理能顯著促進植株葉片生長，促進植株對氮、磷元素的吸收。

T3處理能顯著提高可溶性糖含量，增加西瓜風味改善西瓜品質。

T4、T5、T6、T7處理能促進植株生長，T4處理可顯著提高葉綠素總含量，比CK高31.86%，T7處理能促進植株對鉀元素的吸收利用。

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作者簡介：

朱紅艷（1992-），女，在讀碩士研究生。研究方向：資源利用與植物保護;

曹云娥（1977-），女，博士，副教授。研究方向：作物生理與營養調控。