整合微生物組菌劑對西瓜種子萌發和幼苗生長的影響及其對枯萎病的防治效果

藍江林 陳燕萍 肖榮鳳 許麗寧 劉波 鄭雪芳

摘 要：整合微生物組菌劑（簡稱整合菌劑）是以使用1年左右的微生物發酵床養豬墊料為基材生產的土壤修復劑，含有多個功能微生物組。通過采用濾紙萌發法，研究整合菌劑不同浸提液濃度對西瓜種子萌發的影響，結果表明：整合菌劑的浸提液對西瓜種子的萌發有明顯抑制作用。添加量為5%，發芽率為53.33%，發芽指數（7.02）和種子活力指數（241.05）均顯著低于兩組對照（P＜0.05）；胚根的生長（34.54 mm）與兩組對照（34.56 mm和30.20 mm）無顯著差異（P＜0.05）。隨著添加量的增加，發芽率、胚根長、發芽指數、種子活力指數均呈下降趨勢。通過盆栽試驗，研究整合菌劑不同比例添加量對西瓜植株生長及枯萎病害的防治效果，結果表明：整合菌劑添加量10%，根長和株高較舊基質分別提高了40.82%和45.34%，促長效果最為顯著（P＜0.05），對西瓜枯萎病防治效果達66.67%；整合添加量大于20%，根長和株高較舊基質分別降低了10.21%和3.97%，抑制作用顯著（P＜0.05）。綜合試驗結果，建議整合菌劑可在西瓜定植時根部施用，添加量控制在10%以下，并結合防病藥劑等其他措施才能達到對枯萎病的理想防效。

關鍵詞：整合微生物組菌劑；西瓜；種子萌發；枯萎病

中圖分類號：S 651?? 文獻標志碼：A?? 文章編號：0253-2301（2023）06-0028-06

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2023.06.004

Effects of the Integrated Microbiome Agent on the Seed Germination andSeedling Growth of Watermelon and Its Control Effect Against Fusarium Wilt

LAN Jiang-lin， CHEN Yan-ping， XIAO Rong-feng， XU Li-ning， LIU Bo， ZHENG Xue-fang

（Institute of Agricultural Biological Resources， Fujian Academy of Agricultural Sciences，Fuzhou， Fujian 350003， China）

Abstract： The integrated microbiome microbial agent （referred to as integrated microbial agent） was a soil remediation agent produced by using the pig litter of microbial fermentation bed for raising pigs for about one year as the base material， which contained multiple functional microbiomes. The effects of different concentrations of the integrated microbial agent extract on the germination of watermelon seeds were studied by using the filter paper germination method. The results showed that： the extract solution of the integrated microbial agent had significant inhibitory effect on the germination of watermelon seeds. When the addition amount was 5%， the germination rate was 53.33%， the germination index （7.02） and seed vigor index （241.05） were significantly lower than those of the two control groups （P＜0.05）. There was no significant difference in the radicle growth （34.54 mm） between the two control groups （34.56 mm and 0.20 mm） （P＜0.05）. With the increase of the addition amount， the germination rate， radicle length， germination index and seed vigor index showed a downward trend. Through the pot experiment， the control effects of different proportions of addition amount of the integrated microbial agents on the plant growth of watermelon and wilt disease were studied. The results showed that ：The results showed that： when the addition amount of integrated microbial agent was 10%， the root length and plant height were increased by 40.82% and 45.34%， respectively， compared with the old substrate， and the growth promotion effect was the most significant （P＜0.05）， and the control effect on watermelon fusarium wilt was 66.67%. When the addition amount of integrated microbial agent was more than 20%， the root length and plant height decreased by 10.21% and 3.97%， respectively， compared with the old substrate， and the inhibitory effect was significant （P＜0.05）. According to the results of the experiment， it was suggested that the integrated microbial agent could be applied to the roots of watermelon during the planting process， and the addition amount should be controlled below 10%， Then， the ideal control effect on fusarium wilt could be achieved by combining with other measures such as the disease control agents.

Key words： Integrated microbiome microbial agent； Watermelon； Seed germination； Fusarium wilt

微生物組（microbiome）是指一個特定環境或者生態系統中全部微生物及其遺傳信息，包括其細胞群體和數量、全部遺傳物質（基因組），以及微生物與其環境和宿主的相互作用［1］。土壤微生物組是土壤中所有微生物及其棲息環境的總稱，在土壤有機質、氮素和磷素等元素循環中起著至關重要的作用，可作為土壤健康的關鍵性評價指標［2-3］。研究表明，施用有機肥、微生物菌劑等能夠增加土壤微生物多樣性，改良土壤理化性狀，提高土壤肥力肥效，改善作物品質，提高作物產量等［4-8］。此外，通過生物技術人工構建的高效穩定的合成微生物組研究也已廣泛開展，并在生物能源、化工產品、生物醫藥以及農業等多個領域應用且取得一定的成效［9-11］。

本課題組以微生物組研究為出發點，結合微生物發酵養豬墊料在農業生產中的應用效果，提出整合微生物組菌劑（the Integrated Microbiome Agent；IMA）的概念，并以微生物發酵養豬墊料為基材，與企業共同研發了整合微生物組菌劑（簡稱“整合菌劑”）中試產品，產品活菌數平均值達2.06×108 cfu·g-1，含有元素降解、病害抑制、毒素分解等多個功能微生物組（NCBI登入號：SRP144025），能夠很好地修復土壤連作障礙問題，抑制土傳病害［12］。試驗表明［12-13］，整合菌劑對不同作物的影響亦有不同，如產品浸提液對綠豆發芽無影響，但能明顯促進綠豆根長的生長，提高活力指數。當整合菌劑添加量為40%時，對番茄苗的促長效果最好，植株的株高、莖粗和根長均顯著高于對照組，對番茄青枯病的防治效果均大于65%，添加量為100%時防治效果最佳，可達到77.37%。但除此外，整合菌劑對于其他作物生長的影響，目前尚不明確。因此，為進一步明晰整合菌劑的應用范圍，深入研究對其他作物生長特性的影響，本研究測定了整合菌劑浸提液對西瓜種子萌發的影響，進而測定了整合菌劑不同比例添加量對西瓜苗的促長作用以及對枯萎病的防治效果，篩選出適宜西瓜種植的整合菌劑添加量，綜合分析整合菌劑作為一種土壤改良劑在西瓜生產中應用的可行性，為其推廣應用提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試黑美人西瓜種子和幼苗由福建省農業科學院農業生物資源研究所提供，栽培基質（以下簡稱“新基質”）由廈門市江平生物基質技術股份有限公司生產。供試西瓜枯萎病原菌尖孢鐮刀菌FJAT30265菌株由福建省農業科學院農業生物資源研究所菌種庫保存。整合微生物組菌劑（以下簡稱“整合菌劑”）：中試產品，由福建省農業科學院和廈門市江平生物基質技術股份有限公司共同研發，有效活菌數≥3.0×109 cfu·mL-1。

1.2 整合菌劑浸提液的制備

稱取整合菌劑200 g，用無菌水慢慢澆灌至吸水達飽和，靜置24 h，用4層紗布包裹，擠壓過濾，獲得浸提液；前期預備試驗表明，用含30%浸提液的無菌水（用無菌水慢慢澆灌整合菌劑至吸水達飽和，靜置24 h，用4層紗布包裹，擠壓過濾，獲得浸提液。這個為原液，配制其他含量的則按比稀釋。如10 mL中，浸提液3 mL，無菌水7 mL，即為含30%浸提液的無菌水）浸種，對種子萌發抑制效果顯著，因此本試驗用無菌水將浸提液梯度稀釋至100%、25%、20%、15%、10%、5%濃度，4℃保存備用。

1.3 整合菌劑浸提液對西瓜種子萌發的影響

采用濾紙萌發法。選飽滿、無病蟲害西瓜種子，55℃溫開水漂洗，撈出瀝干，用梯度稀釋的浸提液浸種8 h。新基質浸提液為陽性對照，無菌水浸種為陰性對照。浸種結束后轉移直徑9 cm培養皿內的濾紙上（上下兩層），每培養皿30粒，每個處理3個重復，同時每天以對應濃度的浸提液為營養液進行補水。將培養皿置于27℃恒溫人工氣候箱，光照16 h、黑暗8 h，跟蹤觀察種子萌發情況。當種子露白邊時，開始每天記錄種子發芽數，直到無新增發芽數，檢測并統計發芽率、根長、發芽指數和活力指數。

發芽率（%）＝（指定天數的發芽種子數/供試種子數）×100；

發芽指數（GI）＝Σ（Gt/Dt），Gt為第t d的種子發芽數，Dt為相應發芽天數；

活力指數（VI）＝發芽指數×胚根長（cm）。

1.4 整合菌劑對西瓜幼苗生長的影響

前期預試驗表明，含30%整合菌劑的栽培基質（整合菌劑與栽培基質按比例混合，整合菌劑為3 kg，栽培基質為7 kg，即為含30%整合菌劑的栽培基質）對西瓜苗生長的抑制效果顯著，因此本試驗將整合菌劑按0、5%、10%、15%、20%、25%的比例分別添加到已種植過一茬西瓜的栽培基質（以下簡稱“舊基質”）中，分裝于盆缽中，進行西瓜苗盆栽種植，新基質為對照。花盆選用15 cm×25 cm規格，每盆施用栽培基質3.0 kg，待西瓜幼苗長出3葉1心時，選取大小和長勢均較為一致的幼苗進行盆栽定植。每盆定植1株，每組處理種植30株，緩苗5 d。待緩苗結束后，置人工氣候室培養，溫度為（30±1）℃，相對濕度80%。培養15 d時，測量植株的根系長度和株高。

1.5 整合菌劑對西瓜枯萎病的防治效果

將西瓜枯萎病原菌FJAT30265菌株用馬鈴薯葡萄糖培養基（PDA）擴大培養6 d后，過濾除菌絲并配置成濃度為1.0×106 CFU·mL-1的孢子懸浮液，置于4℃冰箱備用。

按已篩選出的整合微生物組菌劑最佳添加量10%，添加到舊基質中進行西瓜盆栽種植，開展病害防治效果測定。設以下5個處理組進行試驗：處理組1：舊基質添加10%整合菌劑，同時澆灌接種枯萎病原菌

FJAT30265；處理組2：舊基質添加10%整合菌劑，定植7 d后傷根接種枯萎病原菌FJAT30265；處理組3：舊基質添加10%整合菌劑，定植7 d后傷根澆灌清水；CK1：舊基質，定植7 d后傷根接種枯萎病原菌FJAT30265，作為陽性對照；CK2：舊基質，定植7 d后傷根澆灌清水，作為陰性對照。每組處理30株，統一進行栽培管理，接菌后定期觀察西瓜植株的生長和發病情況，統計其發病率，計算防治效果，以各處理組不再出現新病株后的第7 d結束觀察。

防治效果（%）=［陽性對照組（CK1）發病率-處理組發病率］/陽性對照組（CK1）發病率×100

1.6 數據統計與分析

數據采用Microsoft Excel 2007、DPS7.05統計軟件分析，采用單因素方差分析（Tukey法）比較不同數量間的差異（P<0.05），用“平均值±標準差”表示。

2 結果與分析

2.1 整合菌劑對西瓜種子萌發的影響

由表1可知，整合菌劑的浸提液對西瓜種子的萌發有明顯抑制作用。添加量為5%，發芽率僅為53.33%，發芽指數（7.02）和種子活力指數（241.05）均顯著低于兩組對照，胚根的生長（34.54 mm）與兩個對照（34.56 mm和30.20 mm）無顯著差異（P＜0.05）。隨著添加量的增加，發芽率、胚根長、發芽指數、種子活力指數均呈下降趨勢。綜合分析，整合菌劑不適用于種子萌發處理。

2.2 整合菌劑對西瓜幼苗生長的影響

由圖1可知，新基質西瓜苗長勢良好，定苗15 d后，平均根長和株高分別為15.44 cm和51.10 cm，與連作舊基質相比，分別提高了146.25%和71.25%，也顯著高于其他處理（P＜0.05）。舊基質添加10%整合菌劑，根長和株高較舊基質分別提高了40.82%和45.34%，促長效果最為顯著（P＜0.05）；而整合菌劑添加量大于20%時，根長和株高則較舊基質對照組分別降低了10.21%和3.97%，表現出顯著的抑制作用（P＜0.05）。說明添加適當的整合菌劑可以改善連作基質的營養狀況，促進西瓜苗的生長，但添加量偏高則對西瓜苗的生長具明顯的抑制作用，故選擇低于10%作為整合菌劑最適添加量。

2.3 整合菌劑對西瓜枯萎病的防治效果

由表2可知，舊基質中添加10%整合菌劑，對西瓜枯萎病具有一定的防治效果。盆栽種植40 d后，不同處理組西瓜枯萎病發病率不同，其中處理組2發病率為33.33%，顯著低于對照組的100%，防治效果達66.67%；其次為處理組1，發病率為70%，防治效果達30%；說明添加10%的整合微生物組菌劑對西瓜枯萎病具有良好的防治效果，且在病原菌未侵染前提前使用，防治效果更佳。

3 討論

3.1 整合菌劑對西瓜種子萌發的影響

微生物菌劑是多種活性微生物混合發酵而來，含有多種有機酸、酶類物質，對植物有促生作用，適量的添加對番茄、生菜、菜心、芥菜、水稻、玉米等多種作物種子的萌發有促進作用［14-16］。整合微生物組菌劑是一個新概念、新產品，原料為使用1年左右的發酵床養豬墊料，含有多個功能微生物組，豐富的有機質、腐殖酸、胡敏酸、富咖酸以及多種揮發性物質，前期研究表明適量添加能提高番茄種子萌發數目，縮短種子發芽時間，促進胚根生長［17-18］。而本試驗則表明，整合菌劑對西瓜種子萌發有明顯的抑制作用，浸提液添加量為5%，發芽率為53.33%，發芽指數（7.02）和種子活力指數（241.05）均顯著低于對照，對胚根生長無顯著影響；且隨著添加量增加，發芽率、胚根長、發芽指數、種子活力等均呈下降態勢。因此，整合菌劑不適用于西瓜種子萌發處理。對于其他作物種子萌發的影響，有待后續試驗研究。

3.2 整合菌劑對西瓜幼苗生長的影響

微生物是整合微生物組菌劑的核心組成部分，不僅參與植物的生長與代謝，還參與各種物質的轉化過程，調節物質間生理生化過程，穩定根系微生態環境。因此，對于不同作物上產生效果均有最佳的施用方法和施用濃度。本課題組前期研究表明，整合菌劑能夠促進種子萌發，低濃度整合菌劑（添加量為小于60%）會促進番茄植株生長，很好的修復土壤連作障礙問題，高濃度（添加量大于80%）則抑制番茄植株生長

［12-13，18］。在本研究中，西瓜植株的生長對整合菌劑的影響更為敏感，舊基質添加10%的整合菌劑，根長和株高較舊基質分別提高了40.82%和45.34%，促長效果最為顯著；而添加量達到20%，則對西瓜苗生長產生顯著抑制作用。因而，在西瓜生產中，需嚴格控制整合菌劑的一次性施用量。對于西瓜整個生長周期中整合菌劑的使用次數，對后期植株生長影響、防病效果和增產的作用仍需進一步研究。

3.3 整合菌劑對西瓜枯萎病的防治效果

微生物菌劑可以提高作物的生長發育，培育壯苗，提高植株抗性，增加產量［19-21］。整合菌劑含有多個功能微生物組，能夠很好地修復土壤連作障礙問題，且在連作7年的番茄種植地，對番茄青枯病防效可達65%～77.37%［18］。本試驗結果表明添加10%整合菌劑，對西瓜枯萎病防效最佳可達66.67%，與徐偉慧［22］、王夏雯［23］等研究結果相吻合。但施用方式不同，對西瓜枯萎病防效也不同，處理組1防效僅為30%，可能由于西瓜苗定植時，整合菌劑中的功能微生物組和枯萎病菌在根系同時生長，功能微生物組競爭優勢不顯著，導致防效較差；處理組2對枯萎病的防效為66.67%，說明西瓜苗定植7 d后，整合菌劑的功能微生物組已在西瓜根系建立了穩定的群落，競爭優勢顯著，接種枯萎病菌無法取得競爭優勢。因此在西瓜定植時，適量施用整合菌劑，要注意與根部土壤混合均勻，確保覆蓋到根系，并根據實際結合防控藥劑使用等措施才能更有效地防控枯萎病的發生。

綜上研究認為，整合菌劑不適用于西瓜種子發芽處理，10%以下低劑量添加對西瓜植株生長有一定的促長作用，且對西瓜枯萎病有較好的防效?？稍谖鞴隙ㄖ矔r的根部施用，能夠起到促長防病的效果。對于整合菌劑抑制西瓜種子萌發機制、對植株生長、產量及品質的影響，以及對其他不同作物種子萌發及生長的影響等均有待進一步的研究。

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（責任編輯：柯文輝）

收稿日期：2023-05-11

作者簡介：藍江林，女，1972年生，博士，研究員，主要從事農業微生物研究。

基金項目：福建省科技計劃公益類項目（2020R1034007）；福建省人民政府、中國農業科學院“5511”協同創新工程（XTCXGC2021019）。