根际促生菌对设施西瓜生长品质及产量的影响

朱红艳　李建设　高艳明　曹云娥

摘 要：

为研究根际促生菌对西瓜生长、品质及产量的影响，本试验设置8个处理，固氮抗盐菌（T1）、枯草芽孢杆菌NXU-10（T2）、解淀粉芽孢杆菌（T3）、枯草芽孢杆菌（T4）、胶质芽胞杆菌（T5）、巨大芽胞杆菌（T6）、苏云金芽胞杆菌（T7）、清水（CK）。结果表明：T1处理能促进植株根系生长，促进植株对磷元素的吸收利用，提高西瓜产量，增产12.33%;T2处理能显著促进植株叶片生长，促进植株对氮、磷元素的吸收;T3处理能显著提高可溶性糖含量，增加西瓜风味，改善西瓜品质;T4、T5、T6、T7处理能促进植株生长，T4处理可显著提高叶绿素总含量，比CK高31.86%，T7处理能促进植株对钾元素的吸收利用。

关键词：

根际促生菌;西瓜;生长发育;品质;产量

中图分类号：S651

文献标识码：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20191130003

基金项目：设施蔬菜土壤健康保育功能菌剂（肥）开发， 十三五科支撑项目（项目编号：2016BZ09-02）

为本文通讯作者

引言

随着我国设施园艺迅猛发展，化肥、农药的大量施用，造成土壤质量下降、土壤环境污染等一系列问题[1，2]。根际促生菌能直接或间接促进、调节植物根际的微生物[3-7]，直接促进植物生长，间接利用某些植物根际促生菌抑制或减轻某些植物病害对植物生长发育和产量的不良影响[8，9]。根际促生菌的研究已经成为目前科研的一大热点[10]。目前大量的根际促生菌的研究均是直接添加到作物根系或者与有机肥、复合微生物肥配合施用以达到促进作物生长的作用，张杨[11]等研究开发出新的根际促生菌利用模式。虽然根际促生菌在某些作物中成功应用，但是大多数根际促生菌在田间生防效果不稳定是目前研究的一大难点，生防的不稳定制约着根际促生菌的发展，同时也体现出根际促生菌的应用推广存在巨大潜力[12]。

为了追求产量，盲目进行“大水大肥”的粗放施肥管理模式，造成资源浪费、土壤和水体污染、生态环境的破坏[2]化肥农药用量加大，土壤次生盐渍化和酸化加剧，作物品质劣、产量低、效益差，严重制约了我国设施蔬菜优质高效的发展，更遏制了关键环节的突破。我国正在全力发展绿色有机农业，2016年推出农业“三减”政策。为贯彻落实农业“三减”，发展绿色有机农业，改善土壤生态环境，提高西瓜品质，本试验在土壤滴灌蚯蚓液栽培技术条件下单施根际促生菌，以研究根际促生菌对西瓜养分吸收利用及西瓜品质和产量的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2018年4—7月在宁夏万辉生物环保科技有限公司塑料拱棚中进行，供试土壤为沙土，土壤肥力状况为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，速效钾610mg/kg，有机质含量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，过氧化氢酶活性7.12g/kg。

供试西瓜品种为“小玲”（嫁接品种，砧木是黑籽南瓜），于2018年4月17日定植，株距0.4m、行距0.5m，每垄40株。底肥施入生物有机肥3000kg/667m2。西瓜采用单杆整枝方式，人工授粉，6月下旬开始成熟，7月20日拉秧，病虫害防治同一般管理。

供试肥料：蚯蚓发酵液（由宁夏万辉生物环保科技有限公司生产），为褐色清液且无明显的异味，pH值4.93，有效活菌數为2亿/g·cfu，腐植酸≥40%，全氮63.08g/kg，全磷4.15g/kg，全钾8.62g/kg，有机质12.45g/kg。膨瓜期连续追肥，总追肥量为95kg/667m2。

供试菌株：解淀粉芽孢杆菌EZ99（由中国农科院西北生态资源研究院提供），枯草芽孢杆菌（由中国工业微生物菌种保藏中心提供），抗盐固氮微生物菌剂（由宁夏万辉生物环保科技有限公司提供）。枯草芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌NXU-10、抗盐固氮微生物菌系由宁夏万辉生物环保科技有限公司进行接种、培养、扩繁，最终形成微生物菌剂。

1.2 试验设计

采用单因素试验设计，依据宁夏水质以及土壤养分，试验设8个处理，固氮抗盐菌（T1）、枯草芽孢杆菌NXU-10（T2）、解淀粉芽孢杆菌（T3）、枯草芽孢杆菌（T4）、胶质芽胞杆菌（T5）、巨大芽胞杆菌（T6）、苏云金芽胞杆菌（T7）、清水（CK）。液体菌剂的施用选取若干株长势均一的幼苗，进行田间小区试验。以清水做为对照，连续接菌3次，分别于缓苗后、结瓜初期和膨瓜期接种，首先轻轻拨开西瓜幼苗根部覆土，使其露出主根，向每株幼苗根部施入 40mL菌液（活菌浓度1×108个/mL），而后立即以土壤覆盖，避免根部长时间暴露在空气中。

1.3 土壤样品采集与分析

1.3.1 土壤样品采集

土壤样品采集自整地后，采用5点采样法，选取5个样点，用土钻（直径30cm）采集0～30cm土层土样，先将土壤样品混匀后，去除其中的杂物、砂砾及作物细根，风干后过1mm的筛测定理化性质和酶活性。

1.3.2 土壤测定分析

参考鲍士旦[16]的方法，测定土壤理化性质;

参考关松荫[17]的方法，测定土壤酶活性。

1.3.3 植株样品采集与分析

植株和果实品质样品采集自成熟期，在采样期间，从每个小区中间行（最外的两行植株不采样）随机选取6棵植株，将根系彻底挖出后抖落掉松散的土并用自来水冲洗干净。用消毒的手术刀将植株地上部与根系分开，地上部包括茎和叶。每个小区中间行随机选取10棵植株测量整个收获期的果实产量。

将地上部和根系用去离子水冲洗干净后在75℃烘2d至恒重。将干样磨碎后过200目筛，全N测量采用杜马斯法;全P和全K 采用酸消解-ICP-AES法。

1.3.4 果实品质分析

采用蒽酮法测定可溶性糖，采用2，6-二氯靛酚滴定法测定维生素C，采用NaOH滴定法测定可滴定酸，采用浓硫酸-水杨酸法测定硝酸盐，采用折光仪测定可溶性固形物。

1.5 数据处理与分析

用Excel 2003进行数据的相关统计分析与制图，用SPSS进行统计分析，处理间差异显著性分析采用 Duncan 新复极差法进行单因素的方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对植株长势的影响

植株形态指标是作物最直观的反映，由表1可知，伸蔓期，不同根际促生菌对西瓜株高和节间数的影响差异不显著，茎粗T7处理与T2、CK处理间存在显著性差异，分别比T2、CK提高了32.72%、31.34%;叶面积T2、T3、T4、T6处理与CK处理达显著性差异，分别比CK增加了66.99%、66.02%、53.40%、52.42%;膨瓜期各处理间株高、茎粗、节数、叶面积均无显著性差异。

2.2 不同处理对叶片叶绿素含量的影响

叶绿素是植物进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，叶绿素总量各处理间达显著性差异，其中T4处理显著最高，与CK相比，增加了37.70%;叶绿素a含量T3显著最高，比CK提高了31.86%;叶绿素b含量各处理间存在显著性差异，T4处理显著最高，比CK高75%;类胡萝卜素含量各处理间达显著性差异，T7处理显著最高，比CK高10%。

2.3 不同处理对西瓜根系的影响

根系吸收土壤中的水分和无机盐供植物发育，对植物起固定作用，可以将养分等运输到枝叶中起疏导作用，合成多种必需氨基酸、分泌特殊物质保证植物体生长并储存营养物质。由表3可知，T6处理根长与T7、CK处理达显著差异;T1、T5处理根表面积与T7、CK处理存在显著性差异，其中T5处理根表面积显著最大;T1处理根体积与T2处理间存在显著性差异;T1处理根平均直径与T2、T5、T6、T7处理间有显著性差异，与T3、CK处理差异不显著。

2.4 不同处理对西瓜植株养分的影响

N、P、K是植株主要吸收的营养元素。由表4可知，植株全氮、全钾根、茎变化不明显，但于叶部含量变化较大，整体来看植株全磷含量根、茎、叶变化不大。植株全氮含量根部T4处理显著最高，比CK处理高16.67%;茎全氮含量T2、T3处理显著最高，比CK处理高19.23%;叶全氮含量T6处理显著最高，比CK处理高94.37%。植株根全磷含量T2处理显著最高，比CK处理高40.68%;茎全磷含量T1处理显著最高，T5处理含量最低;叶全磷含量CK处理显著最高。植株全钾含量各处理间均达显著性差异，其中植株根、茎全钾含量CK处理显著最高;叶全钾含量T7处理显著最高，T7>T6>T5=T3>CK>T4>T2>T1。

2.5 不同处理对西瓜品质的影响

由表5可知，维生素C含量各处理间无显著性差异;可溶性糖含量T3显著最高，比CK高29.49%，可溶性固形物T4显著最高，且与其它处理间存在显著性差异。硝酸盐含量CK显著最高，与T2、T4处理间无显著性差异，与其它处理存在显著性差异;可滴定酸含量T1、CK显著最高，与其它处理达显著性差异。

2.6 不同处理对西瓜果形及产量的影响

作物生产力强弱最终体现在果实产量的高低。由表6、图1可知，横径各处理间无显著性差异;纵茎T1处理与CK间存在显著性差异，且T1处理比CK处理高15.24%;单瓜重T1处理显著最高，且与T2、T3、T7、CK处理存在显著性差异;总产量T1处理显著最高，且各处理间存在显著性差异，T1>T5>T6>T2>T7>T4>CK，分别比CK增产23.47%、12.33%、12.30%、12.27%、3.20%、0.46%。

3 讨论

植株根际普遍存在一些对植株生長有促进作用的微生物，李想[21]等研究表明，根际促生菌对烟草的促生效果显著。本研究结果表明，根际促生菌的施用在伸蔓期对植株的株高、节数影响不大。对茎粗、叶面积影响较大，茎粗T7处理与T2、CK处理间存在显著性差异，分别比T2、CK高32.72%、31.34%;叶面积T2、T3、T4、T6处理与CK处理达显著性差异，分别比CK高66.99%、66.02%、53.40%、52.42%。结瓜初期各处理间株高、茎粗、节数、叶面积均无显著性差异，根际促生菌对膨瓜期植株长势影响不明显。与李想的研究结果有出入，可能由于在试验过程中西瓜生长至打顶时去除其生长点，抑制西瓜蔓和叶片的生长。

叶片光合色素的含量直接限制植株对光能吸收和转化能力[22]，并反映了光合作用的强弱。本研究结果表明，T3处理能显著提高叶绿素a的含量，T4处理能显著提高叶绿素总含量和叶绿素b的含量，T7处理能显著提高类胡萝卜素的含量，分别比CK增加了37.70%、31.86%、75%和10%。

土壤营养状况对果实的品质影响尤为重要，张保东等[23]研究表明，膜下滴灌与传统灌溉相比，西瓜糖含量增加，显著提高西瓜品质。本研究中，T4处理显著提高西瓜可溶性糖的含量，比CK高29.49%，施用解淀粉芽胞杆菌可以促进植株对土壤养分的转化利用;硝酸盐含量CK显著最高，不施用根际促生菌会导致硝酸盐在果实体内积累，最终转化成亚硝酸盐产生毒害;施用根际促生菌与不施用根际促生菌对果实维生素C含量影响不大。

养分是构成植物体的组成成分，也是植株进行生理活动不可或缺的参与者。根际促生菌可以产生植物生长激素，低浓度会促进植物生长，而高浓度会抑制作物生长。本研究结果表明，T6处理根系显著最长，T5处理根表面积显著最大，T1处理根体积与根平均直径显著最大，这与韩丽娟等研究有出入，而与一些学者研究相符。T4处理植株全氮根部含量显著最高，比CK高16.67%，茎部全氮含量T2、T3显著最高，比CK高19.23%，叶部全氮含量T6显著最高;植株根全磷含量T2显著最高，茎T1显著最高，叶CK显著最高。这与葛春辉等研究基本一致。产量是植物生产力的最终体现，也反映了植物对养分的利用情况。本研究中，总产量T1处理显著最高，且各处理间存在显著性差异，T1>T5>T6>T2>T7>T4>CK，分别比CK增产23.47%、12.33%、12.30%、12.27%、3.20%、0.46%。研究表明施用根际促生菌可显著提高西瓜产量，这与韩华雯等的研究结果一致。

4 结论

T1处理能促进植株根系生长，促进植株对磷元素的吸收利用，提高西瓜产量，增产12.33%，T2处理能显著促进植株叶片生长，促进植株对氮、磷元素的吸收。

T3处理能显著提高可溶性糖含量，增加西瓜风味改善西瓜品质。

T4、T5、T6、T7处理能促进植株生长，T4处理可显著提高叶绿素总含量，比CK高31.86%，T7处理能促进植株对钾元素的吸收利用。

参考文献

[1]郭世荣，孙锦，束胜，等.我国设施园艺概况及发展趋势[J].中国蔬菜，2012，18（01）：1-14.

[2]蒋卫杰，邓杰，余宏军.设施园艺发展概况、存在问题与产业发展建议[J].中国农业科学 2015，48（07）：3515-3523.

[3] 劉淑琮，冯炘，于洁.植物根际促生菌的研究进展及其环境作用[J].湖北农业科学，2009，48（11）：2882-2887.

[4] 张亮，盛浩，袁红，周清，张杨珠，李华兴.根际促生菌防控土传病害的机理与应用进展[J].土壤通报，2018，49（01）：220-225.

[5] 郭军康，董明芳，丁永祯，冯人伟，王瑞刚，徐应明.根际促生菌影响植物吸收和转运重金属的研究进展[J].生态环境学报，2015，24（07）：1228-1234.

[6] 李琬，刘淼，张必弦，赵宏亮，王永力，刘明，谭贺，许显滨.植物根际促生菌的研究进展及其应用现状[J].中国农学通报，2014，30（24）：1-5.

[7] 曾加会，李元媛，阮迪申，晁元卿，仇荣亮，杨燕花，王诗忠.植物根际促生菌及丛枝菌根真菌协助植物修复重金属污染土壤的机制[J].微生物学通报，2017，44（05）：1214-1221.

[8] 崔薇薇.植物根际促生菌的研究进展[J].辽宁农业科学，2010（02）：35-39.

[9] 张杨，王甜甜，孙玉涵，胡官墨，李荣，俞萍，沈其荣.西瓜根际促生菌筛选及生物育苗基质研制[J].土壤学报，2017，54（03）：703-712.

[10] 檀国印，杨志玲，袁志林，杨旭.植物根际促生菌及其在克服连作障碍中的潜力[J].热带作物学报，2013，34（01）：135-141.

[11] 李邵，薛绪掌，齐飞，等.不同营养液浓度对温室盆栽黄瓜产量与品质的影响[J].植物营养与肥料学报，2011，17（06）：1409 -1416.

[12] 高艳明，李建设，曹云娥.日光温室番茄滴灌营养液土培试验研究[J].西北农业学报，2006，15（06）：121-126.

[13] 孙磊，孙景生，刘浩，等.日光温室滴灌条件下番茄需水规律研究[J].灌溉排水学报，2008，27（02）：51-54.

作者简介：

朱红艳（1992-），女，在读硕士研究生。研究方向：资源利用与植物保护;

曹云娥（1977-），女，博士，副教授。研究方向：作物生理与营养调控。