生物菌剂对甜瓜海蜜8号生长、光合特性和品质的影响

冯翠， 田鹏飞， 施菊琴， 钱巍， 刘慧颖， 姚协丰

(1.江苏省农业科学院泰州农科所， 江苏 泰州 225300； 2.泰州市气象局，江苏 泰州 225300；3.泰州市高港区农业农村局， 江苏 泰州 225300； 4.江苏省农业科学院 蔬菜研究所， 江苏 南京 210000)

甜瓜富含蛋白质、维生素等营养成分，香甜可口，备受人们喜爱[1]。近年来，随着市场多元化需求的增加与设施高效农业的快速发展，甜瓜种植面积不断扩大[2-3]。因受耕地的限制，甜瓜连作现象非常普遍，长期连作极易产生连作障碍[4]，从而降低植株抗性，导致枯萎病、根腐病等土传病害的发生，影响产量和品质。土壤的质量直接影响农作物的产量与品质[5]。微生物菌剂能在土壤中形成有利于作物生长的微生物有益菌群，不仅可提高微生物多样性[6-7]，还可提高肥效，减少环境污染，减轻番茄青枯病、根结线虫病和辣椒疫病等土传病害的发生[8-11]，且减量配施复合肥还可提高植株产量，改善果实风味，增加经济效益[12]，具有良好的应用前景。

光合作用是植物生长发育的基础，对作物产量和品质构成起到关键作用[13]。植物光合作用除与叶片本身的结构和生理机能有关外[14]，还与外界环境中的气候、土壤等生态因子有关。目前微生物菌剂对甜瓜不同时期的生长发育、光合特性及产量和品质影响的系统研究鲜有报道。为此，本试验以海蜜8号甜瓜为试材，研究生物菌剂宁盾对连作4茬甜瓜不同时期的生长表现、光合特性的影响，对比与常规施肥的甜瓜在产量、品质等方面的差异，为减缓甜瓜连作障碍、合理施肥、促进产量和品质的提升提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2020年7—10月在泰州市海陵区前窦村试验大棚进行，砂质壤土，排灌良好，土壤pH值为6.21，有机质、全氮、全磷、全钾含量分别为37.9、0.91、0.78、16.9 g·kg-1，速效氮、速效磷、速效钾含量分别为203.3、525.5、160 mg·kg-1。连续4茬种植甜瓜。

甜瓜品种为海门区农科所提供的海蜜8号；生物菌肥宁盾由南京农业大学生物源农药研发实验室研制，主要成分是芽孢杆菌和沙雷氏菌，其中有效活菌含量>20亿·mL-1；有机肥为南京宁粮公司生产，成分为有机质含量≥45%，N+P2O5+K2O≥5%；复合肥为红牛肥料泰兴市有限公司生产的硫酸钾型复合肥，成分为N 17%、P2O517%、K2O 17%，总养分≥51%。

1.2 设计处理与项目测定

以宁盾为试验处理，整个生育期施2次，分别在甜瓜移栽后和坐果5 d后浇灌根部，每次用量为120 L·hm-2；对照组在甜瓜移栽后施清水，坐果5 d后施复合肥75 kg·hm-2。追肥和病虫害防治等按常规管理进行。小区面积为30 m2，每处理重复3次，随机区组排列，小区间隔60 cm。

甜瓜苗于2020年8月10日定植，定植前施15 t·hm-2商品有机肥和0.6 t·hm-2复合肥。起垄栽培，垄宽2.5 m，垄高10 cm，每垄种植1行甜瓜，株距40 cm。定植后15 d开始测量甜瓜植株的株高、茎粗、叶片数、叶绿素等，每7 d测1次，每小区测5株。

叶绿素含量测定。采用SPAD TYS-A型叶绿素仪(浙江托普云农科技股份有限公司)对顶部新鲜叶片进行测定，每株测定3次，取平均值。

坐果后测量第一留果节位功能叶的叶片长和叶片宽，计算叶面积；果实膨大期(2020年9月19日)于晴天上午9：00—11：00使用美国LI-6400 XT便携式光合仪测定叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、光合有效辐射(PAR)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)，测定叶片为从上到下第5片功能叶，测定时将叶室(透明探头)置于水平方向，使叶片倾斜角为90°，充分暴露在光照下，每小区重复4株，取平均值；采收期测量单果重，计算产量，并测量果实品质，各处理重复测定3次，取平均值。

品质测定[15]。各小区选取成熟度一致的甜瓜，取其果肉采用高通量磨样仪研磨，维生素C(VC)含量采用钼蓝比色法测定，可溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝G-250染色法测定，可溶性固形物含量采用手持糖度计测定。

1.3 数据分析

试验数据采用Excel进行统计，采用SPSS和origin软件进行方差分析和作图。

2 结果与分析

2.1 生长动态

如图1所示，整个生长期甜瓜的株高和茎粗呈上升趋势，其中生长前期株高增加较快，坐果期(9月5日)后增加缓慢。第一次施宁盾后株高和茎粗明显大于对照处理，但坐果后，CK的株高和茎粗整体好于宁盾处理。

与CK同日期比较，无相同小写字母表示组间差异显著(P<0.05),图2～3同。

叶片具有较强的光合作用，叶片数量和叶面积大小对植株的营养生长和生殖生长有重要影响。不同发育时期植株叶片生长状况不同，通过了解叶片生长动态，确保植株在营养生长期有充足的营养面积，为果实良好生长打下基础。从图2来看，在营养生长时期，植株叶片数不断增加，且宁盾处理的叶片数多于CK，至9月5日叶片数达到最多，为30.2片；9月12日开始，叶片数少于CK处理，但差异不显著，可能是由于坐果期部分叶片脱落。在坐果初期，宁盾处理的叶面积显著小于CK，可能是刚施完复合肥，叶片生长旺盛。但随着甜瓜的生长，宁盾处理的叶面积增加较快，但处理间差异仍不显著。

图2 不同肥料处理下甜瓜叶片数和叶面积的生长动态

2.2 植株SPAD值

SPAD值反映了叶绿素含量的多少，而叶绿素含量对作物光合作用起着重要的作用。由图3可知，生长前期甜瓜的SPAD值较高，具有较强的光合速率；随着甜瓜的生长，SPAD值逐渐降低，但除9月5日以外，宁盾处理均高于CK处理，说明生物菌剂可提高叶片叶绿素含量，提高植株光合速率。

图3 不同肥料处理对甜瓜SPAD值的影响

2.3 果实纵横径

从图4可以看出，各处理的果实在发育过程中，横、纵径具有相似的变化过程，増速均是先快后慢。在果实不同发育时期，宁盾处理的果实均大于CK，果实发育前期的差异明显，果实发育后期纵径大小差异不显著。说明生物菌剂能促进果实发育。

图4 不同处理的甜瓜果实发育过程中纵横径变化

2.4 光合特性

较高的叶片光合速率和气孔导度是作物积累光合产物的基础。表1显示，宁盾处理后的植株在PAR、Pn、Tr、Ci和WUE等方面均与CK呈极显著差异，其中，Pn、PAR和Tr分别比CK高7.89%、8.93%和80%，说明相比复合肥而言，施用生物菌剂对甜瓜光合作用有显著促进作用。

表1 不同处理对甜瓜植株光合特性的影响

2.5 果实品质及产量

可溶性糖和有机酸含量是衡量甜瓜品质的重要指标，硝酸盐含量是评价品质好坏的重要指标。由表2可知，施用宁盾后，果实VC含量极显著高于CK，可溶性蛋白、可溶性总糖含量高于CK，但差异不显著，而有机酸极显著低于CK，硝酸盐含量则显著低于CK，说明宁盾处理对甜瓜的品质有很好的改善。2种处理间甜瓜产量差异极显著，施宁盾比CK提高19.87%。

表2 不同处理对甜瓜果实品质的影响

3 讨论

植株的株高、茎粗是衡量作物生长势的主要指标。本研究表明，在营养生长时期，宁盾处理的甜瓜株高和茎粗均好于CK处理，但在坐果期追施复合肥后，其株高和茎粗生长势较CK减慢，可能是对照组施了复合肥，加快了植株的生长，或者是因为植株进入生殖生长期，需要消耗大量的养分，植株生长减缓。

叶片是植物进行光合作用和蒸腾作用的主要器官[16]，叶片数量和叶面积的大小对植株生长发育、光能利用和产量等都有显著影响[17]。从本研究结果来看，在甜瓜营养生长期随着甜瓜的生长叶片数量和叶面积逐渐增加，进入生殖生长期后植株叶片数略有减少，尤其是宁盾处理在坐果中、后期植株叶片数少于CK处理。但功能叶的叶面积仍呈上升趋势，2个处理间无显著差异。说明植株生长前期叶片同化能力增强，光合产物增多，叶片生长快。当植株由营养生长转为生殖生长时，果实与茎叶争夺养分，从而抑制叶片生长，这也能解释宁盾处理的果实发育较CK快的原因。

光合作用是植物最基本的生理活动[18]，也是对外界环境极其敏感的复杂的生理过程[19]。植物叶片的光能利用率决定其产量，而叶绿素含量多少又直接影响着叶片的光能利用率[20]。本研究发现，宁盾处理植株的净光合速率、蒸腾速率和SPAD值均比CK高，说明连作可降低叶绿素含量，降低叶片光合作用，这与雷娟利等[21]研究结果一致。因此，连作田不进行土壤处理时会降低甜瓜的净光合速率，这可能与连作条件下叶绿素含量的降低有关[22]。气孔导度是指植物通过气孔传导CO2和水蒸气的能力，直接影响光合作用，光合速率与气孔导度呈正相关[23]，光合速率低、光合产物积累严重不足而导致严重化瓜、减产等。水分利用率的大小取决于净光合速率和蒸腾速率的相对强弱，本研究中甜瓜坐果期叶片的水分利用率、净光合速率和蒸腾速率均强于施清水和复合肥处理，这是因为较强的蒸腾作用可以将植株体内的热量带出体外，降低自身的温度，避免受到高温伤害，也是其自我防御的一种体现。本研究结果表明，施宁盾后可提高植株的叶绿素含量，有助于提高甜瓜的光合效率，促进作物产量的增加，且增施生物菌剂后，叶片净光合速率、蒸腾速率和胞间二氧化碳浓度均显著高于复合肥处理，说明生物菌剂能够提高作物对光能的吸收利用，这也解释了作物连作后会导致光合速率和产量下降等问题的原因[19]。

果实是瓜类作物最主要的经济性状，果实的产量和品质直接影响其经济价值[24]。VC是人类必需的营养物质，可溶性蛋白含量是植物体的重要生理生化指标，可溶性总糖是影响甜瓜口感的重要指标。因此，提高甜瓜VC、可溶性总糖和可溶性蛋白含量是保证甜瓜品质的重要因素[25]。本研究表明，增施生物菌剂可以改善甜瓜的口感，增加甜瓜的VC和可溶性总糖含量，降低果实酸度和硝酸盐含量。

4 小结

在连作甜瓜田增施生物菌剂有助于促进植株生长，为甜瓜进入生殖生长期提供充足的养分，且能提高植株的叶绿素含量，进而提高植株的光合效率，积累较多的光合产物，提高产量。在本试验条件下，相较于施用复合肥而言，增施生物菌剂能有效改善甜瓜口感，降低果实酸度和硝酸盐含量。因此，生物菌剂对多次重茬甜瓜的生长、净光合效率、产量和品质的改善均有明显促进作用，还能减少化肥用量，是减缓甜瓜连作障碍的有效途径。