配施菌肥对西瓜生长、品质和土壤理化性质的影响

魏萌涵，范海霞

（许昌职业技术学院，河南 许昌 461000）

现阶段，人们对食物提出较高要求，营养含量与健康问题受到人们的广泛关注。随着社会经济发展，部分地区生产环境和条件逐渐恶化，农业从事者如何利用日益紧张的耕地生产出高产优质的农作物显得尤为重要。过量施用化肥可能导致土传病害、盐渍化、土壤板结等问题，且有严峻化发展的趋势，这已成为制约瓜菜产业（特别是保护地瓜菜栽培）可持续发展的一大难题。

闫颖捷（2021）［1］指出，含有丰富的活性微生物及多种元素的微生物肥料有利于改善土壤化学与物理性质，促进农作物生长，改良品质。此外，有研究发现活性微生物能够分泌抗生素。抗生素有利于抑制各种病原体、细菌蔓延，降低土传疾病的发病率［2］，避免过量使用农药。截至目前，学者尚未深入研究西瓜品质、产量与微生物菌剂配施的关系。基于此，文章以西瓜为例，设置不同用量微生物菌剂，与不施用菌剂的西瓜作对照，研究西瓜生产规律及土壤理化性质与西瓜产量、品质的关系，旨在为提高西瓜产量和品质、改善土壤环境提供理论依据。

西瓜属葫芦科，是一年生藤本植物，内含多种氨基酸，包括瓜氨酸、苹果酸及各类人体所需营养物质［3］。我国河南、江苏、山东等地种植的西瓜最为出名。据悉，河南商丘夏邑县大面积种植吴明株院士培育的8424 西瓜，该品种口感极佳，颇受消费者喜爱。

1 试验阐述

1.1 试验设计

试验于2020 年2—5 月在商丘市夏邑县8424西瓜试验基地进行，试验地年平均气温为14.4 ℃，年平均降水量为545 mm，0～20 cm 土层含有机质28.36 g/kg、全氮0.78 g/kg、速效磷92.5 mg/kg、速效钾147.14 mg/kg、碱解氮116 mg/kg。供试西瓜品种为8424，定植密度行距1.6 m，株距0.5 m；化肥是洋丰硫酸钾复合肥，总养分≥45%，N-P-K（14-16-15）3.33 kg/hm2；供试生物菌肥为农大肥业菌冲丰微生物菌剂，有效活菌数≥100 亿/g、腐殖酸≥9%、黄腐酸≥3%、有机质≥30%，农家肥（0.2 t/hm2）。试验设5 个处理，处理1 生物菌肥量为0 g/hm2（J0）、处理2 生物菌肥量为133.33 g/hm2（J1000）、处理3生物菌肥量为266.67 g/ hm2（J1500）、处理4 生物菌肥量为400.00 g/hm2（J2000）、处理5 生物菌肥量为533.33 g/hm2（J2500）。小区长15 m、宽1.5 m，面积为22.5 m2，每个处理3 次重复，共15 个小区，随机区组排列。菌肥拌土后和农家肥全部底施，复合肥80%底施；伸蔓期追施20%复合肥（距离植株根茎10 cm 左右处挖穴施肥），其他管理同大田。

1.2 样品采集和测定

1.2.1 蔓长伸长动态的测量

进入伸蔓期10、15、20、25 d，每个处理每隔5 d随机测量5 株蔓长，计算平均值。

1.2.2 单果生长动态的测量

5 月12 日开始每隔3 d 分5 次测量单果重，每个处理随机测量5 个西瓜单果重，计算平均值。

1.2.3 叶片指标测定

最大叶片面积测定：在主蔓上选择第7 片叶片进行测量，采用网格计数法；将西瓜叶片放在方格纸上，用铅笔绘制边缘的形状，计算纸张边缘占据的方块数，如果达到或超过0.5 m2，将其计为1 m2，如果小于或等于0.5 m2，则忽略不计。

叶绿素含量测定：选择西瓜幼苗同一叶片，用手持式叶绿素仪（SPAD502）进行测量，每个叶片测量5 次取平均值。

净光合速率测定：9：00～11：00 利用光合仪（LI-6400）测定，选择西瓜幼苗的第7 片叶，测量5 株苗取平均值。

1.2.4 果实单果重和纵横径的测量

单果重测量选择成熟、充分膨大后的果实随机采样。每个处理选择5 个西瓜，分别放在天平上称量，然后求平均值。

测量西瓜成熟后的横径与纵径，每个处理随机采摘5 个西瓜对横径与纵径进行测量，测量工具为卡尺，求平均值。

1.2.5 果实品质的测量

所有品质数据测量均选择西瓜中心、边缘与中心和边缘之间的部位，不同处理各取3 次重复，求平均值。

测定可溶性固形物含量：用手持式糖度计测量3 个部位果实汁水的糖度数值。

测定可溶性糖含量的方法：蒽酮法。

测定可溶性蛋白质含量的方法：考马斯亮蓝法。

测量抗坏血酸含量的方法：2，6-二氯靛酚滴定法。

1.2.6 土壤理化性质的测定

播种后30 d 采集西瓜植株周围2 cm 以内的土壤样品，土壤样品风干后将10 个样点的土样混匀，分别过0.80 mm 和0.15 mm 的筛，用于测定土壤pH值和速效磷、速效钾、有机质、碱解氮含量。

1.3 数据统计分析

采用Excel、DPS 软件处理数据和作图。

2 结果与分析

2.1 配施微生物菌肥对西瓜蔓长伸长的影响

由图1 可以得出，配施微生物菌肥使西瓜蔓长伸长发生变化。配施菌肥的条件下，西瓜蔓长伸长较快，普遍高于对照。随着时间的推移，这种差异愈发明显，在25 d 时差异最明显。经过配施微生物菌肥的西瓜蔓长远远高于对照，从大到小的顺序为J8000＞J6000＞J4000＞J2000，分别高于对照33.61%、31.87%、29.04%、16.33%，其中J8000、J6000、J4000处理数据差异不明显。由此说明配施微生物菌肥有助于蔓长伸长，但是过量施用菌肥的效果并不显著。

图1 微生物菌肥化肥配施西瓜蔓长伸长动态

2.2 配施微生物菌肥对西瓜单果重增长的影响

由图2 可以得出，配施微生物菌肥的条件下，西瓜单果生长较快，普遍高于对照处理。这种差异在5 月21 日最明显。5 月24 日经过微生物菌肥处理J2000、J4000、J6000、J8000 的西瓜单果重分别为353.33、363.19、372.25、377.84 g，对照为325.68 g，其中J8000 比对照高出16.02%。由此可以看出，微生物菌肥的配施方式对西瓜的单果生长有一定影响，其中J6000 处理效果接近J8000，所以推荐J6000 为最佳菌肥用量处理。

图2 微生物菌肥化肥配施西瓜单果生长动态

2.3 配施微生物菌肥对西瓜叶面积和光合特性的影响

由表1 可知，通过J6000、J8000 处理的西瓜最大叶片面积与其他处理相比增长达到显著水平，其数值分别为108.38、109.44 cm2，与对照相比高出了22.16、23.22 cm2，效果比较明显。与对照相比，J4000、J6000、J8000 处理的西瓜叶片叶绿素含量较高，其数值分别为38.03、39.53、40.18 mg·g/L，但是三者之间差异并不显著。各个处理西瓜叶片的净光合速率与叶绿素含量变化基本一致，J6000、J8000 处理显著高于J2000 和对照，其数值为28.49、29.14，比对照分别高出36.45%、39.56%。由此可以看出，配施微生物菌肥对西瓜叶片的最大叶片面积、叶绿素含量和净光合速率均有一定影响，其中J6000、J8000 增加显著，但二者差异不明显，说明过多的微生物菌剂施用效果并不理想。

表1 不同处理条件下西瓜叶面积和光合特性

2.4 配施微生物菌肥对西瓜单果重和果实纵横径的影响

由表2 可知，与对照相比，配施微生物菌肥处理的西瓜单果重明显增加。J0 处理的平均单果重为3.87 kg，微生物菌肥处理的平均单果重从高到低依次为4.88、4.84、4.60、4.37 kg，增长幅度为12.92%～26.10%。配施微生物菌肥可以明显提高西瓜的单果重，其中J6000、J8000 处理显著高于其他处理。配施微生物菌肥条件下的西瓜平均横径20.81～21.72 cm，平均纵径19.18～21.99 cm，对照处理条件下的西瓜平均横径为19.64 cm，平均纵径为16.66 cm。配施微生物菌肥条件下的西瓜与对照相比，其横径与纵径分别增加了5.96%～10.59%和13.14%～31.99%，均有显著的差异。由此可知，与对照相比，配施微生物菌肥可以显著提高西瓜果实的横径和纵径。

表2 不同处理条件下西瓜单果重和果实纵横径

2.5 配施微生物菌肥对西瓜果实品质的影响

由表3 可知，在可溶性固形物的含量变化方面，配施微生物菌肥处理的西瓜果实外层、中层、内层的可溶性固形物含量分别比对照提高了14.1%～29.4%、4.5%～11.7%、3.6%～6.3%，其中外层果实中的可溶性固形物含量增加最明显。J6000、J8000 外层和中层可溶性固形物含量显著高于其他处理，J4000、J6000、J8000 内层增加明显，但三者差异不显著。在可溶性糖含量变化方面，微生物菌肥配施处理的西瓜果实外层、中层、内层的可溶性糖含量分别比对照高出14.1%～29.4%、4.5%～11.7%、3.6%～6.3%；其中果实中心的糖度较对照呈现显著差异，各处理之间差异达到显著水平。在可溶性蛋白含量变化方面，配施微生物菌肥处理的西瓜果实外层、中层、内层的可溶性蛋白含量分别比对照高出14.1%～29.4%、4.5%～11.7%、3.6%～6.3%；其中果实中心内层的可溶性蛋白含量较对照差异最明显，果实外层施用菌剂各处理间差异并不显著。在抗坏血酸的含量变化方面，与对照相比，微生物菌肥配施对西瓜果实抗坏血酸的含量影响显著，但是各微生物菌剂处理之间表现差异不大。在含水量变化方面，与其他果实品质指标的增减变化相反，微生物菌肥不同程度地降低了西瓜果实的含水量，其中J6000、J8000 表现较为明显。

2.6 配施微生物菌肥对土壤理化性质的影响

由表4 可知，随着微生物菌剂用量的增加，土壤pH 值呈现快速降低后放缓的趋势，pH 值从高到低依次为J0＞J2000＞J4000＞J6000＞J8000。J6000、J8000 表现较好，能够改善土壤的酸碱度，虽然两者对比未见显著差异，但仍低于对照与其他菌剂。添加不同用量的微生物菌剂后，土壤有机质含量显著增加，通过分析其对比具有显著性差异（P＜0.05），从高到低增幅为63.28%＞62.39%＞45.64%＞31.14%。不同用量微生物菌剂处理之间差异显著，J6000、J8000 的处理有利于增加土壤有机质含量，但是两者并未见显著性差异。这说明微生物菌剂能够通过提升土壤有机质含量水平提高土壤肥力，进而促进植物生长。相较于对照土壤，微生物菌剂使土壤中碱解氮含量呈现先升高后降低的趋势，其中J6000 的土壤碱解氮含量达到所有处理的最高值，比对照高15.87%，说明添加过多的微生物菌剂不利于碱解氮的累积。整体上看，碱解氮、速效磷呈现出基本一致的变化趋势，均为先升高后降低，J6000 较对照高23.47%。土壤通过添加微生物菌剂显著增加了速效钾含量，J8000 土壤含有256.19 mg/kg 的速效钾，比对照提高了53.38%，说明微生物菌剂有利于土壤有机质中钾肥的分解。

3 讨论与结论

随着我国各类农作物种植面积的不断调整，蔬菜种植占比不断提高，但一些蔬菜种植者片面追求产量，盲目施用高浓度复合肥。刘长庆等（2006）［4］认为，复合肥有溶解性好、见效快的优点，但在改善土质、提高作物品质方面仍逊色于生物-有机-无机混合施肥方式。刘杰等（2002）［5］提出，合理施肥有利于保障农作物品质，提高农产品质量。要提高蔬菜的品质与产量，就必须合理施用生物-有机-无机复合肥，否则将影响蔬菜品质。刘恩科等（2008）［6］研究表明，化肥可增加土壤微生物含量，促进蔬菜增产，但施用过量会影响微生物碳含量。施用微生物肥料能显著提高土壤酶活性与土壤微生物碳氮含量，随着施用量的增加，效果更加明显，弥补了单一施用化肥的不足。

本研究表明，生物菌肥配合化肥与有机肥施用对西瓜生长和品质具有显著的促进作用，蔓长随着菌肥用量增加先增大后减小，在25 d 时高于对照16.33%～33.61%；5 月24 日单果重较对照提高8.49%～16.02%；叶片最大叶面积、净光合速率与叶绿素数值分别提高了12.87%～26.93% 、17.62%～39.56%与7.22%～16.90%；单果重、横径和纵径比对照分别提高了12.92%～26.10%、5.96%～10.59%和13.14%～31.99%。另外，西瓜品质得到改善，与一般施肥处理比较，果实圆润光滑、成熟度显著提高，比对照组相比，果实外层、中层、内层可溶性固形物含量增加14.1%～29.4%、4.5%～11.7%、3.6%～6.3%；可溶性糖含量提高14.1%～29.4%、4.5%～11.7%、3.6%～6.3%；可溶性蛋白质含量增加0.02～0.03 mg/g、0.03～0.05 mg/g、0.04～0.09 mg/g；对增加抗坏血酸含量和降低西瓜果实的含水量效果显著。以往的研究表明，应用微生物制剂可以促进植物生长、提高产量及改善品质，本研究结果与前人研究结论一致。

微生物菌剂含有益细菌，有益细菌的作用主要体现在2 个方面。一是抑制有害细菌的形成；二是促进土壤有机物分泌，使土壤中的养分含量更高。例如根瘤菌和放线菌克雷伯菌有固定环境氮的作用，还可增加土壤氮含量［7］。张玲和李宝泽（2016）［8］研究发现，利用磷钾增溶性微生物芽孢杆菌可促进磷钾释放，提高土壤养分供应能力，增加有机质，增强肥力。吴朝晖（2008）［9］指出，在施用微生物肥料的地段，有益微生物的代谢产物丰富，代表土壤活性的蚯蚓数量会增加［10］，帮助作物吸收土壤养分。

本试验研究发现，随着微生物菌剂用量的增加，土壤pH 值和有机质呈现快速降低后放缓的趋势，pH 值和有机质从高到低表现为J0＞J2000＞J4000＞J6000＞J8000；添加不同用量的微生物菌剂，均使土壤有机质含量显著增加，且较对照差异均达到显著水平（P＜0.05）；微生物菌剂用量增加使得土壤中碱解氮和速效磷含量呈现先升高后降低的趋势，其中J6000 达到最高值，比对照分别提高15.87%和23.47%；添加微生物菌剂的处理均能使土壤中的速效钾含量显著增加，说明微生物菌剂有利于土壤氮、磷、钾养分的分解，与上述观点一致。赵丹丹（2020）［11］研究认为，微生物菌剂的添加用量过高会提高土壤pH 值，降低土壤养分含量。本试验中J6000、J8000 表现较好，均能改善土壤的酸碱度，增加有机质含量，但是两者差异不显著，这与本观点没有冲突；J8000 处理的土壤碱解氮和速效磷含量略微降低，进一步说明了本试验结论和赵丹丹的观点一致。