枯草芽孢桿菌對(duì)苦瓜生長(zhǎng)、產(chǎn)量和礦質(zhì)元素吸收的影響

秦健　黃如葵　梁家作　劉杏連　黃玉輝　陳小鳳　黃熊娟　馮誠(chéng)誠(chéng)　琚茜茜

摘 ? ?要： 為了給枯草芽孢桿菌在苦瓜上的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)，研究了根施不同濃度枯草芽孢桿菌對(duì)苦瓜生長(zhǎng)、光合特性、產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收的影響。以‘桂農(nóng)科六號(hào)苦瓜為供試材料，采用模糊綜合評(píng)判方法，綜合評(píng)判根施枯草芽孢桿菌8×105、4×105、2×105 CFU·mL-1 對(duì)苦瓜的株高，莖粗，葉片數(shù)，葉片SPAD值，葉片全氮、全磷、全鉀含量，瓜長(zhǎng)，瓜橫莖，瓜肉厚和小區(qū)產(chǎn)量的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，根施8×105 CFU·mL-1枯草芽孢桿菌后，莖粗和葉片數(shù)分別比對(duì)照增加7.14%和2.54%，葉片全鉀含量比對(duì)照增加了4.00%，瓜長(zhǎng)、瓜橫莖、瓜肉厚及小區(qū)產(chǎn)量與對(duì)照相比分別增加了0.65%、2.02%、3.67%和2.96%。根據(jù)隸屬函數(shù)的計(jì)算結(jié)果，各處理的強(qiáng)弱順序?yàn)?×105 CFU·mL-1 > 4×105 CFU·mL-1 > 空白處理 > 2×105 CFU·mL-1。

關(guān)鍵詞： 苦瓜; 枯草芽孢桿菌; 模糊綜合評(píng)判

Effects of Bacillus subtilis on growth， yield and mineral element absorption of bitter gourd

QIN Jian， HUANG Rukui， LIANG Jiazuo， LIU Xinglian， HUANG Yuhui，CHEN Xiaofeng，HUANG Xiongjuan，F(xiàn)ENG Chengcheng，JU Xixi

（Guangxi Key Laboratory of Vegetable Breeding and New Technology Development / Vegetable Research Institute， ?Guangxi Academy of Agricultural Sciences， Nanning 530007， Guangxi， China）

Abstract： To study the effect of Bacillus subtilis root application on bitter gourd growth， photosynthetic characteristics， yield and nutrient absorption characteristics were measured. Bitter gourd cv. ‘guinongke 6 was treated by rood application of Bacillus subtilis diluted by 8×105， 4×105 and 2×105 CFU·mL-1. The effect of plant height， stem diameter， blade numbe， fruit length， fruit width， flesh thickness， yield per plot， SPAD of leaf， and total N， P， K of leaf were evaluated by fuzzy comprehensive evaluation. The results showed that the T1 treatment （8×105 CFU·mL-1） was the best. Compared with the contrast， the stem diameter， leaf number were increased by 7.14 % and 2.54 %， respectively. The total K of leaf was increased by 4.00%. The fruit length， fruit diameter， flesh thickness， and yield per plot were increased by 0.65%， 2.02%， 3.67% and 2.96%， respectively. According to the result of comprehensive evaluation， the significance among the treatments was as followed： 8×105 CFU·mL-1 > 4×105 CFU·mL-1 > control> 2×105 CFU·mL-1.

Key words： Bitter gourd; Bacillus subtilis; Fuzzy comprehensive evaluation

苦瓜（Momordica charantia L.）不僅是常見的蔬菜作物，也是重要的藥用植物。在苦瓜種植生產(chǎn)中，容易受低溫、高溫、枯萎病、白粉病等[1-4]因素的影響，導(dǎo)致苦瓜的生長(zhǎng)受到抑制，產(chǎn)量降低。枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）是一類好氧型、內(nèi)生抗逆孢子的桿狀細(xì)菌，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、食品保健和水產(chǎn)養(yǎng)殖等方面具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值[5]。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，枯草芽孢桿菌的應(yīng)用較為廣泛。前人研究顯示，添加芽孢桿菌有利于馬鈴薯株高、莖粗、分枝數(shù)和產(chǎn)量的增加，促進(jìn)棉花生長(zhǎng)，提高黃瓜莖粗、鮮質(zhì)量和干質(zhì)量[6-8]。也有研究表明，施用枯草芽孢桿菌和解磷細(xì)菌后，土壤的養(yǎng)分增加，植株的全氮、全磷和全鉀含量均增加[9]，土壤速效鉀和速效磷含量比對(duì)照提高28 %以上[10]。目前，關(guān)于枯草芽孢桿菌對(duì)苦瓜生長(zhǎng)、產(chǎn)量和礦質(zhì)元素吸收的研究較少。筆者開展苦瓜根施不同濃度枯草芽孢桿菌的試驗(yàn)，評(píng)價(jià)其對(duì)苦瓜多項(xiàng)生理指標(biāo)和小區(qū)產(chǎn)量的影響，運(yùn)用模糊綜合評(píng)判方法，驗(yàn)證枯草芽孢桿菌在苦瓜上的應(yīng)用效果，為枯草芽孢桿菌在苦瓜上的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試苦瓜為‘桂農(nóng)科六號(hào)苦瓜，由廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所提供;豐地素，枯草芽孢桿菌含量2×108 CFU·mL-1，由臺(tái)灣益地股份有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2017年8—11月在廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院南寧里建科研基地進(jìn)行。畦面長(zhǎng)50.0 m，寬1.8 m。8月20日育苗，9月2日定植，株距100 cm，行距140 cm，小區(qū)面積30 m2。試驗(yàn)地肥力情況為：土壤有機(jī)質(zhì)含量21.4 g·kg-1，pH值6.2，堿解氮含量80.5 mg·kg-1，速效磷含量180 mg·kg-1，速效鉀含量110.2 mg·kg-1。

枯草芽孢桿菌用量設(shè)置8×105 CFU·mL-1（T1），4×105 CFU·mL-1（T2），2×105 CFU·mL-1（T3）3個(gè)處理，隨機(jī)區(qū)組排列，四周設(shè)保護(hù)行，處理之間開溝隔開，溝寬0.5 m，對(duì)照為清水處理（CK），每個(gè)處理3次重復(fù)，共12個(gè)小區(qū)。在苦瓜定植時(shí)、雌花初期和盛瓜初期根施枯草芽孢桿菌，每株200 mL，共淋施3次，其他管理按常規(guī)進(jìn)行。

1.3 測(cè)量指標(biāo)與測(cè)量方法

在苦瓜定植后10 d（9月12日），用卷尺測(cè)量植株株高（莖基部到生長(zhǎng)點(diǎn)的距離），用游標(biāo)卡尺測(cè)量莖粗（地上部1 cm位置），并統(tǒng)計(jì)其葉片數(shù)[11]。2017年10月12日開始采收，用直尺測(cè)定瓜長(zhǎng)、瓜橫莖、瓜肉厚[12]，并按小區(qū)統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量，計(jì)算苦瓜單位面積總產(chǎn)量。施用枯草芽孢桿菌后，分別在9月12日、9月22日、10月2日、10月12日、10月22日及11月3日，用葉綠素計(jì)（SPAD-502Plus，柯尼卡美能達(dá)）測(cè)定主蔓從上往下數(shù)第5張完整葉片的SPAD值（Soil and Plant Analyzer Development，SPAD值通常被稱作葉色值），連續(xù)測(cè)量3次，取平均值。并從每個(gè)試區(qū)中采集10張主蔓從上往下數(shù)第5張完整葉片，烘干后粉碎消煮，測(cè)定其全氮、全磷和全鉀含量，其中，全氮含量用奈氏比色法測(cè)量，全磷含量用鉬藍(lán)比色法測(cè)量，全鉀含量直接用火焰光度計(jì)測(cè)定[13]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 Microsoft Excel 2007、DPS 7.05 軟件進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析。采用模糊數(shù)學(xué)的隸屬函數(shù)進(jìn)行綜合評(píng)判，隸屬函數(shù)值計(jì)算方法：模糊函數(shù)值Yj=（Xj-Xmin）/（Xmax-Xmin）（j=1，2，3，……，n），式中：j代表不同處理，Y代表某個(gè)指標(biāo)的模糊函數(shù)值，Xmin為同組處理的最小值;Xmax為同組處理的最大值;X為某個(gè)處理的不同指標(biāo)[14]。

2 結(jié)果與分析

2.1 枯草芽孢桿菌對(duì)苦瓜植株生長(zhǎng)的影響

當(dāng)枯草芽孢桿菌施用濃度達(dá)到8×105 CFU·mL-1時(shí)，苦瓜株高與對(duì)照相比偏矮，但未達(dá)顯著水平;苦瓜莖粗和葉片數(shù)與對(duì)照組相比未達(dá)顯著水平，但優(yōu)于對(duì)照組，分別比對(duì)照增加7.14%和2.54%。說明施用枯草芽孢桿菌有利于苦瓜植株生長(zhǎng)，促進(jìn)莖蔓變粗變壯（表1）。

表1 枯草芽孢桿菌對(duì)苦瓜生長(zhǎng)的影響

[處理 株高/cm 莖粗/mm 葉片數(shù) CK 75.60 ab 4.34 a 11.80 a T1 71.43 b 4.65 a 12.10 a T2 77.00 a 4.51 a 12.10 a T3 74.13 ab 4.48 a 11.13 a ]

[注] ? ?同列數(shù)據(jù)后不同字母表示在α=0.05水平差異顯著。下同。

2.2 枯草芽孢桿菌對(duì)苦瓜葉片SPAD值以及葉片全氮、全磷和全鉀含量的影響

不同濃度枯草芽孢桿菌處理對(duì)苦瓜葉片SPAD值的影響均未達(dá)顯著水平。但是，4×105 CFU·mL-1和2×105 CFU·mL-1處理葉片SPAD值優(yōu)于對(duì)照處理（表2）。說明施用枯草芽孢桿菌能在一定程度上提高苦瓜葉綠素含量。

表2 枯草芽孢桿菌對(duì)苦瓜葉片SPAD值的影響

[處理 時(shí)間 平均值 9月

12日 9月

22日 10月

02日 10月

12日 10月

22日 11月

03日 CK 38.75 35.81 36.96 38.17 42.02 38.50 38.37 a T1 35.22 32.88 32.76 39.01 44.72 36.88 36.91 a T2 37.08 35.16 35.44 41.51 43.63 38.41 38.54 a T3 35.85 33.57 34.92 41.18 47.37 38.44 38.56 a ]

與對(duì)照相比，施用枯草芽孢桿菌后，各處理苦瓜葉片全氮、全磷含量均有所增加，全鉀含量除T2之外，其他處理均比對(duì)照要高（見表3）。當(dāng)枯草芽孢桿菌濃度為4×105 CFU·mL-1，全氮含量最高，與對(duì)照組相比，增加了9.55 %，差異達(dá)到顯著水平;當(dāng)枯草芽孢桿菌濃度為2×105 CFU·mL-1，全磷含量最高，與對(duì)照組相比，增加了15.38 %，差異也達(dá)到顯著水平;當(dāng)枯草芽孢桿菌濃度為8×105 CFU·mL-1，全鉀含量最高，與對(duì)照組相比，增加了4.00 %，差異不顯著。

2.3 枯草芽孢桿菌對(duì)苦瓜商品瓜性狀及產(chǎn)量的影響

數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，不同濃度枯草芽孢桿菌對(duì)瓜長(zhǎng)、瓜橫莖和瓜肉厚的影響未達(dá)顯著水平（表4）。但是，8×105 CFU·mL-1處理表現(xiàn)突出，苦瓜長(zhǎng)度、橫莖及肉厚，與對(duì)照處理相比分別增加了0.65%、2.02%、3.67%;8×105 CFU·mL-1處理的小區(qū)產(chǎn)量最高，達(dá)81.31 kg，與對(duì)照處理相比增加了2.96 %，差異達(dá)到顯著水平。說明枯草芽孢桿菌有利于促進(jìn)苦瓜產(chǎn)量的提高。

2.4 枯草芽孢桿菌對(duì)苦瓜生長(zhǎng)、產(chǎn)量和礦質(zhì)元素吸收的模糊數(shù)學(xué)評(píng)判

分析枯草芽孢桿菌對(duì)苦瓜的影響，若只根據(jù)單個(gè)指標(biāo)來評(píng)定，難免帶來片面性。因此，采用模糊數(shù)學(xué)中隸屬函數(shù)方法，計(jì)算各個(gè)指標(biāo)的隸屬函數(shù)，然后根據(jù)各指標(biāo)隸屬函數(shù)加權(quán)值的大小評(píng)判不同處理對(duì)苦瓜生長(zhǎng)、產(chǎn)量和礦質(zhì)元素吸收影響，所得結(jié)果見表5。由表5可知，不同處理對(duì)苦瓜影響的順序?yàn)椋篢1>T2>CK>T3。即為8×105 CFU·mL-1>4×105 CFU·mL-1>空白處理> 2×105 CFU·mL-1。

3 討論與結(jié)論

枯草芽孢桿菌促進(jìn)植物生長(zhǎng)的機(jī)制是通過誘導(dǎo)植物體內(nèi)吲哚乙酸等促進(jìn)植物生長(zhǎng)激素含量的提高以及降低脫落酸等來抑制植物生長(zhǎng)激素的形成[15]，也可以通過固氮、溶解有機(jī)磷和無機(jī)磷等形式，提供更多養(yǎng)分，促進(jìn)植株生長(zhǎng)[16]。

本研究中，當(dāng)施用枯草芽孢桿菌濃度達(dá)到8×105 CFU·mL-1時(shí)，苦瓜莖粗和葉片數(shù)優(yōu)于對(duì)照處理，說明該處理促進(jìn)苦瓜生長(zhǎng)發(fā)育，特別是增加了苦瓜莖粗，從而有利于提高苦瓜抗逆能力;在對(duì)礦質(zhì)元素影響方面，T1處理下苦瓜葉片全鉀含量也增加較明顯，同時(shí)商品瓜長(zhǎng)度、橫莖及肉厚均有所增加，小區(qū)產(chǎn)量也顯著增加。其原因可能是由于枯草芽孢桿菌在植物根系大量聚集，它們的旺盛代謝促進(jìn)了植物營(yíng)養(yǎng)元素的礦化，從而增加了植物養(yǎng)分供應(yīng)，促進(jìn)苦瓜生長(zhǎng)和產(chǎn)量的提高[17]。2×105 CFU·mL-1（T3）的效果比清水對(duì)照差，可能是由于枯草芽孢桿菌濃度過低和受到土壤環(huán)境的影響，不利于定殖、繁殖，促生作用不明顯[18-19]。

枯草芽孢桿菌（35×108 CFU·mL-1）以浸種和灌根并用的方式處理黃瓜后，1 000倍液防治黃瓜枯萎病效果為62.6%，增產(chǎn)率7.1%[20]，與本研究存在差異，主要是由于枯草芽孢桿菌濃度和使用方法不同，且其統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量主要是在成熟期。為了更好地明確枯草芽孢桿菌對(duì)苦瓜的作用，還需要進(jìn)一步開展高濃度枯草芽孢桿菌對(duì)苦瓜浸種、抗病性等影響的研究。

結(jié)合本研究結(jié)果表明，根施枯草芽孢桿菌（8×105 CFU·mL-1）有利于促進(jìn)苦瓜生長(zhǎng)，可提高光合效率并促進(jìn)礦質(zhì)元素吸收，最終增加產(chǎn)量。

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