生物菌劑對甜瓜海蜜8號生長、光合特性和品質的影響

馮翠， 田鵬飛， 施菊琴， 錢巍， 劉慧穎， 姚協豐

(1.江蘇省農業科學院泰州農科所， 江蘇 泰州 225300； 2.泰州市氣象局，江蘇 泰州 225300；3.泰州市高港區農業農村局， 江蘇 泰州 225300； 4.江蘇省農業科學院 蔬菜研究所， 江蘇 南京 210000)

甜瓜富含蛋白質、維生素等營養成分，香甜可口，備受人們喜愛[1]。近年來，隨著市場多元化需求的增加與設施高效農業的快速發展，甜瓜種植面積不斷擴大[2-3]。因受耕地的限制，甜瓜連作現象非常普遍，長期連作極易產生連作障礙[4]，從而降低植株抗性，導致枯萎病、根腐病等土傳病害的發生，影響產量和品質。土壤的質量直接影響農作物的產量與品質[5]。微生物菌劑能在土壤中形成有利于作物生長的微生物有益菌群，不僅可提高微生物多樣性[6-7]，還可提高肥效，減少環境污染，減輕番茄青枯病、根結線蟲病和辣椒疫病等土傳病害的發生[8-11]，且減量配施復合肥還可提高植株產量，改善果實風味，增加經濟效益[12]，具有良好的應用前景。

光合作用是植物生長發育的基礎，對作物產量和品質構成起到關鍵作用[13]。植物光合作用除與葉片本身的結構和生理機能有關外[14]，還與外界環境中的氣候、土壤等生態因子有關。目前微生物菌劑對甜瓜不同時期的生長發育、光合特性及產量和品質影響的系統研究鮮有報道。為此，本試驗以海蜜8號甜瓜為試材，研究生物菌劑寧盾對連作4茬甜瓜不同時期的生長表現、光合特性的影響，對比與常規施肥的甜瓜在產量、品質等方面的差異，為減緩甜瓜連作障礙、合理施肥、促進產量和品質的提升提供數據支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2020年7—10月在泰州市海陵區前竇村試驗大棚進行，砂質壤土，排灌良好，土壤pH值為6.21，有機質、全氮、全磷、全鉀含量分別為37.9、0.91、0.78、16.9 g·kg-1，速效氮、速效磷、速效鉀含量分別為203.3、525.5、160 mg·kg-1。連續4茬種植甜瓜。

甜瓜品種為海門區農科所提供的海蜜8號；生物菌肥寧盾由南京農業大學生物源農藥研發實驗室研制，主要成分是芽孢桿菌和沙雷氏菌，其中有效活菌含量>20億·mL-1；有機肥為南京寧糧公司生產，成分為有機質含量≥45%，N+P2O5+K2O≥5%；復合肥為紅牛肥料泰興市有限公司生產的硫酸鉀型復合肥，成分為N 17%、P2O517%、K2O 17%，總養分≥51%。

1.2 設計處理與項目測定

以寧盾為試驗處理，整個生育期施2次，分別在甜瓜移栽后和坐果5 d后澆灌根部，每次用量為120 L·hm-2；對照組在甜瓜移栽后施清水，坐果5 d后施復合肥75 kg·hm-2。追肥和病蟲害防治等按常規管理進行。小區面積為30 m2，每處理重復3次，隨機區組排列，小區間隔60 cm。

甜瓜苗于2020年8月10日定植，定植前施15 t·hm-2商品有機肥和0.6 t·hm-2復合肥。起壟栽培，壟寬2.5 m，壟高10 cm，每壟種植1行甜瓜，株距40 cm。定植后15 d開始測量甜瓜植株的株高、莖粗、葉片數、葉綠素等，每7 d測1次，每小區測5株。

葉綠素含量測定。采用SPAD TYS-A型葉綠素儀(浙江托普云農科技股份有限公司)對頂部新鮮葉片進行測定，每株測定3次，取平均值。

坐果后測量第一留果節位功能葉的葉片長和葉片寬，計算葉面積；果實膨大期(2020年9月19日)于晴天上午9：00—11：00使用美國LI-6400 XT便攜式光合儀測定葉片凈光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)、光合有效輻射(PAR)、胞間CO2濃度(Ci)和蒸騰速率(Tr)，測定葉片為從上到下第5片功能葉，測定時將葉室(透明探頭)置于水平方向，使葉片傾斜角為90°，充分暴露在光照下，每小區重復4株，取平均值；采收期測量單果重，計算產量，并測量果實品質，各處理重復測定3次，取平均值。

品質測定[15]。各小區選取成熟度一致的甜瓜，取其果肉采用高通量磨樣儀研磨，維生素C(VC)含量采用鉬藍比色法測定，可溶性蛋白質含量采用考馬斯亮藍G-250染色法測定，可溶性固形物含量采用手持糖度計測定。

1.3 數據分析

試驗數據采用Excel進行統計，采用SPSS和origin軟件進行方差分析和作圖。

2 結果與分析

2.1 生長動態

如圖1所示，整個生長期甜瓜的株高和莖粗呈上升趨勢，其中生長前期株高增加較快，坐果期(9月5日)后增加緩慢。第一次施寧盾后株高和莖粗明顯大于對照處理，但坐果后，CK的株高和莖粗整體好于寧盾處理。

與CK同日期比較，無相同小寫字母表示組間差異顯著(P<0.05),圖2～3同。

葉片具有較強的光合作用，葉片數量和葉面積大小對植株的營養生長和生殖生長有重要影響。不同發育時期植株葉片生長狀況不同，通過了解葉片生長動態，確保植株在營養生長期有充足的營養面積，為果實良好生長打下基礎。從圖2來看，在營養生長時期，植株葉片數不斷增加，且寧盾處理的葉片數多于CK，至9月5日葉片數達到最多，為30.2片；9月12日開始，葉片數少于CK處理，但差異不顯著，可能是由于坐果期部分葉片脫落。在坐果初期，寧盾處理的葉面積顯著小于CK，可能是剛施完復合肥，葉片生長旺盛。但隨著甜瓜的生長，寧盾處理的葉面積增加較快，但處理間差異仍不顯著。

圖2 不同肥料處理下甜瓜葉片數和葉面積的生長動態

2.2 植株SPAD值

SPAD值反映了葉綠素含量的多少，而葉綠素含量對作物光合作用起著重要的作用。由圖3可知，生長前期甜瓜的SPAD值較高，具有較強的光合速率；隨著甜瓜的生長，SPAD值逐漸降低，但除9月5日以外，寧盾處理均高于CK處理，說明生物菌劑可提高葉片葉綠素含量，提高植株光合速率。

圖3 不同肥料處理對甜瓜SPAD值的影響

2.3 果實縱橫徑

從圖4可以看出，各處理的果實在發育過程中，橫、縱徑具有相似的變化過程，増速均是先快后慢。在果實不同發育時期，寧盾處理的果實均大于CK，果實發育前期的差異明顯，果實發育后期縱徑大小差異不顯著。說明生物菌劑能促進果實發育。

圖4 不同處理的甜瓜果實發育過程中縱橫徑變化

2.4 光合特性

較高的葉片光合速率和氣孔導度是作物積累光合產物的基礎。表1顯示，寧盾處理后的植株在PAR、Pn、Tr、Ci和WUE等方面均與CK呈極顯著差異，其中，Pn、PAR和Tr分別比CK高7.89%、8.93%和80%，說明相比復合肥而言，施用生物菌劑對甜瓜光合作用有顯著促進作用。

表1 不同處理對甜瓜植株光合特性的影響

2.5 果實品質及產量

可溶性糖和有機酸含量是衡量甜瓜品質的重要指標，硝酸鹽含量是評價品質好壞的重要指標。由表2可知，施用寧盾后，果實VC含量極顯著高于CK，可溶性蛋白、可溶性總糖含量高于CK，但差異不顯著，而有機酸極顯著低于CK，硝酸鹽含量則顯著低于CK，說明寧盾處理對甜瓜的品質有很好的改善。2種處理間甜瓜產量差異極顯著，施寧盾比CK提高19.87%。

表2 不同處理對甜瓜果實品質的影響

3 討論

植株的株高、莖粗是衡量作物生長勢的主要指標。本研究表明，在營養生長時期，寧盾處理的甜瓜株高和莖粗均好于CK處理，但在坐果期追施復合肥后，其株高和莖粗生長勢較CK減慢，可能是對照組施了復合肥，加快了植株的生長，或者是因為植株進入生殖生長期，需要消耗大量的養分，植株生長減緩。

葉片是植物進行光合作用和蒸騰作用的主要器官[16]，葉片數量和葉面積的大小對植株生長發育、光能利用和產量等都有顯著影響[17]。從本研究結果來看，在甜瓜營養生長期隨著甜瓜的生長葉片數量和葉面積逐漸增加，進入生殖生長期后植株葉片數略有減少，尤其是寧盾處理在坐果中、后期植株葉片數少于CK處理。但功能葉的葉面積仍呈上升趨勢，2個處理間無顯著差異。說明植株生長前期葉片同化能力增強，光合產物增多，葉片生長快。當植株由營養生長轉為生殖生長時，果實與莖葉爭奪養分，從而抑制葉片生長，這也能解釋寧盾處理的果實發育較CK快的原因。

光合作用是植物最基本的生理活動[18]，也是對外界環境極其敏感的復雜的生理過程[19]。植物葉片的光能利用率決定其產量，而葉綠素含量多少又直接影響著葉片的光能利用率[20]。本研究發現，寧盾處理植株的凈光合速率、蒸騰速率和SPAD值均比CK高，說明連作可降低葉綠素含量，降低葉片光合作用，這與雷娟利等[21]研究結果一致。因此，連作田不進行土壤處理時會降低甜瓜的凈光合速率，這可能與連作條件下葉綠素含量的降低有關[22]。氣孔導度是指植物通過氣孔傳導CO2和水蒸氣的能力，直接影響光合作用，光合速率與氣孔導度呈正相關[23]，光合速率低、光合產物積累嚴重不足而導致嚴重化瓜、減產等。水分利用率的大小取決于凈光合速率和蒸騰速率的相對強弱，本研究中甜瓜坐果期葉片的水分利用率、凈光合速率和蒸騰速率均強于施清水和復合肥處理，這是因為較強的蒸騰作用可以將植株體內的熱量帶出體外，降低自身的溫度，避免受到高溫傷害，也是其自我防御的一種體現。本研究結果表明，施寧盾后可提高植株的葉綠素含量，有助于提高甜瓜的光合效率，促進作物產量的增加，且增施生物菌劑后，葉片凈光合速率、蒸騰速率和胞間二氧化碳濃度均顯著高于復合肥處理，說明生物菌劑能夠提高作物對光能的吸收利用，這也解釋了作物連作后會導致光合速率和產量下降等問題的原因[19]。

果實是瓜類作物最主要的經濟性狀，果實的產量和品質直接影響其經濟價值[24]。VC是人類必需的營養物質，可溶性蛋白含量是植物體的重要生理生化指標，可溶性總糖是影響甜瓜口感的重要指標。因此，提高甜瓜VC、可溶性總糖和可溶性蛋白含量是保證甜瓜品質的重要因素[25]。本研究表明，增施生物菌劑可以改善甜瓜的口感，增加甜瓜的VC和可溶性總糖含量，降低果實酸度和硝酸鹽含量。

4 小結

在連作甜瓜田增施生物菌劑有助于促進植株生長，為甜瓜進入生殖生長期提供充足的養分，且能提高植株的葉綠素含量，進而提高植株的光合效率，積累較多的光合產物，提高產量。在本試驗條件下，相較于施用復合肥而言，增施生物菌劑能有效改善甜瓜口感，降低果實酸度和硝酸鹽含量。因此，生物菌劑對多次重茬甜瓜的生長、凈光合效率、產量和品質的改善均有明顯促進作用，還能減少化肥用量，是減緩甜瓜連作障礙的有效途徑。