不同微生物菌劑對基質培西瓜幼苗生長及基質土壤酶活性的影響

陳子彪 肖波

西瓜是我國重要的園藝作物之一，深受大眾喜愛。其種植歷史悠久，在世界園藝產業中占有重要地位。然而，西瓜生產過程中容易出現嚴重的連作障礙問題，極大地制約了西瓜產業的健康發展[1]。土壤有害微生物積累被認為是導致西瓜連作障礙的重要原因之一。在土壤中直接添加有益微生物菌，可改善植物根際土壤微環境，實現土壤—微生物—植株體系的穩定與平衡，從而有效促進植物生長并緩解 連作 障礙[2～4]。 王 夏 等[5]研 究發現內生菌復合菌劑可以顯著促進西瓜幼苗生長，提高對西瓜枯萎病的抗性。凌寧等[6]發現多黏類芽孢桿菌制成的微生物菌肥可以有效降低土壤中尖孢鐮刀菌數量，促進西瓜根系生長，培育壯苗。馬鳳捷等[7]發現婁徹式鏈霉菌能有效提高哈密瓜的果實品質和土壤酶活性。

基質培是克服西瓜連作障礙的途徑之一，在生產上得到了一定的發展[8]。但是對于基質培產生的舊基質，病原菌增多以及理化性質發生改變影響了其的重復利用[9]。在舊基質中添加微生物菌劑，能否實現舊基質西瓜育苗，仍有待研究。鑒于此，本研究以盆栽的方式，探究不同微生物菌劑對舊基質中土壤酶活性及西瓜幼苗生長的影響，以便為舊基質的重復利用以及基質培西瓜壯苗培育提供基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選用長新1號西瓜新品種，該品種為長江大學選育的適宜多季節栽培、品質優、產量高、抗性強的西瓜新品種，登記號為GPD西瓜（2017）420187。使用武漢星宇星生物科技有限公司生產的商品化基質，舊基質為連續種植西瓜3 a的無土栽培基質，新基質為同一廠家、相同規格的全新商品化基質，基質組成為50%草炭+30%珍珠巖+20%蛭石。

微生物菌劑有3種：第1種（B1），由山東綠隴生物科技有限公司生產，有效成分為枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、側孢芽孢桿菌，有效活菌數≥5億/g；第2種（B2），由河北中保綠農作物有限公司生產，有效成分為枯草芽孢桿菌，有效成分含量為100億芽孢/g；第3種（B3），由北京啟真生物科技有限公司生產，有效成分為枯草芽孢桿菌、粉紅粘帚霉，有效活菌數≥10億/g。

1.2 試驗設計

試驗于2019年7月在長江大學園藝園林學院植物生長調控實驗室進行。試驗使用基質盆栽方式，盆栽方形花盆上口徑12 cm，下口徑8 cm，高10 cm，每盆裝入風干基質620 g。隨機區組設計，設置5個處理：T1（CK），舊基質+100 mL清水/盆；T2，舊基質+0.1 g/L的B1溶液100 mL/盆；T3，舊基質+0.012 5 g/L的B2溶液100 mL/盆；T4，舊基質+0.075 g/L的B3溶液100 mL/盆；T5，新基質+100 mL清水/盆；每處理15盆，3次重復，每個重復5盆。4月10日播種，選擇大小一致、飽滿的種子催芽后直播入盆，1盆1株，苗期常規管理。

1.3 指標測定

在幼苗3葉1心期，每個處理隨機選取10盆，測量株高、莖粗，稱量幼苗地上部和地下部干質量。壯苗指數=莖粗/株高×全株干質量[10]。

幼苗4葉1心期，選擇晴朗天氣上午，將幼苗放置在陽光下活化20～30 min，選擇健康成熟的葉片，利用Li-6400光合儀測定葉片的凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr）。測定光源為紅藍光源，光強設定為1 000μmol·m-2·s-1，每個處理重復測定3次，每個葉片記錄相對穩定的數值。

土壤過氧化氫酶（S-CAT）、土壤脲酶（S-UE）、土壤堿性磷酸酶（S-AKP/ALP）、土壤硝酸還原酶（S-NR）均使用北京索萊寶生物股份有限公司生產的ELISA試劑盒，采用可見分光光度法，操作步驟嚴格按照試劑盒說明書進行。

1.4 數據分析

測定結果均采用3次重復的平均值，應用Excel軟件整理分析數據并進行作圖。采用DPS 7.02軟件對數據進行統計分析，用鄧肯氏新復極差法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同微生物菌劑對幼苗農藝性狀的影響

由表1可知，施加了微生物菌劑的處理（T2、T3、T4），其幼苗株高、全株干質量、壯苗指數均顯著高于T1、T5。T4處理下，幼苗除莖粗外各項生長指標均顯著高于T1、T2、T3、T5。T4處理所含菌種類為B3（枯草芽孢桿菌·粉紅粘帚霉），這表明枯草芽孢桿菌·粉紅粘帚霉對西瓜幼苗生長的促進效果最好。

2.2 不同微生物菌劑對幼苗光合特性的影響

從表2可以看出，不同微生物菌劑處理對西瓜幼苗的光合特性有不同的影響。T4處理下，西瓜幼苗的Pn和Tr顯著高于T1、T3、T5，Ci顯著低于T1、T2。T1、T2和T3處理下，西瓜幼苗的Pn、Gs、Tr均無顯著差異。這表明枯草芽孢桿菌·粉紅粘帚霉（B3）對西瓜幼苗光合作用促進效果最好，其余2種菌劑對西瓜幼苗光合作用無明顯促進作用。同時也發現，3種微生物菌劑處理后，西瓜幼苗葉片的Ci均不同程度下降。

西瓜基質栽培盆栽試驗布局

2.3 不同微生物菌劑對土壤酶活性的影響

從表3可以看出，不同微生物菌劑處理對幼苗根際土壤酶活性影響明顯。3種微生物菌劑處理后，舊基質中的脲酶、堿性磷酸酶、硝酸還原酶的酶活性顯著高于對照T1，其中，B3的效果較另外2種微生物菌劑更好。與T1相比，T4處理，脲酶、堿性磷酸酶、硝酸還原酶的酶活性分別提高了91.95%、17.11%、79.37%。同時也發現，3種微生物菌劑均顯著降低了舊基質中的土壤過氧化氫酶活性，其中降幅最大的是T3處理，降低了26.63%。

表1 不同微生物菌劑對幼苗農藝性狀的影響

表2 不同微生物菌劑對幼苗光合特性的影響

表3 不同微生物菌劑對土壤酶活性的影響

3 討論與結論

在西瓜播種時澆灌微生物菌劑溶液可有效促進西瓜幼苗增高、增粗、形成壯苗，這和王明霞等[11]的研究結果相同，表明微生物菌劑可以有效促進西瓜幼苗生長，增加干物質積累。這一結果可能是因為微生物菌劑分解土壤養分，改善土壤環境，從而促進植物根系營養吸收，刺激了植物生長[10]。

寇偉峰等[12]認為當Pn和Ci一同上升或下降，說明光合速率變化的決定性因素是氣孔導致；如果Pn和Ci變化方向相反，則可以認為光合速率的變化是由葉肉細胞的光合活性變化導致的。本試驗中，微生物菌劑提高了Pn和Gs，降低了Ci，說明微生物菌劑提高西瓜幼苗光合速率主要是提高了西瓜幼苗葉片的光合活性，進而促進葉肉細胞內的CO2快速同化，這和張朝軒等[13]的研究結果相似。

土壤酶活性是反映土壤肥力狀況和養分轉化能力的重要指標，其活性高低與土壤微生物的活動密切相關。堿性磷酸酶、硝酸還原酶分別和土壤中磷素、氮素的轉化密切相關，脲酶則對土壤中尿素的轉化有重大影響[14]。本試驗結果顯示，微生物菌劑顯著提高了土壤中脲酶、堿性磷酸酶、硝酸還原酶的活性，說明3種微生物菌劑有利于促進土壤中氮和磷的吸收和轉化。值得關注的是，本試驗中微生物菌劑處理后，連作基質中過氧化氫酶活性出現了明顯的下降現象，這和張立恒等[15]使用3種微生物菌劑均降低了連作葡萄土壤中過氧化氫酶活性的研究結果相似，但和李國等[16]在棉花連作研究中芽孢桿菌類微生物菌劑增加了土壤中的過氧化氫酶活性的結果相反，其中的原因還有待進一步研究。

綜上所述，微生物菌劑促進了基質培西瓜幼苗生長，提高了幼苗光合速率，可以實現舊基質在西瓜育苗上的重復利用，有利于培育西瓜壯苗，這可能與微生物菌劑提高了基質中土壤脲酶、堿性磷酸酶和硝酸還原酶活性有關。