微生物菌對飼用西瓜生物量積累與生理特性的影響

陳 昆，劉雪敏，劉 玲，孫鳳嶺

（1.商丘市農林科學院，河南商丘 476000；2.甘孜藏族自治州農產品質量安全中心，四川康定 626000；3.石家莊理工職業學院，河北石家莊 050000）

開發新型飼料是解決我國飼料資源匱乏的有效途徑。我國西瓜種植面積占世界的1/2 以上，產量約占世界的3/4，但西瓜莖蔓、葉片、瓜皮都被隨意丟棄，不但污染環境，還造成了資源的巨大浪費。西瓜營養物質豐富，莖葉、果實均可用作飼料加工，不僅適口性好，還能有效豐富飼料資源供給（梅寧安等，2021）。張桂芬（2011）研究表明，給蛋雞飼喂切碎的西瓜皮能提高產蛋率，增加雞蛋重量。楊恩裕等（2005）研究測出，將西瓜藤蔓青貯后用作豬飼料，能有效促進豬體重的增加?？梢?，西瓜可作為新型飼料的加工原材料，實現對常規飼料的部分替代。

微生物菌具有改良土壤質量、抑制病菌、增強作物抗逆性、分泌類似細胞分裂素等特性，對植物生長發育有較好的促進作用。飼用西瓜是藤蔓、葉片、果實均可用作動物飼料的一類西瓜。當前有關微生物在飼用西瓜生物量積累和生理特性上的研究報道較少，為此，本文借助隨機區組試驗設計，研究微生物菌對飼用西瓜生物量積累、碳氮代謝酶活性、品質及產量指標的影響，以期為西瓜栽培提質增效提供理論依據，為新型飼料加工提供優質原料。

1 材料與方法

1.1 供試材料 供試飼用西瓜材料是由商丘市農林科學院提供的雜交組合材料“ SW7-1”。供試微生物菌由石家莊理工職業學院提供，微生物菌由解淀粉芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌和巨大芽孢桿菌按3 ∶4 ∶3 的比例組成，其有效活菌數量4×109～5×109CFU/g。

1.2 試驗設計 試驗采用隨機區組試驗設計，共設置1 個對照組（CK）、4 個處理組（MF1、MF2、MF3、MF4），其中CK 為微生物菌用量0 g 的處理，MF1 為微生物菌用量4 g 的處理，MF2 為微生物菌用量8 g 的處理，MF3 為微生物菌用量16 g 的處理，MF4 為微生物菌用量32 g 的處理。每組3個重復，每小區為1 個重復，共計15 個小區，小區面積為4 m×4 m。待定植飼用西瓜幼苗時，每株按對應的處理施用微生物菌，并在生育期內進行相應指標的測定。

1.3 測定指標與方法 主莖粗采用游標卡尺測量，主蔓長、節間距、皮厚采用直尺測量，葉面積采用葉面積儀測定，平均單瓜質量采用電子天平稱重。中心可溶性固形物、維生素C、有機酸含量分別采用手持折光儀法、2，6- 二氯靛酚滴定法和酸堿滴定法測定（張志良，2009）。蔗糖磷酸合成酶（SPS）、蔗糖合成酶（SS）采用分光光度計法測定（王惠聰，2003）。谷氨酰胺合成酶（GS）、硝酸還原酶（NR）、谷氨酸脫氫酶（GDH）活性利用Solarbio 公司生產的標準試劑盒測定。

1.4 數據統計與分析 利用Excel 2007 軟件處理數據，使用SPSS 25.0 軟件進行方差分析，采用Duncan’s 法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 微生物菌對飼用西瓜生物量積累的影響由表1 可知，4 個處理組的主莖粗、主蔓長、節間距、葉面積均高于不施用微生物菌的CK，除MF1處理下節間距、葉面積與CK 差異不顯著外，其余各指標均與對照達到顯著差異水平（P＜0.05）。另外，主莖粗、主蔓長、節間距、葉面積隨著微生物菌用量的增加呈現先升高再降低的單峰曲線變化規律，其中主莖粗、主蔓長、葉面積在MF3 處理下值最大，較CK 分別增加58.49%、45.62%、27.38% ；節間距在MF2 處理下值最大，MF3 次之，二者差異不顯著（P＞0.05），表明適宜濃度的微生物菌用量有利于飼用西瓜生物量的積累，且以MF3 處理的效果相對較好。

表1 微生物菌對飼用西瓜生物量積累的影響

2.2 微生物菌對飼用西瓜碳氮代謝的影響 由表2 可知，在MF1 處理下，蔗糖磷酸合成酶、蔗糖合成酶、谷氨酰胺合成酶、硝酸還原酶、谷氨酸脫氫酶雖高于CK，但與CK 差異不顯著（P＞0.05），說明低用量的微生物菌對碳氮代謝酶活性的促進作用不明顯。MF2、MF3、MF4 處理下，蔗糖磷酸合成酶、蔗糖合成酶、谷氨酰胺合成酶、硝酸還原酶、谷氨酸脫氫酶均顯著（P＜0.05）高于CK，且以MF3 處理下上述指標值最大，較CK 分別提高13.08%、16.17%、29.38%、28.03%、32.11%，說明適宜濃度的微生物菌能顯著促進碳氮代謝酶活力的增強，為光合有機物的積累和轉運創造了更有利的條件。

表2 微生物菌對飼用西瓜碳氮代謝的影響

2.3 微生物菌對飼用西瓜品質及產量指標的影響 由表3 可知，隨著微生物菌用量的增加，飼用西瓜中心可溶性固形物、維生素C 含量、平均單瓜質量均表現出先升高后下降的單峰曲線變化規律，且以MF3 處理下上述指標值較高，較CK 分別增加17.04%、24.48%、22.53%，與CK 差異顯著（P＜0.05）；有機酸含量、皮厚呈現先降低后升高的“ U”曲線規律，且以MF3 處理下值最小，較CK 分別減小21.74%、18.79%，與CK 差異顯著（P＜0.05）。

表3 微生物菌對飼用西瓜品質及產量指標的影響

2.4 飼用西瓜生物量積累與品質及產量指標的相關性分析 由表4 可知，飼用西瓜中心可溶性固形物含量與主莖粗、主蔓長和葉面積具有極顯著（P＜0.01）正相關關系，與節間距具有顯著（P＜0.05）正相關關系；有機酸含量與主莖粗、主蔓長、葉面積具有顯著（P＜0.05）負相關關系；維生素C 含量與主蔓長、葉面積具有極顯著（P＜0.01）正相關關系，與主莖粗有顯著（P＜0.05）正相關關系；皮厚與葉面積具有極顯著（P＜0.01）負相關關系，與主莖粗、主蔓長具有顯著（P＜0.05）負相關關系；平均單瓜質量與主蔓粗、主蔓長、葉面積具有極顯著（P＜0.01）正相關關系，與節間距顯著（P＜0.05）正相關關系?？梢?，主蔓粗、主蔓長和葉面積的增加能有效促進飼用西瓜品質及單瓜質量的提高。

表4 飼用西瓜生物量積累與品質及產量指標的相關性分析

3 討論

生物量積累是植物形成產量的重要前提，生物量積累的增加對作物實現高產穩產具有重要作用。解淀粉芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌和巨大芽孢桿菌是對植物形態構成、生物量積累有重要影響的微生物菌。本試驗結果表明，適宜濃度的微生物菌用量能促進主莖粗、主蔓長、節間距、葉面積的增加，且以MF3 處理下的微生物菌用量最佳，試驗結果與前人在檳榔（劉小玉等，2023）、盾葉薯蕷（張仕澤等，2014）、油菜（柳艷艷等，2012）上的研究結論一致，這是因為微生物菌中的解淀粉芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌能分泌吲哚乙酸、赤霉素、激動素等生長素，巨大芽孢桿菌具有解磷作用，能促進土壤有效磷的供給，從而促進飼用西瓜生物量的積累。

蔗糖磷酸合成酶、蔗糖合成酶是與植物碳代謝密切相關的多功能酶類，谷氨酰胺合成酶、硝酸還原酶、谷氨酸脫氫酶是與植物氮代謝密切相關的多功能酶類，它們常用于反應機體碳氮代謝活力的高低（劉海波等，2017）。本試驗結果表明，微生物菌能提高飼用西瓜碳氮代謝酶活性，且以MF3 處理下效果較好，這是因為微生物菌不僅可以固定空氣中的氮素、磷素等營養物質，還可提高根際土壤酶活性，促進根系對土壤氮磷鉀等礦質元素的吸收，而氮素的增加能提高光合碳同化關鍵酶核酮糖-1，5- 二磷酸羧化酶/ 加氧酶（Rubisco）活性（王仁雷等，2001），其活性的提高可能在一定程度上促進了碳代謝酶活性的提高。另外，氮素對氮代謝相關酶活性也有調控作用，適宜的氮素能有效提高氮代謝相關酶活性（趙躍等，2023）。

作物品質和產量除與自身遺傳因素有關外，還受土壤微生物、水肥狀況、栽培條件等多種外界因素的影響。本試驗結果表明，施用一定量的微生物菌能顯著提高飼用西瓜的品質和平均單瓜質量，試驗結果與侯樂梅等（2016）在番茄上的研究結果一致，這可能是因為微生物菌能調節土壤微環境，殺菌抑菌，增強作物抗病性，分泌類似生長調節劑的化學物質，促進作物根系對礦質養分的吸收，從而提高飼用西瓜品質和產量。另外，相關分析表明，采取一定的技術管理措施可提高主莖粗、主蔓長和葉面積，能顯著提升飼用西瓜的品質和產量。

4 結論

綜上所述，適宜用量的微生物菌能有效增加飼用西瓜生物量積累，促進碳氮代謝酶活力的提高，提升飼用西瓜營養品質，提高平均單瓜質量，且以MF3 處理下的微生物菌用量相對較好，為西瓜栽培提質增效提供理論依據，為新型飼料加工提供優質原料。