孫躍躍,馬軍妮,李玉龍,來航線,薛泉宏
(西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院,陜西 楊凌712100)
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功能性育苗基質(zhì)中生防菌及腐植酸鉀對甜瓜穴盤苗的促生作用
孫躍躍,馬軍妮,李玉龍,來航線,薛泉宏
(西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院,陜西 楊凌712100)
【目的】 探索向育苗基質(zhì)中加入生防菌及腐植酸鉀對甜瓜穴盤育苗生長促進(jìn)作用的影響?!痉椒ā?以甜瓜品種“白沙蜜”為供試材料,采用穴盤育苗技術(shù),將菌劑和腐植酸鉀單獨(dú)或配合施用,共設(shè)置不施菌劑及腐植酸鉀(對照)、單施放線菌菌劑、單施真菌(灰黃青霉)菌劑、放線菌菌劑與真菌菌劑混施、腐植酸鉀單施、放線菌菌劑與腐植酸鉀配施、真菌菌劑與腐植酸鉀配施、放線菌菌劑+真菌菌劑+腐植酸鉀配合施用8個處理,測定不同處理對甜瓜苗莖葉、根系生物量、根系體積與表面積等生物學(xué)特性以及葉片POD、PAL、PPO活性、MDA含量和凈光合速率等生理生化特性的影響?!窘Y(jié)果】 用菌劑及腐植酸鉀處理后,甜瓜穴盤幼苗生物量均高于對照,其中,放線菌與腐植酸鉀、灰黃青霉與腐植酸鉀配施處理的苗期生物量較對照分別增加34.1%和19.5%;灰黃青霉與腐植酸鉀配施處理甜瓜穴盤幼苗根系總長度、總表面積、平均直徑、總體積較對照分別增加46.7%,44.5%,12.5%和62.5%;各處理單葉面積及葉片綠色度值較對照均有所增加,其中灰黃青霉單施、灰黃青霉與腐植酸鉀配施處理葉面積較對照分別增加37.3%和85.6%,葉片SPAD值較對照分別增加16.7%和13.6%;灰黃青霉與腐植酸鉀配施處理葉片凈光合速率較對照增加24.1%;單施生防菌劑、腐植酸鉀或兩者混施,葉片POD、PAL、PPO活性及丙二醛(MDA)含量均低于對照,其中灰黃青霉與腐植酸鉀配施處理的葉片POD、PAL、PPO、MDA較對照分別下降 56.5%,12.0%,25.7%和33.3%。【結(jié)論】 施用生防菌劑及腐植酸鉀能促進(jìn)甜瓜幼苗生長及根系發(fā)育,提高光合速率,降低MDA含量,提高甜瓜穴盤育苗質(zhì)量,其中生防放線菌與真菌灰黃青霉混合接種時的促生作用更為顯著。
育苗基質(zhì);生防菌;腐植酸鉀;甜瓜;促生作用
隨著我國設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展,設(shè)施土壤連作障礙日趨嚴(yán)重,這對土壤管理提出了更高的要求,對健康抗病種苗的需求量也不斷增大。以土壤為基質(zhì)的傳統(tǒng)育苗用時長,勞動強(qiáng)度大,效率低,且易受天氣影響,幼苗移栽成活率低,對土傳病害抗性差,取而代之發(fā)展起來的工廠化育苗已成為種苗生產(chǎn)的主要方式[1]。工廠化基質(zhì)育苗材料質(zhì)地較輕,具有良好的保水、保肥及通氣性,雖然克服了傳統(tǒng)育苗存在的部分缺陷[2],但仍未解決所育種苗對土傳病害抗性較差的問題。因此通過添加某些有效成分培育壯苗健苗、提高種苗的抗病性,是目前亟待解決的問題。當(dāng)前對育苗基質(zhì)的研究主要集中在原材料選擇及其配比方面[3-4],對如何培育抗病促生健苗、提高幼苗質(zhì)量與抗病性的研究不多?,F(xiàn)有研究表明,放線菌劑[5-6]、生防真菌灰黃青霉[7-8]具有良好的防病促生作用;腐植酸鉀與放線菌劑配合施用也有明顯的促生防病效果[9],但目前尚不清楚向育苗基質(zhì)中添加上述生防菌及化學(xué)成分對提高穴盤苗質(zhì)量有何影響。本研究以普通育苗基質(zhì)為材料,擬探索通過添加具有抗病促生作用的生防菌及腐植酸鉀提高甜瓜種苗質(zhì)量的效果及可行性,以期為新型生物活性功能基質(zhì)的研發(fā)提供新思路及科學(xué)依據(jù)。
1.1材料
1.1.1供試甜瓜甜瓜品種“白沙蜜”,種子從市場購買。選擇大小一致、籽粒飽滿、形態(tài)正常的種子進(jìn)行試驗(yàn)。
1.1.2供試基質(zhì)普通育苗基質(zhì),由安徽豐田農(nóng)業(yè)科技有限公司提供。其主料為沼氣發(fā)酵固體殘留物沼渣,經(jīng)二次發(fā)酵配制。沼氣發(fā)酵原料來源于以小麥、木薯為原料生產(chǎn)酒精后的廢渣。
1.1.3供試菌劑放線菌菌劑(A)為放線菌的固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物,由放線菌Act12(密旋鏈霉菌Streptomycespactum)與D74(婁徹氏鏈霉菌Streptomycesrochei)分別制備成粉末狀菌劑后,按質(zhì)量比1∶1混合而成。真菌菌劑(C)由生防真菌CF3(灰黃青霉Penicilliumgriseofulvum)固態(tài)發(fā)酵制得。以上菌種均由西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院微生物資源研究室分離、篩選及鑒定保藏,均具有廣譜抗病能力,而且產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物對作物具有促生作用[10-11]。菌劑Act12、D74及CF3的有效活菌數(shù)分別為2.3×109,3.5×1010和1.1×1010CFU/g。
1.1.4供試腐植酸鉀所用腐植酸鉀由新疆雙龍腐植酸有限公司生產(chǎn),其腐植酸含量(按干基計(jì))≥400 g/kg,鉀含量(K2O按干基計(jì))≥50 g/kg,pH 9~10。
1.2方法
1.2.1穴盤育苗試驗(yàn)試驗(yàn)于2014年3-7月在西北農(nóng)林科技大學(xué)科研溫室進(jìn)行。所用育苗穴盤為4×8穴。試驗(yàn)共設(shè)8個處理:不施菌劑及腐植酸鉀(CK);單施放線菌菌劑(A);單施真菌菌劑(C);放線菌菌劑與真菌菌劑混施(AC);腐植酸鉀單施(F);放線菌菌劑與腐植酸鉀配合施用(AF);真菌菌劑與腐植酸鉀配合施用(CF);放線菌菌劑+真菌菌劑+腐植酸鉀配合施用(ACF)。放線菌、真菌單獨(dú)接種時的劑量分別為1.5,1.0 g/kg(按干基計(jì)),混合接種時,用量均為原用量的1/2;腐植酸鉀用量均為5 g/kg(按干基計(jì))。
1.2.2樣品采集及指標(biāo)測定待甜瓜穴盤苗幼苗長至4~5片真葉時,無損測定葉片綠色度及光合特性;采集長勢一致、健康無病害的甜瓜幼苗,測定其葉面積、生物量、葉片誘導(dǎo)酶活性等指標(biāo)。
(1)生物學(xué)性狀。植株總鮮質(zhì)量、地上部分鮮質(zhì)量、根系鮮質(zhì)量測定采用稱重法;葉片綠色度采用SPAD-502便攜式葉綠素儀測定;測算葉面積時,先用刻度尺測量從葉尖沿葉脈至葉柄起點(diǎn)的距離作為葉片長度,再測葉片最寬距離為葉片寬度,二者相乘即為葉面積。根系各參數(shù)(包括根系總長度、總表面積、平均直徑、總體積)采用WinRHIZO根系掃描儀掃描測定。
(2)生理生化指標(biāo)。光合特性(葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、蒸騰速率、水分利用率)采用LI-6400光合速率儀測定;根系活力、葉片過氧化物酶(POD)活性、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性、丙二醛(MDA)含量測定均參照高俊鳳[12]的方法。多酚氧化酶(PPO)活性測定參照鄭蓮姬等[13]的方法。
1.3數(shù)據(jù)處理
采用Excel 2003、SPSS 19.0軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與統(tǒng)計(jì)分析,用Duncan’s多重比較法進(jìn)行差異顯著性分析。
2.1生防菌劑和腐植酸鉀對甜瓜生物量及根系活力的影響
2.1.1生物量由表1可以看出,單施生防菌劑、腐植酸鉀及生防菌劑與腐植酸鉀混施均能促進(jìn)甜瓜幼苗生長,其中放線菌、真菌制劑單施時穴盤甜瓜幼苗根系與對照差異明顯(圖1)。
表 1 生防菌劑和腐植酸鉀對甜瓜生物量及根系活力的影響Table 1 Effect of actinomyces agent and potassium humate on biomass and root activity of melon
注:同列數(shù)據(jù)后標(biāo)注不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05),下表同。
Note:Different lowercase letters in each column indicate significant difference (P<0.05),the same below.
圖 1生防放線菌與生防真菌對甜瓜穴盤苗根系生長的影響
A.生防放線菌單施;B.生防真菌單施
Fig.1Effect of biocontrol actinomyces and fungi on melon plug seedlings
A.Only actinomyces;B.Only fungi
由表1可見,除了單施放線菌劑處理外,其余處理幼苗總鮮質(zhì)量和根系鮮質(zhì)量與對照的差異均達(dá)到顯著(P<0.05)水平。其中AC與AF處理甜瓜地上部分鮮質(zhì)量、根系鮮質(zhì)量及總鮮質(zhì)量較對照分別增加43.6%,160.0%,52.4%與28.2%,100.0%,34.1%。
2.1.2根系活力由表1可知,單施真菌處理C及真菌、放線菌與腐植酸鉀混施處理ACF的甜瓜根系活力較對照分別提高40.6%和17.8%(P<0.05),而腐植酸鉀的3個處理F、AF及CF的根系活力分別較對照下降40.7%(P<0.05),11.2%和4.7%,顯示腐植酸鉀對甜瓜根系活力有降低作用,其原因可能與腐植酸鉀用量過大有關(guān)。
2.2生防菌劑和腐植酸鉀對甜瓜根系形態(tài)的影響
由表2可知,生防放線菌A和生防真菌C單施、二者配施,或與腐植酸鉀F配合施用,均能促進(jìn)甜瓜幼苗根系生長,對根系總表面積、總長度、平均直徑及根系總體積有明顯影響(圖2)。其中AC、CF、ACF處理根系總長度較對照分別增加45.4%,46.7%和48.0%,根系總表面積分別較對照增加45.0%,44.5%和43.9%,根系總體積較對照分別增加62.5%,62.5%和58.3%,且與對照的差異均達(dá)到顯著(P<0.05)水平。而F處理則使得根系總長度、總表面積分別較對照下降8.2%和7.1%,但差異不顯著(P>0.05)。
表 2 生防菌劑和腐植酸鉀對甜瓜根系形態(tài)的影響Table 2 Effect of actinomyces agents and potassium humate on root morphology of melon
2.3生防菌劑和腐植酸鉀對甜瓜葉面積及葉片綠色度的影響
由表3可知,生防菌劑及腐植酸鉀處理均能增加甜瓜幼苗葉面積和葉片綠色度,其中C、CF、ACF處理甜瓜幼苗葉面積較對照分別增加37.3%,85.6%和34.7%(P<0.05);除F處理外,其他處理甜瓜幼苗葉片綠色度與對照的差異均達(dá)到顯著(P<0.05)水平,其中AC、C、CF處理甜瓜幼苗葉片綠色度較對照分別增加16.7%,16.7%和13.6%。
2.4生防菌劑和腐植酸鉀對甜瓜光合特性的影響
由表4可知,生防菌劑和腐植酸鉀處理對甜瓜光合特性有一定影響,其中AC、CF處理甜瓜幼苗凈光合速率分別較對照增加19.0%和24.1%,與對照差異均達(dá)到顯著(P<0.05)水平;A、CF、ACF處理的氣孔導(dǎo)度分別較對照增加41.6%,50.7%和66.7%,蒸騰速率分別較對照增加33.3%,45.8%和54.2%,與對照的差異均達(dá)到顯著(P<0.05)水平;A、ACF處理的胞間CO2濃度分別較對照增加19.7%和25.8%(P<0.05),與對照的差異達(dá)到顯著(P<0.05)水平。其余處理各指標(biāo)與對照差異均不顯著(P>0.05)。
從各光合參數(shù)之間的相關(guān)性計(jì)算結(jié)果可知,氣孔導(dǎo)度與胞間CO2濃度(R2=0.923,P<0.01)、蒸騰速率(R2=0.992,P<0.01)之間均呈極顯著正相關(guān),蒸騰速率與胞間CO2濃度也呈極顯著正相關(guān)(R2=0.880,P<0.01)。
表 3 生防菌劑和腐植酸鉀對甜瓜幼苗葉面積及葉片綠色度的影響Table 3 Effect of actinomyces agent and potassium humate on area and chlorophyll of melon leaf
表 4 生防菌劑和腐植酸鉀對甜瓜光合特性的影響Table 4 Effect of actinomyces agent and potassium humate on photosynthetic characteristics of melon
2.5生防菌劑和腐植酸鉀對甜瓜葉片誘導(dǎo)酶活性及丙二醛含量的影響
由表5可知,施用生防菌劑和腐植酸鉀對甜瓜葉片POD、PAL、PPO活性及MDA含量均有影響,其中,POD、PPO活性分別較對照降低28.9%~72.7%和25.7%~45.3%,各處理與對照差異均達(dá)到顯著(P<0.05)水平;PAL活性較對照下降4.0%~29.3%,除CF、ACF處理外,其余處理與對照差異均達(dá)到顯著(P<0.05)水平;MDA含量較對照下降4.8%~33.3%,除A、AF處理外,其余處理與對照差異均達(dá)到顯著(P<0.05)水平。
表 5 生防菌劑和腐植酸鉀對甜瓜葉片誘導(dǎo)酶活性及丙二醛含量的影響Table 5 Effect of actinomyces agent and potassium humate on induced enzyme activities and malondialdehyde content of melon leaf
工廠化育苗已成為設(shè)施農(nóng)業(yè)及高附加值種植業(yè)的常規(guī)育苗技術(shù),其中基質(zhì)是決定工廠化育苗質(zhì)量的關(guān)鍵?,F(xiàn)有研究主要集中在基質(zhì)原料及配比上,而對通過改進(jìn)基質(zhì)組成、接種有益微生物及添加養(yǎng)分提高基質(zhì)育苗質(zhì)量的研究不多[14-15]。目前對生防放線菌[16]、真菌[8]及腐植酸鉀[17-18]的防病促生作用已有較多研究,但尚不清楚將其加入普通育苗基質(zhì)會對育苗質(zhì)量有何影響。
本研究表明,在以沼渣為主要成分的育苗基質(zhì)中接入放線菌、真菌活菌制劑及腐植酸鉀,對甜瓜幼苗均有一定的促生及提高抗逆性的效果。其中,放線菌與生防真菌、腐植酸鉀與生防真菌配施處理的效果優(yōu)于其他處理,表現(xiàn)為甜瓜幼苗地上部生長較快,根系發(fā)達(dá),光合能力增強(qiáng),MDA含量下降,葉片細(xì)胞質(zhì)膜中膜脂抗氧化能力增強(qiáng)。其中的甜瓜幼苗根系發(fā)達(dá),主要表現(xiàn)為大多處理根系長度、表面積、直徑及總體積較對照基質(zhì)明顯增加。根系長度及表面積增大有助于增加根系對養(yǎng)分、水分的吸收量。根系是植物吸收養(yǎng)分、水分的主要器官,菌劑及腐植酸鉀對根系生長的促進(jìn)作用將直接影響到甜瓜幼苗莖葉發(fā)育及健康程度。至于供試菌劑的促生原因可能與其具有產(chǎn)生植物激素的能力有關(guān),其詳細(xì)機(jī)制有待后續(xù)研究證實(shí)。
本研究發(fā)現(xiàn),甜瓜幼苗光合能力增強(qiáng),主要表現(xiàn)在添加菌劑及腐植酸鉀后甜瓜單葉面積增大、葉片綠色度增加及凈光合能力增強(qiáng)。這些效應(yīng)對培育健苗、壯苗有重要意義,也解釋了添加菌劑及腐植酸鉀后甜瓜幼苗總生物量增加的原因。向基質(zhì)中加入菌劑及腐植酸鉀提高了穴盤苗的光合能力,不僅促進(jìn)了穴盤甜瓜苗生長,對于移栽后植株生長及產(chǎn)量也有重要的促進(jìn)作用(另文報道)。
本研究發(fā)現(xiàn),添加菌劑及腐植酸鉀后甜瓜幼苗葉片MDA含量下降,表明葉片細(xì)胞質(zhì)膜中膜脂抗氧化能力增強(qiáng)。MDA是膜脂過氧化的主要產(chǎn)物,其累積量可作為衡量細(xì)胞膜受傷害程度的指標(biāo)[19]。MDA含量下降,表明向沼渣原料基質(zhì)中加入生防菌及腐植酸鉀可提高穴盤甜瓜苗的抗逆性,對提高幼苗移栽后的抗性有重要作用。
另外,本研究還發(fā)現(xiàn),向基質(zhì)中加入菌劑及腐植酸鉀后,甜瓜葉片的3種誘導(dǎo)酶POD、PPO及PAL活性均較對照明顯下降,這與陳秦等[16]的研究結(jié)果相同,與段春梅等[11]的研究結(jié)果相反。PPO、PAL和POD是植物體內(nèi)常見的誘導(dǎo)酶,當(dāng)植物受到病害或者是逆境脅迫時,這些酶會被激活或被大量合成,從而起到保護(hù)植物的作用。本研究中,加入菌劑及腐植酸鉀在表現(xiàn)出良好促生效應(yīng)、細(xì)胞質(zhì)膜中脂類抗氧化性增強(qiáng)的同時,出現(xiàn)3種誘導(dǎo)酶活性下降,其原因尚不清楚,推測這些添加組分影響了甜瓜幼苗的蛋白質(zhì)代謝。而上述3種誘導(dǎo)酶均屬于蛋白質(zhì),但其詳細(xì)機(jī)理有待進(jìn)一步研究。
本研究還發(fā)現(xiàn),腐植酸鉀單施或與生防放線菌及生防真菌配施時,甜瓜幼苗根系活力明顯下降,推測與其用量過大(5 g/kg)有關(guān)。試驗(yàn)所用腐植酸鉀的pH為9~10,用量過大導(dǎo)致基質(zhì)pH較高,對根系有傷害。因此,后續(xù)試驗(yàn)應(yīng)對其適宜用量進(jìn)行研究。
將生防放線菌、真菌制劑單獨(dú)或與腐植酸鉀混合后加入以沼渣為主料的育苗基質(zhì),可制備具有促生活性的功能基質(zhì);使用該基質(zhì)可顯著影響穴盤甜瓜苗的生物學(xué)特性、生理生化功能及抗逆性,對培育健苗、壯苗,提高穴盤甜瓜苗質(zhì)量有重要作用。
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Growth-promoting effect of biocontrol bacteria and potassium humate in functional nursery substrate on plug seedling of melon
SUN Yueyue,MA Junni,LI Yulong,LAI Hangxian,XUE Quanhong
(CollegeofResourcesandEnvironment,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China)
【Objective】 This study aimed to explore the growth-promoting effect of biocontrol agent and potassium humate in nursery substrate on plug seedling of melon. 【Method】 Using melon variety “Baishami” as test materials,plug seedling technology was used to study the effect of biological agent and potassium humate on biological,physiological and biochemical characteristics of melon seedling including biomass of root and aerial part,total length,total area,total volume of root,activities of POD,PAL and PPO in leaf,content of MDA,leaf chlorophyll value and photosynthetic characteristics.A total of eight treatments were set:no agent and potassium humate treatment (CK),only actinomyces agent treatment (A),only fungi agent treatment (C),actinomyces agent and fungi agent mixed treatment (AC),only potassium humate treatment (F),actinomyces agent and potassium humate mixed treatment (AF),fungi agent and potassium agent mixed treatment (CF),actinomyces agent,fungi agent and potassium humate mixed treatment (ACF).【Result】 The biomass of melon seedlings treated by biocontrol agent and potassium humate were all higher than that in CK,with the highest increases of 34.1% and 19.5% in AF and CF.The root total length,total area,average diameter,and total volume in CF were increased by 46.7%,44.5%,12.5% and 62.5%,respectively.The single leaf area and leaf chlorophyll value were increased in all treatments compared with the control treatment.The leaf areas in C and CF were increased by 37.3% and 85.6% and the leaf chlorophyll values in C and CF were increased by 16.7% and 13.6%,respectively.Leaf net photosynthetic rate was increased by 24.1% in CF treatment.No matter only applied them mixed,The leaf POD,PAL and PPO activities and MDA content were all lower in treatments with biocontrol agent,potassium huamte or both. The leaf POD,PAL and PPO activities and MDA content were decreased by 56.5%,12.0%,25.7% and 33.3% in CF.【Conclusion】 Appling biocontrol agent and potassium humate would promote growth and root development of melon seedlings,improve photosynthetic rate,decrease MDA content,and promote quality of melon plug seedlings.The growth-promoting effect was more significant when the biocontrol actinomyces andP.griseofulvumwere inoculated together.
nursery substrate;biocontrol agent;potassium humate;melon;growth-promoting effect
時間:2016-08-0909:41DOI:10.13207/j.cnki.jnwafu.2016.09.023
2015-01-30
安徽宿州市科技計(jì)劃項(xiàng)目“功能性基質(zhì)研究與應(yīng)用”;國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAD14B11)
孫躍躍(1989-),男,安徽蚌埠人,在讀碩士,主要從事微生物資源利用研究。E-mail:sunyue19890715@126.com
薛泉宏(1957-),男,陜西白水人,教授,碩士,博士生導(dǎo)師,主要從事微生物生態(tài)與資源利用研究。
E-mail:xuequanhong@163.com
S652.06+2
A
1671-9387(2016)09-0174-07
網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20160809.0941.046.html