胡曉輝 王君正 彭鐵梨 袁路喬

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院， 陜西楊凌 712100； 2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北設(shè)施園藝工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 陜西楊凌 712100)

0 引言

工廠化育苗是指在溫室等設(shè)施內(nèi)，以穴盤(pán)作為育苗容器，將蛭石、珍珠巖及草炭等不同基質(zhì)按比例復(fù)配作為育苗基質(zhì)，在適宜的環(huán)境下培育出生長(zhǎng)旺盛、質(zhì)量良好的秧苗，最終達(dá)到一次性成苗的現(xiàn)代化、工廠化、規(guī)?；挠珞w系[1]，是我國(guó)現(xiàn)代育苗的主要方式[2]。目前，我國(guó)西北地區(qū)育苗設(shè)施結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，環(huán)境控制能力弱，夏季生產(chǎn)常遭遇高溫脅迫[3]。研究表明，高溫脅迫造成秧苗根系生長(zhǎng)受到抑制、植株生長(zhǎng)緩慢[4-5]、生物量降低、成苗質(zhì)量下降[6-7]，而成苗質(zhì)量最終會(huì)影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)[8]。在高溫環(huán)境下，不僅通過(guò)影響作物的光合作用、呼吸作用、細(xì)胞分裂和伸長(zhǎng)等過(guò)程抑制其生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量形成[9-11]，而且還會(huì)降低作物栽培介質(zhì)中脲酶、堿性磷酸酶、蔗糖酶等酶活性[12]。而基質(zhì)酶是評(píng)價(jià)根際環(huán)境質(zhì)量與肥力水平的重要生物學(xué)指標(biāo)之一，在基質(zhì)元素轉(zhuǎn)化過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。

微生物是反映栽培介質(zhì)活性和營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)化能力的指標(biāo)之一，不僅可以分解有機(jī)質(zhì)、轉(zhuǎn)化土壤元素形態(tài)，進(jìn)而利于植物吸收，如固氮、解磷等[13-14]，還可定殖于植株根際或其周?chē)纬蓛?yōu)勢(shì)菌群[15]，直接合成IAA、GA等對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育有直接作用的調(diào)節(jié)物質(zhì)，促進(jìn)植物生長(zhǎng)[16-17]，或直接分泌代謝產(chǎn)物，防止通過(guò)土傳病蟲(chóng)害[18-19]等途徑參與和影響作物的生產(chǎn)過(guò)程?；谟幸嫖⑸锏奶厥夤δ芗碍h(huán)境友好的特點(diǎn)，人工培植的微生物菌群經(jīng)加工制成的微生物活菌制劑應(yīng)運(yùn)而生。甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌(B.methylotrophicus)是MUNUSAMY等[20]于2010年從水稻根際土壤中分離獲得并確認(rèn)其為芽孢桿菌屬的一個(gè)新種。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌的研究主要集中于對(duì)黃瓜炭疽病、枯萎病、葡萄霜霉病等病害的防治及作用機(jī)理研究[21-22]，其對(duì)作物生長(zhǎng)及對(duì)根際環(huán)境的影響卻鮮見(jiàn)報(bào)道。

同時(shí)，關(guān)于緩解和解除高溫脅迫的研究多集中于對(duì)設(shè)施條件的改造和管理技術(shù)的提升[23-24]以及精胺、亞精胺、水楊酸等外源物質(zhì)的應(yīng)用[25-26]方面。關(guān)于利用微生物制劑促進(jìn)作物生長(zhǎng)、提高產(chǎn)量和品質(zhì)的研究多在作物適生環(huán)境條件下進(jìn)行[13-17]，而關(guān)于甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌對(duì)促生壯苗及利用微生物菌劑等生物制劑緩解高溫對(duì)秧苗脅迫傷害的研究卻鮮有報(bào)道。本研究基于黃瓜穴盤(pán)育苗試驗(yàn)，采用拌基質(zhì)方式將甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌微生物菌劑應(yīng)用于夏季黃瓜育苗中，將甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌與促生壯苗、元素形態(tài)轉(zhuǎn)化和緩解高溫脅迫相結(jié)合，通過(guò)測(cè)定秧苗形態(tài)和生理指標(biāo)、根系生長(zhǎng)指標(biāo)、壯苗指數(shù)、生長(zhǎng)函數(shù)和基質(zhì)酶活性等，探究甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌對(duì)夏季高溫期黃瓜穴盤(pán)育苗效果和基質(zhì)酶活性的影響，以期緩解或降低西北旱區(qū)設(shè)施高溫環(huán)境對(duì)秧苗造成的脅迫傷害，為提高黃瓜產(chǎn)量和品質(zhì)、降低生產(chǎn)成本提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以津優(yōu)1號(hào)、博耐526和西蔬-131 3個(gè)品種黃瓜和VL-10型甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌(粉劑，山東蔚藍(lán)生物科技有限公司生產(chǎn)，有效活菌數(shù)為5×1010CFU/g)為試驗(yàn)材料。育苗基質(zhì)選用以菇渣和牛糞為主要成分的腐熟農(nóng)業(yè)廢棄物，其容重為0.36 g/cm3、pH值為6.65、電導(dǎo)率為1 537 μS/cm、硝態(tài)氮質(zhì)量比634 mg/kg、銨態(tài)氮質(zhì)量比75.5 mg/kg、速效磷質(zhì)量比712 mg/kg、速效鉀質(zhì)量比4 389 mg/kg、有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)41.7%。采用50孔穴盤(pán)育苗。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2019年6—7月在陜西楊凌(北緯34°28′，東經(jīng)108°7′)揉谷設(shè)施農(nóng)業(yè)基地非對(duì)稱(chēng)大跨度塑料溫室內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)期間的日平均空氣溫度變化范圍為29.6～35.4℃，晝溫22.2～55.3℃，夜溫17.0～30.2℃；日平均相對(duì)濕度變化范圍為50.3%～87.3%(由北京金洋萬(wàn)達(dá)科技有限公司生產(chǎn)的WD-PDKI型溫濕度光照記錄儀測(cè)得)。

每個(gè)黃瓜品種均設(shè)置基質(zhì)內(nèi)添加0、0.25、0.50、0.75 g/株VL-10型甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌4個(gè)菌劑用量處理，分別記為CK、T1、T2和T3，各處理3次重復(fù)，每個(gè)穴盤(pán)為1個(gè)重復(fù)。黃瓜種子經(jīng)溫湯浸種、催芽露白后，分別播種于含不同用量菌劑的基質(zhì)內(nèi)，并置于塑料溫室內(nèi)育苗，苗期管理按常規(guī)育苗方法。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1形態(tài)和生理指標(biāo)測(cè)定

于各處理植株第1片真葉展平時(shí)(定植后第12天)，每5 d測(cè)量1次幼苗的株高和莖粗，每個(gè)處理隨機(jī)選取5株標(biāo)記、測(cè)定，共測(cè)4次，其中株高用直尺測(cè)量植株莖基部到最高處長(zhǎng)度，莖粗用游標(biāo)卡尺測(cè)量莖基部直徑；于植株第2片真葉展平時(shí)(定植后第17天開(kāi)始)每5 d用游標(biāo)卡尺分別測(cè)量標(biāo)記植株第2片真葉的葉長(zhǎng)和葉寬，共測(cè)3次，最大葉面積計(jì)算公式為[27]

A=0.743bl

(1)

式中A——最大葉面積

b——最大葉寬l——最大葉長(zhǎng)

生理指標(biāo)包括葉綠素含量和根系活力，于幼苗長(zhǎng)至三葉一心時(shí)取樣測(cè)定。其中幼苗根系活力采用TTC法[28]測(cè)定，葉綠素含量的測(cè)定均選取幼苗第2片真葉，采用乙醇丙酮混合浸提法[28]測(cè)定。

1.3.2生物量測(cè)定

于成苗(三葉一心)時(shí)，每個(gè)處理隨機(jī)取樣5株，將植株沖洗干凈，用紗布擦干后從根基分開(kāi)，分別測(cè)定幼苗地上部和地下部鮮質(zhì)量，再將其置于105℃烘箱中殺青30 min，于70℃干燥至質(zhì)量恒定后，測(cè)定地上部和地下部的干質(zhì)量。

1.3.3壯苗指數(shù)和生長(zhǎng)函數(shù)計(jì)算

根據(jù)生物量測(cè)定結(jié)果計(jì)算成苗時(shí)黃瓜幼苗的壯苗指數(shù)和生長(zhǎng)函數(shù)，計(jì)算公式為[27]

S=MD/H

(2)

G=M/d

(3)

式中S——壯苗指數(shù)G——生長(zhǎng)函數(shù)，g/d

D——莖粗H——株高

M——全株干質(zhì)量d——育苗時(shí)間

1.3.4根系生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定

于成苗時(shí)各處理隨機(jī)選取3株幼苗利用Epson Perfection V700 Photo型根系掃描儀分析根系總長(zhǎng)度、表面積、根體積、平均直徑及根尖數(shù)。

1.3.5基質(zhì)酶活性和硝銨態(tài)氮測(cè)定

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及作圖，用SPSS 17.0軟件中的Duncan’s方法進(jìn)行數(shù)據(jù)差異性分析，數(shù)據(jù)以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，用Pearson相關(guān)性分析基質(zhì)酶活性與秧苗生理、形態(tài)、生物量、根系生長(zhǎng)等指標(biāo)的相關(guān)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同菌劑用量對(duì)黃瓜秧苗形態(tài)指標(biāo)的影響

2.1.1對(duì)黃瓜秧苗株高和莖粗的影響

由圖1可以看出(圖中同一品種、同一參數(shù)上的小寫(xiě)字母不同表示差異顯著，下同)，隨著菌劑用量的增加，3個(gè)品種秧苗的株高和莖粗均表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)，基質(zhì)中添加甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌均顯著提升了黃瓜秧苗的生長(zhǎng)速度。在T2處理下效果最優(yōu)，該處理下博耐526、津優(yōu)1號(hào)和西蔬-131的株高較CK處理分別提高了40.4%、55.8%和36.5%，莖粗分別提高了56.8%、48.3%和46.3%，T3處理對(duì)株高和莖粗的影響效果次之，該處理下株高比CK處理分別提高了31.6%、50.5%和32.6%，增幅較T2處理降低了3.9%～8.8%，莖粗分別提高了41.9%、36.1%和41.4%，增幅較T2處理降低了4.9%～14.9%。3個(gè)品種在T1處理下株高和莖粗均顯著低于T3處理，但顯著高于CK處理。表明在基質(zhì)中添加甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌后可促進(jìn)莖的生長(zhǎng)，其作用強(qiáng)度受菌劑用量的影響，并因品種不同而稍有差異，但不同菌用量間的作用趨勢(shì)一致。

圖1 不同菌劑用量對(duì)黃瓜秧苗株高和莖粗的影響Fig.1 Effect of different inoculants dosages on plant height and stem diameter of cucumber seedlings

2.1.2對(duì)黃瓜幼苗葉面積的影響

由圖2可知，基質(zhì)中添加甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌菌劑后，T1、T2和T3處理的葉面積均顯著高于CK處理，以T2處理下秧苗葉面積最大，與CK處理相比，該處理下博耐526、津優(yōu)1號(hào)和西蔬-131的幼苗葉面積分別提高了90.9%、85.4%和119.2%，T3處理次之，該處理下除西蔬-131的葉面積顯著低于T2處理外，其他2個(gè)品種的秧苗葉面積均與T2處理無(wú)顯著差異，而T2和T3處理均顯著大于T1處理，T1處理的葉面積分別較CK處理提高了70.0%、58.7%和80.6%。結(jié)果表明甲基營(yíng)養(yǎng)型

芽孢桿菌對(duì)秧苗葉片生長(zhǎng)有明顯促進(jìn)作用，以中等菌劑用量下促生效果更優(yōu)。

2.2 不同菌劑用量對(duì)黃瓜幼苗葉綠素含量的影響

在本試驗(yàn)條件下，秧苗葉片中葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總含量均表現(xiàn)出隨菌劑用量的增加而增加的趨勢(shì)(表1)，T3處理最高，T2處理次之。與CK相比，T3處理下博耐526、津優(yōu)1號(hào)和西蔬-131的葉綠素a含量分別提高了51.0%、32.0%和72.7%，葉綠素b含量分別提高了40.9%、40.0%和83.3%；葉綠素總含量分別提高了47.9%、32.4%和77.1%。T2處理下同樣較CK顯著提高了葉綠素a、b含量和總含量，但均顯著低于T3處理，T1處理的葉綠素a、b含量和總含量同樣高于CK處理，但在津優(yōu)1號(hào)秧苗中，均與CK處理無(wú)顯著差異。表明夏季高溫條件下黃瓜育苗過(guò)程中，在基質(zhì)中添加甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌不僅可以提高秧苗葉面積，還可提升黃瓜秧苗葉綠素含量，有利于提高葉片光合速率，加速秧苗生長(zhǎng)發(fā)育。

2.3 不同菌劑用量對(duì)黃瓜秧苗生物量的影響

由表2可以看出，甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌可促進(jìn)夏季高溫環(huán)境中黃瓜秧苗生物量的積累，顯著提高壯苗指數(shù)和生長(zhǎng)函數(shù)。在T2處理下，3個(gè)品種的秧苗根系和地上部分鮮干質(zhì)量、壯苗指數(shù)和G均顯著高于其他處理，與CK相比，T2處理的根系干質(zhì)量提高了112.5%～204.2%，地上部分干質(zhì)量提高了146.3%～185.8%，壯苗指數(shù)分別提高了77.8%(博耐526)、108.3%(津優(yōu)1號(hào))和63.6%(西蔬-131)，G分別提高了183.3%、177.8%和133.3%(品種順序同上)。T1和T3處理的秧苗壯苗指數(shù)均無(wú)顯著差異，但在T3處理下根系和地上部分干質(zhì)量均高于T1處理。由此分析，在夏季高溫條件下，甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌通過(guò)提高秧苗葉面積和光合色素含量，提高了光能利用率，進(jìn)而使黃瓜秧苗凈光合產(chǎn)物積累量、生長(zhǎng)函數(shù)和壯苗指數(shù)均顯著提高。

表2 不同菌劑用量對(duì)黃瓜幼苗生物量的影響Tab.2 Effects of different inoculants dosages on biomass of cucumber seedlings

2.4 不同菌劑用量對(duì)秧苗根系生長(zhǎng)和根系活力的影響

由表3可知，不同甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌菌劑用量均顯著提高了黃瓜秧苗的根系生長(zhǎng)指標(biāo)和根系活力。對(duì)于根長(zhǎng)、根表面積和根尖數(shù)，3個(gè)品種均以T2處理效果最優(yōu)，與CK相比，T2處理下博耐526的根長(zhǎng)、根表面積和根尖數(shù)分別提高了105.6%、174.9%和108.9%，津優(yōu)1號(hào)分別提高了72.4%、111.4%和58.6%，西蔬-131分別提高了75.5%、122.2%和64.6%。而3個(gè)品種秧苗的根直徑均隨著菌劑用量的增加呈逐漸增加的趨勢(shì)，以T3處理下效果最優(yōu)，較CK處理提高了23.3%～48.2%。博耐526和津優(yōu)1號(hào)秧苗在T2處理下根體積分別顯著大于T3處理，而西蔬-131的T2處理根體積低于T3處理，但二者差異不顯著。說(shuō)明該菌劑對(duì)黃瓜根系生長(zhǎng)的影響受劑量影響，超過(guò)一定劑量后可能會(huì)抑制根系生長(zhǎng)，但同時(shí)也與品種有關(guān)。對(duì)于根系活力，表現(xiàn)出隨菌劑用量的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，品種不同稍有變化。博耐526和津優(yōu)1號(hào)黃瓜根系活力均以T2處理最高，較CK處理分別提高了138.5%和94.4%，而西蔬-131品種以T3處理下根系活力最高，較CK處理提高了77.8%，但該品種T2和T3處理之間的根系活力無(wú)顯著差異。從相同的菌劑用量來(lái)看，與CK處理相比，T1、T2和T3處理對(duì)秧苗根系活力的提高范圍分別為38.9%～92.3%、72.2%～138.5%和72.2%～107.7%。

表3 不同菌劑用量對(duì)黃瓜幼苗根系生長(zhǎng)的影響Tab.3 Effects of different inoculants dosages on root growth of cucumber seedlings

2.5 不同菌劑用量對(duì)育苗基質(zhì)酶活性的影響

如表4所示，在本試驗(yàn)條件下，隨著菌劑用量的增加，基質(zhì)中脲酶活性、蔗糖酶活性和過(guò)氧化氫酶活性呈逐漸增加的趨勢(shì)，而堿性磷酸酶活性隨著菌劑用量的增加逐漸降低。與CK相比，T2處理下3個(gè)品種根際基質(zhì)中脲酶活性提高范圍在14.1%～29.9%之間，蔗糖酶活性提高了140.4%～324.3%，過(guò)氧化氫酶活性提高了11.3%～26.3%；而T2和T3處理間除津優(yōu)1號(hào)的蔗糖酶活性和西蔬-131的過(guò)氧化氫酶活性無(wú)顯著差異外，T3處理的3種基質(zhì)酶活性均顯著高于T2處理，與對(duì)照相比，T3處理下博耐526、津優(yōu)1號(hào)和西蔬-131根際基質(zhì)中脲酶活性分別提高了27.8%、45.9%和39.1%，蔗糖酶活性分別提高了289.5%、155.9%和469.4%，過(guò)氧化氫酶活性分別提高23.2%、46.2%和27.3%。而添加菌劑后，基質(zhì)中的堿性磷酸酶活性在3個(gè)品種內(nèi)均表現(xiàn)出隨著菌劑用量的增加逐漸降低的趨勢(shì)，3個(gè)品種在T1處理下均顯著高于各自對(duì)照處理，而在T3處理下，僅博耐526根際基質(zhì)的堿性磷酸酶未顯著低于T1處理，其他2個(gè)品種中均顯著低于T1處理，津優(yōu)1號(hào)根際基質(zhì)的堿性磷酸酶活性甚至顯著低于CK處理。

表4 不同菌劑用量對(duì)黃瓜幼苗根際基質(zhì)酶活性的影響Tab.4 Effects of different inoculants dosages on rhizosphere medium enzyme activities of cucumber seedlings

2.6 不同菌劑用量對(duì)育苗基質(zhì)有效態(tài)氮和含量的影響

圖3 不同菌劑用量對(duì)育苗基質(zhì)有效態(tài)氮含量的影響Fig.3 Effect of different inoculants dosages on available nitrogen content in seedling medium

2.7 基質(zhì)酶活性與秧苗生理、生長(zhǎng)指標(biāo)的相關(guān)性

由表5可以看出，脲酶活性與葉綠素含量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，而與其他指標(biāo)間無(wú)相關(guān)性(P<0.05)；除與壯苗指數(shù)無(wú)相關(guān)性外，蔗糖酶活性與葉綠素含量、根系活力、根干質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與G、地上干質(zhì)量、根長(zhǎng)、根表面積、根體積、根直徑和根尖數(shù)均呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；過(guò)氧化氫同樣與葉綠素含量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與根系干質(zhì)量、根表面積、根體積和根直徑呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，而堿性磷酸酶活性與秧苗指標(biāo)間均未表現(xiàn)出相關(guān)性。

表5 基質(zhì)酶活性與秧苗生理、生長(zhǎng)指標(biāo)的相關(guān)性Tab.5 Correlation between medium enzyme activity and seedling physiology and growth index

3 討論

根際促生細(xì)菌可以通過(guò)誘導(dǎo)植株合成生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素等生長(zhǎng)調(diào)控物質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)植株的生長(zhǎng)發(fā)育[16-17]，或改變土壤營(yíng)養(yǎng)元素的形態(tài)，使之有效化而利于植物吸收以促進(jìn)植株生長(zhǎng)[14]，還有研究表明部分真菌可以通過(guò)分泌蛋白，增強(qiáng)在根系的定植能力，改變根際菌群和植物根系結(jié)構(gòu)，促進(jìn)植株生長(zhǎng)發(fā)育[31-32]。但不同根際微生物種類(lèi)、作用方式及其濃度存在作用差異，枯草芽孢桿菌在5×105～1×106CFU/mL范圍內(nèi)均可促進(jìn)黃瓜生長(zhǎng)，提高其壯苗指數(shù)和生長(zhǎng)函數(shù)[33]，鏈霉菌菌液對(duì)植株生長(zhǎng)的促進(jìn)作用隨菌液濃度增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)[34]。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，黃瓜秧苗的形態(tài)指標(biāo)、壯苗指數(shù)和生長(zhǎng)函數(shù)隨著甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌菌劑用量的增加呈先增后降的趨勢(shì)，在0.5 g/株菌劑用量下有最大值，且在該用量下，秧苗根長(zhǎng)、根表面積和根尖數(shù)均高于其他處理，整體來(lái)看根系生長(zhǎng)狀況與秧苗長(zhǎng)勢(shì)一致，說(shuō)明該菌劑通過(guò)提高根系長(zhǎng)度、增加根系數(shù)量和根系表面積，從而擴(kuò)大了營(yíng)養(yǎng)吸收面積，以加速對(duì)基質(zhì)元素的吸收，進(jìn)而促進(jìn)幼苗地上部分的生長(zhǎng)，提高植株地上、地下部分的干/鮮物質(zhì)積累量，這與孫中華等[35]研究的枯草芽孢桿菌B67對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)的影響和柳艷艷等[36]研究的巨大芽孢桿菌對(duì)油菜生長(zhǎng)的影響結(jié)果相同，即隨著菌劑用量(濃度)的增加，對(duì)植株形態(tài)發(fā)育和根系生長(zhǎng)的促進(jìn)作用呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。綜合秧苗形態(tài)、根系生長(zhǎng)、生物量等指標(biāo)的變化趨勢(shì)，說(shuō)明甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌對(duì)黃瓜秧苗生長(zhǎng)發(fā)育的促進(jìn)作用存在劑量效應(yīng)，促生效果直接受菌劑用量影響，同時(shí)也因品種不同，稍有變化，最適濃度出現(xiàn)在0.50 g/株或0.50～0.75 g/株之間(有效活菌數(shù)為5×1010CFU/g)，超過(guò)最適用量范圍后，其促生效果減弱，其原因可能是因?yàn)樵诟H環(huán)境中，微生物與植株間存在相互作用的關(guān)系，微生物在發(fā)揮作用的同時(shí)，自身也需吸收養(yǎng)分來(lái)維持自身生長(zhǎng)和繁殖的需要，當(dāng)營(yíng)養(yǎng)底物含量一定時(shí)，隨著活菌數(shù)量的增加，與植物之間的營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)同時(shí)增加，所以造成在高濃度下植株對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收量減少，生長(zhǎng)速度降低[37]。

光合作用是植物對(duì)高溫最敏感的生理過(guò)程之一，植物在高溫條件下光合作用受到抑制，進(jìn)而引起生長(zhǎng)緩慢，秧苗質(zhì)量降低已被許多作物所證實(shí)[38]，已有研究表明，高溫通過(guò)破壞葉綠體結(jié)構(gòu)和降低葉綠素含量[39]、降低Rubisco酶活性[40]、引起葉片過(guò)量失水導(dǎo)致氣孔導(dǎo)度降低[41]、通過(guò)非氣孔因子降低凈光合速率[42]等途徑降低光合速率。本研究結(jié)果表明，在高溫條件下，對(duì)照處理的黃瓜秧苗葉綠素含量、壯苗指數(shù)和生長(zhǎng)函數(shù)等指標(biāo)均處于較低水平，成苗質(zhì)量嚴(yán)重下降，但在育苗基質(zhì)中添加甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌菌劑后，秧苗葉面積顯著增大，隨著菌劑用量的增加，葉綠素含量逐漸增加，以0.75 g/株處理下葉綠素含量最高，葉綠素總量較對(duì)照提高了32.4%～77.1%，同時(shí)，3種黃瓜秧苗的葉面積和葉綠素含量變化趨勢(shì)較一致，說(shuō)明甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌可通過(guò)提高秧苗葉面積和光合色素含量，有效補(bǔ)償高溫脅迫對(duì)秧苗葉片中葉綠體造成的傷害，進(jìn)而提高黃瓜秧苗的光能利用率和凈光合產(chǎn)物積累量，加速秧苗生長(zhǎng)，該結(jié)果與李偉等[43]的研究結(jié)果相一致。

土壤酶活性可影響作物生長(zhǎng)，并進(jìn)一步影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)形成[46]。試驗(yàn)結(jié)果表明，基質(zhì)酶活性與秧苗生理、壯苗指數(shù)、根系生長(zhǎng)及生物量指標(biāo)間表現(xiàn)出一定的相關(guān)性。除壯苗指數(shù)外，蔗糖酶活性與秧苗葉綠素含量和根系活力呈極顯著正相關(guān)，與G、根系生長(zhǎng)指標(biāo)、生物量之間均呈顯著正相關(guān)，過(guò)氧化氫酶與根系生長(zhǎng)指標(biāo)(根表面積、根體積、根直徑)、根干質(zhì)量間呈顯著正相關(guān)，與葉綠素含量呈極顯著正相關(guān)，而脲酶活性?xún)H與葉綠素含量呈顯著正相關(guān)，堿性磷酸酶活性與上述指標(biāo)間無(wú)相關(guān)性。可見(jiàn)過(guò)氧化氫酶和蔗糖酶活性與秧苗根系生長(zhǎng)指標(biāo)間相關(guān)性較強(qiáng)，同時(shí)，脲酶、蔗糖酶和過(guò)氧化氫酶活性均與葉綠素含量呈極顯著正相關(guān)，可能與微生物緩解高溫脅迫對(duì)光合作用造成的抑制有一定關(guān)系。但本試驗(yàn)僅初步分析了基質(zhì)酶活性與黃瓜秧苗生長(zhǎng)和生理指標(biāo)的相關(guān)性，未涉及深入影響機(jī)制，因此需做進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

(1)甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌(5×1010CFU/g)對(duì)夏季黃瓜秧苗生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用，具體表現(xiàn)為：促進(jìn)黃瓜秧苗形態(tài)和根系發(fā)育，縮短育苗周期，提高秧苗地上和根系鮮/干質(zhì)量、壯苗指數(shù)和生長(zhǎng)函數(shù)，但其促生作用存在劑量效應(yīng)，且無(wú)明顯品種效應(yīng)。

(2)甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌可通過(guò)刺激根系生長(zhǎng)和提高根系活力以加速植株對(duì)元素的吸收、提高秧苗葉片中葉綠素含量以改善其光合效率、提高基質(zhì)酶活性以加速基質(zhì)有機(jī)養(yǎng)分向速效養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化等途徑發(fā)揮作用。

(3)基質(zhì)酶活性與黃瓜秧苗生長(zhǎng)、生理等指標(biāo)間存在相關(guān)性，其中蔗糖酶活性整體相關(guān)性最強(qiáng)，除壯苗指數(shù)外，與秧苗葉綠素含量、根系活力、根干質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)，與G、根系生長(zhǎng)指標(biāo)、生物量之間均呈顯著正相關(guān)；過(guò)氧化氫酶與根系生長(zhǎng)指標(biāo)(根長(zhǎng)和根尖數(shù)除外)、根干質(zhì)量間呈顯著正相關(guān)，與葉綠素含量呈極顯著正相關(guān)；而脲酶僅與葉綠素含量呈顯著正相關(guān)。

(4)在夏季高溫期黃瓜穴盤(pán)育苗生產(chǎn)中，基質(zhì)按0.5 g/株用量添加甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌菌劑效果最優(yōu)。