劉月 劉海河 張彥萍 李艷超 王亞倫

摘? ? 要：設(shè)置4種不同濃度的硅酸鈉處理，研究了甜瓜葉面噴施不同濃度硅酸鈉對(duì)其產(chǎn)量、果實(shí)品質(zhì)及相關(guān)酶活性的影響。結(jié)果表明，葉面噴施硅酸鈉可以提高葉片光合速率，促進(jìn)植株生長(zhǎng)，增加果實(shí)產(chǎn)量，提高果實(shí)中酸性轉(zhuǎn)化酶（AI）、中性轉(zhuǎn)化酶（NI）、蔗糖合成酶（SS）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性，顯著提高果實(shí)中葡萄糖、果糖和維生素C含量。其中，硅酸鈉濃度在30 mmol·L-1時(shí)處理效果最佳，其果糖、葡萄糖和維生素C含量分別較對(duì)照高31.33%、38.59%和 345.51%，在糖代謝酶中NI活性顯著高于SS活性，各處理濃度均顯著高于CK。綜上所述，甜瓜葉片噴施硅酸鈉的適宜濃度為30 mmol·L-1，可有效提高甜瓜果實(shí)產(chǎn)量、品質(zhì)及相關(guān)酶活性，試驗(yàn)結(jié)果為田間生產(chǎn)實(shí)踐提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：甜瓜;硅肥;維生素C;糖積累;糖代謝酶

中圖分類號(hào)：S652 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-2871（2021）12-028-05

Abstract：The experiment set up four different concentrations of sodium silicate treatments to study the effects of spraying different concentrations of sodium silicate on muskmelon leaves on yield， fruit quality and related enzyme activities， in order to find out the optimal sodium silicate concentration treatments on thick-skinned muskmelon fruits the impact of quality. The results showed that spraying sodium silicate on foliage can enhance leaf photosynthetic rate， promote plant growth， increase fruit yield， and increase the activity of acid invertase（AI）， neutral invertase（NI）and sucrose synthase（SS）in fruits The activity of sucrose phosphate synthase（SPS）significantly increases the content of glucose， fructose and vitamin C in the fruit. Among them， the sodium silicate treatment has the most significant effect when the concentration is 30 mmol·L-1， and its fructose， glucose and vitamin C content are 31.33%， 38.59% and 345.51% higher than the control， respectively. The NI activity and SS activity of the glycogenase are shown significantly， the activity of NI was significantly higher than that of SS， and the concentration of each treatment was significantly higher than that of CK. Therefore， the appropriate concentration of sodium silicate sprayed on muskmelon leaves is 30 mmol·L-1， which can effectively improve the yield， quality and related enzyme activities of muskmelon fruit， and provide a theoretical basis for future field production practices.

Key words： Muskmelon; Silicon fertilizer; Vitamin C; Sugar accumulation; Sugar metabolizing enzymes

厚皮甜瓜（Melovar cantaloupensis L.）為葫蘆科甜瓜屬一年生蔓性草本植物，含豐富的維生素C、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)等，清新爽口，果味極佳，深受世界各國(guó)人民的喜愛[1]。目前，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大多通過施用氮、磷、鉀肥來促進(jìn)甜瓜生長(zhǎng)、提高甜瓜果實(shí)含糖量，但已經(jīng)無法滿足消費(fèi)者對(duì)果實(shí)口感和風(fēng)味的需求[2-3]。大量試驗(yàn)表明，硅有益于植物的生長(zhǎng)，是植物生長(zhǎng)發(fā)育不可或缺的元素[4]，硅肥對(duì)植株的影響主要表現(xiàn)在形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理機(jī)制和抗逆能力上[5]。水稻缺硅則根短，莖稈易倒伏，葉片松弛易早衰感病，千粒重降低，影響水稻產(chǎn)量與品質(zhì)[6]。小麥缺硅，莖基部節(jié)間拉長(zhǎng)，引起倒伏和感染各種病害，前期穗數(shù)減少，抗凍性差，中后期綠葉功能下降易早衰，籽粒干物量積累少，影響小麥產(chǎn)量和品質(zhì)[7]。

朱薇等[8]研究表明，施用硅肥能顯著降低水稻葉片蒸騰速率，提高水分利用率，增強(qiáng)植株體內(nèi)硅含量，促進(jìn)植株提早開花，加速蛋白質(zhì)合成和果實(shí)糖分積累，改善作物品質(zhì)，從而提高早期產(chǎn)量。硅可促進(jìn)草莓的生長(zhǎng)、對(duì)礦質(zhì)元素的吸收和果實(shí)糖含量的增加，增強(qiáng)葉片光合能力，提高草莓產(chǎn)量和品質(zhì)[9]。硅還能增強(qiáng)植株根系活力，提高對(duì)水分養(yǎng)分的吸收利用效率，提高植株抗逆性，促進(jìn)植物健壯生長(zhǎng)[10]。近年來，硅對(duì)番茄、黃瓜、葡萄等[11-14]果實(shí)品質(zhì)的影響已有大量研究，但關(guān)于硅肥改善甜瓜果實(shí)品質(zhì)的相關(guān)研究報(bào)道較少。筆者探究了甜瓜葉面噴施不同濃度硅酸鈉對(duì)厚皮甜瓜葉片光合速率、果實(shí)產(chǎn)量、品質(zhì)及糖代謝相關(guān)酶活性等的影響，為今后生產(chǎn)實(shí)踐中合理、有效地施用硅肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)選用厚皮甜瓜品種瑞紅，購于北京驕雪種苗科技開發(fā)有限公司，為F1代。硅肥選用硅酸鈉（Na2SiO3），分析純，購自福晨（天津）化學(xué)試劑有限公司。糖代謝相關(guān)酶試劑盒購自上海遠(yuǎn)慕生物科技有限公司。

1.2 方法

試驗(yàn)于2020年5—8月在河北保定市清苑區(qū)御豐源西甜瓜基地進(jìn)行。2020年5月1日，將甜瓜種子放入55 ℃ 溫水中處理20 min。然后置于28～30 ℃ 恒溫培養(yǎng)箱中催芽，待種子發(fā)芽后，將育苗盤（54 cm×28 cm×4.5 cm）中裝滿育苗基質(zhì)（V珍珠巖：V草炭土：V椰糠：V蛭石=1：4：4：1）澆透水。將催芽后的甜瓜種子播于育苗盤中，每盤50粒種子。每5 d澆1次水，保持土壤濕潤(rùn)。當(dāng)幼苗長(zhǎng)到3葉1心時(shí)，選取長(zhǎng)勢(shì)一致、生長(zhǎng)健壯、無病蟲害的幼苗移栽至塑料棚內(nèi)。緩苗后每3 d 澆1次水。之后進(jìn)行正常田間管理。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

甜瓜在大棚內(nèi)壟作種植，行距80 cm，每行20株，株距45 cm。每個(gè)處理為1個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)3行，采用隨機(jī)區(qū)組排列。硅酸鈉采用葉面噴施方式處理，試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)硅酸鈉濃度處理S1、S2、S3、S4，分別為10、20、30、40 mmol·L-1，以噴施清水為對(duì)照（CK）。在第一穗果開花時(shí)開始葉面噴施硅肥，用手執(zhí)式噴霧器對(duì)甜瓜正反葉面均勻噴施，以不滴露為宜。噴施時(shí)間為晴天上午9：00，每7 d噴施1次，共噴6次。7月19日噴施后，對(duì)同一天開花的果實(shí)進(jìn)行掛牌標(biāo)記。

1.4 樣品采集和測(cè)定方法

1.4.1 樣品采集 在第1次噴施時(shí)，每小區(qū)隨機(jī)選10株掛牌并記錄標(biāo)記部位以上株高、莖粗、單株結(jié)果數(shù)、單果質(zhì)量、果實(shí)大小及單株產(chǎn)量至試驗(yàn)結(jié)束（8月7 日）。在8月7日果實(shí)成熟期，每處理分別選取30個(gè)大小一致、無病蟲害的果實(shí)。采后測(cè)定果實(shí)蔗糖、果糖、葡萄糖、維生素 C、可滴定酸、可溶性固形物、蛋白質(zhì)含量和酸性轉(zhuǎn)化酶（AI）、中性轉(zhuǎn)化酶（NI）、蔗糖合成酶（SS）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性，所有測(cè)定3次重復(fù)。

1.4.2 測(cè)定方法 用卷尺測(cè)量株高、莖粗、果實(shí)大小;用電子稱測(cè)量單果質(zhì)量;采用LI-6400手持光合儀測(cè)植株生長(zhǎng)點(diǎn)下第7葉片光合速率。參照李合生等[15]的方法測(cè)定蔗糖、果糖、葡萄糖含量;采用 2，6-二氯酚靛酚滴定法[15]測(cè)定維生素C含量;采用手持折光儀[15]測(cè)定可溶性固形物含量;釆用蒽酮比色法[15]測(cè)定可溶性糖含量;采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法[15]測(cè)定可溶性蛋白含量;釆用NaOH中和滴定法[15]測(cè)定可滴定酸含量。采用試劑盒測(cè)定糖代謝相關(guān)酶NI、AI、SS和SPS的活性。

1.5 數(shù)據(jù)處理

利用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 16.0，用Duncan法進(jìn)行差異顯著性分析，采用Excel 2007整理繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源硅酸鈉處理對(duì)厚皮甜瓜光合指標(biāo)的影響

由表1可知，葉片凈光合速率和胞間CO2濃度均呈現(xiàn)出隨硅肥濃度升高先上升后下降趨勢(shì)，且均在S3處理濃度時(shí)達(dá)最大值;而葉片蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度則呈現(xiàn)出隨硅濃度升高先下降后升高趨勢(shì)，且均在S3處理濃度時(shí)達(dá)最小值。與CK相比，葉面噴施硅肥處理葉片的凈光合速率和胞間CO2濃度均顯著提高，葉片蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度均顯著降低。各硅肥處理之間葉片凈光合速率差異顯著;僅S1和S4處理之間胞間蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、CO2濃度差異不顯著，其他硅肥處理之間差異顯著。

2.2 外源硅酸鈉處理對(duì)厚皮甜瓜生長(zhǎng)量的影響

由表2可知，施硅處理甜瓜生長(zhǎng)指標(biāo)和產(chǎn)量均呈現(xiàn)出隨硅肥濃度升高先上升后下降趨勢(shì)，且均在S3處理濃度時(shí)達(dá)最大值。其中，硅肥處理甜瓜株高增長(zhǎng)量、莖粗、最大功能葉面積均顯著高于對(duì)照，單果質(zhì)量?jī)HS1處理與對(duì)照差異不顯著，其他處理均與對(duì)照差異顯著。從株高增長(zhǎng)量、莖粗來看，僅S1與S2處理之間差異不顯著，其他施硅處理之間均存在顯著差異。從最大功能葉面積來看，僅S1與S4處理之間差異不顯著，其他施硅處理之間差異顯著。從單果質(zhì)量來看，各施硅處理之間差異均達(dá)顯著水平。

2.3 外源硅酸鈉處理對(duì)厚皮甜瓜果實(shí)品質(zhì)的影響

由表3可知，甜瓜果實(shí)中維生素C、可溶性糖、可滴定酸含量及糖酸比等品質(zhì)指標(biāo)均呈現(xiàn)出隨硅肥濃度升高先上升后下降趨勢(shì)，可溶性固形物、可溶性蛋白質(zhì)含量均隨硅濃度升高呈現(xiàn)出先上升再下降后上升再下降趨勢(shì)，且各品質(zhì)指標(biāo)含量均在S3處理濃度時(shí)達(dá)最大值。與CK相比，噴施硅酸鈉處理均可顯著提高果實(shí)維生素C、可溶性糖、可溶性固形物、可溶性蛋白質(zhì)、可滴定酸含量，僅S1處理果實(shí)糖酸比與對(duì)照差異不顯著，而其他硅酸鈉處理果實(shí)糖酸比與對(duì)照差異顯著。從果實(shí)中維生素C含量來看，各施硅處理之間均存在顯著差異。從可溶性糖、可溶性固形物含量來看，僅S1與S4處理之間差異不顯著，其他施硅處理之間差異顯著。從可溶性蛋白質(zhì)含量來看，僅S1與S2處理之間差異不顯著，其他施硅處理之間均存在顯著差異。從可滴定酸含量來看，僅S2與S4處理之間差異不顯著，其他施硅處理之間差異顯著。從糖酸比來看，各施硅處理之間差異均達(dá)顯著水平。

2.4 外源硅酸鈉處理對(duì)厚皮甜瓜果實(shí)糖分積累及相關(guān)酶活性的影響

2.4.1 糖分積累 由表4可知，甜瓜果實(shí)中果糖、葡萄糖、蔗糖含量均呈現(xiàn)出隨硅肥濃度升高先上升后下降趨勢(shì)，且均在S3處理濃度時(shí)達(dá)最大值。與CK相比，噴施硅酸鈉處理均可顯著提高果實(shí)果糖、葡萄糖、還原糖含量，而蔗糖含量?jī)HS1處理與對(duì)照差異不顯著，其他處理與對(duì)照差異顯著。從果糖含量來看，僅S2與S4處理之間差異不顯著，其他施硅處理之間差異顯著。從葡萄糖含量來看，各施硅處理之間均存在顯著差異。從蔗糖含量來看，各施硅處理之間均存在顯著差異。S3處理還原糖含量最高，且顯著高于S1、S2、S4處理，而S1、S2、S4處理之間還原糖含量差異不顯著。

2.4.2 糖代謝相關(guān)酶活性 由表5可知，在果實(shí)成熟時(shí)，各項(xiàng)糖代謝相關(guān)酶指標(biāo)均呈現(xiàn)出隨施硅濃度升高先上升后下降趨勢(shì)，且均在S3時(shí)酶活性最高，施硅處理各指標(biāo)均顯著高于不施硅處理。相同處理厚皮甜瓜果實(shí)中NI活性均高于AI活性，SS活性均高于SPS活性。S1、S2、S4處理之間AI和NI活性差異均不顯著，且均顯著低于S3處理;各施硅處理之間SPS活性均存在顯著差異;SS活性僅S1與S4處理之間差異不顯著，其他施硅處理之間差異顯著。

3 討論與結(jié)論

前人研究結(jié)果表明，硅可以促進(jìn)水稻早熟性，提高坐果率，從而明顯提高早期產(chǎn)量[16]，硅進(jìn)入植株表皮組織細(xì)胞后形成角質(zhì)硅雙層，可以降低植株葉片蒸騰速率，在強(qiáng)光下減少萎蔫，進(jìn)一步提高光合效率[17-18]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)，隨施硅濃度升高氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率隨之降低，施硅濃度到40 mmol·L-1時(shí)開始呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，光合速率顯著提高，這與周秀杰等[19]試驗(yàn)結(jié)果相一致。甜瓜葉面噴施硅肥，可以有效提高胞間CO2濃度和凈光合速率，葉肉細(xì)胞光合活性降低，減少水分蒸發(fā)，提高了水分利用率，與張明方等[20]報(bào)道相同。本試驗(yàn)施硅處理，顯著提高了光合速率，減少了水分散失，減弱受強(qiáng)光影響，使光合日變化趨于平穩(wěn)，與Kang[21]研究結(jié)果相同。

在甜瓜果實(shí)中糖分是構(gòu)成品質(zhì)的一個(gè)重要因子，葡萄糖可使甜瓜果實(shí)口感香甜綿軟，可溶性糖可提高果實(shí)含糖量，增加果實(shí)甜度[22-23]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，葡萄糖含量的增加，有效提高了甜瓜可溶性糖的含量。甜瓜葉片噴施硅肥有效增加了甜瓜結(jié)實(shí)率和果實(shí)產(chǎn)量，這與閔凡華等[24]試驗(yàn)增施硅肥可以明顯提高水稻的分蘗率和結(jié)實(shí)率，從而提高水稻產(chǎn)量的研究結(jié)果相一致。施用硅肥可顯著提高光合速率，進(jìn)而提高甜瓜產(chǎn)量和維生素C含量，試驗(yàn)結(jié)果與胡京昂等[25]在芥藍(lán)上的試驗(yàn)結(jié)果相同。施硅處理有效增加了甜瓜果實(shí)中維生素C含量，與劉緩等[26]研究結(jié)果一致。施硅后促進(jìn)了可溶性蛋白的合成與積累，有利于其食用品質(zhì)的提高，與劉景凱等[27]研究結(jié)果相同。硅可以提高甜瓜果實(shí)中可溶性糖、維生素C含量、有機(jī)酸含量，與張哲等[28]對(duì)于番茄的研究結(jié)果一致。施用適宜濃度的硅能改善甜瓜的品質(zhì)，用量過高過低均不利于甜瓜果實(shí)品質(zhì)的形成，與王明祖等[29]在塑料大棚試驗(yàn)研究結(jié)果一致。

蔗糖代謝中蔗糖磷酸合成酶（SPS）、蔗糖合成酶（SS）、酸性轉(zhuǎn)化酶（AI）和中性轉(zhuǎn)化酶（NI）是構(gòu)成甜瓜果實(shí)品質(zhì)的重要關(guān)鍵酶[30]，甜瓜果實(shí)糖代謝以蔗糖的分解和果糖、葡萄糖的積累為主[31]，本試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著SS、SPS、AI和NI酶活性的增加果實(shí)糖含量也在增加，結(jié)果驗(yàn)證了AI和NI對(duì)果實(shí)糖分的合成、運(yùn)輸及積累均有重要影響[32]。黃瓜葉面噴施外源Na2SiO3能提高植株體內(nèi)硅含量，植株生長(zhǎng)勢(shì)及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)也會(huì)相應(yīng)升高，與段穎等[33]對(duì)黃瓜的研究結(jié)果相同。隨葉面噴施硅肥濃度的增加甜瓜果實(shí)中果糖和葡萄糖含量也在不斷升高，顯著增加了甜瓜果實(shí)中的糖含量，葉面噴施硅可通過提高甜瓜糖代謝關(guān)鍵酶NI、SPS、SS活性，從而提高果實(shí)果糖、葡萄糖及維生素C含量，與王苗苗等[34]研究結(jié)果相同。植物生長(zhǎng)過程中，轉(zhuǎn)化酶在蔗糖水解為己糖時(shí)起著不可逆的作用[35]，有研究報(bào)道指出，甜瓜果實(shí)糖代謝積累中NI活性變化很重要[36]。所以甜瓜果實(shí)品質(zhì)受糖積累及其糖代謝相關(guān)酶活性的影響。

綜上所述，在甜瓜開花期噴施不同濃度硅酸鈉溶液，隨著施硅濃度的增加，葉片凈光合速率、胞間CO2濃度、果實(shí)中維生素C含量、可溶性固形物含量、果糖含量、葡萄糖含量等均顯著提高，果實(shí)產(chǎn)量提高，NI和AI活性顯著提高，明顯提升了甜瓜的果實(shí)品質(zhì)。其中，濃度為30 mmol·L-1的硅酸鈉溶液處理甜瓜光合特性及果實(shí)品質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)表現(xiàn)最佳，為最適宜的硅酸鈉葉面噴施濃度，這為今后田間生產(chǎn)實(shí)踐提供了理論依據(jù)。

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