馮翠， 田鵬飛， 施菊琴， 錢巍， 劉慧穎， 姚協(xié)豐

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院泰州農(nóng)科所， 江蘇 泰州 225300； 2.泰州市氣象局，江蘇 泰州 225300；3.泰州市高港區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局， 江蘇 泰州 225300； 4.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 蔬菜研究所， 江蘇 南京 210000)

甜瓜富含蛋白質(zhì)、維生素等營養(yǎng)成分，香甜可口，備受人們喜愛[1]。近年來，隨著市場多元化需求的增加與設(shè)施高效農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，甜瓜種植面積不斷擴大[2-3]。因受耕地的限制，甜瓜連作現(xiàn)象非常普遍，長期連作極易產(chǎn)生連作障礙[4]，從而降低植株抗性，導(dǎo)致枯萎病、根腐病等土傳病害的發(fā)生，影響產(chǎn)量和品質(zhì)。土壤的質(zhì)量直接影響農(nóng)作物的產(chǎn)量與品質(zhì)[5]。微生物菌劑能在土壤中形成有利于作物生長的微生物有益菌群，不僅可提高微生物多樣性[6-7]，還可提高肥效，減少環(huán)境污染，減輕番茄青枯病、根結(jié)線蟲病和辣椒疫病等土傳病害的發(fā)生[8-11]，且減量配施復(fù)合肥還可提高植株產(chǎn)量，改善果實風(fēng)味，增加經(jīng)濟效益[12]，具有良好的應(yīng)用前景。

光合作用是植物生長發(fā)育的基礎(chǔ)，對作物產(chǎn)量和品質(zhì)構(gòu)成起到關(guān)鍵作用[13]。植物光合作用除與葉片本身的結(jié)構(gòu)和生理機能有關(guān)外[14]，還與外界環(huán)境中的氣候、土壤等生態(tài)因子有關(guān)。目前微生物菌劑對甜瓜不同時期的生長發(fā)育、光合特性及產(chǎn)量和品質(zhì)影響的系統(tǒng)研究鮮有報道。為此，本試驗以海蜜8號甜瓜為試材，研究生物菌劑寧盾對連作4茬甜瓜不同時期的生長表現(xiàn)、光合特性的影響，對比與常規(guī)施肥的甜瓜在產(chǎn)量、品質(zhì)等方面的差異，為減緩甜瓜連作障礙、合理施肥、促進產(chǎn)量和品質(zhì)的提升提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2020年7—10月在泰州市海陵區(qū)前竇村試驗大棚進行，砂質(zhì)壤土，排灌良好，土壤pH值為6.21，有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量分別為37.9、0.91、0.78、16.9 g·kg-1，速效氮、速效磷、速效鉀含量分別為203.3、525.5、160 mg·kg-1。連續(xù)4茬種植甜瓜。

甜瓜品種為海門區(qū)農(nóng)科所提供的海蜜8號；生物菌肥寧盾由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生物源農(nóng)藥研發(fā)實驗室研制，主要成分是芽孢桿菌和沙雷氏菌，其中有效活菌含量>20億·mL-1；有機肥為南京寧糧公司生產(chǎn)，成分為有機質(zhì)含量≥45%，N+P2O5+K2O≥5%；復(fù)合肥為紅牛肥料泰興市有限公司生產(chǎn)的硫酸鉀型復(fù)合肥，成分為N 17%、P2O517%、K2O 17%，總養(yǎng)分≥51%。

1.2 設(shè)計處理與項目測定

以寧盾為試驗處理，整個生育期施2次，分別在甜瓜移栽后和坐果5 d后澆灌根部，每次用量為120 L·hm-2；對照組在甜瓜移栽后施清水，坐果5 d后施復(fù)合肥75 kg·hm-2。追肥和病蟲害防治等按常規(guī)管理進行。小區(qū)面積為30 m2，每處理重復(fù)3次，隨機區(qū)組排列，小區(qū)間隔60 cm。

甜瓜苗于2020年8月10日定植，定植前施15 t·hm-2商品有機肥和0.6 t·hm-2復(fù)合肥。起壟栽培，壟寬2.5 m，壟高10 cm，每壟種植1行甜瓜，株距40 cm。定植后15 d開始測量甜瓜植株的株高、莖粗、葉片數(shù)、葉綠素等，每7 d測1次，每小區(qū)測5株。

葉綠素含量測定。采用SPAD TYS-A型葉綠素儀(浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司)對頂部新鮮葉片進行測定，每株測定3次，取平均值。

坐果后測量第一留果節(jié)位功能葉的葉片長和葉片寬，計算葉面積；果實膨大期(2020年9月19日)于晴天上午9：00—11：00使用美國LI-6400 XT便攜式光合儀測定葉片凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、光合有效輻射(PAR)、胞間CO2濃度(Ci)和蒸騰速率(Tr)，測定葉片為從上到下第5片功能葉，測定時將葉室(透明探頭)置于水平方向，使葉片傾斜角為90°，充分暴露在光照下，每小區(qū)重復(fù)4株，取平均值；采收期測量單果重，計算產(chǎn)量，并測量果實品質(zhì)，各處理重復(fù)測定3次，取平均值。

品質(zhì)測定[15]。各小區(qū)選取成熟度一致的甜瓜，取其果肉采用高通量磨樣儀研磨，維生素C(VC)含量采用鉬藍比色法測定，可溶性蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍G-250染色法測定，可溶性固形物含量采用手持糖度計測定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel進行統(tǒng)計，采用SPSS和origin軟件進行方差分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 生長動態(tài)

如圖1所示，整個生長期甜瓜的株高和莖粗呈上升趨勢，其中生長前期株高增加較快，坐果期(9月5日)后增加緩慢。第一次施寧盾后株高和莖粗明顯大于對照處理，但坐果后，CK的株高和莖粗整體好于寧盾處理。

與CK同日期比較，無相同小寫字母表示組間差異顯著(P<0.05),圖2～3同。

葉片具有較強的光合作用，葉片數(shù)量和葉面積大小對植株的營養(yǎng)生長和生殖生長有重要影響。不同發(fā)育時期植株葉片生長狀況不同，通過了解葉片生長動態(tài)，確保植株在營養(yǎng)生長期有充足的營養(yǎng)面積，為果實良好生長打下基礎(chǔ)。從圖2來看，在營養(yǎng)生長時期，植株葉片數(shù)不斷增加，且寧盾處理的葉片數(shù)多于CK，至9月5日葉片數(shù)達到最多，為30.2片；9月12日開始，葉片數(shù)少于CK處理，但差異不顯著，可能是由于坐果期部分葉片脫落。在坐果初期，寧盾處理的葉面積顯著小于CK，可能是剛施完復(fù)合肥，葉片生長旺盛。但隨著甜瓜的生長，寧盾處理的葉面積增加較快，但處理間差異仍不顯著。

圖2 不同肥料處理下甜瓜葉片數(shù)和葉面積的生長動態(tài)

2.2 植株SPAD值

SPAD值反映了葉綠素含量的多少，而葉綠素含量對作物光合作用起著重要的作用。由圖3可知，生長前期甜瓜的SPAD值較高，具有較強的光合速率；隨著甜瓜的生長，SPAD值逐漸降低，但除9月5日以外，寧盾處理均高于CK處理，說明生物菌劑可提高葉片葉綠素含量，提高植株光合速率。

圖3 不同肥料處理對甜瓜SPAD值的影響

2.3 果實縱橫徑

從圖4可以看出，各處理的果實在發(fā)育過程中，橫、縱徑具有相似的變化過程，増速均是先快后慢。在果實不同發(fā)育時期，寧盾處理的果實均大于CK，果實發(fā)育前期的差異明顯，果實發(fā)育后期縱徑大小差異不顯著。說明生物菌劑能促進果實發(fā)育。

圖4 不同處理的甜瓜果實發(fā)育過程中縱橫徑變化

2.4 光合特性

較高的葉片光合速率和氣孔導(dǎo)度是作物積累光合產(chǎn)物的基礎(chǔ)。表1顯示，寧盾處理后的植株在PAR、Pn、Tr、Ci和WUE等方面均與CK呈極顯著差異，其中，Pn、PAR和Tr分別比CK高7.89%、8.93%和80%，說明相比復(fù)合肥而言，施用生物菌劑對甜瓜光合作用有顯著促進作用。

表1 不同處理對甜瓜植株光合特性的影響

2.5 果實品質(zhì)及產(chǎn)量

可溶性糖和有機酸含量是衡量甜瓜品質(zhì)的重要指標，硝酸鹽含量是評價品質(zhì)好壞的重要指標。由表2可知，施用寧盾后，果實VC含量極顯著高于CK，可溶性蛋白、可溶性總糖含量高于CK，但差異不顯著，而有機酸極顯著低于CK，硝酸鹽含量則顯著低于CK，說明寧盾處理對甜瓜的品質(zhì)有很好的改善。2種處理間甜瓜產(chǎn)量差異極顯著，施寧盾比CK提高19.87%。

表2 不同處理對甜瓜果實品質(zhì)的影響

3 討論

植株的株高、莖粗是衡量作物生長勢的主要指標。本研究表明，在營養(yǎng)生長時期，寧盾處理的甜瓜株高和莖粗均好于CK處理，但在坐果期追施復(fù)合肥后，其株高和莖粗生長勢較CK減慢，可能是對照組施了復(fù)合肥，加快了植株的生長，或者是因為植株進入生殖生長期，需要消耗大量的養(yǎng)分，植株生長減緩。

葉片是植物進行光合作用和蒸騰作用的主要器官[16]，葉片數(shù)量和葉面積的大小對植株生長發(fā)育、光能利用和產(chǎn)量等都有顯著影響[17]。從本研究結(jié)果來看，在甜瓜營養(yǎng)生長期隨著甜瓜的生長葉片數(shù)量和葉面積逐漸增加，進入生殖生長期后植株葉片數(shù)略有減少，尤其是寧盾處理在坐果中、后期植株葉片數(shù)少于CK處理。但功能葉的葉面積仍呈上升趨勢，2個處理間無顯著差異。說明植株生長前期葉片同化能力增強，光合產(chǎn)物增多，葉片生長快。當(dāng)植株由營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)為生殖生長時，果實與莖葉爭奪養(yǎng)分，從而抑制葉片生長，這也能解釋寧盾處理的果實發(fā)育較CK快的原因。

光合作用是植物最基本的生理活動[18]，也是對外界環(huán)境極其敏感的復(fù)雜的生理過程[19]。植物葉片的光能利用率決定其產(chǎn)量，而葉綠素含量多少又直接影響著葉片的光能利用率[20]。本研究發(fā)現(xiàn)，寧盾處理植株的凈光合速率、蒸騰速率和SPAD值均比CK高，說明連作可降低葉綠素含量，降低葉片光合作用，這與雷娟利等[21]研究結(jié)果一致。因此，連作田不進行土壤處理時會降低甜瓜的凈光合速率，這可能與連作條件下葉綠素含量的降低有關(guān)[22]。氣孔導(dǎo)度是指植物通過氣孔傳導(dǎo)CO2和水蒸氣的能力，直接影響光合作用，光合速率與氣孔導(dǎo)度呈正相關(guān)[23]，光合速率低、光合產(chǎn)物積累嚴重不足而導(dǎo)致嚴重化瓜、減產(chǎn)等。水分利用率的大小取決于凈光合速率和蒸騰速率的相對強弱，本研究中甜瓜坐果期葉片的水分利用率、凈光合速率和蒸騰速率均強于施清水和復(fù)合肥處理，這是因為較強的蒸騰作用可以將植株體內(nèi)的熱量帶出體外，降低自身的溫度，避免受到高溫傷害，也是其自我防御的一種體現(xiàn)。本研究結(jié)果表明，施寧盾后可提高植株的葉綠素含量，有助于提高甜瓜的光合效率，促進作物產(chǎn)量的增加，且增施生物菌劑后，葉片凈光合速率、蒸騰速率和胞間二氧化碳濃度均顯著高于復(fù)合肥處理，說明生物菌劑能夠提高作物對光能的吸收利用，這也解釋了作物連作后會導(dǎo)致光合速率和產(chǎn)量下降等問題的原因[19]。

果實是瓜類作物最主要的經(jīng)濟性狀，果實的產(chǎn)量和品質(zhì)直接影響其經(jīng)濟價值[24]。VC是人類必需的營養(yǎng)物質(zhì)，可溶性蛋白含量是植物體的重要生理生化指標，可溶性總糖是影響甜瓜口感的重要指標。因此，提高甜瓜VC、可溶性總糖和可溶性蛋白含量是保證甜瓜品質(zhì)的重要因素[25]。本研究表明，增施生物菌劑可以改善甜瓜的口感，增加甜瓜的VC和可溶性總糖含量，降低果實酸度和硝酸鹽含量。

4 小結(jié)

在連作甜瓜田增施生物菌劑有助于促進植株生長，為甜瓜進入生殖生長期提供充足的養(yǎng)分，且能提高植株的葉綠素含量，進而提高植株的光合效率，積累較多的光合產(chǎn)物，提高產(chǎn)量。在本試驗條件下，相較于施用復(fù)合肥而言，增施生物菌劑能有效改善甜瓜口感，降低果實酸度和硝酸鹽含量。因此，生物菌劑對多次重茬甜瓜的生長、凈光合效率、產(chǎn)量和品質(zhì)的改善均有明顯促進作用，還能減少化肥用量，是減緩甜瓜連作障礙的有效途徑。