丛枝菌根真菌对黄瓜穴盘育苗幼苗质量的影响

2020-07-08杨凡唐艳领马凯蔡毓新牛莉莉米国全史宣杰

中国瓜菜 2020年6期

关键词：黄瓜

杨凡　唐艳领　马凯　蔡毓新　牛莉莉　米国全　史宣杰

摘要：黄瓜属于浅根系作物，穴盘育苗空间有限，基质和养分能否有效持续被植物吸收，是工厂化穴盘育苗的关键。为了培育适龄黄瓜壮苗，设置5个处理，通过在黄瓜基质中添加不同浓度的丛枝菌根真菌摩西球囊霉菌Gm3-2，研究其对穴盘育苗黄瓜出苗率、生长发育指标、根系活力等的影响，探究适合在黄瓜穴盘育苗中的丛枝菌根浓度。结果表明，与对照相比，接种106孢子·g-1浓度的丛枝菌根真菌基质的幼苗茎粗和株高分别提高了30.52%和14.36%;根冠比、G值和壮苗指数也显著高于对照，其中壮苗指数增加132.20%;当接种丛枝菌根真菌浓度为107孢子·g-1时，黄瓜根系活力0.69 mg·g-1·h-1，比对照提高了64.29%。初步认为接种Gm3-2浓度为106孢子·g-1时对黄瓜穴盘育苗效果最好。

关键词：黄瓜;丛枝菌根真菌;穴盘育苗;幼苗质量

中图分类号：S642.2 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2020）06-030-04

Abstract： Cucumber is a shallow root crop， and the space for seedling cultivation is limited. Whether the substrate and nutrients can be effectively and continuously absorbed by plants is the key to plant seedling cultivation.In order to cultivate mature seedlings， five treatments were set up in this experiment. This experiment aims to explore the concentration of arbuscular mycorrhizal most suitable for seedling growth in cucumber acupoint tray. By adding different concentrations of Arbuscular mycorrhizal fungi（Glomus mosseae）Gm3-2 into the cucumber substrate， the effects of AMF on the seedling emergence rate， growth and development indicators and root activity were studied. The results showed that when 106 spores ·g-1 AMF were inoculated into the cucumber substrate， the stem diameter and plant height were increased by 30.52% and 14.36% respectively compared with the control， and the root-crown ratio， G value and seedling index were also significantly higher than the control group， among which the seedling index increased by 132.2%. When the concentration of AMF was 107 spores ·g-1， the root activity of cucumber was 0.69 mg·g-1·h-1， which was 64.29% higher than that of the control group. It was preliminarily concluded that （Glomus mosseae） Gm3-2 inoculation with a concentration of 106 spores ·g-1 had the best effect on cucumber seedling cultivation .

Key words： Cucumber; Arbuscular mycorrhizal fungi; Burrow dish seedling; Seedling quality

叢枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）能够与陆地上80%以上的植物根系形成互惠共生体[1-2]，并依赖寄主植物的光合产物维持自身的生长和繁殖，同时能够以多种途径影响植物的代谢过程[3]。大量研究表明，AMF通过菌丝和代谢产物能够直接促进植株生长发育、矿质营养吸收，增强植物抗逆、抗病能力，并间接改良土壤结构和根际微生物环境，进而提高产量和品质[4-11]。

我国设施黄瓜播种面积逐年增加，黄瓜作为设施蔬菜的重要种类，培育和应用适龄壮苗，已成为确保黄瓜早熟、高产、优质的重要措施[12-13]。目前，国内黄瓜育苗主要采用40或50穴穴盘，单株根系发育空间小，基质水肥不能适量稳定供应，导致育苗质量不稳定、苗弱、易发病等[14]，无法满足蔬菜产业快速发展对高质量种苗的需求，降低了商品苗在农民心中的信誉度，增大了商品苗的推广难度。笔者将AMF接种于黄瓜穴盘育苗基质中，研究其对黄瓜穴盘健康壮苗指标的影响，以期为AMF在黄瓜工厂化穴盘育苗过程中的有效应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试菌株AMF为摩西球囊霉菌（Glomus mosseae，Gm3-2），菌种由河南省农业科学院园艺研究所蔬菜设施与栽培研究室保存，通过三叶草工厂化育苗扩繁。供试黄瓜品种为‘博杰605，购自河南省庆发种业有限公司。育苗基质由欧博亚泥炭、珍珠岩和蛭石自行配置，体积比为6∶3∶1，添加不同浓度的Gm3-2菌剂。

1.2 试验设计

试验于2019年8—10月在河南现代农业研究开发基地育苗温室车间进行。试验设5个处理，分别是：CK对照，不接种Gm3-2;处理A1，接种Gm3-2浓度为104孢子·g-1;处理A2，接种Gm3-2浓度为105孢子·g-1;处理A3，接种Gm3-2浓度为106孢子·g-1;处理A4，接种Gm3-2浓度为107孢子·g-1。40穴穴盘育苗，每穴1粒种子，每10盘为1个处理，每个处理4次重复。

1.3 测定项目与方法

播种后2 d开始每天观察，记录各处理最早出现萌芽的时间、发芽种子数，直到子叶展平，统计各處理的发芽率。播种20 d后，测量株高和茎粗，株高采用钢尺测量（茎基部到生长点的长度），茎粗采用游标卡尺测量（子叶下端1 cm左右位置）。将幼苗洗干净，称量植株鲜质量，105 ℃杀青30 min，80 ℃将幼苗烘干至恒重，称量植株干质量，并计算根冠比、G值和壮苗指数。根冠比=根部干质量/地上部干质量，G值/（mg·d-1）=植株鲜质量/苗龄，壮苗指数=（茎粗/株高+根部干质量/地上部干质量）×全株干质量。分光光度法检测植株叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量。蓝墨水醋酸染色法检测根段侵染率，菌根侵染率/%=感染的根段数/被检查根段的总数×100[15]。根系活力采用氯化三苯基四氮唑（TTC）还原法测定[16]。

1.4 数据处理

试验数据采用Microsoft Excel 2016进行初步整理，采用SPSS 17.0对试验数据进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对黄瓜出苗率和生长发育指标的影响

从表1可以看出，添加丛枝菌根真菌的基质黄瓜出苗率在92.9%～93.4%，不添加丛枝菌根真菌的基质黄瓜苗出苗率为92.8%。各个处理黄瓜出苗率差异不显著。在株高和茎粗方面，添加丛枝菌根真菌可以促进黄瓜苗生长，黄瓜苗茎粗和株高都有所增加。处理A3、A4与对照有显著性差异，茎粗分别比对照提高了30.52%、19.25%，株高则分别增加了14.36%、13.69%。

添加丛枝菌根真菌对促进黄瓜苗干物质、根冠比和壮苗指数方面皆有影响。基质中接种丛枝菌根真菌的根冠比皆高于对照根冠比。处理A4的根冠比最大，比对照增加75%，其余A1、A2和A3处理的黄瓜苗根冠比分别比对照增加31.3%、37.5%和68.8%，与对照差异显著。说明丛枝菌根真菌促进根系的发育和生长。接种丛枝菌根真菌的黄瓜苗G值也是明显高于对照，其中A3和A4与对照相比差异显著，说明丛枝菌根真菌促进黄瓜生长，提高鲜质量。但A3的值最高，说明黄瓜的鲜质量增长不一定是丛枝菌根真菌浓度越大效果越好。在壮苗指数方面，A3的效果最好，与其他处理相比差异显著。

2.2 丛枝菌根真菌对黄瓜幼苗叶片色素含量的影响

从表2可以看出，接种丛枝菌根真菌的基质处理，黄瓜叶片叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量均高于对照。当丛枝菌根真菌浓度为106孢子·g-1时，叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量最高，且与对照相比差异显著。这表明丛枝菌根真菌可以促进叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的合成。

2.3 丛枝菌根真菌对黄瓜根段侵染率和根系活力影响

通过对黄瓜根部醋酸蓝墨水染色法检测以后，发现丛枝菌根真菌通过菌丝侵入黄瓜根部，并在根里面形成泡囊和孢子等分生器，见图1。

从表3中可以看出，当接种丛枝菌根真菌浓度为107孢子·g-1时，根部侵染率最大，为43.64%。在根系活力方面，未接种丛枝菌根真菌的基质，黄瓜幼苗根系活力为0.42 mg·g-1·h-1，接种丛枝菌根真菌的基质黄瓜苗根系活力显著高于对照。当接种丛枝菌根真菌浓度为107孢子·g-1时，根系活力最大，为0.69 mg·g-1·h-1，比对照高了64.29%，这表明接种丛枝菌根真菌有助于黄瓜根系活力增强，这可能和丛枝菌根真菌侵入黄瓜根部导致发生过敏性反应或产生代谢产物促进黄瓜根系代谢加快，从而根系活力增大。

3 讨论与结论

蔬菜育苗作为蔬菜生产中的关键环节，不仅可以提高蔬菜生产综合效益，而且促进蔬菜产业健康发展。蔬菜育苗具有节约用种量、提高土地利用率、增加复种指数和有效控制病虫害发生等优点[17]。黄瓜作为设施蔬菜的重要种类，近些年由于育苗方式方法滞后，尤其是以床土或商品基质等育苗方式，存在着营养土配比难以掌握，病虫草害发生蔓延难以控制等问题，很容易导致病菌、虫卵的大量积累，存在幼苗出苗不齐、沤根和老化苗等问题，严重影响幼苗质量，市场竞争力不强，而且育苗过程中农药的大量使用会造成严重的环境污染。

大量研究证实，丛枝菌根真菌通过菌丝侵染植物根部，扩大植物根系的吸收范围，提高寄主植物根系活力、促进植物吸收利用矿质营养和水分、调节植物激素的生物合成和植物的新陈代谢、增强光合作用等促进植物生长、增强抗逆性和抗病性、提高作物产品的质量和改善品质[18-21]。李朕等[22]研究表明，接种丛枝菌根真菌菌根菌丝桥能够介导刺槐幼苗间相关信号的传递，能够促进刺槐幼苗的根系生长、提高幼苗的成活率，刺槐幼苗成活率及根系鲜质量比对照分别增加15.38%和23.52%。秦海滨等[23]研究结果表明，接种菌根真菌后能够显著提高黄瓜苗期对立枯病的抗性，降低发病率。黄瓜苗期人工接种立枯丝核菌后菌根苗和非菌根苗发病率分别为16.5%和52.0%，接种菌根真菌后菌根苗地上鲜质量和地上干质量分别比未接菌处理提高33.10%和25.93%。李聪等[24]研究不同时期接种丛枝菌根真菌结果表明，黄瓜不同时期接种丛枝菌根真菌对其生长均有促进作用，与不接菌的对照相比，播种时接菌和移栽时接菌处理使黄瓜的单株产量分别提高了54%、34%;总糖含量分别比对照提高了8.9%和7.1%，说明播种期接种丛枝菌根真菌对促进黄瓜生长和产量品质提高高于移栽时接种菌剂效果。

根冠比和壮苗指数是衡量幼苗健壮程度的指标。其中根冠比主要用于衡量幼苗地上部生长与地下部生长的协调性，壮苗指数是衡量幼苗素质高低的综合指标之一。本试验结果表明，接种106孢子·g-1浓度的丛枝菌根真菌基质的幼苗茎粗和株高分别提高了30.52%和14.36%。根冠比、G值和壮苗指数也显著高于对照，其中壮苗指数增加132.2%。这与曾燕红等[25]基质接种丛枝菌根真菌提高黄花蒿生长发育研究结果相一致。说明丛枝菌根真菌可以有效促进植物生长和壮苗等作用。但接种丛枝菌根真菌的基质对黄瓜出苗率无显著影响，原因可能在于丛枝菌根真菌未侵入种子内部。

根系的菌根侵染率是表示丛枝菌根真菌真菌与宿主植物之间亲和力的重要指标[26]。祁红英等[27]以黄秋葵穴盘育苗实验表明，丛枝菌根真菌对黄秋葵苗期的侵染率越高，促生作用越明显。本试验中接种丛枝菌根真菌的黄瓜苗，其侵染率显著高于对照。其中当接种丛枝菌根真菌浓度为107孢子·g-1时，菌根侵染率为43.64%，黄瓜根系活力最强，为0.69 mg·g-1·h-1，比对照高了64.29%，丛枝菌根真菌侵染黄瓜根系形成丛枝菌根，不仅有利于根系更好地吸收养分，且提高了叶片叶绿素含量。本试验叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量分别为42.72、13.23和9.93 mg·g-1，显著高于对照。

黄瓜属于根浅作物，穴盘育苗空间有限，基质和养分能否有效持续被植物吸收，是工厂化穴盘育苗的关键。丛枝菌根真菌能侵染植物根部，形成菌丝桥，增强植物根系活力，增大植物营养和水分等吸收面积，促进植物生长和壮苗，抵御病虫害等。在基质中接种丛枝菌根真菌为推动黄瓜工厂化穴盘育苗、提高种苗质量和蔬菜产业健康发展奠定了基础。

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