不同微生物菌剂对基质培西瓜幼苗生长及基质土壤酶活性的影响

陈子彪 肖波

西瓜是我国重要的园艺作物之一，深受大众喜爱。其种植历史悠久，在世界园艺产业中占有重要地位。然而，西瓜生产过程中容易出现严重的连作障碍问题，极大地制约了西瓜产业的健康发展[1]。土壤有害微生物积累被认为是导致西瓜连作障碍的重要原因之一。在土壤中直接添加有益微生物菌，可改善植物根际土壤微环境，实现土壤—微生物—植株体系的稳定与平衡，从而有效促进植物生长并缓解 连作 障碍[2～4]。 王 夏 等[5]研 究发现内生菌复合菌剂可以显著促进西瓜幼苗生长，提高对西瓜枯萎病的抗性。凌宁等[6]发现多黏类芽孢杆菌制成的微生物菌肥可以有效降低土壤中尖孢镰刀菌数量，促进西瓜根系生长，培育壮苗。马凤捷等[7]发现娄彻式链霉菌能有效提高哈密瓜的果实品质和土壤酶活性。

基质培是克服西瓜连作障碍的途径之一，在生产上得到了一定的发展[8]。但是对于基质培产生的旧基质，病原菌增多以及理化性质发生改变影响了其的重复利用[9]。在旧基质中添加微生物菌剂，能否实现旧基质西瓜育苗，仍有待研究。鉴于此，本研究以盆栽的方式，探究不同微生物菌剂对旧基质中土壤酶活性及西瓜幼苗生长的影响，以便为旧基质的重复利用以及基质培西瓜壮苗培育提供基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选用长新1号西瓜新品种，该品种为长江大学选育的适宜多季节栽培、品质优、产量高、抗性强的西瓜新品种，登记号为GPD西瓜（2017）420187。使用武汉星宇星生物科技有限公司生产的商品化基质，旧基质为连续种植西瓜3 a的无土栽培基质，新基质为同一厂家、相同规格的全新商品化基质，基质组成为50%草炭+30%珍珠岩+20%蛭石。

微生物菌剂有3种：第1种（B1），由山东绿陇生物科技有限公司生产，有效成分为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌，有效活菌数≥5亿/g；第2种（B2），由河北中保绿农作物有限公司生产，有效成分为枯草芽孢杆菌，有效成分含量为100亿芽孢/g；第3种（B3），由北京启真生物科技有限公司生产，有效成分为枯草芽孢杆菌、粉红粘帚霉，有效活菌数≥10亿/g。

1.2 试验设计

试验于2019年7月在长江大学园艺园林学院植物生长调控实验室进行。试验使用基质盆栽方式，盆栽方形花盆上口径12 cm，下口径8 cm，高10 cm，每盆装入风干基质620 g。随机区组设计，设置5个处理：T1（CK），旧基质+100 mL清水/盆；T2，旧基质+0.1 g/L的B1溶液100 mL/盆；T3，旧基质+0.012 5 g/L的B2溶液100 mL/盆；T4，旧基质+0.075 g/L的B3溶液100 mL/盆；T5，新基质+100 mL清水/盆；每处理15盆，3次重复，每个重复5盆。4月10日播种，选择大小一致、饱满的种子催芽后直播入盆，1盆1株，苗期常规管理。

1.3 指标测定

在幼苗3叶1心期，每个处理随机选取10盆，测量株高、茎粗，称量幼苗地上部和地下部干质量。壮苗指数=茎粗/株高×全株干质量[10]。

幼苗4叶1心期，选择晴朗天气上午，将幼苗放置在阳光下活化20～30 min，选择健康成熟的叶片，利用Li-6400光合仪测定叶片的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）。测定光源为红蓝光源，光强设定为1 000μmol·m-2·s-1，每个处理重复测定3次，每个叶片记录相对稳定的数值。

土壤过氧化氢酶（S-CAT）、土壤脲酶（S-UE）、土壤碱性磷酸酶（S-AKP/ALP）、土壤硝酸还原酶（S-NR）均使用北京索莱宝生物股份有限公司生产的ELISA试剂盒，采用可见分光光度法，操作步骤严格按照试剂盒说明书进行。

1.4 数据分析

测定结果均采用3次重复的平均值，应用Excel软件整理分析数据并进行作图。采用DPS 7.02软件对数据进行统计分析，用邓肯氏新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同微生物菌剂对幼苗农艺性状的影响

由表1可知，施加了微生物菌剂的处理（T2、T3、T4），其幼苗株高、全株干质量、壮苗指数均显著高于T1、T5。T4处理下，幼苗除茎粗外各项生长指标均显著高于T1、T2、T3、T5。T4处理所含菌种类为B3（枯草芽孢杆菌·粉红粘帚霉），这表明枯草芽孢杆菌·粉红粘帚霉对西瓜幼苗生长的促进效果最好。

2.2 不同微生物菌剂对幼苗光合特性的影响

从表2可以看出，不同微生物菌剂处理对西瓜幼苗的光合特性有不同的影响。T4处理下，西瓜幼苗的Pn和Tr显著高于T1、T3、T5，Ci显著低于T1、T2。T1、T2和T3处理下，西瓜幼苗的Pn、Gs、Tr均无显著差异。这表明枯草芽孢杆菌·粉红粘帚霉（B3）对西瓜幼苗光合作用促进效果最好，其余2种菌剂对西瓜幼苗光合作用无明显促进作用。同时也发现，3种微生物菌剂处理后，西瓜幼苗叶片的Ci均不同程度下降。

西瓜基质栽培盆栽试验布局

2.3 不同微生物菌剂对土壤酶活性的影响

从表3可以看出，不同微生物菌剂处理对幼苗根际土壤酶活性影响明显。3种微生物菌剂处理后，旧基质中的脲酶、碱性磷酸酶、硝酸还原酶的酶活性显著高于对照T1，其中，B3的效果较另外2种微生物菌剂更好。与T1相比，T4处理，脲酶、碱性磷酸酶、硝酸还原酶的酶活性分别提高了91.95%、17.11%、79.37%。同时也发现，3种微生物菌剂均显著降低了旧基质中的土壤过氧化氢酶活性，其中降幅最大的是T3处理，降低了26.63%。

表1 不同微生物菌剂对幼苗农艺性状的影响

表2 不同微生物菌剂对幼苗光合特性的影响

表3 不同微生物菌剂对土壤酶活性的影响

3 讨论与结论

在西瓜播种时浇灌微生物菌剂溶液可有效促进西瓜幼苗增高、增粗、形成壮苗，这和王明霞等[11]的研究结果相同，表明微生物菌剂可以有效促进西瓜幼苗生长，增加干物质积累。这一结果可能是因为微生物菌剂分解土壤养分，改善土壤环境，从而促进植物根系营养吸收，刺激了植物生长[10]。

寇伟峰等[12]认为当Pn和Ci一同上升或下降，说明光合速率变化的决定性因素是气孔导致；如果Pn和Ci变化方向相反，则可以认为光合速率的变化是由叶肉细胞的光合活性变化导致的。本试验中，微生物菌剂提高了Pn和Gs，降低了Ci，说明微生物菌剂提高西瓜幼苗光合速率主要是提高了西瓜幼苗叶片的光合活性，进而促进叶肉细胞内的CO2快速同化，这和张朝轩等[13]的研究结果相似。

土壤酶活性是反映土壤肥力状况和养分转化能力的重要指标，其活性高低与土壤微生物的活动密切相关。碱性磷酸酶、硝酸还原酶分别和土壤中磷素、氮素的转化密切相关，脲酶则对土壤中尿素的转化有重大影响[14]。本试验结果显示，微生物菌剂显著提高了土壤中脲酶、碱性磷酸酶、硝酸还原酶的活性，说明3种微生物菌剂有利于促进土壤中氮和磷的吸收和转化。值得关注的是，本试验中微生物菌剂处理后，连作基质中过氧化氢酶活性出现了明显的下降现象，这和张立恒等[15]使用3种微生物菌剂均降低了连作葡萄土壤中过氧化氢酶活性的研究结果相似，但和李国等[16]在棉花连作研究中芽孢杆菌类微生物菌剂增加了土壤中的过氧化氢酶活性的结果相反，其中的原因还有待进一步研究。

综上所述，微生物菌剂促进了基质培西瓜幼苗生长，提高了幼苗光合速率，可以实现旧基质在西瓜育苗上的重复利用，有利于培育西瓜壮苗，这可能与微生物菌剂提高了基质中土壤脲酶、碱性磷酸酶和硝酸还原酶活性有关。