微生物菌对饲用西瓜生物量积累与生理特性的影响

陈 昆，刘雪敏，刘 玲，孙凤岭

（1.商丘市农林科学院，河南商丘 476000；2.甘孜藏族自治州农产品质量安全中心，四川康定 626000；3.石家庄理工职业学院，河北石家庄 050000）

开发新型饲料是解决我国饲料资源匮乏的有效途径。我国西瓜种植面积占世界的1/2 以上，产量约占世界的3/4，但西瓜茎蔓、叶片、瓜皮都被随意丢弃，不但污染环境，还造成了资源的巨大浪费。西瓜营养物质丰富，茎叶、果实均可用作饲料加工，不仅适口性好，还能有效丰富饲料资源供给（梅宁安等，2021）。张桂芬（2011）研究表明，给蛋鸡饲喂切碎的西瓜皮能提高产蛋率，增加鸡蛋重量。杨恩裕等（2005）研究测出，将西瓜藤蔓青贮后用作猪饲料，能有效促进猪体重的增加。可见，西瓜可作为新型饲料的加工原材料，实现对常规饲料的部分替代。

微生物菌具有改良土壤质量、抑制病菌、增强作物抗逆性、分泌类似细胞分裂素等特性，对植物生长发育有较好的促进作用。饲用西瓜是藤蔓、叶片、果实均可用作动物饲料的一类西瓜。当前有关微生物在饲用西瓜生物量积累和生理特性上的研究报道较少，为此，本文借助随机区组试验设计，研究微生物菌对饲用西瓜生物量积累、碳氮代谢酶活性、品质及产量指标的影响，以期为西瓜栽培提质增效提供理论依据，为新型饲料加工提供优质原料。

1 材料与方法

1.1 供试材料 供试饲用西瓜材料是由商丘市农林科学院提供的杂交组合材料“ SW7-1”。供试微生物菌由石家庄理工职业学院提供，微生物菌由解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌按3 ∶4 ∶3 的比例组成，其有效活菌数量4×109～5×109CFU/g。

1.2 试验设计 试验采用随机区组试验设计，共设置1 个对照组（CK）、4 个处理组（MF1、MF2、MF3、MF4），其中CK 为微生物菌用量0 g 的处理，MF1 为微生物菌用量4 g 的处理，MF2 为微生物菌用量8 g 的处理，MF3 为微生物菌用量16 g 的处理，MF4 为微生物菌用量32 g 的处理。每组3个重复，每小区为1 个重复，共计15 个小区，小区面积为4 m×4 m。待定植饲用西瓜幼苗时，每株按对应的处理施用微生物菌，并在生育期内进行相应指标的测定。

1.3 测定指标与方法 主茎粗采用游标卡尺测量，主蔓长、节间距、皮厚采用直尺测量，叶面积采用叶面积仪测定，平均单瓜质量采用电子天平称重。中心可溶性固形物、维生素C、有机酸含量分别采用手持折光仪法、2，6- 二氯靛酚滴定法和酸碱滴定法测定（张志良，2009）。蔗糖磷酸合成酶（SPS）、蔗糖合成酶（SS）采用分光光度计法测定（王惠聪，2003）。谷氨酰胺合成酶（GS）、硝酸还原酶（NR）、谷氨酸脱氢酶（GDH）活性利用Solarbio 公司生产的标准试剂盒测定。

1.4 数据统计与分析 利用Excel 2007 软件处理数据，使用SPSS 25.0 软件进行方差分析，采用Duncan’s 法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 微生物菌对饲用西瓜生物量积累的影响由表1 可知，4 个处理组的主茎粗、主蔓长、节间距、叶面积均高于不施用微生物菌的CK，除MF1处理下节间距、叶面积与CK 差异不显著外，其余各指标均与对照达到显著差异水平（P＜0.05）。另外，主茎粗、主蔓长、节间距、叶面积随着微生物菌用量的增加呈现先升高再降低的单峰曲线变化规律，其中主茎粗、主蔓长、叶面积在MF3 处理下值最大，较CK 分别增加58.49%、45.62%、27.38% ；节间距在MF2 处理下值最大，MF3 次之，二者差异不显著（P＞0.05），表明适宜浓度的微生物菌用量有利于饲用西瓜生物量的积累，且以MF3 处理的效果相对较好。

表1 微生物菌对饲用西瓜生物量积累的影响

2.2 微生物菌对饲用西瓜碳氮代谢的影响 由表2 可知，在MF1 处理下，蔗糖磷酸合成酶、蔗糖合成酶、谷氨酰胺合成酶、硝酸还原酶、谷氨酸脱氢酶虽高于CK，但与CK 差异不显著（P＞0.05），说明低用量的微生物菌对碳氮代谢酶活性的促进作用不明显。MF2、MF3、MF4 处理下，蔗糖磷酸合成酶、蔗糖合成酶、谷氨酰胺合成酶、硝酸还原酶、谷氨酸脱氢酶均显著（P＜0.05）高于CK，且以MF3 处理下上述指标值最大，较CK 分别提高13.08%、16.17%、29.38%、28.03%、32.11%，说明适宜浓度的微生物菌能显著促进碳氮代谢酶活力的增强，为光合有机物的积累和转运创造了更有利的条件。

表2 微生物菌对饲用西瓜碳氮代谢的影响

2.3 微生物菌对饲用西瓜品质及产量指标的影响 由表3 可知，随着微生物菌用量的增加，饲用西瓜中心可溶性固形物、维生素C 含量、平均单瓜质量均表现出先升高后下降的单峰曲线变化规律，且以MF3 处理下上述指标值较高，较CK 分别增加17.04%、24.48%、22.53%，与CK 差异显著（P＜0.05）；有机酸含量、皮厚呈现先降低后升高的“ U”曲线规律，且以MF3 处理下值最小，较CK 分别减小21.74%、18.79%，与CK 差异显著（P＜0.05）。

表3 微生物菌对饲用西瓜品质及产量指标的影响

2.4 饲用西瓜生物量积累与品质及产量指标的相关性分析 由表4 可知，饲用西瓜中心可溶性固形物含量与主茎粗、主蔓长和叶面积具有极显著（P＜0.01）正相关关系，与节间距具有显著（P＜0.05）正相关关系；有机酸含量与主茎粗、主蔓长、叶面积具有显著（P＜0.05）负相关关系；维生素C 含量与主蔓长、叶面积具有极显著（P＜0.01）正相关关系，与主茎粗有显著（P＜0.05）正相关关系；皮厚与叶面积具有极显著（P＜0.01）负相关关系，与主茎粗、主蔓长具有显著（P＜0.05）负相关关系；平均单瓜质量与主蔓粗、主蔓长、叶面积具有极显著（P＜0.01）正相关关系，与节间距显著（P＜0.05）正相关关系。可见，主蔓粗、主蔓长和叶面积的增加能有效促进饲用西瓜品质及单瓜质量的提高。

表4 饲用西瓜生物量积累与品质及产量指标的相关性分析

3 讨论

生物量积累是植物形成产量的重要前提，生物量积累的增加对作物实现高产稳产具有重要作用。解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌是对植物形态构成、生物量积累有重要影响的微生物菌。本试验结果表明，适宜浓度的微生物菌用量能促进主茎粗、主蔓长、节间距、叶面积的增加，且以MF3 处理下的微生物菌用量最佳，试验结果与前人在槟榔（刘小玉等，2023）、盾叶薯蓣（张仕泽等，2014）、油菜（柳艳艳等，2012）上的研究结论一致，这是因为微生物菌中的解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌能分泌吲哚乙酸、赤霉素、激动素等生长素，巨大芽孢杆菌具有解磷作用，能促进土壤有效磷的供给，从而促进饲用西瓜生物量的积累。

蔗糖磷酸合成酶、蔗糖合成酶是与植物碳代谢密切相关的多功能酶类，谷氨酰胺合成酶、硝酸还原酶、谷氨酸脱氢酶是与植物氮代谢密切相关的多功能酶类，它们常用于反应机体碳氮代谢活力的高低（刘海波等，2017）。本试验结果表明，微生物菌能提高饲用西瓜碳氮代谢酶活性，且以MF3 处理下效果较好，这是因为微生物菌不仅可以固定空气中的氮素、磷素等营养物质，还可提高根际土壤酶活性，促进根系对土壤氮磷钾等矿质元素的吸收，而氮素的增加能提高光合碳同化关键酶核酮糖-1，5- 二磷酸羧化酶/ 加氧酶（Rubisco）活性（王仁雷等，2001），其活性的提高可能在一定程度上促进了碳代谢酶活性的提高。另外，氮素对氮代谢相关酶活性也有调控作用，适宜的氮素能有效提高氮代谢相关酶活性（赵跃等，2023）。

作物品质和产量除与自身遗传因素有关外，还受土壤微生物、水肥状况、栽培条件等多种外界因素的影响。本试验结果表明，施用一定量的微生物菌能显著提高饲用西瓜的品质和平均单瓜质量，试验结果与侯乐梅等（2016）在番茄上的研究结果一致，这可能是因为微生物菌能调节土壤微环境，杀菌抑菌，增强作物抗病性，分泌类似生长调节剂的化学物质，促进作物根系对矿质养分的吸收，从而提高饲用西瓜品质和产量。另外，相关分析表明，采取一定的技术管理措施可提高主茎粗、主蔓长和叶面积，能显著提升饲用西瓜的品质和产量。

4 结论

综上所述，适宜用量的微生物菌能有效增加饲用西瓜生物量积累，促进碳氮代谢酶活力的提高，提升饲用西瓜营养品质，提高平均单瓜质量，且以MF3 处理下的微生物菌用量相对较好，为西瓜栽培提质增效提供理论依据，为新型饲料加工提供优质原料。