枯草芽孢桿菌對苦瓜生長、產量和礦質元素吸收的影響

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　　摘    要： 為了給枯草芽孢桿菌在苦瓜上的應用提供科學依據，研究了根施不同濃度枯草芽孢桿菌對苦瓜生長、光合特性、產量和養分吸收的影響。以‘桂農科六號’苦瓜為供試材料，采用模糊綜合評判方法，綜合評判根施枯草芽孢桿菌8×105、4×105、2×105 CFU·mL-1 對苦瓜的株高，莖粗，葉片數，葉片SPAD值，葉片全氮、全磷、全鉀含量，瓜長，瓜橫莖，瓜肉厚和小區產量的影響。結果發現，根施8×105 CFU·mL-1枯草芽孢桿菌后，莖粗和葉片數分別比對照增加7.14%和2.54%，葉片全鉀含量比對照增加了4.00%，瓜長、瓜橫莖、瓜肉厚及小區產量與對照相比分別增加了0.65%、2.02%、3.67%和2.96%。根據隸屬函數的計算結果，各處理的強弱順序為8×105 CFU·mL-1 > 4×105 CFU·mL-1 > 空白處理 > 2×105 CFU·mL-1。
　　關鍵詞： 苦瓜; 枯草芽孢桿菌; 模糊綜合評判
　　Effects of Bacillus subtilis on growth， yield and mineral element absorption of bitter gourd
　　QIN Jian， HUANG Rukui， LIANG Jiazuo， LIU Xinglian， HUANG Yuhui，CHEN Xiaofeng，HUANG Xiongjuan，FENG Chengcheng，JU Xixi
　?。℅uangxi Key Laboratory of Vegetable Breeding and New Technology Development / Vegetable Research Institute，  Guangxi Academy of Agricultural Sciences， Nanning 530007， Guangxi， China）
　　Abstract： To study the effect of Bacillus subtilis root application on bitter gourd growth， photosynthetic characteristics， yield and nutrient absorption characteristics were measured. Bitter gourd cv. ‘guinongke 6’ was treated by rood application of Bacillus subtilis diluted by 8×105， 4×105 and 2×105 CFU·mL-1. The effect of plant height， stem diameter， blade numbe， fruit length， fruit width， flesh thickness， yield per plot， SPAD of leaf， and total N， P， K of leaf were evaluated by fuzzy comprehensive evaluation. The results showed that the T1 treatment （8×105 CFU·mL-1） was the best. Compared with the contrast， the stem diameter， leaf number were increased by 7.14 % and 2.54 %， respectively. The total K of leaf was increased by 4.00%. The fruit length， fruit diameter， flesh thickness， and yield per plot were increased by 0.65%， 2.02%， 3.67% and 2.96%， respectively. According to the result of comprehensive evaluation， the significance among the treatments was as followed： 8×105 CFU·mL-1 > 4×105 CFU·mL-1 > control> 2×105 CFU·mL-1.
　　Key words： Bitter gourd; Bacillus subtilis; Fuzzy comprehensive evaluation
　　苦瓜（Momordica charantia L.）不僅是常見的蔬菜作物，也是重要的藥用植物。在苦瓜種植生產中，容易受低溫、高溫、枯萎病、白粉病等[1-4]因素的影響，導致苦瓜的生長受到抑制，產量降低?？莶菅挎邨U菌（Bacillus subtilis）是一類好氧型、內生抗逆孢子的桿狀細菌，在工業、農業、醫療衛生、食品保健和水產養殖等方面具有廣泛的應用價值[5]。在農業領域中，枯草芽孢桿菌的應用較為廣泛。前人研究顯示，添加芽孢桿菌有利于馬鈴薯株高、莖粗、分枝數和產量的增加，促進棉花生長，提高黃瓜莖粗、鮮質量和干質量[6-8]。也有研究表明，施用枯草芽孢桿菌和解磷細菌后，土壤的養分增加，植株的全氮、全磷和全鉀含量均增加[9]，土壤速效鉀和速效磷含量比對照提高28 %以上[10]。目前，關于枯草芽孢桿菌對苦瓜生長、產量和礦質元素吸收的研究較少。筆者開展苦瓜根施不同濃度枯草芽孢桿菌的試驗，評價其對苦瓜多項生理指標和小區產量的影響，運用模糊綜合評判方法，驗證枯草芽孢桿菌在苦瓜上的應用效果，為枯草芽孢桿菌在苦瓜上的應用提供科學依據。
　　1 材料與方法 　　1.1 材料
　　供試苦瓜為‘桂農科六號’苦瓜，由廣西壯族自治區農業科學院蔬菜研究所提供;豐地素，枯草芽孢桿菌含量2×108 CFU·mL-1，由臺灣益地股份有限公司生產。
　　1.2 試驗設計
　　試驗于2017年8—11月在廣西農業科學院南寧里建科研基地進行。畦面長50.0 m，寬1.8 m。8月20日育苗，9月2日定植，株距100 cm，行距140 cm，小區面積30 m2。試驗地肥力情況為：土壤有機質含量21.4 g·kg-1，pH值6.2，堿解氮含量80.5 mg·kg-1，速效磷含量180 mg·kg-1，速效鉀含量110.2 mg·kg-1。
　　枯草芽孢桿菌用量設置8×105 CFU·mL-1（T1），4×105 CFU·mL-1（T2），2×105 CFU·mL-1（T3）3個處理，隨機區組排列，四周設保護行，處理之間開溝隔開，溝寬0.5 m，對照為清水處理（CK），每個處理3次重復，共12個小區。在苦瓜定植時、雌花初期和盛瓜初期根施枯草芽孢桿菌，每株200 mL，共淋施3次，其他管理按常規進行。
　　1.3 測量指標與測量方法
　　在苦瓜定植后10 d（9月12日），用卷尺測量植株株高（莖基部到生長點的距離），用游標卡尺測量莖粗（地上部1 cm位置），并統計其葉片數[11]。2017年10月12日開始采收，用直尺測定瓜長、瓜橫莖、瓜肉厚[12]，并按小區統計產量，計算苦瓜單位面積總產量。施用枯草芽孢桿菌后，分別在9月12日、9月22日、10月2日、10月12日、10月22日及11月3日，用葉綠素計（SPAD-502Plus，柯尼卡美能達）測定主蔓從上往下數第5張完整葉片的SPAD值（Soil and Plant Analyzer Development，SPAD值通常被稱作葉色值），連續測量3次，取平均值。并從每個試區中采集10張主蔓從上往下數第5張完整葉片，烘干后粉碎消煮，測定其全氮、全磷和全鉀含量，其中，全氮含量用奈氏比色法測量，全磷含量用鉬藍比色法測量，全鉀含量直接用火焰光度計測定[13]。
　　1.4 數據處理
　　試驗數據采用 Microsoft Excel 2007、DPS 7.05 軟件進行處理和統計分析。采用模糊數學的隸屬函數進行綜合評判，隸屬函數值計算方法：模糊函數值Yj=（Xj-Xmin）/（Xmax-Xmin）（j=1，2，3，……，n），式中：j代表不同處理，Y代表某個指標的模糊函數值，Xmin為同組處理的最小值;Xmax為同組處理的最大值;X為某個處理的不同指標[14]。
　　2 結果與分析
　　2.1 枯草芽孢桿菌對苦瓜植株生長的影響
　　當枯草芽孢桿菌施用濃度達到8×105 CFU·mL-1時，苦瓜株高與對照相比偏矮，但未達顯著水平;苦瓜莖粗和葉片數與對照組相比未達顯著水平，但優于對照組，分別比對照增加7.14%和2.54%。說明施用枯草芽孢桿菌有利于苦瓜植株生長，促進莖蔓變粗變壯（表1）。
　　表1 枯草芽孢桿菌對苦瓜生長的影響
　　[處理 株高/cm 莖粗/mm 葉片數 CK 75.60 ab 4.34 a 11.80 a T1 71.43 b 4.65 a 12.10 a T2 77.00 a 4.51 a 12.10 a T3 74.13 ab 4.48 a 11.13 a ]
　　 [注]    同列數據后不同字母表示在α=0.05水平差異顯著。下同。
　　2.2 枯草芽孢桿菌對苦瓜葉片SPAD值以及葉片全氮、全磷和全鉀含量的影響
　　不同濃度枯草芽孢桿菌處理對苦瓜葉片SPAD值的影響均未達顯著水平。但是，4×105 CFU·mL-1和2×105 CFU·mL-1處理葉片SPAD值優于對照處理（表2）。說明施用枯草芽孢桿菌能在一定程度上提高苦瓜葉綠素含量。
　　表2 枯草芽孢桿菌對苦瓜葉片SPAD值的影響
　　[處理 時間 平均值 9月
　　12日 9月
　　22日 10月
　　02日 10月
　　12日 10月
　　22日 11月
　　03日 CK 38.75 35.81 36.96 38.17 42.02 38.50 38.37 a T1 35.22 32.88 32.76 39.01 44.72 36.88 36.91 a T2 37.08 35.16 35.44 41.51 43.63 38.41 38.54 a T3 35.85 33.57 34.92 41.18 47.37 38.44 38.56 a ]
　　與對照相比，施用枯草芽孢桿菌后，各處理苦瓜葉片全氮、全磷含量均有所增加，全鉀含量除T2之外，其他處理均比對照要高（見表3）。當枯草芽孢桿菌濃度為4×105 CFU·mL-1，全氮含量最高，與對照組相比，增加了9.55 %，差異達到顯著水平;當枯草芽孢桿菌濃度為2×105 CFU·mL-1，全磷含量最高，與對照組相比，增加了15.38 %，差異也達到顯著水平;當枯草芽孢桿菌濃度為8×105 CFU·mL-1，全鉀含量最高，與對照組相比，增加了4.00 %，差異不顯著。
　　2.3 枯草芽孢桿菌對苦瓜商品瓜性狀及產量的影響
　　數據分析結果表明，不同濃度枯草芽孢桿菌對瓜長、瓜橫莖和瓜肉厚的影響未達顯著水平（表4）。但是，8×105 CFU·mL-1處理表現突出，苦瓜長度、橫莖及肉厚，與對照處理相比分別增加了0.65%、2.02%、3.67%;8×105 CFU·mL-1處理的小區產量最高，達81.31 kg，與對照處理相比增加了2.96 %，差異達到顯著水平。說明枯草芽孢桿菌有利于促進苦瓜產量的提高。 　　2.4 枯草芽孢桿菌對苦瓜生長、產量和礦質元素吸收的模糊數學評判
　　分析枯草芽孢桿菌對苦瓜的影響，若只根據單個指標來評定，難免帶來片面性。因此，采用模糊數學中隸屬函數方法，計算各個指標的隸屬函數，然后根據各指標隸屬函數加權值的大小評判不同處理對苦瓜生長、產量和礦質元素吸收影響，所得結果見表5。由表5可知，不同處理對苦瓜影響的順序為：T1>T2>CK>T3。即為8×105 CFU·mL-1>4×105 CFU·mL-1>空白處理> 2×105 CFU·mL-1。
　　3 討論與結論
　　枯草芽孢桿菌促進植物生長的機制是通過誘導植物體內吲哚乙酸等促進植物生長激素含量的提高以及降低脫落酸等來抑制植物生長激素的形成[15]，也可以通過固氮、溶解有機磷和無機磷等形式，提供更多養分，促進植株生長[16]。
　　本研究中，當施用枯草芽孢桿菌濃度達到8×105 CFU·mL-1時，苦瓜莖粗和葉片數優于對照處理，說明該處理促進苦瓜生長發育，特別是增加了苦瓜莖粗，從而有利于提高苦瓜抗逆能力;在對礦質元素影響方面，T1處理下苦瓜葉片全鉀含量也增加較明顯，同時商品瓜長度、橫莖及肉厚均有所增加，小區產量也顯著增加。其原因可能是由于枯草芽孢桿菌在植物根系大量聚集，它們的旺盛代謝促進了植物營養元素的礦化，從而增加了植物養分供應，促進苦瓜生長和產量的提高[17]。2×105 CFU·mL-1（T3）的效果比清水對照差，可能是由于枯草芽孢桿菌濃度過低和受到土壤環境的影響，不利于定殖、繁殖，促生作用不明顯[18-19]。
　　枯草芽孢桿菌（35×108 CFU·mL-1）以浸種和灌根并用的方式處理黃瓜后，1 000倍液防治黃瓜枯萎病效果為62.6%，增產率7.1%[20]，與本研究存在差異，主要是由于枯草芽孢桿菌濃度和使用方法不同，且其統計產量主要是在成熟期。為了更好地明確枯草芽孢桿菌對苦瓜的作用，還需要進一步開展高濃度枯草芽孢桿菌對苦瓜浸種、抗病性等影響的研究。
　　結合本研究結果表明，根施枯草芽孢桿菌（8×105 CFU·mL-1）有利于促進苦瓜生長，可提高光合效率并促進礦質元素吸收，最終增加產量。
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