枯草芽孢杆菌对苦瓜生长、产量和矿质元素吸收的影响

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　　摘    要： 为了给枯草芽孢杆菌在苦瓜上的应用提供科学依据，研究了根施不同浓度枯草芽孢杆菌对苦瓜生长、光合特性、产量和养分吸收的影响。以‘桂农科六号’苦瓜为供试材料，采用模糊综合评判方法，综合评判根施枯草芽孢杆菌8×105、4×105、2×105 CFU·mL-1 对苦瓜的株高，茎粗，叶片数，叶片SPAD值，叶片全氮、全磷、全钾含量，瓜长，瓜横茎，瓜肉厚和小区产量的影响。结果发现，根施8×105 CFU·mL-1枯草芽孢杆菌后，茎粗和叶片数分别比对照增加7.14%和2.54%，叶片全钾含量比对照增加了4.00%，瓜长、瓜横茎、瓜肉厚及小区产量与对照相比分别增加了0.65%、2.02%、3.67%和2.96%。根据隶属函数的计算结果，各处理的强弱顺序为8×105 CFU·mL-1 > 4×105 CFU·mL-1 > 空白处理 > 2×105 CFU·mL-1。
　　关键词： 苦瓜; 枯草芽孢杆菌; 模糊綜合评判
　　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
　　（Guangxi 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.）不仅是常见的蔬菜作物，也是重要的药用植物。在苦瓜种植生产中，容易受低温、高温、枯萎病、白粉病等[1-4]因素的影响，导致苦瓜的生长受到抑制，产量降低。枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）是一类好氧型、内生抗逆孢子的杆状细菌，在工业、农业、医疗卫生、食品保健和水产养殖等方面具有广泛的应用价值[5]。在农业领域中，枯草芽孢杆菌的应用较为广泛。前人研究显示，添加芽孢杆菌有利于马铃薯株高、茎粗、分枝数和产量的增加，促进棉花生长，提高黄瓜茎粗、鲜质量和干质量[6-8]。也有研究表明，施用枯草芽孢杆菌和解磷细菌后，土壤的养分增加，植株的全氮、全磷和全钾含量均增加[9]，土壤速效钾和速效磷含量比对照提高28 %以上[10]。目前，关于枯草芽孢杆菌对苦瓜生长、产量和矿质元素吸收的研究较少。笔者开展苦瓜根施不同浓度枯草芽孢杆菌的试验，评价其对苦瓜多项生理指标和小区产量的影响，运用模糊综合评判方法，验证枯草芽孢杆菌在苦瓜上的应用效果，为枯草芽孢杆菌在苦瓜上的应用提供科学依据。
　　1 材料与方法 　　1.1 材料
　　供试苦瓜为‘桂农科六号’苦瓜，由广西壮族自治区农业科学院蔬菜研究所提供;丰地素，枯草芽孢杆菌含量2×108 CFU·mL-1，由台湾益地股份有限公司生产。
　　1.2 试验设计
　　试验于2017年8—11月在广西农业科学院南宁里建科研基地进行。畦面长50.0 m，宽1.8 m。8月20日育苗，9月2日定植，株距100 cm，行距140 cm，小区面积30 m2。试验地肥力情况为：土壤有机质含量21.4 g·kg-1，pH值6.2，碱解氮含量80.5 mg·kg-1，速效磷含量180 mg·kg-1，速效钾含量110.2 mg·kg-1。
　　枯草芽孢杆菌用量设置8×105 CFU·mL-1（T1），4×105 CFU·mL-1（T2），2×105 CFU·mL-1（T3）3个处理，随机区组排列，四周设保护行，处理之间开沟隔开，沟宽0.5 m，对照为清水處理（CK），每个处理3次重复，共12个小区。在苦瓜定植时、雌花初期和盛瓜初期根施枯草芽孢杆菌，每株200 mL，共淋施3次，其他管理按常规进行。
　　1.3 测量指标与测量方法
　　在苦瓜定植后10 d（9月12日），用卷尺测量植株株高（茎基部到生长点的距离），用游标卡尺测量茎粗（地上部1 cm位置），并统计其叶片数[11]。2017年10月12日开始采收，用直尺测定瓜长、瓜横茎、瓜肉厚[12]，并按小区统计产量，计算苦瓜单位面积总产量。施用枯草芽孢杆菌后，分别在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，用叶绿素计（SPAD-502Plus，柯尼卡美能达）测定主蔓从上往下数第5张完整叶片的SPAD值（Soil and Plant Analyzer Development，SPAD值通常被称作叶色值），连续测量3次，取平均值。并从每个试区中采集10张主蔓从上往下数第5张完整叶片，烘干后粉碎消煮，测定其全氮、全磷和全钾含量，其中，全氮含量用奈氏比色法测量，全磷含量用钼蓝比色法测量，全钾含量直接用火焰光度计测定[13]。
　　1.4 数据处理
　　试验数据采用 Microsoft Excel 2007、DPS 7.05 软件进行处理和统计分析。采用模糊数学的隶属函数进行综合评判，隶属函数值计算方法：模糊函数值Yj=（Xj-Xmin）/（Xmax-Xmin）（j=1，2，3，……，n），式中：j代表不同处理，Y代表某个指标的模糊函数值，Xmin为同组处理的最小值;Xmax为同组处理的最大值;X为某个处理的不同指标[14]。
　　2 结果与分析
　　2.1 枯草芽孢杆菌对苦瓜植株生长的影响
　　当枯草芽孢杆菌施用浓度达到8×105 CFU·mL-1时，苦瓜株高与对照相比偏矮，但未达显著水平;苦瓜茎粗和叶片数与对照组相比未达显著水平，但优于对照组，分别比对照增加7.14%和2.54%。说明施用枯草芽孢杆菌有利于苦瓜植株生长，促进茎蔓变粗变壮（表1）。
　　表1 枯草芽孢杆菌对苦瓜生长的影响
　　[处理 株高/cm 茎粗/mm 叶片数 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]    同列数据后不同字母表示在α=0.05水平差异显著。下同。
　　2.2 枯草芽孢杆菌对苦瓜叶片SPAD值以及叶片全氮、全磷和全钾含量的影响
　　不同浓度枯草芽孢杆菌处理对苦瓜叶片SPAD值的影响均未达显著水平。但是，4×105 CFU·mL-1和2×105 CFU·mL-1处理叶片SPAD值优于对照处理（表2）。说明施用枯草芽孢杆菌能在一定程度上提高苦瓜叶绿素含量。
　　表2 枯草芽孢杆菌对苦瓜叶片SPAD值的影响
　　[处理 时间 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 ]
　　与对照相比，施用枯草芽孢杆菌后，各处理苦瓜叶片全氮、全磷含量均有所增加，全钾含量除T2之外，其他处理均比对照要高（见表3）。当枯草芽孢杆菌浓度为4×105 CFU·mL-1，全氮含量最高，与对照组相比，增加了9.55 %，差异达到显著水平;当枯草芽孢杆菌浓度为2×105 CFU·mL-1，全磷含量最高，与对照组相比，增加了15.38 %，差异也达到显著水平;当枯草芽孢杆菌浓度为8×105 CFU·mL-1，全钾含量最高，与对照组相比，增加了4.00 %，差异不显著。
　　2.3 枯草芽孢杆菌对苦瓜商品瓜性状及产量的影响
　　数据分析结果表明，不同浓度枯草芽孢杆菌对瓜长、瓜横茎和瓜肉厚的影响未达显著水平（表4）。但是，8×105 CFU·mL-1处理表现突出，苦瓜长度、横茎及肉厚，与对照处理相比分别增加了0.65%、2.02%、3.67%;8×105 CFU·mL-1处理的小区产量最高，达81.31 kg，与对照处理相比增加了2.96 %，差异达到显著水平。说明枯草芽孢杆菌有利于促进苦瓜产量的提高。 　　2.4 枯草芽孢杆菌对苦瓜生长、产量和矿质元素吸收的模糊数学评判
　　分析枯草芽孢杆菌对苦瓜的影响，若只根据单个指标来评定，难免带来片面性。因此，采用模糊数学中隶属函数方法，计算各个指标的隶属函数，然后根据各指标隶属函数加权值的大小評判不同处理对苦瓜生长、产量和矿质元素吸收影响，所得结果见表5。由表5可知，不同处理对苦瓜影响的顺序为：T1>T2>CK>T3。即为8×105 CFU·mL-1>4×105 CFU·mL-1>空白处理> 2×105 CFU·mL-1。
　　3 讨论与结论
　　枯草芽孢杆菌促进植物生长的机制是通过诱导植物体内吲哚乙酸等促进植物生长激素含量的提高以及降低脱落酸等来抑制植物生长激素的形成[15]，也可以通过固氮、溶解有机磷和无机磷等形式，提供更多养分，促进植株生长[16]。
　　本研究中，当施用枯草芽孢杆菌浓度达到8×105 CFU·mL-1时，苦瓜茎粗和叶片数优于对照处理，说明该处理促进苦瓜生长发育，特别是增加了苦瓜茎粗，从而有利于提高苦瓜抗逆能力;在对矿质元素影响方面，T1处理下苦瓜叶片全钾含量也增加较明显，同时商品瓜长度、横茎及肉厚均有所增加，小区产量也显著增加。其原因可能是由于枯草芽孢杆菌在植物根系大量聚集，它们的旺盛代谢促进了植物营养元素的矿化，从而增加了植物养分供应，促进苦瓜生长和产量的提高[17]。2×105 CFU·mL-1（T3）的效果比清水对照差，可能是由于枯草芽孢杆菌浓度过低和受到土壤环境的影响，不利于定殖、繁殖，促生作用不明显[18-19]。
　　枯草芽孢杆菌（35×108 CFU·mL-1）以浸种和灌根并用的方式处理黄瓜后，1 000倍液防治黄瓜枯萎病效果为62.6%，增产率7.1%[20]，与本研究存在差异，主要是由于枯草芽孢杆菌浓度和使用方法不同，且其统计产量主要是在成熟期。为了更好地明确枯草芽孢杆菌对苦瓜的作用，还需要进一步开展高浓度枯草芽孢杆菌对苦瓜浸种、抗病性等影响的研究。
　　结合本研究结果表明，根施枯草芽孢杆菌（8×105 CFU·mL-1）有利于促进苦瓜生长，可提高光合效率并促进矿质元素吸收，最终增加产量。
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