微生物菌劑對設施甜瓜產(chǎn)量和品質的影響

劉聰　譙江蘭　仝少杰　張瑞芳　周大邁　張愛軍　王紅　王亞芹

摘要：為研究微生物菌劑對甜瓜產(chǎn)量、品質的影響，以甜瓜為供試材料，以不施加微生物菌劑為對照，分別設計3個不同水平的微生物菌劑施用量，研究微生物菌劑對甜瓜產(chǎn)量、品質的影響，以期探索適合河北地區(qū)甜瓜生長的合理施肥方案，實現(xiàn)高產(chǎn)高效。結果表明：施加微生物菌劑可以有效提高產(chǎn)量7.3%;促進甜瓜果實的生長發(fā)育;提高果形指數(shù)，改善外觀品質;提高果實中維生素C和可溶性糖含量，硝酸鹽含量可降低10.86%～28.34%，提高果實品質。

關鍵詞：設施甜瓜;微生物菌劑;產(chǎn)量;品質

中圖分類號： S652.06+2文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）19-0168-03

收稿日期：2018-04-02

基金項目：河北省科技項目（編號：17226914D、2017YFD0800405）。

作者簡介：劉 聰（1993—），女，河北唐山人，碩士研究生，研究方向為農(nóng)業(yè)資源利用，E-mail：1501334787@qq.com;共同第一作者：譙江蘭（1993—），女，四川渠縣人，碩士研究生，研究方向為農(nóng)業(yè)資源利用，E-mail：qiaoJL93@163.com。

通信作者：王 紅，碩士，研究員，現(xiàn)主要從事土壤改良與土壤生態(tài)環(huán)境等研究工作。E-mail：wanghong@hebau.edu.cn。

化學肥料的施用大幅度地提高了作物的產(chǎn)量，我國的肥料利用率較低，氮肥、鉀肥的當季利用率為30%～50%，而磷肥僅為10%～25%[1]。我國是全世界最大的化肥生產(chǎn)國和消費國，過多肥料的施用，不僅造成了巨大的經(jīng)濟浪費，而且會導致土壤性質的惡化、肥力下降、農(nóng)產(chǎn)品品質下降、污染環(huán)境等，如何提高化學肥料的利用率，減少過量施肥造成的環(huán)境污染問題已經(jīng)成為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展道路上急需解決的問題[2]。

甜瓜營養(yǎng)豐富、香甜可口，含有大量碳水化合物及檸檬酸等，且水分充足，可消暑清熱、生津解渴、除煩;甜瓜中的轉化酶可將不溶性蛋白質轉變成可溶性蛋白質，能幫助腎臟病人吸收營養(yǎng);甜瓜蒂中的維生素B能保護肝臟，減輕慢性肝損傷;現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)，甜瓜子有驅殺蛔蟲、絲蟲等作用[3]。截至2014年，我國甜瓜的種植面積為4.389×105 hm2，單位面積產(chǎn)量達到33 624.3 kg/hm2。微生物菌劑是指目標微生物（有效菌）經(jīng)過工業(yè)化生產(chǎn)擴繁后，利用多孔的物質作為吸附劑（如草炭、蛭石），吸附菌體的發(fā)酵液加工制成的活菌制劑[4]。微生物菌劑不僅可以為農(nóng)作物提供營養(yǎng)元素，其有效菌還能分泌赤霉素、細胞分裂素、生長素等活性物質，刺激、調(diào)節(jié)、促進作物的生長發(fā)育，有利于農(nóng)作物增產(chǎn)[5]。微生物菌劑能有效地改善農(nóng)產(chǎn)品品質，施用微生物菌劑收獲的農(nóng)產(chǎn)品，蛋白質、糖分、維生素、氨基酸等有益成分含量明顯提高，使籽粒、果實豐滿光滑，蔬菜果品色澤亮麗[6]。施加部分微生物菌劑，還可以減少硝酸鹽含量的積累，提高農(nóng)產(chǎn)品的安全性[7]。針對甜瓜的需肥特點，合理控制肥料的使用量，施加微生物菌劑，提高肥料利用率，不僅可以節(jié)水減肥，而且可以提高果實品質。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗以甜瓜品種農(nóng)大103為試驗材料。

試驗于2017年3—6月在河北省保定市清苑區(qū)張登鎮(zhèn)大棚內(nèi)進行，大棚長72 m，寬10 m，設3 m×3 m試驗小區(qū)，壟高0.2 m，各小區(qū)3行種植，行間距為60 cm，株間距為30 cm。

試驗中選用氮肥為尿素（含N≥46%），磷肥為過磷酸鈣（含P2O5≥16%），鉀肥為硫酸鉀（含K2O≥52%），微生物菌劑A（有效活菌數(shù)≥1 200億個/g），微生物菌劑B（有效活菌數(shù)≥20億個/g）。

微生物菌劑A是具有超高活性、高抗逆性的復合微生物菌群，包括枯草芽孢桿菌、膠凍樣類芽孢桿菌和側孢短芽孢桿菌，有效活菌數(shù)≥1 200億/g，N+P2O5+K2O=18.0%，有機質含量≥20.0%。菌種活性可提升30%～50%，菌種代謝產(chǎn)物的濃度可提升30%以上。

微生物菌劑B為復合微生物菌群，包括解淀粉芽孢桿菌和膠凍樣類芽孢桿菌，有效活菌數(shù)≥20億個/g，N+P2O5+K2O=18.0%，有機質含量≥20.0%。菌種活性可提升 20%～30%，菌種代謝產(chǎn)物的濃度可提升20%以上。

1.2 試驗方案及方法

1.2.1 試驗方案 試驗依據(jù)甜瓜整個生育期對肥料的需要量，施加基肥，分別在伸蔓期、坐果期、膨果期、一茬瓜收獲后分4次追加施肥，設9個處理，每個處理設3次重復，共21個試驗小區(qū)。各處理施肥時期和施肥方法均相同，僅為施肥量上的差異。具體試驗設計及施肥量見表1。

1.2.2 測定方法 甜瓜收獲后隨機選取甜瓜果實，采用2，6- 二氯靛酚滴定法測定維生素C含量，運用折射儀測定果實的可溶性固形物含量和糖酸比，硝酸鹽測定儀測定果實的硝酸鹽含量，卡尺測定甜瓜果實的縱橫橫徑，計算果形指數(shù);將所得的數(shù)據(jù)進行篩選，剔除各處理重復試驗中的異常值，對所得數(shù)據(jù)進行顯著性分析，比較不同處理組之間的差異顯著性，從而得出不同微生物菌劑在不同施入量下對甜瓜果實產(chǎn)量和品質的影響。

2 結果與分析

2.1 微生物菌劑對甜瓜產(chǎn)量的影響

一茬甜瓜成熟后，各處理分別隨機挑選6個植株長勢相近、大小均勻的甜瓜，對甜瓜的單果質量進行稱量并記錄數(shù)據(jù);再根據(jù)單株果實產(chǎn)量及小區(qū)種植數(shù)計算各小區(qū)產(chǎn)量，根據(jù)小區(qū)產(chǎn)量進而計算各處理在該施肥情況下每公頃甜瓜的產(chǎn)量。并在一茬瓜采摘后，依據(jù)試驗方案進行一次追肥，對二茬瓜的產(chǎn)量進行統(tǒng)計，將兩茬甜瓜的產(chǎn)量進行求和計算，得出當季甜瓜的總產(chǎn)量。對每茬甜瓜的單果質量和各處理的總產(chǎn)量做柱狀圖，比較不同處理間的顯著性差異，從而得出不同施肥量下施加微生物菌劑對甜瓜產(chǎn)量的影響（圖1）。

各處理一茬瓜的單果質量比較：施加微生物菌劑的處理組與只施加化肥的處理組相比較，處理X+A1、X+B1較處理X分別提高了6.32%、4.66%，處理T1+A2、T1+B2較處理T1分別提高了8.81%、8.72%，處理T2+A3、T2+B3較處理T2分別提高了7.00%、6.71%;施加微生物菌劑A的處理組X+A1、T1+A2、T2+A3較施加菌劑B的處理組X+B1、T1+B2、T2+B3相應提高了1.71%、2.4%、2.05%。各處理二茬瓜的單果質量比較：施加微生物菌劑的處理組與只施加化肥的處理組相比較，處理X+A1、X+B1較處理X分別提高了14.57%、10.51%，處理T1+A2、T1+B2較T1分別提高了28.40%、22.65%，處理T2+A3、T2+B3較T2分別提高了20.98%、20.95%;施加微生物菌劑A的處理X+A1、T1+A2、T2+A3較施加菌劑B的處理X+B1、T1+B2、T2+B3相應提高了7.42%、10.44%、8.08%（圖1）。研究表明，微生物菌劑可以增加甜瓜的單果質量，促進果實的增大和生長發(fā)育，微生物菌劑中有效菌數(shù)的含量越高對甜瓜單果質量的影響越大，促進作用越強。

2.2 微生物菌劑對甜瓜品質的影響

2.2.1 微生物菌劑對甜瓜內(nèi)在品質的影響 一茬瓜成熟后，各小區(qū)摘取長勢相近，大小均等的甜瓜果實，分別測算甜瓜的維生素C含量、可溶性糖含量、硝酸鹽含量和有效酸度，在甜瓜成熟過程中，可溶性固形物和可滴定酸的含量不斷增加，不同的養(yǎng)分供給影響著果實風味的形成，甜瓜果實營養(yǎng)物質的含量決定其口感和品質[8]。由表2可知，在傳統(tǒng)的化學肥料中添加微生物菌劑，使甜瓜果實中的可溶性糖含量顯著高于對照組和只施加化學肥料的處理組，處理X+A1、X+B1分別較處理X提高了43.54%、33.87%，處理T1+A2、T1+B2分別較處理T1提高了37.68%、28.99%，處理T2+A3、TA+B3分別較處理T2提高了52.46%、40.98%。施加了微生物菌劑A的處理與施加了微生物菌劑B的處理有效酸度均較對照低，而可溶性糖含量顯著提高，從而提高了甜瓜果實的糖酸比。施加微生物菌劑處理的維生素C含量顯著高于對照和只施加化學肥料的處理。施加了微生物菌劑的處理，硝酸鹽含量顯著降低，處理X+A1、X+B1分別較處理X提高了17.67%、13.54%，處理T1+A2、T1+B2分別較處理T1提高了28.34%、10.86%，處理T2+A3、TA+B3分別較處理T2提高了25.27%、12.60%。由此可見，施加微生物菌劑可以有效增加甜瓜果實中的維生素C含量、提高糖酸比、減少硝酸鹽含量，提高果實品質。

2.2.2 微生物菌劑對甜瓜外在品質的影響 在甜瓜的整個生長發(fā)育期內(nèi)，甜瓜的縱徑先于橫徑發(fā)生膨大，而后進入緩慢膨大期。在甜瓜膨大的各個時期，均呈現(xiàn)甜瓜生長速度隨施肥量的增加而增加的趨勢，施肥顯著促進了甜瓜果實的生長。施加微生物菌劑后，甜瓜的增長速度明顯高于只施加普通肥料的增長速度。果形指數(shù)，是指果實縱徑和橫徑的比值，反映果實的外觀品質，果形指數(shù)的值越接近于1，其果形越接近于圓形[9]。果形指數(shù)大，果形正;果形指數(shù)小，果實多偏、發(fā)扁。果厚比，是指果實果厚與橫徑的比值[10]。施加了微生物菌劑的處理果形指數(shù)較只施加化學肥料的處理在數(shù)值上更接近于1，即甜瓜果實的果形更接近于圓形，外觀品質更加好;施加微生物菌劑有效細菌數(shù)越多，對果實的果形影響越大，使之更加美觀。施加微生物菌劑可以降低果實的果皮厚度，使果肉更加豐富，口感更佳（表3）。由此可見，施加微生物菌劑可以改善果實的外觀品質。

3 討論與結論

微生物菌劑能有效地改善農(nóng)產(chǎn)品品質，施用微生物菌劑收獲的農(nóng)產(chǎn)品，蛋白質、糖分、維生素、氨基酸等有益成分含量明顯提高[11]，使籽粒、果實豐滿光滑，蔬菜果品色澤亮麗;施加部分微生物菌劑，還可以減少硝酸鹽含量的積累，提高農(nóng)產(chǎn)品的安全性[12]。微生物菌劑有效菌能夠促進土壤中難溶性養(yǎng)分的溶解和釋放，提高土壤養(yǎng)分的供應能力[13]。有效菌分泌的胞外多糖物質，能夠增強土壤團粒結構，疏松土壤，提高土壤通透性和保水保肥能力[14]，增加土壤有機質，活化土壤中的潛在養(yǎng)分，改善土壤中養(yǎng)分的供應狀況[15]。微生物菌劑促進植株對肥料的吸收，提高了肥料的利用率，改善了果實的品質。

氮素是保證農(nóng)作物中蛋白質及氨基酸合成的重要成分。氮肥施用量過少，使碳氮比過大，導致植株不能有效合成蛋白質，品質下降;施用量過高，碳氮比減小，導致糖分等物質含量變小。磷肥能夠促進植株體內(nèi)碳水化合物向果實與貯藏器官運輸，從而提高果實中維生素C含量和可溶性蛋白含量;施用量過高使植株不能有效吸收Ga、Mg等微量元素，使農(nóng)作物的品質降低。鉀素有“品質元素”之稱，對提高農(nóng)作物的品質有重要作用，雖然鉀并不直接參與植物的新陳代謝，但植物體內(nèi)的各種代謝活動都離不開鉀元素。施用鉀肥能促進蔬菜維生素C的合成，李海云等對6種大白菜進行施鉀試驗發(fā)現(xiàn)施用鉀肥提高了所有大白菜品種的維生素C含量[16]。蔬菜是富氮喜硝的植物，供氮水平的增加會提高蔬菜硝酸鹽、亞硝酸鹽的含量，而鉀在促進氨基酸等有機物合成轉化和酶活性的同時也會提高植物對氮的需求;另一方面，鉀是硝態(tài)氮在植物體內(nèi)運輸?shù)陌殡S離子，以鉀為伴隨離子可以加快硝態(tài)氮向地上部的轉移，提高莖葉硝態(tài)氮含量。但鉀的存在亦可以激活硝酸還原酶和亞硝酸還原酶的活性，加速核酸和蛋白質的合成提高植物的氮代謝速率，減少硝酸鹽和亞硝酸鹽的積累。施用微生物菌劑可以使農(nóng)產(chǎn)品中的蛋白質、糖分、維生素、氨基酸等有益成分含量明顯提高，使籽粒、果實豐滿光滑，并減少硝酸鹽含量的積累，提高農(nóng)產(chǎn)品的安全性，改善農(nóng)產(chǎn)品品質。所以，適量施用化學肥料，并添加微生物菌劑可以有效提高甜瓜果實的品質。

試驗表明，在甜瓜的整個生育期內(nèi)適當施加微生物菌劑可以提高甜瓜的產(chǎn)量，施加微生物菌劑較相同施肥量下不施加微生物菌劑產(chǎn)量可平均提高7.3%左右。施加微生物菌劑可以加快甜瓜的生長發(fā)育速度，促進甜瓜果實的生長，提高果形指數(shù)，使甜瓜果實外觀品質更佳，并提高果實中維生素C含量、可溶性糖含量，減少果實中硝酸鹽的含量，使硝酸鹽含量降低10.86%～28.34%，從而提高果實品質。本試驗結果中關于果厚比的結論，隨著微生物菌劑施用量的增加果厚比越來越小，與之前文獻[17-18]中關于果厚比與微生物菌劑的關系不同，施加菌劑是與果皮厚度的變化是否與供試品種或果實種類有關，有待繼續(xù)研究。

綜合本試驗對甜瓜產(chǎn)量、品質、生長指標的研究，推薦無機肥料施肥量為尿素390 kg/hm2、過磷酸鈣180 kg/hm2、硫酸鉀480 kg/hm2、≥1 200億個/g微生物菌劑肥料 2.25 kg/hm2。依據(jù)甜瓜整個生育期對肥料的需要量，施加基肥30%，蔓期施20%，坐果期施20%、膨果期施20%、一茬瓜收獲后施10%。

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