大蔥伴生栽培對日光溫室甜瓜生理指標(biāo)和產(chǎn)量的影響

倪棟 陳應(yīng)素 周艷麗

摘要：為了研究大蔥伴生栽培對日光溫室甜瓜生理指標(biāo)和產(chǎn)量的影響，采用盆栽試驗(yàn)方法，以大蔥伴生甜瓜和單作甜瓜為研究對象，對甜瓜葉片的光合參數(shù)、保護(hù)酶活性、根系活力的動(dòng)態(tài)變化及產(chǎn)量等指標(biāo)進(jìn)行測定。結(jié)果表明，大蔥伴生處理可顯著提高甜瓜的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率和葉綠素含量;在甜瓜生長中后期，大蔥伴生處理可提高甜瓜的根系活力和保護(hù)酶活性，同時(shí)抑制甜瓜MDA含量的增加;大蔥伴生處理甜瓜的產(chǎn)量比單作處理增加了12.7%，且差異達(dá)顯著水平。綜合表明，大蔥伴生處理在減緩甜瓜葉綠素降解速度和抑制氧自由基積累的同時(shí)還提高了凈光合速率和根系活力，從而延緩甜瓜葉片的衰老，進(jìn)而增加產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞：伴生栽培;大蔥;甜瓜;生理指標(biāo);產(chǎn)量;日光溫室;保護(hù)酶活性

中圖分類號(hào)： S652.01? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2021）17-0141-04

收稿日期：2021-01-13

基金項(xiàng)目：吉林省教育廳“十三五”科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目（編號(hào)：JJKH20190938KJ）。

作者簡介：倪 棟（1996―），男，江蘇常州人，碩士研究生，主要從事蔬菜栽培與生理生態(tài)研究。E-mail：1972775285@qq.com。

通信作者：周艷麗，博士，副教授，主要從事蔬菜栽培與生理生態(tài)教學(xué)與研究工作。E-mail：zhouyanli7427@163.com。

甜瓜（Cucumis melon L.）為葫蘆科一年生蔓性草本植物，在我國各地廣泛栽培，在我國北方地區(qū)多以日光溫室和塑料大棚設(shè)施栽培為主。然而設(shè)施蔬菜由于連續(xù)種植、單一栽培以及農(nóng)藥和肥料的大量使用，根際土壤的微生態(tài)環(huán)境逐漸惡化，使得蔬菜的生長發(fā)育受到抑制，產(chǎn)量大幅降低，設(shè)施蔬菜生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展受到制約[1-3]，因此，改善設(shè)施內(nèi)土壤環(huán)境、平衡土壤養(yǎng)分、降低土傳病害的危害已經(jīng)成為設(shè)施蔬菜栽培過程中亟待解決的重要問題。

目前，有學(xué)者認(rèn)為利用不同植物間的化感作用來減輕或消除連作障礙的發(fā)生將是比較安全的措施之一，西北農(nóng)林科技大學(xué)和東北農(nóng)業(yè)大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，利用大蒜和分蘗洋蔥的套作、間作、輪作、伴生或“閑填”模式，會(huì)使土壤微生態(tài)環(huán)境得以改善，可以促進(jìn)作物生長發(fā)育，提高產(chǎn)量和品質(zhì)，從而減輕或克服土壤的連作障礙[4-8]。伴生是一種特殊的間作模式，不以收獲伴生作物為目的。分蘗洋蔥伴生模式可以提高番茄的根系活力，促進(jìn)對磷和錳礦質(zhì)養(yǎng)分的吸收，同時(shí)還能夠提高番茄對灰霉病的抗性[9];還能夠通過減少土壤中酚類物質(zhì)積累、降低土壤酸化和鹽堿化程度，來改善土壤生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)番茄植株的生長[10];李玉紅研究發(fā)現(xiàn)，分蘗洋蔥伴生能夠提高番茄根系保護(hù)酶活性和番茄根系抗黃萎病相關(guān)基因的表達(dá)[11];大蔥和大蒜伴生栽培可促進(jìn)黃瓜的生長，增產(chǎn)顯著[12]。本研究依據(jù)大蔥具有生長期長、耐熱的特點(diǎn)，采用盆栽的方式，擬以設(shè)施內(nèi)大蔥伴生甜瓜的栽培模式，以大蔥伴生和非伴生甜瓜植株為研究對象，分析甜瓜不同生長期根系生長發(fā)育情況以及光合性能和保護(hù)酶活性的動(dòng)態(tài)變化，初步探明大蔥伴生對甜瓜根系生長、葉片生理指標(biāo)、產(chǎn)量和品種的影響，評價(jià)大蔥伴生甜瓜栽培模式的可行性，以期為消減甜瓜連作障礙有效措施的研究提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試甜瓜品種為景路甜蜜王，大蔥品種為普威長夏。供試土壤取自吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院蔬菜教學(xué)基地甜瓜連作5年的地塊，土壤基本理化性質(zhì)：有機(jī)質(zhì)含量為58.35 g/kg，堿解氮含量為99.47 mg/kg，速效磷含量為201.24 mg/kg，速效鉀含量為 701.25 mg/kg，pH值為7.01。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用盆栽方式，于2020年4―10月在吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院蔬菜教學(xué)基地進(jìn)行，試驗(yàn)設(shè)甜瓜單作（DZ）與大蔥伴生（BS）2個(gè)處理，每個(gè)處理30盆，3次重復(fù)，共180盆。具體方法：先將土壤與有機(jī)肥按20 ∶1體積比混勻后分別均勻裝入規(guī)格為26 cm×21 cm的黑色營養(yǎng)缽中，將營養(yǎng)缽按照 45 cm×90 cm 的株行距擺放在大棚內(nèi)，6月23日將5株株高為20 cm的大蔥沿著營養(yǎng)缽的邊緣均勻地移栽到營養(yǎng)缽中，6月25日直播甜瓜種子于營養(yǎng)缽的中心位置，每缽3粒，甜瓜2葉1心時(shí)間苗，選留1株健壯秧苗，吊蔓栽培，當(dāng)植株具有5～6張真葉時(shí)去掉主蔓生長點(diǎn)，選留2條長勢一致的子蔓，抹掉孫蔓側(cè)芽，分別在第7節(jié)和第15節(jié)留瓜，待子蔓20張葉時(shí)摘心，常規(guī)肥水管理。

待子蔓第7張葉片葉腋處雌花開放時(shí)，對第7張葉進(jìn)行標(biāo)記，以后每隔10 d取樣1次，共取樣5次，進(jìn)行指標(biāo)測定，3次重復(fù)。收獲期選取長勢一致的植株進(jìn)行品質(zhì)測定和產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

光合參數(shù)采用LI-6400XT便攜式光合測定儀于晴天的09：00―11：00進(jìn)行測定;葉綠素含量、保護(hù)酶活性、根系活力和丙二醛（MDA）含量均參考王學(xué)奎等的方法進(jìn)行測定[13];總根表面積采用Epson Expression 1200XL根系掃描儀進(jìn)行測定;可溶性固形物含量采用MHY-22747手持式糖量計(jì)進(jìn)行測定;果實(shí)硬度采用FT-327水果硬度計(jì)進(jìn)行測定;根據(jù)平均單果質(zhì)量、單株結(jié)瓜數(shù)和栽培密度統(tǒng)計(jì)出產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)整理采用Excel 2010軟件完成，差異顯著性分析采用SAS V9數(shù)據(jù)處理軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 大蔥伴生對甜瓜光合參數(shù)的影響

由圖1可以看出，大蔥伴生甜瓜與單作甜瓜第7張葉凈光合速率、氣孔導(dǎo)度等光合生理指標(biāo)隨著植株的生長均呈現(xiàn)出先升高后降低的變化趨勢，各指標(biāo)均在標(biāo)記后第20天達(dá)到最高。由圖1-A可知，伴生處理甜瓜的凈光合速率在第10天、第20天、第30天和第40天時(shí)均顯著高于單作處理（P<0.05），分別比單作處理增加了12.9%、10.1%、16.2%、38.9%。由圖1-B可知，伴生處理甜瓜的氣孔導(dǎo)度在第40天時(shí)比單作處理增加了22.8%，差異達(dá)顯著水平（P<0.05），其余4個(gè)時(shí)期伴生處理均高于單作處理，但差異未達(dá)顯著水平。由圖 1-C 可知，伴生處理甜瓜的蒸騰速率在第10天、第20天、第30天和第40天時(shí)均顯著高于單作處理（P<0.05）。由圖1-D可知，伴生處理甜瓜的葉綠素含量在第30天和第40天時(shí)顯著高于單作處理（P<0.05），分別比單作處理增加了5.5%、13.1%。表明大蔥伴生可以增強(qiáng)甜瓜葉片的光合能力，有利于光合產(chǎn)物的積累。

2.2 大蔥伴生對甜瓜根系生長發(fā)育的影響

根的生長情況和活力水平直接影響地上部的生長和營養(yǎng)狀況及產(chǎn)量水平。由圖2-A可知，伴生處理甜瓜根系活力在整個(gè)取樣期內(nèi)均高于單作處理，在甜瓜生長前期2個(gè)處理之間差異未達(dá)顯著水平，在第7張葉標(biāo)記后的第40天和第50天時(shí)，伴生處理甜瓜根系活力顯著高于單作處理（P<0.05），分別增加了9.8%、6.5%。由圖2-B可知，總根表面積的變化趨勢與根系活力相同，在第7張葉標(biāo)記后的第40天和第50天時(shí)，伴生處理比單作處理分別增加了11.7%、8.8%，差異均達(dá)顯著水平（P<0.05）。表明，大蔥伴生可以促進(jìn)甜瓜根系的生長，進(jìn)而提高養(yǎng)分和水分的吸收能力。

2.3 大蔥伴生對甜瓜保護(hù)酶活性和丙二醛含量的影響

第7張葉隨著標(biāo)記時(shí)間的增加逐漸衰老，超氧化物歧化酶（SOD）活性、過氧化氫酶（CAT）活性、過氧化物酶（POD）活性和丙二醛（MDA）含量的變化見圖3。由圖3-A、圖3-B、圖3-C可以看出，3種酶的活性均呈現(xiàn)出先升高后降低的變化趨勢。由圖3-A可知，伴生處理甜瓜SOD活性在第7張葉標(biāo)記第30天、第40天和第50天時(shí)顯著高于單作處理（P<0.05）。由圖3-B可知，CAT活性在第20天時(shí)最高，各處理間差異未達(dá)顯著水平，但在第40天和第50天時(shí)伴生處理均顯著高于單作處理（P<0.05）。由圖3-C可知，POD活性在第30天時(shí)最高，各處理間差異未達(dá)顯著水平，但在第40天和第50天時(shí)伴生處理均顯著高于單作處理（P<0.05）。由圖3-D可知，葉片中MDA含量隨著時(shí)間的延長逐漸增加，單作處理在第40天時(shí)迅速增加，顯著高于伴生處理（P<0.05）。表明，大蔥伴生可以提高甜瓜保護(hù)酶活性，同時(shí)抑制MDA含量的積累，從而能夠延緩甜瓜葉片衰老。

2.4 大蔥伴生對甜瓜果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量的影響

由表1可知，伴生處理與單作處理對甜瓜果實(shí)硬度和可溶性固形物含量的影響差異不顯著;伴生處理甜瓜單果質(zhì)量、單株產(chǎn)量及產(chǎn)量均顯著高于單作處理（P<0.05），伴生處理單果質(zhì)量比單作處理增加了13.1%，產(chǎn)量增加了12.7%。

3 討論與結(jié)論

伴生是一種特殊的間作模式，是將2種或2種以上的植物栽種在一起。分蘗洋蔥伴生可以提高番茄的根系活力，促進(jìn)番茄植株的生長[8];提高黃瓜幼苗的抗性[14];番茄在大蔥伴生栽培模式下光合作用顯著高于單作處理，長勢優(yōu)于單作[15];大蔥間作栽培模式下的桔梗根SOD、POD、CAT活性均顯著提高，MDA含量顯著降低[16]。本試驗(yàn)對大蔥伴生甜瓜葉片光合參數(shù)、保護(hù)酶活性、根系發(fā)育情況以及產(chǎn)量和品質(zhì)進(jìn)行分析，結(jié)果表明，大蔥伴生處理甜瓜第7張葉片的葉綠素含量均高于單作處理，且在標(biāo)記后的第30天、第40天、第50天差異達(dá)顯著水平;凈光合速率均高于單作處理，除標(biāo)記后的第30天和第50天外，其余時(shí)期差異均達(dá)顯著水平。許多研究表明，葉片衰老程度越嚴(yán)重，葉綠素含量越低，凈光合速率也越低[17]。本研究還表明，與甜瓜單作相比，大蔥伴生處理甜瓜的葉綠素降解速度比單作處理慢，整個(gè)標(biāo)記時(shí)期內(nèi)積累的凈光合產(chǎn)物較多，對產(chǎn)量的提高能夠起到積極的作用。大蔥伴生甜瓜根系活力和總根表面積均高于單作處理，有利于養(yǎng)分和水分的吸收，促進(jìn)植物生長，大蔥伴生甜瓜的單果質(zhì)量和產(chǎn)量明顯高于單作處理，這與夏秀波等的研究結(jié)果[15]一致。

SOD、POD和CAT活性以及MDA含量不僅可以作為逆境生理指標(biāo)，比較作物的抗逆能力，也可以作為鑒定葉片衰老的生理生化指標(biāo)[18-19]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，大蔥伴生處理甜瓜標(biāo)記的第7張葉片生長后期（第40天和第50天）SOD、POD和CAT活性顯著高于單作處理，MDA含量顯著低于單作處理，這一結(jié)果與孫文帥的研究結(jié)果[16]一致，說明被標(biāo)記的第7張葉片生育后期，大蔥伴生處理能夠有效阻止甜瓜葉片高濃度氧的積累，防止細(xì)胞膜的膜脂過氧化作用，對葉片起到保護(hù)作用，從而延緩甜瓜葉片衰老。綜上，大蔥伴生對于設(shè)施甜瓜生產(chǎn)具有積極的效果，但是對于設(shè)施連作土壤微生態(tài)環(huán)境的影響目前還不清楚，還有待于進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]盧維宏，張乃明，包 立，等. 我國設(shè)施栽培連作障礙特征與成因及防治措施的研究進(jìn)展[J]. 土壤，2020，52（4）：651-658.

[2]賈喜霞，師桂英，黃 煒，等. 土壤消毒劑配施微生物有機(jī)肥及生防菌劑緩解設(shè)施茄子連作障礙的作用效應(yīng)微生物菌劑[J]. 分子植物育種，2020，18（13）：4492-4498.

[3]程 芳. 大蒜化感物質(zhì)二烯丙基二硫（DADS）對番茄的化感效應(yīng)和消減連作障礙機(jī)制[D]. 楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2017.

[4]付彥祥，李乃薈，劉佳遙，等. 伴生分蘗洋蔥對番茄根際微生物群落結(jié)構(gòu)的影響[J]. 中國蔬菜，2020（6）：49-57.

[5]吳 瑕，楊鳳軍，張文慧，等. 間作對分蘗洋蔥與番茄根際土壤磷轉(zhuǎn)化強(qiáng)度及磷細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2019，25（8）：1422-1433.

[6]白晶芝，于洪杰，安冬梅，等. 不同分蘗洋蔥品種伴生對番茄生長及根結(jié)線蟲的影響[J]. 北方園藝，2018（18）：1-8.

[7]王夢怡. 連續(xù)套作大蒜對大棚連作茄子的生物效應(yīng)和生態(tài)效應(yīng)研究[D]. 楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2016.

[8]吳 瑕. 伴生分蘗洋蔥對番茄養(yǎng)分利用及黃萎病抗性的影響[D]. 哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.

[9]吳 瑕，吳鳳芝，周新剛. 分蘗洋蔥伴生對番茄礦質(zhì)養(yǎng)分吸收及灰霉病發(fā)生的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2015，21（3）：734-742.

[10]吳 瑕，龍?jiān)气P，鄧 敏，等. 番茄-分蘗洋蔥伴生對根際土壤酚類物質(zhì)的影響[J]. 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，31（1）：7-13，55.

[11]李紅玉. 分蘗洋蔥伴生番茄根際微生物對番茄黃萎病抗性的影響[D]. 哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2018.

[12]趙曉翠. 伴生栽培對黃瓜根區(qū)土壤環(huán)境的影響[D]. 泰安：山

東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.

[13]王學(xué)奎，黃見良. 植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)[M]. 北京：高等教育出版社，2015.

[14]楊 陽，劉守偉，潘 凱，等. 分蘗洋蔥根系分泌物對黃瓜幼苗生長及根際土壤微生物的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，24（4）：1109-1117.

[15]夏秀波，李 濤，姚建剛，等. 大蔥伴生栽培對日光溫室連作番茄生長、產(chǎn)量和光合特性的影響[J]. 長江蔬菜，2015（2）：43-45，46.

[16]孫文帥. 桔梗//大蔥間作對桔梗根系及根際的調(diào)控研究[D]. 泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2019.

[17]Lee R H，Wang C H，Huang L T，et al. Leaf senescence in rice plants：cloning and characterization of senescence up-regulated genes[J]. Journal of Experimental Botany，2001，52（358）：1117-1121.

[18]夏民旋，王 維，袁 瑞，等. 超氧化物歧化酶與植物抗逆性[J]. 分子植物育種，2015，13（11）：2633-2646.

[19]Feng Z Z，Xu Y C，Li H M，et al. Effect of triadimefon on anti-oxidative enzymes activity in cucumber cotyledons[J]. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica，2000，20（6）：1022-1026.