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微生物菌剂在黄瓜育苗和基质栽培中应用效果的研究

王君正  
【摘要】:目前,我国育苗设施结构较为简单,环境控制能力弱,西北地区夏季生产常遇高温胁迫,造成幼苗根系生长受到抑制、成苗缓慢、质量下降,最终影响到作物产量和品质;基质栽培中,多基于品种比较、基质配方和水肥管理等方式探究实现增产、提质和降低生产成本栽培目标的途径,生产过程难以降低对化学产品的依赖,且根际促生菌在有机养分转化、微环境调控和植株生长过程中所发挥的作用受到忽略,缺乏对高效微生物制剂的挖掘和合理施用方式的研究。针对上述问题,本研究以‘博耐526’、‘津优1号’和‘西蔬131’黄瓜为试材,研究了基质添加不同剂量甲基营养型芽孢杆菌对夏季高温期黄瓜育苗质量的影响;以‘博耐526’黄瓜为试材,研究了‘VL-10’型甲基营养型芽孢杆菌和‘LYS-1’型植物乳杆菌2种菌剂在浇灌清水和营养液2种养分条件下对黄瓜产量、品质和根际环境的影响,筛选最优的菌剂类型;在此基础上,研究了不同甲基营养型芽孢杆菌用量对黄瓜生产效果的影响,从生理生化和分子角度解释了其促生增产机理,筛选出最优菌剂用量;最后,研究了不同菌剂施用频率对黄瓜产量、品质、生物量和元素积累量的影响,筛选了最优施用频率,以期为指导黄瓜优质高效生产提供理论依据和生产指导方案。主要研究结果如下:1.综合考虑黄瓜幼苗形态发育、成苗质量和基质酶活性等指标,推荐在夏季高温期黄瓜穴盘育苗中按2.50×10~(10)CFU·株~(-1)向育苗基质中添加甲基营养型芽孢杆菌。随菌剂用量增加,‘博耐526’、‘津优1号’和‘西蔬131’3个品种黄瓜幼苗的形态指标、生物量、根系生长指标(除根直径外)、壮苗指数和生长函数均呈先升后降趋势,2.50×10~5CFU·株~(-1)处理的幼苗质量最佳,表现为根系和地上部分鲜/干质量、生长函数和壮苗指数显著高于其他处理,其幼苗株高、茎粗和叶面积有最大值;与CK处理相比,其植株根长(72.4%~105.6%)、根表面积(111.4%~174.9%)、根体积(137.78%~212.00%)、根直径(15.15%~26.47%)、根尖数(58.6%~108.9%)和根系活力(72.2%~138.5%)均显著提高,且显著提高了育苗基质中蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性,进而促进基质中N素形态转化和植株对元素的吸收。2.营养液供应时配合灌根添加7.5×10~(10)CFU·株~(-1)‘VL-10’型甲基营养型芽孢杆菌为秋茬黄瓜有机基质栽培中推荐菌剂和用量。在浇灌清水和营养液2种养分水平下,定植后第20、35和50 d分别灌根添加2.5×10~(10)CFU·株~(-1)甲基营养型芽孢杆菌或植物乳杆菌均可促进植株干物质积累和产量、品质的提升,并显著提高植株N、P、K元素的积累量和肥料利用率,及基质脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性;甲基营养型芽孢杆菌处理的基质有效态N含量较对照处理增幅大于植物乳杆菌,有利于保持更高的基质速效养分含量;营养液供应配合添加甲基营养型芽孢杆菌处理的产量最高,果实品质最优。3.综合考虑黄瓜形态、产量、品质、元素吸收和干物质积累等指标和经济效益分析,推荐春茬有机基质培黄瓜生产中于定植缓苗后一次性灌根添加2.0×10~(11)CFU·株~(-1)甲基营养型芽孢杆菌。(1)灌根添加5×10~(10)(T1)、1×10~(11)(T2)、2.0×10~(11)(T3)和3.0×10~(11)(T4)CFU·株~(-1)甲基营养型芽孢杆菌后,随菌剂用量增加,黄瓜生长速度和产量逐渐提高,T3处理的黄瓜形态指标和产量最优;T3和T4处理均较CK处理(无菌剂对照)显著提高了果实品质指标,其中,T3处理的果实游离氨基酸(1899.09 ug·g~(-1))、有机酸(2.08%)和还原糖(6.98%)含量最高,可溶性蛋白(424.87 ug·g~(-1))、可溶性总糖(6.20%)和维生素C(20.98 ug·g~(-1))含量在T4处理中最高。(2)中高菌剂用量下,叶片光合参数、C/N代谢物质和酶活性显著提高。T3和T4处理的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均显著大于CK和T1处理,除蒸腾速率外,二者无显著差异,仅T4处理较CK处理显著提高了胞间二氧化碳浓度;T4处理的叶片N代谢物质(NO_3~--N、游离氨基酸和可溶性蛋白含量)和C代谢物质(葡萄糖、果糖和蔗糖含量)含量最高;T3处理的根系、叶片和T4处理的叶片中,NR、GS、GOGAT和GDH 4种酶活性均较CK处理显著提高,在叶片中,二者GS、GOGAT和GDH活性无显著差异;PEPC、Ru Bis Co、SPS、SS、RCA和FBA活性随菌剂用量增加而升高,T4处理的酶活性显著大于CK处理,有最大值。(3)菌剂对Cs NRT基因表达的影响受剂量调控,其中,T3处理的Cs NRT1.1、Cs NRT1.3、Cs NRT1.4a、Cs NRT1.5a、Cs NRT1.8和Cs NRT2.1基因上调幅度最大,各菌剂处理均显著下调了Cs NRT1.2a的基因表达量;黄瓜根系N、P和K元素积累量均在T3处理中最高,显著高于其他处理,3种元素地上部分的最大积累量均以T4处理中最大,其P和K元素积累量与T3处理间无显著差异。(4)随甲基营养型芽孢杆菌施用频率增加,黄瓜产量、品质、植株元素和鲜/干物质积累量有降低趋势,以缓苗后一次频率处理对产量、品质、植株元素和鲜/干物质积累的促进效果最优。


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