3株芽孢杆菌及其混合发酵液对西瓜幼苗生长的影响

摘    要：为探究芽孢杆菌发酵液对西瓜幼苗生长的影响，提高西瓜幼苗质量，以西瓜品种早佳（8424）为材料，研究不同浓度的3株芽孢杆菌（解淀粉芽孢杆菌sj1606，贝莱斯芽孢杆菌sj1616，枯草芽孢杆菌sj1701）及其混合发酵液对西瓜幼苗生长及生理特性的影响。结果表明，不同芽孢杆菌发酵液均能促进西瓜幼苗的生长发育，其中混合发酵液D4（250 mL·L-1）处理的西瓜幼苗株高和鲜质量较对照（蒸馏水）分别提高了23.27%和21.89%，叶绿素含量相比对照提高了49.66%，解淀粉芽孢杆菌sj1606中A4（250 mL·L-1）处理的过氧化氢酶活性最高，达到243.83 mg·g-1·min-1。通过隶属函数的综合指标分析得出，混合发酵液D4处理的西瓜幼苗生长优势最为明显。

关键词：西瓜；芽孢杆菌；幼苗生长；壮苗指数；生理特性

中图分类号：S651 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2024）02-046-06

Effects of three strains of Bacillus and their mixed fermentation broth on the growth of watermelon seedlings

CHEN Su， DUAN Haiming， LI Shuai， YANG Shengyu， ZHOU Hui， GAO Qinghai

（College of Agriculture， Anhui Science and Technology University， Fengyang 233100， Anhui， China）

Abstract： In order to explore the effect of Bacillus fermentation broth on the growth of watermelon seedlings and improve the quality of watermelon seedlings， the watermelon variety Zaojia 8424 was used as the material to study the effects of different concentrations of three Bacillus strains （Bacillus amyloliquefaciens sj1606， Bacillus velezensis sj1616， Bacillus subtilis sj1701） and their mixed fermentation broth on the growth and physiological characteristics of watermelon seedlings. The results showed that all the three Bacillus fermentation broths could promote the growth and development of watermelon seedlings. Among them， the plant height and fresh weight of watermelon seedlings treated with mixed fermentation broth D4 increased by 23.27% and 21.89%， respectively， compared with the control， and the chlorophyll content increased by 49.66%. The catalase activity of Bacillus amyloliquefaciens sj1606 A4 treatment reached 243.83 mg·g-1·min-1. Through the comprehensive index analysis of membership function， it was concluded that the growth advantage of watermelon seedlings treated with mixed fermentation broth D4 was the most obvious.

Key words： Watermelon; Bacillus; Seedling growth; Seedling strength index; Physiological characteristics

西瓜（Citrullus lanatus）属于葫芦科西瓜属作物，中国是世界上西瓜生产和消费第一大国，根据联合国粮农组织（FAO）数据显示，中国西瓜产业发展迅速，2022年我国西瓜产量占世界产量的59.3%，种植面积达到140.59万hm2[1-2]。培育高质量的西瓜幼苗是西瓜高产稳产的基础，在育苗过程中添加有益微生物是实现西瓜壮苗的一种重要手段[3]。

到目前为止，已经证实有20多个种属的根际微生物具有促进植物生长的能力，其中芽孢杆菌属是研究最多且应用最广泛的一类细菌[4-6]。芽孢杆菌（Bacillus spp.）是一类重要的微生物菌种资源，其具有耐热性好、抗逆性强、稳定性高，且来源广泛等特点[7-8]。同时，芽孢杆菌能够固氮、解磷和解钾，还可以合成植物激素，如植物生长素（IAA）、细胞分裂素（CTK）、赤霉素（CA）和乙烯等物质来刺激和调节植物的生长状况[9-10]。刘丽英等[11]研究表明，枯草芽孢杆菌制备的菌肥SNB-86处理连作平邑甜茶，其幼苗鲜质量和干质量分别比连作土对照增加了171.5%和142.3%，株高和地径分别比连作土对照增加了97.9%和57.6%。姜海燕[12]研究指出，接种枯草芽孢杆菌可以促进西瓜植株的生长发育，植株干、鲜质量及叶片数均有所提高。毕延刚等[13]研究表明，堆肥中的微生物和枯草芽孢杆菌均可显著减弱病原菌对黄瓜生长的抑制作用，在接种病原菌的基质中，添加堆肥和微生物的黄瓜幼苗植株总生物量均显著高于未添加处理。笔者以西瓜品种早佳（8424）为试验材料，研究3株芽孢杆菌及其混合发酵液对西瓜幼苗生长和生理特性的影响。

1 材料与方法

1.1 材料

供试西瓜材料为早佳（8424），由昌吉市绿力种业有限公司生产；3株芽孢杆菌分别为解淀粉芽孢杆菌（sj1606）、贝莱斯芽孢杆菌（sj1616）和枯草芽孢杆菌（sj1701），由安徽科技学院农学院实验室保存提供；育苗基质为园艺作物育苗有机基质，由江苏培蕾科技发展有限公司生产。

1.2 方法

1.2.1 发酵液制备方法 将培养3 d的解淀粉芽孢杆菌sj1606、贝莱斯芽孢杆菌sj1616和枯草芽孢杆菌sj1701分别接种于装有LB液体培养基[9]的试管中，摇培20 h，以空白LB培养基调零，在600 nm波长下调节OD值到1.0，将3株菌分别接种至装有LB液体培养基的三角瓶中，混合菌液以1∶1∶1的比例接种，然后以33 ℃、130 r·min-1摇培3 d。将培养好的芽孢杆菌发酵液分别用蒸馏水稀释至100、150、200、250和300 mL·L-1备用。

1.2.2 试验设计 试验于2023年3－5月在安徽科技学院农学院实验室中进行。将西瓜种子浸种催芽后播种于50孔的穴盘（54 cm×28 cm）中，每孔播种1粒种子，放到人工气候箱中培养。待西瓜出苗7 d后，选择整齐一致无病害的幼苗进行处理，在西瓜幼苗根际周围灌入20 mL不同浓度芽孢杆菌发酵液，采用完全随机区组设计，每个处理10次重复，共210株。本试验共设置21个处理，其中A1、A2、A3、A4、A5处理分别为100、150、200、250、300 mL·L-1的解淀粉芽孢杆菌sj1606发酵液，B1、B2、B3、B4、B5处理分别为100、150、200、250、300 mL·L-1的贝莱斯芽孢杆菌sj1616发酵液，C1、C2、C3、C4、C5处理分别为100、150、200、250、300 mL·L-1的枯草芽孢杆菌sj1701发酵液，D1、D2、D3、D4、D5处理分别为100、150、200、250、300 mL·L-1的混合发酵液，以每株20 mL的蒸馏水处理为CK。待西瓜幼苗生长到4叶1心时测定西瓜幼苗生长指标和生理指标，各处理重复测定3次。

1.2.3 西瓜生长指标测定 测量子叶至根基部位置为株高，子叶下方1/3处直径为茎粗测量点。用清水将整株植株清洗干净，吸干多余水分，用天平分别称量地上部和地下部质量后，于105 ℃下杀青15 min，并于75 ℃烘干至恒质量，分别称量地上部和地下部干质量。

1.2.4 叶绿素含量测定 使用手持式叶绿素仪（SPAD 502-plus）测定叶绿素含量，测定方法：每个处理测定3株，叶片选择西瓜幼苗相同叶位的叶片，每个叶片测量3次取平均值。

1.2.5 生理指标测定 采用紫外吸收法[14]测定过氧化氢酶活性；采用考马斯亮蓝G-250染色法[14]测定可溶性蛋白含量；采用硫代巴比妥酸法[14]测定丙二醛含量；采用TTC法[14]测定根系活力；采用活体法[15]测定硝酸还原酶活性。

1.2.6 壮苗指数及隶属函数值 壮苗指数及隶属函数值计算公式如下，其中丙二醛含量的隶属函数值用（1）式计算，其他指标均用（2）式计算。

壮苗指数=（茎粗/株高+根干质量/地上部分干质量）×全株干质量。

Xu =1-（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）；       （1）

Xu =（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）   。       （2）

式中X为测定指标值，Xmin为该指标测定最小值，Xmax为该指标测定最大值，平均隶属函数值越大表示西瓜综合指标越好。

1.3 数据分析

采用Excel 2003处理数据及绘图，采用SPSS 26.0对数据进行单因素方差分析和显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同芽孢杆菌发酵液对西瓜幼苗生长的影响

由表1可知，不同芽孢杆菌发酵液，以及不同浓度对西瓜幼苗生长的影响各有差异。与对照相比，不同发酵液处理在一定浓度下对西瓜幼苗的生长具有促进作用。其中，混合发酵液D4处理的株高和茎粗均最大，分别达到23.63、0.467 cm，较CK分别提高了23.27%和26.22%，显著高于其他处理。在植株鲜质量方面，D4处理也达到最高，地上部和地下部鲜质量分别达到8.854 g和0.923 g，分别较CK提高了21.19%和29.09%；B3处理的地上部和地下部鲜质量分别达到8.321 g和0.830 g，相比CK分别提高了13.89%和16.08%，均显著高于CK。从壮苗指数看，A4和D4处理分别达到0.076和0.077，与CK相比分别提高了38.18%和40.00%，显著高于除B3外的其他处理。不同发酵液在一定浓度下处理的西瓜幼苗生长指标相较于CK均有提高，说明芽孢杆菌发酵液在一定程度上能够促进西瓜幼苗的生长发育，但不同芽孢杆菌发酵液的最适促生浓度不同，其中解淀粉芽孢杆菌sj1606、枯草芽孢杆菌sj1701和混合发酵液对西瓜幼苗促生最适宜浓度（φ）为250 mL·L-1，其株高、茎粗和干鲜质量均在此浓度下达到最高值；贝莱斯芽孢杆菌sj1616的最适浓度则为200 mL·L-1。

2.2 不同芽孢杆菌发酵液对西瓜幼苗叶绿素含量的影响

叶绿素含量能够在一定程度上反映植物的光合作用质量。由图1可知，不同芽孢杆菌发酵液处理均可使西瓜幼苗叶片叶绿素SPAD值有一定的提高，其中混合发酵液D4处理的西瓜幼苗叶片叶绿素SPAD值最高，达到64.10，较CK提高了49.66%，其次是B3处理，达到了59.53，D3和A4处理次之，分别达到57.13和57.46，而枯草芽孢杆菌sj1701的处理中，C4处理为54.23，均显著高于CK。