穴盘规格及添加剂组合对西瓜植株及根际土壤养分和微生物群落的影响
作者： 马蓉 任元龙 利继东 王晓卓 张雪艳
摘要 探究不同规格穴盘育苗并添加保水剂和微生物组合对西瓜植株矿质养分积累和土壤特性的影响，为培育西瓜优质壮苗提供理论依据。利用3因素3水平设计正交试验，穴盘规格分别为21、32、66孔，保水剂类型分别为空白、颗粒型、粉末型保水剂，添加剂分别为解淀粉芽孢杆菌+壳寡糖+香菇多糖、鱼蛋白+氨基寡糖素、空白。通过分析果实成熟期西瓜植株养分、植株根际土壤养分及微生物群落，探究不同基质添加保水剂和微生物组合对西瓜植株及生长环境的影响。结果表明，21孔穴盘育苗显著提高了植株及根际土壤的S、Mg、Fe元素含量；颗粒型保水剂显著提高了植株及根际土壤的P、K、Ca、Fe元素含量；解淀粉芽孢杆菌+壳寡糖+香菇多糖组合显著提高了植株根际土壤的种群数量和物种丰富度，改善了植株根际土壤环境。
关键词 穴盘；芽孢杆菌；养分；微生物群落
中图分类号 S 651 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2025）01-0026-09
doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.01.007
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
Effects of Combination of Plug and Additive on Nutrient and Microbial Community of Watermelon Plant and Rhizosphere Soil
MA Rong REN Yuan-long LI Ji-dong2 et al
（1.College of Enolohy and Horticulture， Ningxia University， Yinchuan， Ningxia 750021;2. Zhongwei New Sunshine Agriculture Co.， Ltd.， Yinchuan， Ningxia 750021 ）
Abstract To investigate the effects of different sizes of plug seedling， water-retaining agent and microbial combination on mineral nutrient accumulation and soil properties of watermelon plants， and to provide theoretical basis for cultivating strong and good quality watermelon seedlings. Three factors and three levels were used to design the orthogonal test， the hole tray sizes were 2 3 66， the types of water-retaining agents were blank， granule， powder water-retaining agent， the additives were Bacillus amylolique faciens and chitooligosaccharide and lentinan， fish protein and aminooligosac charide， blank. The effects of different substrates added with water-retaining agent and microbial combination on watermelon plant and growth environment were studied by analyzing plant nutrients， rhizosphere soil nutrients and microbial community during fruit ripening. The results were as follows： the contents of S， Mg and Fe in plant and rhizosphere soil were significantly increased by 21-hole plug seedling; the contents of P， K， Ca and Fe in plant and rhizosphere soil were increased significantly by using granular water retaining agent; the combination of Bacillus amylolique faciens and chitooligosaccharide and lentinan significantly increased the population and species richness of rhizosphere soil， and improved the rhizosphere soil environment.
Key words Plug; Bacillus ;Nutrients;Microbial community
基金项目 宁夏回族自治区重点研发计划项目“压砂地退砂后土壤微生态修复与西瓜高效栽培关键技术研究与示范”（2022BBF02024）。
作者简介 马蓉（2001—），女，宁夏银川人，硕士研究生，研究方向：设施蔬菜栽培与生理。
*通信作者：王晓卓，副教授，博士，从事设施蔬菜栽培与生理研究；张雪艳，教授，博士，从事设施蔬菜栽培与生理研究。
西瓜是宁夏砂田地区主要的农作物，近年来，宁夏西瓜产业栽培总面积超过8.6万hm2［1］。同时，随着种植面积的扩大，人们对西瓜种苗质量的要求越来越高［2］，而优质种苗的培育与育苗穴盘的规格关系密切［3-4］，显著影响西瓜后期的生长，对西瓜产量和品质有至关重要的作用。任志雨等［5］研究表明，育苗体积决定了幼苗根系的生长状况，会显著影响幼苗根际水、肥、气等环境条件和根系生长空间，对幼苗的生长发育影响巨大。保水剂作为一种新型农业材料，具有强大的吸水能力，能够吸收比自身多几百倍甚至上千倍的水分，它能缓慢释放所吸收的水分，确保作物得到充足的水分供给［6-7］，育苗时在基质中添加保水剂可以有效促进西瓜幼苗根系的生长。
研究表明，菌剂施入土壤后能有效活化土壤养分，改善植物生长环境［8］，它们参与了物质运输、养分循环和能量流动等过程［9］，为土壤生态系统的平衡与健康提供了保障。郭晓雯等［10］研究发现解淀粉芽孢杆菌的施用可以显著影响植株的细菌和真菌多样性，对植株生长具有潜在影响［11-13］，会改变碳水化合物、复杂碳化合物和有机磷化合物的利用，对植株有一定积极影响［14］。
目前，有关不同规格穴盘育西瓜苗并添加菌剂及生物刺激素组合的研究鲜见报道。笔者以“金城5号”西瓜品种为研究对象，采用正交试验，研究不同规格穴盘育苗并施加不同类型保水剂和添加剂对西瓜生长的影响，重点关注不同壮苗处理对西瓜植株矿质养分含量及植株根际土壤矿质养分含量和微生物群落的影响，旨在为西瓜优质壮苗培育提供适宜的有益促生组合，为西瓜生长及生产提供新思路、新方法。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试西瓜品种是“金城5号”，为宁夏阳光种苗提供的抗性较强的嫁接种苗；微生物菌剂由宁夏大学葡萄酒与园艺学院提供；供试生物刺激素包括壳寡糖、香菇多糖、鱼蛋白、氨基寡糖素。壳寡糖由连云港福隆农业发展有限公司提供；香菇多糖由北京三浦百草绿色植物制剂有限公司提供；鱼蛋白是由连云港伟诺生物科技有限公司提供的西瓜的酶解鱼蛋白原液；氨基寡糖素由上海沪联生物药业股份有限公司提供；穴盘由宁夏西北农资城提供；保水剂为“德沃多”牌粉粒型保水剂，由河北德沃多生物科技有限公司提供。
1.2 试验设计
幼苗培育采用不同规格穴盘（21、32、66）播种并施加不同类型保水剂（粉末型、颗粒型、对照），幼苗期配施不同种类添加剂（鱼蛋白+氨基寡糖素、解淀粉芽孢杆菌+壳寡糖+香菇多糖、对照），采用正交试验设计方法，具体设计见表 所有处理采用滴灌供水供肥且所有处理供水量和追肥量一致，其他田间管理如压蔓、套袋、追肥、病害防治等按照常规管理进行。
1.3 土壤样品的采集
通过5点法选择采样位置，挑选4组芽孢杆菌组合处理的土壤样品，分别命名为T1（32孔穴盘+芽孢杆菌组合）、CK1（32孔穴盘）、T2（66孔穴盘+芽孢杆菌组合）、CK2（66孔穴盘），具体设计见表2。在每个处理中选取5株健康、长势一致的西瓜植株，勿伤及西瓜根部，小心取西瓜根部土壤保存，5株植株的根际土壤混合均匀并过筛后再分为5份，作为5个重复，每份2～3 g存于密封袋中并保存至-80 ℃冰箱，用干冰保存运输至上海美吉生物医药科技有限公司，完成Illumina测序。
1.4 测定项目与方法
1.4.1 植株、根际土壤矿质元素含量。
P、K、Ca、Mg、S、Fe含量采用ICP法测定。
1.4.2 土壤微生物DNA提取和PCR扩增。
（1）土壤微生物DNA提取。
使用化学方法破碎细胞，释放出DNA，然后使用合适的试剂盒将DNA从细胞碎片中提取出来，进行DNA纯化以去除提取的DNA中的杂质；通过紫外吸光度方法进行DNA的浓度定量。
（2）PCR扩增。
采用Illumina Miseq PE300测序平台对PCR扩增产物进行测序，测序委托上海美吉生物医药科技有限公司完成。
1.4.3 高通量测序数据分析。
①物种注释与评估：OTU分析、α多样性分析；
②物种组成分析：物种Venn图分析、群落组成分析；
③环境因子关联分析：VIF方差膨胀因子分析、RDA分析。
1.5 数据处理
采用Microsoft Excel 2016、美吉生物云分析平台进行数据整理，随后使用Origin（2021）和美吉生物云分析平台绘制相关图形。
2 结果与分析
2.1 不同处理对西瓜植株根际土壤微生物群落的影响
2.1.1 不同规格穴盘添加解淀粉芽孢杆菌组合对西瓜植株根际土壤微生物群落α多样性的影响。
对不同规格穴盘（32孔、66孔）添加解淀粉芽孢杆菌组合与不添加解淀粉芽孢杆菌组合育苗后移栽的植株根际土壤样本进行α多样性分析，结果见图 细菌的Chao指数和Ace指数显著高于真菌。就真菌而言，相较于CK1、CK T1（32孔穴盘+芽孢杆菌组合）、T2（66孔穴盘+芽孢杆菌组合）处理的Chao指数和Ace指数明显升高，尤其是T1处理，表明添加芽孢杆菌组合能够显著增加土壤中物种的丰富度。细菌的Shannon指数整体高于真菌。真菌T1（32孔穴盘+芽孢杆菌组合）和CK1（32孔穴盘）差异显著，T1>CK 表明在32孔穴盘中添加芽孢杆菌组合能够显著提高土壤中的物种多样性。