腐植酸對西瓜幼苗生長及生理特性的影響

高玉紅 李海倫 王慧穎 閆生輝 李曉慧

摘? ? 要：為探明腐植酸對西瓜幼苗生長的促進(jìn)作用及其生理基礎(chǔ)，以小果型西瓜‘黃蜜隆為試材，采用不同濃度腐植酸浸種與澆灌幼苗處理相結(jié)合，探討其對西瓜幼苗地上部、根系生長及葉片相關(guān)生理特性的影響。結(jié)果表明，腐植酸處理可提高西瓜幼苗株高、莖粗、根長、根體積，有利于干物質(zhì)積累，使壯苗指數(shù)提高25.84%～37.91%，根系活力提高10.40%～18.36%;同時(shí)，增加了葉片葉綠素和可溶性蛋白質(zhì)含量，提高了CAT、SOD活性，使丙二醛含量降低6.69%～30.36%;以600 mg·L-1腐植酸處理效果最佳，其壯苗指數(shù)提高29.34%，且與1 200 mg·L-1處理差異不顯著。相關(guān)性分析結(jié)果顯示，腐植酸濃度與西瓜幼苗根長、根體積、根系活力、MDA含量等指標(biāo)呈多項(xiàng)式相關(guān)性。綜上所述，腐植酸主要通過調(diào)節(jié)根系統(tǒng)生長和降低膜脂過氧化程度，促進(jìn)西瓜幼苗的生長發(fā)育，以600 mg·L-1處理效果較好。

關(guān)鍵詞：西瓜;幼苗;腐植酸;生長發(fā)育;生理特性

中圖分類號：S651+S606 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-2871（2020）12-052-04

Abstract：To investigate the promoting effect of humic acid on growth of watermelon seedling and its physiological basis， the small-type watermelon variety ‘Huangmilong was used as the experimental material to study the effect on seedling quality， root system growth and physiological characteristics on leaves by soaking seed and irrigating seedlings under different concentration of humic acid. Results showed that the humic acid treatment could increase plant height， stem diameter， root length and volume and promote accumulation of dry matter， and which could increase seedling index by 25.84%-37.91% and root activity by 10.40%-18.36%. At the same time， chlorophyll and soluble protein contents were increased， catalase and superoxide dismutase activities were enhanced and the content of malondialdehyde were reduced by 6.69%-30.36%. The treatment of 600 mg·L-1 was optimal， and the seedling index was increase by 29.34% ， which did not have significant difference with the treatment of 1200 mg·L-1. The result of correlation analysis showed that the relationship between the concentration of humic acid and root length， volume， root activity， malondialdehyde content were correlated in the way accorded with a polynomial expression. In conclusion， the humic acid could promote growth of watermelon seedling mainly by regulating root system growth and reducing the degree of membrane lipid peroxidation， and the concentration of 600 mg·L-1 treatment was better.

Key words： Watermelon; Seedling; Humic acid; Growth; Physiological characteristics

腐植酸是自然界中廣泛存在的有機(jī)高分子物質(zhì)，被用于改良土壤，化肥增效，提高根系吸收水分及養(yǎng)分的能力，增強(qiáng)植物抗性[1]。國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者相繼開展腐植酸在不同作物上應(yīng)用效果研究，并確認(rèn)腐植酸具有促進(jìn)植物新陳代謝，提高作物的產(chǎn)量與品質(zhì)等多方面的作用[2-3]。畢軍等[4]認(rèn)為腐植酸水溶肥料具有改善小麥生物學(xué)性狀、促進(jìn)植株生長發(fā)育等作用;李效民等[5]研究認(rèn)為在辣椒田沖施腐植酸肥料能有效改善辣椒的農(nóng)藝性狀和商品性能;陳藝齊等[6]和陳琦等[7]研究認(rèn)為腐植酸對花椰菜和萵苣均有明顯的增產(chǎn)及品質(zhì)改良效果。腐植酸已被公認(rèn)是一種符合綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展要求的高效有機(jī)肥料，具有廣闊的推廣和應(yīng)用前景。

我國是世界上西瓜生產(chǎn)和消費(fèi)的第一大國，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年全國西瓜種植面積約151.79萬hm2，產(chǎn)量達(dá) 6 153.69萬t[8]。西瓜產(chǎn)業(yè)在增加農(nóng)民收入，促進(jìn)鄉(xiāng)村振興中發(fā)揮著重要作用。目前，腐植酸作為一種有機(jī)肥料，已經(jīng)引起廣大西瓜科研和生產(chǎn)者的廣泛關(guān)注。崔海濤等[9]研究認(rèn)為腐植酸類物質(zhì)對西瓜種子生長有明顯的促進(jìn)作用;周超等[10]研究認(rèn)為腐植酸液體葉面肥可顯著增加西瓜產(chǎn)量，并改善品質(zhì)。而有關(guān)腐植酸對西瓜幼苗作用效果的報(bào)道較少，為此，本文采用腐植酸浸種與幼苗澆灌相結(jié)合的方法，探討其對西瓜幼苗生長發(fā)育及生理特性的影響，以期探明腐植酸對西瓜幼苗生長的促進(jìn)作用及生理基礎(chǔ)，為腐植酸在西瓜育苗上的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試西瓜品種為‘黃蜜隆，由河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所選育。供試腐植酸為黑色粉末狀，純度60%，水分含量6.59%，CEC為3.99 meq·g-1，總酸性基 4.61 meq·g-1，羧基1.75 meq·g-1，酚羥基2.88 meq·g-1，由山東創(chuàng)新腐植酸科技有限公司生產(chǎn)。

1.2 方法

試驗(yàn)2019年7—10月在河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所植物生理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。挑選飽滿度質(zhì)量一致的西瓜種子，先溫湯浸種15 min，吸干表面水，然后分別用質(zhì)量濃度為300 mg·L-1，600 mg·L-1，900 mg·L-1，1 200 mg·L-1 的4種不同處理的腐植酸液劑浸種6 h，清水浸種作為對照處理，均勻地放在鋪有兩層對應(yīng)質(zhì)量濃度腐植酸浸濕的濾紙上，放入28 ℃恒溫培養(yǎng)箱中暗處理3 d催芽，每一天換一次濾紙，洗去表面黏性物質(zhì)。選取發(fā)芽的種子播種于盛有混合基質(zhì)（V蛭石∶V珍珠巖=1∶1）的32孔穴盤中，放在人工氣候室培養(yǎng)，待西瓜苗長到2葉1心時(shí)，澆灌與浸種濃度相同的腐植酸溶液，共5個(gè)處理濃度，3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)2盤幼苗64株，每個(gè)處理一次澆灌750 mL，每5 d澆灌一次，共澆2次。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

待幼苗長到4葉1心時(shí)，每個(gè)處理隨機(jī)選取5株進(jìn)行相關(guān)形態(tài)和生理指標(biāo)的測定。

株高（根莖相交處到最高生長點(diǎn)的長度）、莖粗（根莖相交處上方約1 cm處），分別用游標(biāo)卡尺和直尺測量;地上部和地下部干質(zhì)量均先在105 ℃下殺青15 min，然后放置80 ℃烘箱中過夜烘至恒重;根體積采用排水法[11]測定;根系活力采用TTC法，葉綠素含量（Chl）采用乙醇提取比色法，超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮藍(lán)四唑光化還原法，丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法，過氧化氫酶（CAT）活性采用紫外吸收法，可溶性蛋白質(zhì)含量（SP）測定采用考馬斯亮藍(lán) G-250染色法，均參照趙世杰[12]的方法進(jìn)行測定。

按下列公式計(jì)算幼苗的壯苗指數(shù)。

壯苗指數(shù)=（莖粗/株高+根干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量）×全株干質(zhì)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)采用Excel 2007軟件進(jìn)行處理和制表，采用SPSS21.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方差分析（One-Way ANOVA），采用最小顯著極差法（LSD）進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 腐植酸對西瓜幼苗生長的影響

由表1可知，不同濃度的腐植酸處理均可提高西瓜幼苗株高、莖粗、地上部和地下部干質(zhì)量、壯苗指數(shù)。其株高、莖粗、地上部干質(zhì)量都以300 mg·L-1和600 mg·L-1處理較高，其中，株高分別比對照提高26.48%和23.48%，顯著高于其他處理;莖粗分別比對照提高 8.42%和10.59%，顯著高于對照，但與其他處理差異不顯著;地上部干質(zhì)量比對照提高28.42%和29.14%，與其他處理間差異未達(dá)顯著水平。地下部干質(zhì)量以1 200 mg·L-1處理最高，比對照提高122.86%，顯著高于對照，但與其他處理差異不顯著。壯苗指數(shù)以1 200 mg·L-1處理最高，比對照提高37.91%，與濃度600 mg·L-1處理差異不顯著，但顯著高于其他處理。結(jié)果表明，不同濃度的腐植酸處理均可促進(jìn)西瓜幼苗生長，從整體上來看，600 mg·L-1和1 200 mg·L-1處理對幼苗素質(zhì)提升作用更明顯。

2.2 腐植酸對西瓜幼苗根系生長的影響

由表2可知，不同濃度腐植酸均可增加西瓜幼苗根系根長、根體積、根系活力。各處理幼苗根長均顯著高于對照，根體積、根系活力與對照差異不顯著。其中根長、根系活力以600 mg·L-1處理最高，分別比對照提高50.39%、18.36%，根體積以1 200 mg·L-1處理最高，比對照提高100%。結(jié)果表明，不同濃度腐植酸對西瓜幼苗根長生長有明顯的促進(jìn)作用，從使用效果和節(jié)約生產(chǎn)成本綜合來看，以600 mg·L-1處理效果最佳。

2.3 腐植酸對西瓜幼苗葉片生理特性的影響

由表3可知，不同濃度腐植酸處理均能提高西瓜幼苗葉片Chl、SP含量和CAT、SOD活性，降低葉片MDA含量。葉片SOD 活性和Chl、SP含量以600 mg·L-1處理最高，分別比對照提高10.55%、27.20%、13.95%，其中，Chl含量顯著高于對照，但與其他處理差異不顯著;SOD 活性和SP含量各處理間差異不顯著。葉片CAT含量以1 200 mg·L-1處理最高，比對照提高6.51%，顯著高于對照，與其他處理間差異不顯著。葉片MDA含量以1 200 mg·L-1處理最低，比對照降低30.36%，各處理間差異不顯著。結(jié)果表明，腐植酸可提高葉片光合性能，使膜質(zhì)過氧化受到一定程度的抑制，穩(wěn)定細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)抗逆能力。

2.4 腐植酸與西瓜幼苗生長和生理指標(biāo)的相關(guān)性分析

將腐植酸濃度與西瓜幼苗相關(guān)生長和生理指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析可知（表4），腐植酸濃度與幼苗壯苗指數(shù)、根長、根體積、根系活力、MDA含量等指標(biāo)呈多項(xiàng)式正相關(guān)，與株高、莖粗、地上部干質(zhì)量、地下部干質(zhì)量、Chl、CAT、SOD、SP等指標(biāo)的相關(guān)性未達(dá)顯著水平（r﹤0.878）。結(jié)果表明，西瓜幼苗壯苗指數(shù)、根長、根體積、根系活力、MDA含量等指標(biāo)對腐植酸處理的響應(yīng)起關(guān)鍵作用。

3 討論與結(jié)論

腐植酸處理可提高西瓜幼苗株高、莖粗，有利于干物質(zhì)的積累，明顯提高壯苗指數(shù)，這與劉美等[13]對番茄幼苗和王曉麗等[14]對玉米幼苗的研究結(jié)果一致。研究還發(fā)現(xiàn)，西瓜幼苗株高、莖粗、地上部干質(zhì)量、地下部干質(zhì)量與腐植酸使用濃度無明顯的直線性相關(guān)性，除株高外，其他指標(biāo)均表現(xiàn)為隨腐植酸濃度升高先升高后下降再升高的趨勢，在600 mg·L-1或1 200 mg·L-1處理時(shí)達(dá)到最大值，可能是濃度過高導(dǎo)致植物細(xì)胞反滲透，植株體內(nèi)水分的流失或缺乏，從而造成其幼苗的株高、莖粗、地上部干鮮質(zhì)量在較低濃度處理時(shí)出現(xiàn)降低的情況，具體原因還有待于進(jìn)一步研究。

腐植酸作為土壤有機(jī)質(zhì)的主要成分，對培肥地力、改良土壤、改善植物生長微環(huán)境、促進(jìn)作物根系生長具有顯著作用[15]。不同濃度腐植酸均可提高西瓜幼苗根長、根體積、根系活力，但與使用濃度無明顯的直線性相關(guān)性，這在燕麥、番茄等作物上已得到證實(shí)[16-17]。相關(guān)性分析可知，西瓜幼苗根長、根體積、根系活力與腐植酸濃度呈顯著多項(xiàng)式相關(guān)性，表明適宜濃度腐植酸可為植物的根系有較好的生長條件，促使幼苗的根系發(fā)達(dá)，加速根系對營養(yǎng)元素和礦物質(zhì)的吸收，這對培育壯苗來說是有利的。因此，在西瓜育苗中可添加適量腐植酸以提高秧苗質(zhì)量，但應(yīng)注意使用濃度，以防濃度過高抑制根系生長。

腐植酸溶液處理增加了西瓜幼苗葉片葉綠素和可溶性蛋白質(zhì)含量，提高了CAT、SOD活性，降低了丙二醛含量，這與谷端銀等[18]研究結(jié)果一致，可能是因?yàn)楦菜岽龠M(jìn)了西瓜幼苗對Mg或Fe的吸收，從而使葉綠素含量增加，降低細(xì)胞的膜脂過氧化和膜系統(tǒng)損傷程度，減少自由基對細(xì)胞的傷害，從而增強(qiáng)幼苗的抗逆性。相關(guān)性分析可知，丙二醛含量與腐植酸使用濃度呈顯著多項(xiàng)式相關(guān)性，葉綠素、可溶性蛋白質(zhì)含量及CAT、SOD活性等指標(biāo)與腐植酸使用濃度相關(guān)性未達(dá)顯著水平，表明腐植酸可通過降低西瓜幼苗膜脂過氧化程度增強(qiáng)植株抗逆性能，這可能是其調(diào)節(jié)幼苗生長的重要生理機(jī)制之一，其作用機(jī)制還有待進(jìn)一步探究。

本研究在室內(nèi)恒溫條件下，人為設(shè)置4個(gè)腐植酸濃度和使用劑量來探討腐植酸在西瓜幼苗上的應(yīng)用效果，具有一定的局限性，還需進(jìn)一步探討不同栽培季節(jié)的最佳施用劑量和其對移栽后西瓜生長發(fā)育和品質(zhì)的影響，以便使研究結(jié)果更接近實(shí)際生產(chǎn)。同時(shí)，本次試驗(yàn)僅探討了施用腐植酸后西瓜幼苗部分生理指標(biāo)的變化，缺乏系統(tǒng)性，從分子水平上揭示腐植酸對西瓜生長的調(diào)控機(jī)制將是未來進(jìn)一步研究的方向。

綜上所述，腐植酸處理可提高西瓜幼苗葉片相關(guān)保護(hù)酶活性，增加植株抗逆性，改善苗期的光合作用，促進(jìn)根系發(fā)育，有利于干物質(zhì)的積累，明顯提高壯苗指數(shù)。本試驗(yàn)條件下，以600 mg·L-1處理效果最佳，促進(jìn)西瓜穴盤苗生長、培育壯苗效果更好，可為腐植酸在西瓜育苗中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

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