腐植酸对西瓜幼苗生长及生理特性的影响

高玉红 李海伦 王慧颖 闫生辉 李晓慧

摘    要：为探明腐植酸对西瓜幼苗生长的促进作用及其生理基础，以小果型西瓜‘黄蜜隆为试材，采用不同浓度腐植酸浸种与浇灌幼苗处理相结合，探讨其对西瓜幼苗地上部、根系生长及叶片相关生理特性的影响。结果表明，腐植酸处理可提高西瓜幼苗株高、茎粗、根长、根体积，有利于干物质积累，使壮苗指数提高25.84%～37.91%，根系活力提高10.40%～18.36%;同时，增加了叶片叶绿素和可溶性蛋白质含量，提高了CAT、SOD活性，使丙二醛含量降低6.69%～30.36%;以600 mg·L-1腐植酸处理效果最佳，其壮苗指数提高29.34%，且与1 200 mg·L-1处理差异不显著。相关性分析结果显示，腐植酸浓度与西瓜幼苗根长、根体积、根系活力、MDA含量等指标呈多项式相关性。综上所述，腐植酸主要通过调节根系统生长和降低膜脂过氧化程度，促进西瓜幼苗的生长发育，以600 mg·L-1处理效果较好。

关键词：西瓜;幼苗;腐植酸;生长发育;生理特性

中图分类号：S651+S606 文献标志码：A 文章编号：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机高分子物质，被用于改良土壤，化肥增效，提高根系吸收水分及养分的能力，增强植物抗性[1]。国内外相关学者相继开展腐植酸在不同作物上应用效果研究，并确认腐植酸具有促进植物新陈代谢，提高作物的产量与品质等多方面的作用[2-3]。毕军等[4]认为腐植酸水溶肥料具有改善小麦生物学性状、促进植株生长发育等作用;李效民等[5]研究认为在辣椒田冲施腐植酸肥料能有效改善辣椒的农艺性状和商品性能;陈艺齐等[6]和陈琦等[7]研究认为腐植酸对花椰菜和莴苣均有明显的增产及品质改良效果。腐植酸已被公认是一种符合绿色农业发展要求的高效有机肥料，具有广阔的推广和应用前景。

我国是世界上西瓜生产和消费的第一大国，据统计，2018年全国西瓜种植面积约151.79万hm2，产量达 6 153.69万t[8]。西瓜产业在增加农民收入，促进乡村振兴中发挥着重要作用。目前，腐植酸作为一种有机肥料，已经引起广大西瓜科研和生产者的广泛关注。崔海涛等[9]研究认为腐植酸类物质对西瓜种子生长有明显的促进作用;周超等[10]研究认为腐植酸液体叶面肥可显著增加西瓜产量，并改善品质。而有关腐植酸对西瓜幼苗作用效果的报道较少，为此，本文采用腐植酸浸种与幼苗浇灌相结合的方法，探讨其对西瓜幼苗生长发育及生理特性的影响，以期探明腐植酸对西瓜幼苗生长的促进作用及生理基础，为腐植酸在西瓜育苗上的应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试西瓜品种为‘黄蜜隆，由河南省农业科学院园艺研究所选育。供试腐植酸为黑色粉末状，纯度60%，水分含量6.59%，CEC为3.99 meq·g-1，总酸性基 4.61 meq·g-1，羧基1.75 meq·g-1，酚羟基2.88 meq·g-1，由山东创新腐植酸科技有限公司生产。

1.2 方法

试验2019年7—10月在河南省农业科学院园艺研究所植物生理实验室进行，采用随机区组设计。挑选饱满度质量一致的西瓜种子，先温汤浸种15 min，吸干表面水，然后分别用质量浓度为300 mg·L-1，600 mg·L-1，900 mg·L-1，1 200 mg·L-1 的4种不同处理的腐植酸液剂浸种6 h，清水浸種作为对照处理，均匀地放在铺有两层对应质量浓度腐植酸浸湿的滤纸上，放入28 ℃恒温培养箱中暗处理3 d催芽，每一天换一次滤纸，洗去表面黏性物质。选取发芽的种子播种于盛有混合基质（V蛭石∶V珍珠岩=1∶1）的32孔穴盘中，放在人工气候室培养，待西瓜苗长到2叶1心时，浇灌与浸种浓度相同的腐植酸溶液，共5个处理浓度，3次重复，每个重复2盘幼苗64株，每个处理一次浇灌750 mL，每5 d浇灌一次，共浇2次。

1.3 测定项目与方法

待幼苗长到4叶1心时，每个处理随机选取5株进行相关形态和生理指标的测定。

株高（根茎相交处到最高生长点的长度）、茎粗（根茎相交处上方约1 cm处），分别用游标卡尺和直尺测量;地上部和地下部干质量均先在105 ℃下杀青15 min，然后放置80 ℃烘箱中过夜烘至恒重;根体积采用排水法[11]测定;根系活力采用TTC法，叶绿素含量（Chl）采用乙醇提取比色法，超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮蓝四唑光化还原法，丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法，过氧化氢酶（CAT）活性采用紫外吸收法，可溶性蛋白质含量（SP）测定采用考马斯亮蓝 G-250染色法，均参照赵世杰[12]的方法进行测定。

按下列公式计算幼苗的壮苗指数。

壮苗指数=（茎粗/株高+根干质量/地上部干质量）×全株干质量。

1.4 数据分析

试验所得的数据采用Excel 2007软件进行处理和制表，采用SPSS21.0统计软件进行单因素方差分析（One-Way ANOVA），采用最小显著极差法（LSD）进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 腐植酸对西瓜幼苗生长的影响

由表1可知，不同浓度的腐植酸处理均可提高西瓜幼苗株高、茎粗、地上部和地下部干质量、壮苗指数。其株高、茎粗、地上部干质量都以300 mg·L-1和600 mg·L-1处理较高，其中，株高分别比对照提高26.48%和23.48%，显著高于其他处理;茎粗分别比对照提高 8.42%和10.59%，显著高于对照，但与其他处理差异不显著;地上部干质量比对照提高28.42%和29.14%，与其他处理间差异未达显著水平。地下部干质量以1 200 mg·L-1处理最高，比对照提高122.86%，显著高于对照，但与其他处理差异不显著。壮苗指数以1 200 mg·L-1处理最高，比对照提高37.91%，与浓度600 mg·L-1处理差异不显著，但显著高于其他处理。结果表明，不同浓度的腐植酸处理均可促进西瓜幼苗生长，从整体上来看，600 mg·L-1和1 200 mg·L-1处理对幼苗素质提升作用更明显。

2.2 腐植酸对西瓜幼苗根系生长的影响

由表2可知，不同浓度腐植酸均可增加西瓜幼苗根系根长、根体积、根系活力。各处理幼苗根长均显著高于对照，根体积、根系活力与对照差异不显著。其中根长、根系活力以600 mg·L-1处理最高，分别比对照提高50.39%、18.36%，根体积以1 200 mg·L-1处理最高，比对照提高100%。结果表明，不同浓度腐植酸对西瓜幼苗根长生长有明显的促进作用，从使用效果和节约生产成本综合来看，以600 mg·L-1处理效果最佳。

2.3 腐植酸对西瓜幼苗叶片生理特性的影响

由表3可知，不同浓度腐植酸处理均能提高西瓜幼苗叶片Chl、SP含量和CAT、SOD活性，降低叶片MDA含量。叶片SOD 活性和Chl、SP含量以600 mg·L-1处理最高，分别比对照提高10.55%、27.20%、13.95%，其中，Chl含量显著高于对照，但与其他处理差异不显著;SOD 活性和SP含量各处理间差异不显著。叶片CAT含量以1 200 mg·L-1处理最高，比对照提高6.51%，显著高于对照，与其他处理间差异不显著。叶片MDA含量以1 200 mg·L-1处理最低，比对照降低30.36%，各处理间差异不显著。结果表明，腐植酸可提高叶片光合性能，使膜质过氧化受到一定程度的抑制，稳定细胞膜结构，从而增强抗逆能力。

2.4 腐植酸与西瓜幼苗生长和生理指标的相关性分析

将腐植酸浓度与西瓜幼苗相关生长和生理指标进行相关性分析可知（表4），腐植酸浓度与幼苗壮苗指数、根长、根体积、根系活力、MDA含量等指标呈多项式正相关，与株高、茎粗、地上部干质量、地下部干质量、Chl、CAT、SOD、SP等指标的相关性未达显著水平（r﹤0.878）。结果表明，西瓜幼苗壮苗指数、根长、根体积、根系活力、MDA含量等指标对腐植酸处理的响应起关键作用。

3 讨论与结论

腐植酸处理可提高西瓜幼苗株高、茎粗，有利于干物质的积累，明显提高壮苗指数，这与刘美等[13]对番茄幼苗和王晓丽等[14]对玉米幼苗的研究结果一致。研究还发现，西瓜幼苗株高、茎粗、地上部干质量、地下部干质量与腐植酸使用浓度无明显的直线性相关性，除株高外，其他指标均表现为随腐植酸浓度升高先升高后下降再升高的趋势，在600 mg·L-1或1 200 mg·L-1处理时达到最大值，可能是浓度过高导致植物细胞反渗透，植株体内水分的流失或缺乏，从而造成其幼苗的株高、茎粗、地上部干鲜质量在较低浓度处理时出现降低的情况，具体原因还有待于进一步研究。

腐植酸作为土壤有机质的主要成分，对培肥地力、改良土壤、改善植物生长微环境、促进作物根系生长具有显著作用[15]。不同浓度腐植酸均可提高西瓜幼苗根长、根体积、根系活力，但与使用浓度无明显的直线性相关性，这在燕麦、番茄等作物上已得到证实[16-17]。相关性分析可知，西瓜幼苗根长、根体积、根系活力与腐植酸浓度呈显著多项式相关性，表明适宜浓度腐植酸可为植物的根系有较好的生长条件，促使幼苗的根系发达，加速根系对营养元素和矿物质的吸收，这对培育壮苗来说是有利的。因此，在西瓜育苗中可添加适量腐植酸以提高秧苗质量，但应注意使用浓度，以防浓度过高抑制根系生长。

腐植酸溶液处理增加了西瓜幼苗叶片叶绿素和可溶性蛋白质含量，提高了CAT、SOD活性，降低了丙二醛含量，這与谷端银等[18]研究结果一致，可能是因为腐植酸促进了西瓜幼苗对Mg或Fe的吸收，从而使叶绿素含量增加，降低细胞的膜脂过氧化和膜系统损伤程度，减少自由基对细胞的伤害，从而增强幼苗的抗逆性。相关性分析可知，丙二醛含量与腐植酸使用浓度呈显著多项式相关性，叶绿素、可溶性蛋白质含量及CAT、SOD活性等指标与腐植酸使用浓度相关性未达显著水平，表明腐植酸可通过降低西瓜幼苗膜脂过氧化程度增强植株抗逆性能，这可能是其调节幼苗生长的重要生理机制之一，其作用机制还有待进一步探究。

本研究在室内恒温条件下，人为设置4个腐植酸浓度和使用剂量来探讨腐植酸在西瓜幼苗上的应用效果，具有一定的局限性，还需进一步探讨不同栽培季节的最佳施用剂量和其对移栽后西瓜生长发育和品质的影响，以便使研究结果更接近实际生产。同时，本次试验仅探讨了施用腐植酸后西瓜幼苗部分生理指标的变化，缺乏系统性，从分子水平上揭示腐植酸对西瓜生长的调控机制将是未来进一步研究的方向。

综上所述，腐植酸处理可提高西瓜幼苗叶片相关保护酶活性，增加植株抗逆性，改善苗期的光合作用，促进根系发育，有利于干物质的积累，明显提高壮苗指数。本试验条件下，以600 mg·L-1处理效果最佳，促进西瓜穴盘苗生长、培育壮苗效果更好，可为腐植酸在西瓜育苗中的应用提供理论依据。

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