大葱伴生栽培对日光温室甜瓜生理指标和产量的影响

倪栋 陈应素 周艳丽

摘要：为了研究大葱伴生栽培对日光温室甜瓜生理指标和产量的影响，采用盆栽试验方法，以大葱伴生甜瓜和单作甜瓜为研究对象，对甜瓜叶片的光合参数、保护酶活性、根系活力的动态变化及产量等指标进行测定。结果表明，大葱伴生处理可显著提高甜瓜的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和叶绿素含量;在甜瓜生长中后期，大葱伴生处理可提高甜瓜的根系活力和保护酶活性，同时抑制甜瓜MDA含量的增加;大葱伴生处理甜瓜的产量比单作处理增加了12.7%，且差异达显著水平。综合表明，大葱伴生处理在减缓甜瓜叶绿素降解速度和抑制氧自由基积累的同时还提高了净光合速率和根系活力，从而延缓甜瓜叶片的衰老，进而增加产量。

关键词：伴生栽培;大葱;甜瓜;生理指标;产量;日光温室;保护酶活性

中图分类号： S652.01  文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2021）17-0141-04

收稿日期：2021-01-13

基金项目：吉林省教育厅“十三五”科学技术项目（编号：JJKH20190938KJ）。

作者简介：倪 栋（1996―），男，江苏常州人，硕士研究生，主要从事蔬菜栽培与生理生态研究。E-mail：1972775285@qq.com。

通信作者：周艳丽，博士，副教授，主要从事蔬菜栽培与生理生态教学与研究工作。E-mail：zhouyanli7427@163.com。

甜瓜（Cucumis melon L.）为葫芦科一年生蔓性草本植物，在我国各地广泛栽培，在我国北方地区多以日光温室和塑料大棚设施栽培为主。然而设施蔬菜由于连续种植、单一栽培以及农药和肥料的大量使用，根际土壤的微生态环境逐渐恶化，使得蔬菜的生长发育受到抑制，产量大幅降低，设施蔬菜生产的可持续发展受到制约[1-3]，因此，改善设施内土壤环境、平衡土壤养分、降低土传病害的危害已经成为设施蔬菜栽培过程中亟待解决的重要问题。

目前，有学者认为利用不同植物间的化感作用来减轻或消除连作障碍的发生将是比较安全的措施之一，西北农林科技大学和东北农业大学科研团队研究发现，利用大蒜和分蘖洋葱的套作、间作、轮作、伴生或“闲填”模式，会使土壤微生态环境得以改善，可以促进作物生长发育，提高产量和品质，从而减轻或克服土壤的连作障碍[4-8]。伴生是一种特殊的间作模式，不以收获伴生作物为目的。分蘖洋葱伴生模式可以提高番茄的根系活力，促进对磷和锰矿质养分的吸收，同时还能够提高番茄对灰霉病的抗性[9];还能够通过减少土壤中酚类物质积累、降低土壤酸化和盐碱化程度，来改善土壤生态环境，促进番茄植株的生长[10];李玉红研究发现，分蘖洋葱伴生能够提高番茄根系保护酶活性和番茄根系抗黄萎病相关基因的表达[11];大葱和大蒜伴生栽培可促进黄瓜的生长，增产显著[12]。本研究依据大葱具有生长期长、耐热的特点，采用盆栽的方式，拟以设施内大葱伴生甜瓜的栽培模式，以大葱伴生和非伴生甜瓜植株为研究对象，分析甜瓜不同生长期根系生长发育情况以及光合性能和保护酶活性的动态变化，初步探明大葱伴生对甜瓜根系生长、叶片生理指标、产量和品种的影响，评价大葱伴生甜瓜栽培模式的可行性，以期为消减甜瓜连作障碍有效措施的研究提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试甜瓜品种为景路甜蜜王，大葱品种为普威长夏。供试土壤取自吉林农业大学园艺学院蔬菜教学基地甜瓜连作5年的地块，土壤基本理化性质：有机质含量为58.35 g/kg，碱解氮含量为99.47 mg/kg，速效磷含量为201.24 mg/kg，速效钾含量为 701.25 mg/kg，pH值为7.01。

1.2 试验设计

试验采用盆栽方式，于2020年4―10月在吉林农业大学园艺学院蔬菜教学基地进行，试验设甜瓜单作（DZ）与大葱伴生（BS）2个处理，每个处理30盆，3次重复，共180盆。具体方法：先将土壤与有机肥按20 ∶1体积比混匀后分别均匀装入规格为26 cm×21 cm的黑色营养钵中，将营养钵按照 45 cm×90 cm 的株行距摆放在大棚内，6月23日将5株株高为20 cm的大葱沿着营养钵的边缘均匀地移栽到营养钵中，6月25日直播甜瓜种子于营养钵的中心位置，每钵3粒，甜瓜2叶1心时间苗，选留1株健壮秧苗，吊蔓栽培，当植株具有5～6张真叶时去掉主蔓生长点，选留2条长势一致的子蔓，抹掉孙蔓侧芽，分别在第7节和第15节留瓜，待子蔓20张叶时摘心，常规肥水管理。

待子蔓第7张叶片叶腋处雌花开放时，对第7张叶进行标记，以后每隔10 d取样1次，共取样5次，进行指标测定，3次重复。收获期选取长势一致的植株进行品质测定和产量统计。

1.3 测定项目与方法

光合参数采用LI-6400XT便携式光合测定仪于晴天的09：00―11：00进行测定;叶绿素含量、保护酶活性、根系活力和丙二醛（MDA）含量均参考王学奎等的方法进行测定[13];总根表面积采用Epson Expression 1200XL根系扫描仪进行测定;可溶性固形物含量采用MHY-22747手持式糖量计进行测定;果实硬度采用FT-327水果硬度计进行测定;根据平均单果质量、单株结瓜数和栽培密度统计出产量。

1.4 数据处理

数据整理采用Excel 2010软件完成，差异显著性分析采用SAS V9数据处理软件完成。

2 结果与分析

2.1 大葱伴生对甜瓜光合参数的影响

由图1可以看出，大葱伴生甜瓜与单作甜瓜第7张叶净光合速率、气孔导度等光合生理指标随着植株的生长均呈现出先升高后降低的变化趋势，各指标均在标记后第20天达到最高。由图1-A可知，伴生处理甜瓜的净光合速率在第10天、第20天、第30天和第40天时均显著高于单作处理（P<0.05），分别比单作处理增加了12.9%、10.1%、16.2%、38.9%。由图1-B可知，伴生处理甜瓜的气孔导度在第40天时比单作處理增加了22.8%，差异达显著水平（P<0.05），其余4个时期伴生处理均高于单作处理，但差异未达显著水平。由图 1-C 可知，伴生处理甜瓜的蒸腾速率在第10天、第20天、第30天和第40天时均显著高于单作处理（P<0.05）。由图1-D可知，伴生处理甜瓜的叶绿素含量在第30天和第40天时显著高于单作处理（P<0.05），分别比单作处理增加了5.5%、13.1%。表明大葱伴生可以增强甜瓜叶片的光合能力，有利于光合产物的积累。

2.2 大葱伴生对甜瓜根系生长发育的影响

根的生长情况和活力水平直接影响地上部的生长和营养状况及产量水平。由图2-A可知，伴生处理甜瓜根系活力在整个取样期内均高于单作处理，在甜瓜生长前期2个处理之间差异未达显著水平，在第7张叶标记后的第40天和第50天时，伴生处理甜瓜根系活力显著高于单作处理（P<0.05），分别增加了9.8%、6.5%。由图2-B可知，总根表面积的变化趋势与根系活力相同，在第7张叶标记后的第40天和第50天时，伴生处理比单作处理分别增加了11.7%、8.8%，差异均达显著水平（P<0.05）。表明，大葱伴生可以促进甜瓜根系的生长，进而提高养分和水分的吸收能力。

2.3 大葱伴生对甜瓜保护酶活性和丙二醛含量的影响

第7张叶随着标记时间的增加逐渐衰老，超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性、过氧化物酶（POD）活性和丙二醛（MDA）含量的变化见图3。由图3-A、图3-B、图3-C可以看出，3种酶的活性均呈现出先升高后降低的变化趋势。由图3-A可知，伴生处理甜瓜SOD活性在第7张叶标记第30天、第40天和第50天时显著高于单作处理（P<0.05）。由图3-B可知，CAT活性在第20天时最高，各处理间差异未达显著水平，但在第40天和第50天时伴生处理均显著高于单作处理（P<0.05）。由图3-C可知，POD活性在第30天时最高，各处理间差异未达显著水平，但在第40天和第50天时伴生处理均显著高于单作处理（P<0.05）。由图3-D可知，叶片中MDA含量随着时间的延长逐渐增加，单作处理在第40天时迅速增加，显著高于伴生处理（P<0.05）。表明，大葱伴生可以提高甜瓜保护酶活性，同时抑制MDA含量的积累，从而能够延缓甜瓜叶片衰老。

2.4 大葱伴生对甜瓜果实品质和产量的影响

由表1可知，伴生处理与单作处理对甜瓜果实硬度和可溶性固形物含量的影响差异不显著;伴生处理甜瓜单果质量、单株产量及产量均显著高于单作处理（P<0.05），伴生处理单果质量比单作处理增加了13.1%，产量增加了12.7%。

3 讨论与结论

伴生是一种特殊的间作模式，是将2种或2种以上的植物栽种在一起。分蘖洋葱伴生可以提高番茄的根系活力，促进番茄植株的生长[8];提高黄瓜幼苗的抗性[14];番茄在大葱伴生栽培模式下光合作用显著高于单作处理，长势优于单作[15];大葱间作栽培模式下的桔梗根SOD、POD、CAT活性均显著提高，MDA含量显著降低[16]。本试验对大葱伴生甜瓜叶片光合参数、保护酶活性、根系发育情况以及产量和品质进行分析，结果表明，大葱伴生处理甜瓜第7张叶片的叶绿素含量均高于单作处理，且在标记后的第30天、第40天、第50天差异达显著水平;净光合速率均高于单作处理，除标记后的第30天和第50天外，其余时期差异均达显著水平。许多研究表明，叶片衰老程度越严重，叶绿素含量越低，净光合速率也越低[17]。本研究还表明，与甜瓜单作相比，大葱伴生处理甜瓜的叶绿素降解速度比单作处理慢，整个标记时期内积累的净光合产物较多，对产量的提高能够起到积极的作用。大葱伴生甜瓜根系活力和总根表面积均高于单作处理，有利于养分和水分的吸收，促进植物生长，大葱伴生甜瓜的单果质量和产量明显高于单作处理，这与夏秀波等的研究结果[15]一致。

SOD、POD和CAT活性以及MDA含量不仅可以作为逆境生理指标，比较作物的抗逆能力，也可以作为鉴定叶片衰老的生理生化指标[18-19]。本试验结果表明，大葱伴生处理甜瓜标记的第7张叶片生长后期（第40天和第50天）SOD、POD和CAT活性显著高于单作处理，MDA含量显著低于单作处理，这一结果与孙文帅的研究结果[16]一致，说明被标记的第7张叶片生育后期，大葱伴生处理能够有效阻止甜瓜叶片高浓度氧的积累，防止细胞膜的膜脂过氧化作用，对叶片起到保护作用，从而延缓甜瓜叶片衰老。综上，大葱伴生对于设施甜瓜生产具有积极的效果，但是对于设施连作土壤微生态环境的影响目前还不清楚，还有待于进一步研究。

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