根施聚天門冬氨酸對日光溫室黃瓜生長、產(chǎn)量及礦質(zhì)元素吸收的影響

黃 毅 李衍素 賀超興 于賢昌

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所，北京100081）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，設(shè)施園藝已經(jīng)成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。2013年設(shè)施蔬菜栽培面積達(dá)368萬hm2，產(chǎn)值7 800億元，占種植業(yè)產(chǎn)值的25%。但目前我國設(shè)施蔬菜生產(chǎn)過程中，施肥嚴(yán)重過量，肥料利用率偏低，氮素利用率約30%，比先進(jìn)國家低30個百分點，磷肥利用率約14%，鉀肥利用率約28%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家（吳建富 等，2003；陳杰 等，2005；郭世榮 等，2012）。另一方面，為了追求高產(chǎn)存在不合理施用化肥的現(xiàn)象，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分不平衡、次生鹽漬化、肥料浪費、生產(chǎn)成本增加等問題，嚴(yán)重威脅著人類的健康和生態(tài)環(huán)境安全（張維理 等，2004）。黃瓜是我國設(shè)施栽培的主要蔬菜之一，其種植面積已達(dá)到設(shè)施蔬菜栽培面積的5%，但依舊面臨著單位面積產(chǎn)量低、農(nóng)藥用量大等問題（孫玉河 等，2010）。提高設(shè)施黃瓜產(chǎn)量和肥料利用率，對我國設(shè)施黃瓜發(fā)展具有重要的意義。

聚天門冬氨酸（polyaspartic acid，PASP），別名聚天冬氨酸，是一種新型的環(huán)境友好型高分子材料，其含有像蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)一樣的酰胺基團(tuán)和羧酸側(cè)鏈，既能完全降解又具有螯合功能，是目前世界上公認(rèn)的“綠色化學(xué)品”，因此被越來越多地應(yīng)用在日化、農(nóng)業(yè)、水處理等領(lǐng)域（Tomida et al.，1997；方莉和譚天偉，2001）。在農(nóng)業(yè)應(yīng)用方面，聚天門冬氨酸可用于植物種子的包衣，具有提高發(fā)芽率和保墑的作用。因聚天門冬氨酸具有良好的殺蟲、滅菌和分散能力，還可將聚天門冬氨酸用于農(nóng)藥，既可保護(hù)植物不受病蟲侵害，又可與農(nóng)藥其他成分復(fù)配，使其在植物表面潤濕、分散、增溶和滲透，充分發(fā)揮農(nóng)藥的藥效（Sanders，1998）。聚天門冬氨酸在土壤中一般施用8 d后可生物降解，20 d后降解達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，完全符合新型環(huán)保試劑和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求（Tao et al.，2004）。另一方面，聚天門冬氨酸在土壤中很容易進(jìn)入植物的根部，可吸收和富集根部周圍土壤中對植物有用的元素，提高肥料利用率，減少肥料施用量，而且還能減少水分流失，從而增強(qiáng)農(nóng)作物對養(yǎng)分和水分的高效吸收，促進(jìn)農(nóng)作物生長、提高產(chǎn)量（Kinnersley et al.，1994，1997）。小麥生產(chǎn)添加聚天門冬氨酸，可以促進(jìn)小麥分蘗，提高冬小麥產(chǎn)量，提高氮肥利用率（孫克剛 等，2015）。姜雯等（2007）研究發(fā)現(xiàn)，施肥時添加一定量的聚天門冬氨酸，可以提高玉米幼苗葉片葉綠素含量、葉片硝酸還原酶活性和光合作用，同時增加植株干物質(zhì)的積累，提高植株根系對氮、鉀的吸收和肥料利用效率。上述研究為聚天門冬氨酸的實際生產(chǎn)應(yīng)用提供了一定的科學(xué)依據(jù)，但多針對大田作物和果樹等，在蔬菜生產(chǎn)上的應(yīng)用研究較少。本試驗通過根施不同量的聚天門冬氨酸，研究其對日光溫室黃瓜生長、產(chǎn)量以及礦質(zhì)元素吸收的影響，為聚天門冬氨酸在設(shè)施黃瓜生產(chǎn)上的應(yīng)用提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗于2016年8月2日至11月15日在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所日光溫室內(nèi)進(jìn)行。供試黃瓜（Cucumis sativusL.）品種為中農(nóng)26號，由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所提供。供試試劑聚天門冬氨酸由上海荻龍實業(yè)有限公司生產(chǎn)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥98%。供試育苗基質(zhì)為無土營養(yǎng)基質(zhì)，按草炭∶蛭石=2∶1（V/V）的比例混合。設(shè)施內(nèi)黃瓜栽培土壤理化性質(zhì)為：有機(jī)質(zhì)含量408.06 g·kg-1，全氮4.02%，全鉀 18.05 g·kg-1，全磷 2 381 mg·kg-1，速效氮 240.40 mg·kg-1，速效鉀 547.5 mg·kg-1，速效磷13.65 mg·kg-1。栽培畦寬0.8 m左右，長5.5 m左右，共12畦，栽培面積約53 m2，共種植240株黃瓜。生長期根據(jù)具體生長狀況共追施黃瓜專用水溶肥〔氮≥16%，磷≥5%，鉀≥26%，黃腐酸≥12%，活性鈣≥10%，硼≥5%，中微量元素≥8%，由金億?。ㄌ旖颍┥锟萍加邢薰旧a(chǎn)〕8 kg。

8月2日催芽，8月3日播種，8月17日黃瓜幼苗兩葉一心時定植。共設(shè)4個處理，分別為CK（常規(guī)栽培，每次聚天門冬氨酸處理時澆同量自來水）、T1（30 mg·株-1聚天門冬氨酸）、T2（60 mg·株-1聚天門冬氨酸）、T3（90 mg·株-1聚天門冬氨酸），每處理共60株，6次重復(fù)，每重復(fù)10株，采用田間土壤栽培，隨機(jī)區(qū)組排列，定植2 d后開始根施聚天門冬氨酸處理：將聚天門冬氨酸溶于一定量清水中，通過滴灌滴施到植株根部。之后每隔7 d處理1次，截至拉秧共滴施13次。試驗田其他管理均按常規(guī)方法進(jìn)行。

1.2 測定項目

在黃瓜定植50 d后（10月5日，共處理7次），每個處理隨機(jī)選取長勢良好的18株植株，用卷尺測量黃瓜植株株高（莖基部到生長點的距離），用游標(biāo)卡尺測量莖粗（地上部1 cm位置），并統(tǒng)計其葉片數(shù)。

10月6日，每個處理選12株長勢良好的植株，取白色、活性高的根尖，采用氯化三苯基四氮唑（TTC）比色法（高俊鳳， 2006）測定黃瓜根系活力。

10月8日（晴天）上午11：00，每個處理隨機(jī)選取長勢良好的18株植株，使用Li-6400 便攜式光合測定儀（美國Li-Cor 公司）測定黃瓜植株功能葉（上數(shù)第4片葉）的光合速率（Pn）、胞間CO2濃度（Ci）、氣孔導(dǎo)度（Gs）和蒸騰速率（Tr），測定時設(shè)定光量子通量密度（PFD）為400 μmol·m-2·s-1，CO2濃度為 350～360 μL·L-1，葉溫為（25 ± 1）℃。

10月8日（晴天），每個處理隨機(jī)選取第12片葉片（上數(shù)第4片葉），樣本均勻混合后，采用丙酮浸提法測定黃瓜葉片的葉綠素含量（高俊鳳，2006）。

采收期（10月20日）摘取生長一致、成熟度良好的黃瓜果實樣品，采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量，采用考馬斯亮藍(lán)G-250 染色法測定可溶性蛋白質(zhì)含量，采用茚三酮比色法測定游離氨基酸含量，采用二甲苯萃取比色法測定VC含量（王學(xué)奎和黃見良，2015）。同時測定果實中全氮、全磷、全鉀含量，全氮含量采用ATC-165凱氏定氮儀測定，全磷、全鉀含量采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-AEC）分析方法測定。

11月13日，每個處理隨機(jī)選取24株長勢良好的植株，進(jìn)行全株干、鮮質(zhì)量的測定，干質(zhì)量測定方法：105 ℃殺青30 min，75 ℃烘干48 h后稱重。同時進(jìn)行植株全磷、全氮、全鉀含量的測定，測定方法與果實中全氮、全磷、全鉀含量的測定方法一致。

10月2日開始采收，11月15日拉秧，按小區(qū)統(tǒng)計產(chǎn)量，計算黃瓜單株產(chǎn)量和每667 m2產(chǎn)量。

分別在定植前、黃瓜定植60 d后（10月10日，已處理8次）取0～20 cm土壤樣品，測定速效氮、速效磷、速效鉀含量（魯如坤，2000；譚和平 等，2010）。

植物氮（磷、鉀）吸收量（mg·株-1）=植株氮（磷、鉀）含量×植株整株干質(zhì)量+果實氮（磷、鉀）含量×果實干質(zhì)量

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)的計算和作圖采用Microsoft Excel 2013軟件，數(shù)據(jù)的單因素方差分析采用DPS v7.05軟件，差異顯著性檢驗（α=0.05）采用Duncan新復(fù)極差法。

2 結(jié)果與分析

2.1 根施聚天門冬氨酸對日光溫室黃瓜生長的影響

與對照相比，根施60 mg·株-1（T2）和90 mg·株-1（T3）聚天門冬氨酸處理顯著增加了黃瓜的株高、葉片數(shù)、根系活力，其中根施60 mg·株-1的處理效果較好，株高、葉片數(shù)、根系活力分別比對照增加5.05%、7.41%和7.98%。根施聚天門冬氨酸顯著促進(jìn)了全株干、鮮質(zhì)量的增加，60 mg·株-1處理效果最為顯著，全株干、鮮質(zhì)量分別比對照增加16.24%、11.16%（表1）。

表1 根施聚天門冬氨酸對日光溫室黃瓜生長的影響

2.2 根施聚天門冬氨酸對日光溫室黃瓜葉片葉綠素含量和光合作用的影響

根施一定量的聚天門冬氨酸提高了黃瓜葉片中色素的含量（表2）。與對照相比，根施60、90 mg·株-1處理對增加葉綠素a和葉綠素b含量的效果最為顯著。60 mg·株-1處理的黃瓜植株葉片中葉綠素a、葉綠素b含量分別比對照增加14.97%、19.58%，90 mg·株-1處理的黃瓜植株葉片中葉綠素a、葉綠素b含量分別比對照增加12.83%、16.88%。根施聚天門冬氨酸顯著提高了植株葉片的光合速率，以60 mg·株-1處理影響最為顯著，相比對照增加了33.33%。根施聚天門冬氨酸60 mg·株-1和90 mg·株-1顯著增加了胞間CO2濃度、蒸騰速率，分別比對照增加了10.86%、6.50% 和12.25%、4.87%。 根 施 60 mg· 株-1處理的植株葉片氣孔導(dǎo)度相比對照顯著增加了10.38%。

表2 根施聚天門冬氨酸對日光溫室黃瓜葉片葉綠素含量和光合作用的影響

2.3 根施聚天門冬氨酸對日光溫室黃瓜果實品質(zhì)的影響

由表3可以看出，根施60 mg·株-1和90 mg·株-1聚天門冬氨酸處理的黃瓜果實中VC含量顯著高于對照，分別增加4.47%、4.12%。根施聚天門冬氨酸處理的黃瓜果實可溶性蛋白和可溶性糖含量均顯著高于對照，但根施一定量的聚天門冬氨酸對果實中游離氨基酸含量并沒有顯著影響。由此可知，根施60、90 mg·株-1的聚天門冬氨酸提高了黃瓜果實的品質(zhì)。

表3 根施聚天門冬氨酸對日光溫室黃瓜果實品質(zhì)的影響mg·g-1（FW）

2.4 根施聚天門冬氨酸對土壤速效養(yǎng)分含量的影響

由表4可以看出，根施60、90 mg·株-1的聚天門冬氨酸可以顯著提高土壤速效氮、速效磷、速效鉀的含量，提高土壤養(yǎng)分含量。60 mg·株-1處理的土壤中速效氮、速效磷、速效鉀含量分別比對照增加 20.91%、31.65%、35.87%。

表4 根施聚天門冬氨酸對土壤速效養(yǎng)分含量的影響mg·kg-1

2.5 根施聚天門冬氨酸對日光溫室黃瓜植株氮、磷、鉀吸收量的影響

由表5可以看出，根施聚天門冬氨酸對黃瓜植株氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量的影響與黃瓜株高、生物量的趨勢一致，根施聚天門冬氨酸的處理植株氮、磷、鉀吸收量顯著高于對照。其中60 mg·株-1處理的效果最為顯著，相比對照每株氮、磷、鉀吸收量分別增加30.29%、33.00%、36.39%。由于生長過程中各處理的肥料施用量是相等的，可見根施聚天門冬氨酸能提高肥料的利用率。

2.6 根施聚天門冬氨酸對日光溫室黃瓜產(chǎn)量的影響

由表6可以看出，在黃瓜生長過程中，根施一定量的聚天門冬氨酸可以顯著增加黃瓜的產(chǎn)量。其中根施60 mg·株-1處理對黃瓜單株產(chǎn)量、單株果數(shù)和總產(chǎn)量的增加最為顯著，與對照相比，分別增加17.85%、20.92%和17.85%。

表5 根施聚天門冬氨酸對日光溫室黃瓜植株氮、磷、鉀吸收量的影響

表6 根施聚天門冬氨酸對日光溫室黃瓜產(chǎn)量的影響

3 討論

3.1 根施聚天門冬氨酸對日光溫室黃瓜植株生長發(fā)育的影響

根施一定量聚天門冬氨酸有利于紫穗槐的生長，相比于對照，增加了新梢直徑、新梢高度、葉片數(shù)和葉面積（王婷 等，2010）。在水稻生長施肥過程中添加一定量的聚天門冬氨酸，能夠促進(jìn)水稻分蘗，增加根質(zhì)量、苗高、葉片長度和寬度，提高水稻產(chǎn)量（Ju et al.，2013）。本試驗研究發(fā)現(xiàn)，根施60 mg·株-1聚天門冬氨酸，黃瓜植株株高、莖粗、葉片數(shù)、根系活力、葉綠素含量、光合速率、胞間CO2濃度等相比對照都顯著增加，促進(jìn)了日光溫室黃瓜植株的生長發(fā)育，這與前人研究結(jié)果基本一致。

3.2 根施聚天門冬氨酸對土壤養(yǎng)分含量以及黃瓜植株氮、磷、鉀吸收量的影響

Ju等（2013）和Deng等（2015）的研究表明，在施肥過程中添加一定量的聚天門冬氨酸，能夠促進(jìn)水稻對氮元素的吸收。謝方淼等（2011）、侯曉娜和王旭（2014）、Deng等（2014）發(fā)現(xiàn)用聚天門

冬氨酸作為肥料增效劑，可使土壤中氮含量保持較高的有效性，增加了土壤肥力，促進(jìn)了作物對氮元素的吸收。土壤中施用聚天門冬氨酸，可使氧化態(tài)和富集的Zn轉(zhuǎn)化為水溶性、弱酸性、還原態(tài)Zn，有利于植株的吸收（關(guān)連珠 等，2013）。本試驗研究表明，根施60 mg·株-1聚天門冬氨酸，土壤速效氮、速效磷、速效鉀的含量相比對照顯著增加了20.91%、31.65%、35.87%。黃瓜植株對氮、磷、鉀的吸收量分別顯著增加了30.29%、33.00%、36.39%，因此，根施聚天門冬氨酸提高了肥料的利用率。前人研究表明，聚天門冬氨酸能夠提高土壤中速效氮、磷、鉀的含量，促進(jìn)植株對其吸收，主要原因是聚天門冬氨酸為多肽高分子聚合物，同時具有?；?、羧基和酰胺基等活性集團(tuán)，具有極強(qiáng)的螯合、分散、吸附等能力，且配伍性極佳，因此能夠活化土壤中固定態(tài)的養(yǎng)分元素，減少礦質(zhì)元素的揮發(fā)和流失；另一方面，聚天門冬氨酸能改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤陽離子代換量，提高土壤保肥能力（Kinnersley et al.，1994，1997）。

3.3 根施聚天門冬氨酸對日光溫室黃瓜產(chǎn)量的影響

研究發(fā)現(xiàn)，在水稻施肥時添加一定量的聚天門冬氨酸，可以增加水稻分蘗數(shù)，提高水稻產(chǎn)量（Ju et al.，2013；Deng et al.，2015）。 冷 一 欣 等（2005）也研究證實，根施聚天門冬氨酸同源多肽能夠促進(jìn)玉米生長，提高玉米產(chǎn)量。本試驗結(jié)果表明，在日光溫室秋冬茬黃瓜生長過程中，根施一定量的聚天門冬氨酸可以顯著增加黃瓜產(chǎn)量，根施60 mg·株-1處理對黃瓜單株產(chǎn)量、單株果數(shù)和總產(chǎn)量的增加最為顯著，分別比對照增加17.85%、20.92%和17.85%。根施聚天門冬氨酸，每667 m2成本約為50元，按每667 m2黃瓜產(chǎn)量15 000 kg、平均售價1.0元·kg-1計算，黃瓜增產(chǎn)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益約2 678元，效益增加明顯。其增產(chǎn)可能是由于聚天門冬氨酸自身的特性，聚天門冬氨酸能夠活化土壤中固定態(tài)的養(yǎng)分元素，保持土壤水分，進(jìn)而提高水肥利用率，促進(jìn)黃瓜生長、增加產(chǎn)量（Kinnersley et al.，1994，1997）。

4 結(jié)論

在日光溫室秋冬茬黃瓜生長過程中根施一定量的聚天門冬氨酸，不僅能夠促進(jìn)黃瓜植株的生長發(fā)育，增加黃瓜產(chǎn)量，還能夠提高植株對氮、磷、鉀礦質(zhì)元素的吸收量和肥料利用率，提高土壤速效氮、磷、鉀的含量。本試驗中聚天門冬氨酸根施的最適濃度為60 mg·株-1。本試驗為結(jié)合水肥一體化利用聚天門冬氨酸促進(jìn)日光溫室秋冬茬黃瓜的生長提供了一定的理論依據(jù)，但由于試驗設(shè)計和條件的限制，對于是否存在更合適的聚天門冬氨酸用量以及最優(yōu)根施時間和次數(shù)都需進(jìn)一步試驗。

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山東德州新增3家供港蔬菜基地

2018年1月，國家質(zhì)檢總局公布最新供港蔬菜備案種植場名單，德州3家蔬菜種植企業(yè)上榜，分別是山東溢佳設(shè)施蔬菜生產(chǎn)基地、雷集朱莊樂農(nóng)蔬菜基地、山東金魯班有機(jī)農(nóng)業(yè)科技有限公司。此次德州新增供港蔬菜基地面積143 hm2，品種近50種，預(yù)計產(chǎn)量3 500 t。

供港蔬菜基地在食品安全保障、監(jiān)管力度方面要求十分嚴(yán)格?；氐耐寥?、水源、空氣等全部符合要求才準(zhǔn)予備案。生產(chǎn)過程必須嚴(yán)格按照內(nèi)地和香港的有機(jī)生產(chǎn)規(guī)程生產(chǎn)，并實行全過程監(jiān)管，嚴(yán)格抽檢，檢驗標(biāo)準(zhǔn)中僅農(nóng)殘限量就有3 300多項，并經(jīng)常修訂，一旦有一項抽檢不合格，基地便進(jìn)入“黑名單”。德州檢驗檢疫局發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，提前介入，多次到田間地頭，看地形，查環(huán)境，幫助企業(yè)科學(xué)規(guī)劃，建立追溯體系；立足風(fēng)險分析，從農(nóng)業(yè)投入品管理、田間管理、自檢能力、檔案管理等方面進(jìn)行嚴(yán)格審核監(jiān)管，確保供港蔬菜質(zhì)量安全；加強(qiáng)對基地管理人員食品防護(hù)、追溯體系培訓(xùn)，提高基地管理水平，保障蔬菜質(zhì)量的穩(wěn)定性。

（新農(nóng)網(wǎng)）