含海藻酸有機(jī)水溶肥料對(duì)低溫脅迫下菜椒幼苗生長(zhǎng)的影響

宋修超 張楊 高巖 韓西紅 秦益民

（1 青島明月海藻集團(tuán)有限公司，山東 青島 266400；農(nóng)業(yè)部海藻類肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2 青島市黃島區(qū)植物保護(hù)站；3 海藻活性物質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

海藻肥料是以海洋藻類為原料，經(jīng)特殊生理生化工藝手段（物理提取法、化學(xué)水解法、酶解法），從海藻中提取有利于植物生長(zhǎng)發(fā)育的天然活性物質(zhì)和富集在海藻體內(nèi)的礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素，包括海藻酸、海藻多糖、酚類化合物、萜類化合物、甘露醇、甜菜堿、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)（細(xì)胞分裂素、赤霉素、生長(zhǎng)素和脫落酸等）、維生素、氨基酸、高度不飽和脂肪酸和氮、磷、鉀及鐵、硼、鉬、鈣、鎂、碘、鋅、錳、銅等大中微量元素及有益元素。通過特殊工藝進(jìn)行提取濃縮或與其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行科學(xué)的復(fù)配，極大地保留了海藻本身活性成分，是一種新型無(wú)公害的綠色肥料。海藻肥料作為一種新型生物肥料，在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用十分廣泛。

溫度是影響作物生長(zhǎng)的重要環(huán)境因子之一。在低溫脅迫下作物生長(zhǎng)會(huì)受到抑制，嚴(yán)重時(shí)減產(chǎn)甚至絕產(chǎn)。王強(qiáng)等[1]研究認(rèn)為，低溫脅迫下海藻源物質(zhì)，可有效提高植物根系活力和葉片脯氨酸含量，提高植物的抗低溫能力。吳文杰等[2]通過研究海藻源物質(zhì)對(duì)低溫脅迫蔬菜生長(zhǎng)的效應(yīng)，表明海藻稀釋液在提高蔬菜抗低溫脅迫效應(yīng)方面有一定的作用。丁晨曦等[3]研究認(rèn)為，海藻肥在提高作物對(duì)脅迫的抗性方面起到重要作用。劉璇等[4]研究認(rèn)為，海藻糖可以緩解由于低溫脅迫而引起的玉米幼苗根系生長(zhǎng)受到抑制的現(xiàn)象，增加生物量的積累。

目前關(guān)于海藻類產(chǎn)品對(duì)提高作物產(chǎn)量及品質(zhì)的研究較多，而針對(duì)含海藻酸有機(jī)水溶肥料對(duì)低溫脅迫下菜椒幼苗生長(zhǎng)的研究較少。鑒于含海藻酸有機(jī)水溶肥料促進(jìn)植物生長(zhǎng)和誘導(dǎo)抗逆性的作用，以及含海藻酸有機(jī)水溶肥料低施高效的特點(diǎn)，以含海藻酸有機(jī)水溶肥料為外源物質(zhì)，旨在探討根施含海藻酸有機(jī)水溶肥料對(duì)低溫脅迫下菜椒幼苗生長(zhǎng)的影響，為含海藻酸有機(jī)水溶肥料在作物抗低溫冷害中的應(yīng)用提供理論和實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018 年在青島明月藍(lán)海生物科技有限公司試驗(yàn)田進(jìn)行，供試土壤取自青島明月藍(lán)海生物科技有限公司試驗(yàn)田，土壤類型為黃棕壤土，基本理化性質(zhì)為：pH 值6.16，有機(jī)質(zhì)9.4g/kg，速效鉀80.53mg/kg，速效磷40.62mg/kg，速效氮92.56mg/kg，水溶性總鹽0.8g/kg。供試菜椒品種為“荷椒13”。含海藻酸有機(jī)水溶肥料（粉劑，有機(jī)質(zhì)≥45.0%、K2O≥12.0%、pH 值：8.0～10.0、水不溶物≤2.0%、水分≤5.0%，主要原料：泡葉藻），由青島明月藍(lán)海生物科技有限公司提供。

種子處理：選擇籽粒飽滿的菜椒種子浸種24h，用0.5%的磷酸三鈉表面消毒7min，滅菌蒸餾水反復(fù)沖洗3 次后，除去浮于水面的干癟種子，濾干備用，播種在32 孔方形育苗穴盤中，育苗基質(zhì)為草炭∶蛭石∶珍珠巖=6∶3∶1 的混合物，每個(gè)穴播種1 粒菜椒種子。

幼苗處理：待幼苗長(zhǎng)至3 葉1 心后移栽形態(tài)長(zhǎng)勢(shì)基本一致的幼苗至花盆中，花盆高度19cm，直徑22cm，裝土3.8kg。7d 后，分別根系澆灌30mL 不同濃度的含海藻酸有機(jī)水溶肥料（0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3mg/L），分別用H1、H2、H3、H4、H5、H6表示，以清水為對(duì)照，每個(gè)處理設(shè)3 次重復(fù)。根系澆灌含海藻酸有機(jī)水溶肥料48h 后，將幼苗移入RXZ 型人工智能氣候箱（江蘇寧波儀器廠）中進(jìn)行低溫處理（晝溫/夜溫=15℃/4℃），光周期為14h，光照強(qiáng)度10000lx，空氣相對(duì)濕度為60%，72h 后轉(zhuǎn)移至正常生長(zhǎng)條件下（晝溫/夜溫=25℃/16℃），24h 后進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

株高（根基部到生長(zhǎng)點(diǎn)）、根長(zhǎng)（根基部到根尖生長(zhǎng)點(diǎn)）采用直尺測(cè)量；地上部鮮干重和地下部鮮干重用電子天平測(cè)定；莖基粗度采用游標(biāo)卡尺測(cè)定；葉綠素含量的測(cè)定采用丙酮與無(wú)水乙醇等體積混合液提取，722 型分光光度計(jì)測(cè)定。壯苗指數(shù)=（莖粗/株高+根干重/地上部干重）×全株干重。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2007 和SPSS 13.0 分析數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度含海藻酸有機(jī)水溶肥料對(duì)低溫脅迫下菜椒幼苗株高、莖基粗度、地上鮮干重的影響

由表1 可知，在低溫脅迫處理后，澆灌不同濃度的含海藻酸水溶肥料后，菜椒幼苗的株高及莖基粗度均顯著高于清水處理CK，以澆灌海藻酸水溶肥料濃度為0.2mg/L 的H4處理株高及莖基粗度數(shù)值最大，分別較CK 高36.87%、37.96%。澆灌不同濃度的含海藻酸水溶肥料的菜椒幼苗地上鮮、干重均高于澆灌清水處理，以H4處理的菜椒幼苗地上鮮、干重?cái)?shù)值較CK 處理差異最顯著，分別較CK 處理高44.04%、38.00%。

表1 不同濃度含海藻酸有機(jī)水溶肥料對(duì)低溫脅迫下菜椒幼苗株高、莖基粗度、地上鮮干重的影響

隨著澆灌含海藻酸水溶肥料濃度的增加，菜椒幼苗的株高、莖基粗度、地上鮮重及地上干重?cái)?shù)值總體呈先上升后下降的趨勢(shì)，其中以含海藻酸水溶肥料濃度為0.2mg/L 的H4處理各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)值最大。各處理中，H4、H5處理的菜椒幼苗株高、莖基粗度及地上鮮、干重各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)值最大，但在0.05 水平上差異不顯著，說明澆灌濃度為0.2～0.25mg/L 的含海藻酸水溶肥料是促進(jìn)菜椒幼苗地上部分生長(zhǎng)的最適宜濃度。

2.2 不同濃度含海藻酸有機(jī)水溶肥料對(duì)低溫脅迫下菜椒幼苗根長(zhǎng)、地下鮮干重的影響

K.gabndhiyappan 等[5]通過研究發(fā)現(xiàn)，芝麻經(jīng)海藻提取物浸種處理的幼苗主根長(zhǎng)、根系生長(zhǎng)有顯著的提高。嵇洪軍等[6]通過海藻提取物在水稻上的應(yīng)用研究表明，海藻提取物可以促進(jìn)水稻根系生長(zhǎng)，增加結(jié)實(shí)率和干粒重。

由表2 可知，低溫處理下，澆灌不同濃度的含海藻酸有機(jī)水溶肥料在一定程度上均能顯著提高菜椒幼苗根系的生長(zhǎng)，對(duì)菜椒幼苗根長(zhǎng)、地下鮮重、地下干重各項(xiàng)指標(biāo)的增加幅度分別為20.29%～47.63%、14.26%～45.92%、16.05%～44.44%。隨著含海藻酸有機(jī)水溶肥料澆灌濃度的增加，菜椒幼苗根長(zhǎng)、地下鮮重、地下干重各項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)值均呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，其中以含海藻酸水溶肥料濃度為0.2mg/L的H4處理增加效果最顯著，說明澆灌含海藻酸水溶肥料的濃度并不是越大越好，濃度過大反而會(huì)一定程度上抑制菜椒幼苗根系的生長(zhǎng)。

表2 不同濃度含海藻酸有機(jī)水溶肥料對(duì)低溫脅迫下菜椒幼苗根長(zhǎng)、地下鮮干重的影響

2.3 不同濃度含海藻酸有機(jī)水溶肥料對(duì)低溫脅迫下菜椒壯苗指數(shù)的影響

壯苗指數(shù)是衡量秧苗素質(zhì)的的重要指標(biāo)，能比較客觀地反應(yīng)秧苗的生長(zhǎng)發(fā)育情況，一般情況下，壯苗指數(shù)值越大，秧苗質(zhì)量越高。

由圖1 可知，與清水對(duì)照處理相比，低溫處理下澆灌不同濃度的含海藻酸水溶肥料均能不同程度地提高菜椒幼苗的壯苗指數(shù)，并隨著含海藻酸水溶肥料濃度的增加而呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，以含海藻酸水溶肥料濃度為0.2mg/L 的H4處理增加效果最顯著，增加幅度為45.45%，其次為含海藻酸水溶肥料濃度為0.25mg/L 的H5處理，增幅為41.22%，并且H4與H5差異不顯著。說明澆灌含海藻酸水溶肥料能提高菜椒幼苗的質(zhì)量，促進(jìn)菜椒幼苗的生長(zhǎng)，并以海藻酸水溶肥料濃度范圍為0.2～0.25mg/L 處理的菜椒幼苗生長(zhǎng)發(fā)育情況最好，該濃度范圍是澆灌菜椒幼苗的最適濃度。

圖1 不同濃度含海藻酸有機(jī)水溶肥料對(duì)低溫脅迫下菜椒壯苗指數(shù)的影響

2.4 不同濃度含海藻酸有機(jī)水溶肥料對(duì)低溫脅迫下菜椒幼苗葉綠素含量的影響

葉綠素是植物光合作用必不可少的重要物質(zhì)，不僅可以反映植物光合作用強(qiáng)度，也能夠體現(xiàn)植物植物的健康狀況。由圖2 可知，6 種不同濃度含海藻酸有機(jī)水溶肥料的施肥處理對(duì)菜椒幼苗葉綠素含量均有不同程度的提高，提高13.00%～36.77%。一定濃度范圍內(nèi)，菜椒幼苗葉綠素的含量隨著含海藻酸有機(jī)水溶肥料濃度的增加而呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。李宗勵(lì)等[7]通過研究3 種海藻提取液對(duì)綠豆和小麥幼苗生長(zhǎng)及其抗鹽性的影響，表明海帶、剛毛藻和帶形蜈蚣藻提取液都能顯著地增加綠豆和小麥幼苗葉綠素含量。

圖2 不同濃度含海藻酸有機(jī)水溶肥料對(duì)低溫脅迫下菜椒葉綠素含量的影響

該研究中，以含海藻酸有機(jī)水溶肥料濃度為0.15～0.25mg/L 澆灌的菜椒幼苗葉綠素含量最高，當(dāng)濃度達(dá)到0.3mg/L 時(shí)，菜椒幼苗葉綠素的含量下降，但高于對(duì)照。說明一定濃度范圍內(nèi)，含海藻酸有機(jī)水溶肥料對(duì)菜椒幼苗葉綠素含量起到促進(jìn)作用，能一定程度上提高菜椒幼苗的光合作用。但在較高濃度下，含海藻酸有機(jī)水溶肥料對(duì)菜椒幼苗葉綠素的提高程度降低。

3 結(jié)論與討論

作物在生長(zhǎng)過程中經(jīng)常會(huì)受到各種不適于其生長(zhǎng)的不良環(huán)境的影響，如干旱、洪澇、高溫、低溫等，從而影響作物的正常生長(zhǎng)發(fā)育，甚至導(dǎo)致作物死亡。相關(guān)研究表明，通過添加一些外源物質(zhì)，可以提高作物的抗性，降低外界不良環(huán)境對(duì)作物正常生長(zhǎng)的影響。

海藻提取物中含有豐富的生物活性物質(zhì)（如多糖、多肽、萜類、氨基酸、大量元素、微量元素等）。有關(guān)研究報(bào)道顯示，在作物生長(zhǎng)發(fā)育的適宜時(shí)期，施用海藻提取物能在某種程度上提高作物的抗逆性[7]。迄今為止，國(guó)內(nèi)外已大量研究海藻類肥料在作物上的應(yīng)用效果，結(jié)果表明使用海藻類肥料對(duì)提高作物產(chǎn)量、改善品質(zhì)、提高抗病蟲害能力等方面有顯著效果。保萬(wàn)魁等[8]研究發(fā)現(xiàn)施用海藻提取物能提高小油菜抗鹽分脅迫能力。吳光斌等[9]研究表明，海洋藻類中含有的大量生理活性物質(zhì)共同參與植物體內(nèi)有機(jī)物質(zhì)及無(wú)機(jī)成分的運(yùn)輸，強(qiáng)化了植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，刺激植物體內(nèi)非特異性活性因子的產(chǎn)生以及調(diào)節(jié)內(nèi)源激素的平衡，對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育起著重要的調(diào)節(jié)作用。王云峰等發(fā)現(xiàn)在蔬菜上施用海藻提取物，均能對(duì)作物的抗逆性產(chǎn)生積極作用[10]。

孫錦等[11]研究證實(shí)，使用不同濃度的海藻提取液處理番茄幼苗，均可以提高番茄的抗旱能力，其中以2.0g/L 的海藻提取液處理效果最明顯。從研究結(jié)果中可知，根系澆灌不同濃度含海藻酸有機(jī)水溶肥料能增加低溫脅迫下菜椒幼苗的株高、莖粗、地上鮮干重及根長(zhǎng)、地下鮮干重和葉綠素的含量，提高菜椒幼苗的壯苗指數(shù)，說明根系澆灌不同濃度含海藻酸有機(jī)水溶肥料，能夠降低菜椒幼苗的低溫脅迫程度，這與前人的研究結(jié)果一致。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著含海藻酸水溶肥料濃度的增加，對(duì)低溫脅迫下菜椒幼苗生長(zhǎng)的促進(jìn)作用呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，以0.2mg/L 的含海藻酸水溶肥料處理促進(jìn)生長(zhǎng)效果最明顯，說明該濃度是實(shí)驗(yàn)條件下最適合使用的濃度。

綜上所述，含海藻酸水溶肥料可以緩解低溫脅迫下幼苗生長(zhǎng)受到抑制的現(xiàn)象，對(duì)提高菜椒抗低溫脅迫效應(yīng)方面有一定的功效，能促進(jìn)菜椒幼苗地上部分的生長(zhǎng)及根系的發(fā)育，提高葉片光合作用。值得強(qiáng)調(diào)，在試驗(yàn)室中進(jìn)行與大田生長(zhǎng)環(huán)境相比有一定的差異，在實(shí)踐中廣泛應(yīng)用這一研究結(jié)果，還需要進(jìn)行大量廣泛的田間試驗(yàn)操作，以確定其具有實(shí)際推廣效果。