基于海帶渣制備的葉面肥對(duì)彩椒和茭白生長(zhǎng)和品質(zhì)的影響

何梅琳 田雪 江杰 王長(zhǎng)海

摘要：以海帶渣為原料，采用酶解方法制備海帶渣提取物（KWE）作為海藻葉面肥，在大田試驗(yàn)中研究稀釋不同倍數(shù)（10、30、50倍，分別簡(jiǎn)稱KWE10、KWE30和KWE50）的KWE噴施對(duì)彩椒和茭白的生長(zhǎng)發(fā)育、營(yíng)養(yǎng)特性的影響，發(fā)現(xiàn)KWE對(duì)彩椒和茭白的生長(zhǎng)有顯著的促進(jìn)作用。與未噴施KWE的對(duì)照相比，KWE10、KWE30、KWE50處理的彩椒株高增長(zhǎng)量比對(duì)照分別提高14.77%、11.92%和8.38%，彩椒葉片增長(zhǎng)量分別提高9.60%、33.90%和26.71%，彩椒單果質(zhì)量分別增加18.28%、10.08%和7.93%。噴施KWE對(duì)彩椒各品質(zhì)指標(biāo)有明顯改善作用。KWE10處理對(duì)提高彩椒維生素C含量和降低硝酸鹽含量效果最佳，維生素C含量比對(duì)照提高24.70%，硝酸鹽含量降低28.16%。此外，KWE噴施后，彩椒可溶性糖含量顯著提高93.7%～128.0%，可溶性蛋白質(zhì)含量提高25.78%～30.73%。KWE10處理和KWE30處理可提高茭白株高增長(zhǎng)量7～9 cm，在分蘗期平均增加1～2個(gè)分蘗，但對(duì)葉面積無(wú)顯著效果。噴施試驗(yàn)濃度的KWE對(duì)茭白品質(zhì)的改善不顯著。

關(guān)鍵詞：海帶渣;液肥;彩椒;茭白;生長(zhǎng);品質(zhì)

中圖分類號(hào)：S641.3，S645.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000-4440（2020）03-0675-06

Effects of foliar fertilizer produced from kelp waste on the growth and quality of color pepper and water bamboo

HE Mei-lin1，2，TIAN Xue1，JIANG Jie3，WANG Chang-hai1，2

（1.Jiangsu Key Laboratory of Marine Biology， College of Resources and Environmental Science， Nanjing Agricultural University， Nanjing 210095， China;2.Jiangsu Collaborative Innovation Center for Solid Organic Waste Resource Utilization， Nanjing Agricultural University， Nanjing 210095， China;3.Shandong Sunway Saline-Alkali Land Technology Co.， Ltd.， Weifang 261108， China）

Abstract：Kelp waste extracts （KWE） were generated by enzymolysis and were applied as foliar fertilizer in field experiments to study the effects of KWE on the growth and quality of color pepper and water bamboo in this work. KWE was diluted by 10 times， 30 times and 50 times （KWE10， KWE30 and KWE50） and sprayed on color pepper and water bamboo. Results showed that KWE could significantly improve the plant growth of both color pepper and water bamboo. Compared with the control group， the plant height increment of color pepper was promoted by 14.77%， 11.92% and 8.38%， the increment of leaves was increased by 9.60%， 33.90% and 26.71%， and the single fruit weight was improved by 18.28%， 10.08% and 7.93% under treatments of KWE10， KWE30 and KWE50 respectively. The treatment of spraying KWE could significantly improve the quality of color pepper. KWE10 showed the optimal effect on increasing vitamin C content and reducing the nitrate content， with an increase of 24.70% in vitamin C content and a decrement of 28.16% in nitrate content， compared with the control. In addition， the soluble sugar content of color pepper exhibited an increase of 93.7%-128.0%， and the soluble protein content showed an enhancement of 25.78%-30.73% under KWE treatments. There was an elevation in the plant height increment of water bamboo by 7-9 cm and a increase in the tiller number by 1-2 at tillering stage under treatments of KWE10 and KWE30， while there was no significant effect on leaf area. The quality of water bamboo was not improved greatly under treatments with tested concentration of KWE.

Key words：kelp waste;liquid fertilizer;color pepper;water bamboo;growth;quality

中國(guó)海帶的種植規(guī)模、產(chǎn)量均居世界首位[1]。近年來中國(guó)海帶加工行業(yè)每年至少產(chǎn)生1.0×105 t的廢棄物，即海帶渣。海帶渣是海藻酸鈉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的不溶性組分，以及膠液經(jīng)過稀釋、發(fā)泡漂浮處理后產(chǎn)生的懸性固體[2]，其中含有大量的粗纖維、蛋白質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽、氨基酸、殘余褐藻多糖和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑（植物生長(zhǎng)素和脫落酸等）等成分，并含有陸地植物無(wú)法比擬的數(shù)十種礦質(zhì)元素，如鈉、磷、鉀、鎂、鐵、錳、鋅、硼、碘等[3]。在海藻加工行業(yè)海帶渣大部分都作為廢棄物排放，造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。

基于海藻提取物的海藻肥在種植業(yè)的應(yīng)用已得到多個(gè)國(guó)際組織和政府的認(rèn)可。歐盟 IMO 認(rèn)證、OMIR 認(rèn)證和中國(guó)有機(jī)食品技術(shù)規(guī)范等均允許海藻制品作為土壤培肥和改良物質(zhì)，允許使用于作物病蟲害防治中。從海藻中提取的生理活性物質(zhì)被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)和園藝作物上，可產(chǎn)生多種有益效果，如提高種子發(fā)芽率，促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)，增產(chǎn)增質(zhì)[4]，促進(jìn)作物養(yǎng)分吸收[5]，并增強(qiáng)作物對(duì)環(huán)境壓力的耐受性，如耐鹽[6]、抗病能力等[7-8]。

本研究以本實(shí)驗(yàn)室（江蘇省海洋生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）研制的基于海帶渣制備的提取物（KWE）為液肥材料，選擇彩椒、茭白幼苗進(jìn)行葉面噴施試驗(yàn)，探討不同濃度海藻液體肥對(duì)蔬菜幼苗生長(zhǎng)和果實(shí)品質(zhì)的影響，為海藻液體肥在蔬菜上使用提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1海帶渣提取物的制備

試驗(yàn)所用干海帶渣從山東結(jié)晶股份有限公司購(gòu)置，經(jīng)粉碎后過40目標(biāo)準(zhǔn)篩。按料液比1∶15（質(zhì)量比）的比例將海帶渣粉末與磷酸緩沖液（0.2 mol/L NaH2PO4· 2H2O，pH 5.0）混合。參照鄭世燕[9]的方法采用酶解法降解海帶渣中殘留的纖維素、海藻多糖及蛋白質(zhì)等大分子有機(jī)物，獲得的上清液即海帶渣提取物（KWE）作為試驗(yàn)用海藻葉面肥原液，置于-20 ℃保存?zhèn)溆?。海藻葉面肥成分見本實(shí)驗(yàn)室前期研究報(bào)道[10]。

1.2供試材料

試驗(yàn)地點(diǎn)：于2016年11月-2017年9月在常州市金壇市進(jìn)行試驗(yàn)。彩椒試驗(yàn)小區(qū)設(shè)在農(nóng)民種植的大棚內(nèi)，茭白試驗(yàn)小區(qū)設(shè)在露天水田內(nèi)，且兩年內(nèi)未進(jìn)行肥效試驗(yàn)。土壤理化性質(zhì)：全氮（3.23±0.14） g/kg，全磷（0.43±0.01） g/kg，全鉀（5.58±0.20） g/kg，有機(jī)質(zhì)（3.11±0.53） g/kg，速效磷（3.28±0.29） mg/kg，速效鉀（0.14±0.01） g/kg，堿解氮（41.97±0.90） mg/kg，pH值8.03±0.02。彩椒品種為曼迪，茭白品種為浙大2號(hào)。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

海藻葉面肥原液使用前分別稀釋10倍、30倍、50倍（簡(jiǎn)稱KWE10、KWE30、KWE50），在當(dāng)?shù)剞r(nóng)民正常施肥的基礎(chǔ)上進(jìn)行葉面噴施。

1.3.1彩椒幼苗噴施海藻葉面肥試驗(yàn)設(shè)置5個(gè)噴施處理：清水對(duì)照（CK）、KWE10、KWE30、KWE50和市場(chǎng)上某品牌有機(jī)液肥（簡(jiǎn)稱P）。每個(gè)處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，每個(gè)小區(qū)16株。在彩椒移栽后噴施第1次，之后每隔10 d噴施1次（至收獲果實(shí)前共噴施6次），并測(cè)量株高及葉片數(shù)，統(tǒng)計(jì)噴施后的株高增長(zhǎng)量、葉片增加量及單果質(zhì)量。

1.3.2茭白幼苗噴施海藻葉面肥試驗(yàn)設(shè)置3個(gè)處理：清水對(duì)照（CK）、KWE10、KWE30，每個(gè)處理3次重復(fù)。每個(gè)小區(qū)為一壟，約為15 m×1 m，在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選擇5株，并掛上標(biāo)好序號(hào)的標(biāo)牌。在茭白移栽至水田第1次葉面噴施后，按照茭白的生長(zhǎng)期，避開雨天定期噴施（約每隔15 d），并統(tǒng)計(jì)倒數(shù)第3片葉片的長(zhǎng)和寬、株高（將茭白所有葉片捋起到最高點(diǎn)所達(dá)到的高度）及分蘗數(shù)，計(jì)算倒三葉葉面積（長(zhǎng)×寬×0.78）的增加值、茭白株高增長(zhǎng)量及分蘗的增加數(shù)。

1.4硝酸鹽含量測(cè)定

采用高效液相色譜法[11]測(cè)定硝酸鹽含量。將洗凈、晾干、切碎的樣品用組織勻漿機(jī)打碎制成勻漿樣。稱取5 g勻漿樣于燒杯中，加入5 ml飽和硼砂溶液和熱水（70～80 ℃）100 ml，置沸水浴中加熱15 min。冷卻至室溫后加入10 ml亞鐵氰化鉀溶液、10 ml乙酸鋅溶液和2 g活性炭粉，充分搖勻，用水定容至250 ml，抽濾獲得無(wú)色清亮提取液，經(jīng)0.45 μm濾膜過濾后直接用高效液相色譜儀（Agilent 1200）測(cè)定。色譜柱和測(cè)定條件為：安捷倫SB-AqC18柱（250 mm×4.6 mm×5 μm），柱溫（25±1） ℃，進(jìn)樣量20 μl，流動(dòng)相為0.03 mol/L KH2PO4-H3PO4緩沖液（pH3.3），流速1 ml/min，檢測(cè)波長(zhǎng)為204 nm。

1.5可溶性糖和蛋白質(zhì)含量測(cè)定

稱取0.2 g新鮮樣品，加入5～10 ml蒸餾水，于沸水中提取30 min（提取2次），提取液過濾入25 ml容量瓶中，定容至刻度。吸取0.5 ml樣品液，移入試管中，加蒸餾水1.5 ml。采用苯酚硫酸法測(cè)定可溶性糖含量[12]，在485 nm 波長(zhǎng)下測(cè)定吸光值，根據(jù)現(xiàn)配標(biāo)定的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算測(cè)試樣品中可溶性糖含量。

稱取冷凍干燥樣品0.1 g加入8 ml去離子水，冰浴超聲波（400 W）破碎后離心，取上清液定容至10 ml，即為待測(cè)樣品蛋白質(zhì)提取液。取1.0 ml提取液，加入5.0 ml考馬斯亮藍(lán)G-250試劑，充分混合，放置5 min后測(cè)定595 nm波長(zhǎng)下吸光值（A595）。根據(jù)牛血清蛋白標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算蛋白質(zhì)含量。

1.6維生素C（VC）含量測(cè)定

茭白VC含量測(cè)定：稱取茭白鮮樣品10 g，加入5 ml 2%草酸溶液用研缽研碎，轉(zhuǎn)入100 ml容量瓶中，用2%草酸溶液定容后過濾，取濾液10 ml，根據(jù)《植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)》[12]中抗環(huán)血酸測(cè)定法測(cè)定茭白VC含量。

彩椒VC含量測(cè)定：稱取鮮樣品1 g，加入0.04 mol/L KH2PO4溶液冰浴研磨至勻漿，轉(zhuǎn)入離心管中超聲波振蕩20 min，于4 ℃、15 000 r/min離心20 min，取上清液，殘?jiān)貜?fù)提取2次，合并上清液定容至10 ml容量瓶中。0.45 μm微孔濾膜過濾后用高效液相色譜儀（Agilent 1200）測(cè)定VC含量。色譜柱和測(cè)定條件為：安捷倫SB-AqC18柱（250 mm×4.6 mm×5 μm），流動(dòng)相0.05 mol/L KH2PO4∶甲醇（95∶5，體積比），流速1 ml/min，柱溫（25±1） ℃，檢測(cè)波長(zhǎng)265 nm，進(jìn)樣量10 μl。

1.7數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析（ANOVA，LSD法），P<0.05表示處理間差異顯著。

2結(jié)果與分析

2.1海藻葉面肥噴施對(duì)彩椒和茭白生長(zhǎng)的影響

施肥10～20 d，與CK相比，噴施不同濃度的KWE和商用P肥對(duì)彩椒株高的生長(zhǎng)量無(wú)顯著影響（表1）。施肥30 d時(shí)，KWE10處理的株高增長(zhǎng)量顯著高于對(duì)照，但其他處理與對(duì)照相比無(wú)顯著差異。施肥40 d時(shí)，KWE30處理的株高增長(zhǎng)量略高于CK，施肥50 d后則顯著高于CK。但KWE50處理和商用P肥處理在施肥50 d后，其株高增長(zhǎng)量?jī)H略高于CK。在整個(gè)施肥期，KWE10處理和KWE30處理的株高增長(zhǎng)量比對(duì)照分別提高14.77%和11.92%。其中KWE10處理在促進(jìn)彩椒植株生長(zhǎng)方面起效最快，效果最佳，植株最高，而KWE30處理和KWE50處理雖起效較慢，但是通過后期的追肥仍可達(dá)到提高株高的效果。

統(tǒng)計(jì)彩椒葉片數(shù)增加量（表1）發(fā)現(xiàn)，施肥10 d時(shí)5個(gè)處理間無(wú)顯著差異。施肥20 d時(shí)，與CK相比，KWE10處理的葉片數(shù)增加量已有顯著提高。施肥30 d時(shí)，KWE10處理和KWE30處理的葉片數(shù)與CK相比顯著增多。然而噴施海藻葉面肥40 d時(shí)，KWE10處理的葉片增加量與CK相近，而KWE30、KWE50處理的葉片增加速度變快，平均約比CK增加10片。施肥50 d時(shí)，KWE30、KWE50處理的彩椒葉片數(shù)增加量最顯著。

CK為清水對(duì)照，KWE10、KWE30、KWE50分別為原液稀釋10倍、30倍、50倍的海藻葉面肥，P為某品牌有機(jī)液肥。不同小寫字母表示不同施肥處理間差異顯著（P<0.05）。

如表1和圖1所示，與對(duì)照和商用P肥相比，在彩椒生長(zhǎng)過程中噴施KWE可以顯著增加葉片數(shù)，且可以顯著增大葉面積。高濃度海藻葉面肥（KWE10處理）在噴施初期對(duì)彩椒葉片增長(zhǎng)有顯著的促進(jìn)作用，較低濃度海藻葉面肥（KWE30、KWE50處理）則在施肥后期對(duì)彩椒葉片生長(zhǎng)有顯著促進(jìn)作用。海藻葉面肥對(duì)作物營(yíng)養(yǎng)元素的吸收及轉(zhuǎn)移與噴施時(shí)期和次數(shù)有關(guān)[4]。試驗(yàn)結(jié)果表明，至少在第3次噴施后彩椒才充分吸收KWE的營(yíng)養(yǎng)成分。本試驗(yàn)用海帶渣制備的海藻葉面肥與鮮海藻制備的海藻肥效果相似，均能提高辣椒的葉長(zhǎng)、葉寬、株高[13-14]。

各處理見表1注。

由表2可知，與CK相比，KWE10、KWE30處理的茭白株高平均增加7～9 cm，分蘗數(shù)量平均比CK增加1～2個(gè)，但KWE10處理與KWE30處理間株高增長(zhǎng)量和分蘗增加數(shù)量無(wú)顯著差異。KWE10處理與KWE30處理的倒三葉葉面積比對(duì)照略有增大，但差異不顯著。

KWE中殘余的海藻酸可以降低水的表面張力，提高保水性，同時(shí)增大液肥與葉面的接觸面積，使水溶性物質(zhì)更容易通過莖葉表面細(xì)胞膜進(jìn)入作物細(xì)胞，提高作物對(duì)海藻提取物營(yíng)養(yǎng)成分的吸收[15]。海帶渣中的大分子多糖成分如褐藻淀粉、木聚糖、巖藻多糖、藻聚糖、褐藻糖膠等經(jīng)酶解后生成大量的小分子糖，主要成分是葡萄糖[10]，可為植株的快速生長(zhǎng)提供充足的營(yíng)養(yǎng)。同時(shí)KWE中富含植物生長(zhǎng)所必需的大量元素N、P、K等，亦是保證彩椒和茭白快速生長(zhǎng)的重要因素。海藻多糖經(jīng)不完全酶解后可轉(zhuǎn)化成海藻寡糖，一定濃度的海藻寡糖不但可以促進(jìn)作物對(duì)多種形態(tài)氮（硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、酰胺態(tài)氮）的吸收[16]，還可以促進(jìn)磷、鈣、鎂、硼、錳、鋅等礦質(zhì)元素的吸收[17]。此外，海帶提取物所含的細(xì)胞激動(dòng)素、吲哚乙酸、多胺等植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑均在植物生長(zhǎng)發(fā)育和礦質(zhì)元素運(yùn)輸中發(fā)揮重要作用[18]。

各處理見表1注。不同小寫字母表示不同處理間差異顯著（P<0.05）。

2.2海藻葉面肥對(duì)彩椒品質(zhì)的影響

在彩椒成熟期，每個(gè)處理隨機(jī)摘取5個(gè)成熟彩椒果實(shí)，測(cè)定其品質(zhì)指標(biāo)。結(jié)果（圖2）表明，與CK相比，KWE10處理的單果質(zhì)量顯著提高18.28%，KWE30處理和KWE50處理單果質(zhì)量略有提高，分別提高10.08%和7.93%，但差異不顯著。

各處理見表1注。不同小寫字母表示不同處理間差異顯著（P<0.05）。

中國(guó)蔬菜硝酸鹽允許量標(biāo)準(zhǔn)為432 mg/kg。圖2顯示，噴施KWE后彩椒果實(shí)的硝酸鹽含量均未超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，且顯著低于CK。其中KWE10處理效果最佳，與CK相比，硝酸鹽含量降低28.16%。有研究結(jié)果表明，海藻提取液對(duì)果蔬的硝酸鹽含量有顯著的降低效果[19]。范雅姝等[20]發(fā)現(xiàn)添加不同氮源的復(fù)配海藻肥可以降低生菜硝酸鹽含量達(dá)50%以上。此外，本試驗(yàn)中所用的KWE中含有多種海帶多糖，也對(duì)降低硝酸鹽含量有一定效果[21]。

施用KWE10和商用P肥的彩椒VC含量顯著提高，與CK相比較分別提高了24.70%和28.04%，但噴施低濃度海藻葉面肥的KWE30、KWE50處理的VC含量與CK均沒有顯著差異（圖2）。有研究結(jié)果表明，海藻提取物可顯著提高一些果蔬的VC含量。陳靈芝等施用海藻葉面肥后辣椒的VC含量達(dá)到980 mg/kg，較對(duì)照提高23.3%[22]。

噴施不同濃度的KWE和商用P肥的彩椒果實(shí)可溶性糖含量顯著高于CK，其含量提高了93.7%～128.0%，但3個(gè)KWE濃度處理間無(wú)顯著差異（圖2）。海藻葉面肥能促進(jìn)植株光合作用，從而增加可溶性糖積累[23]。陳靈芝等施用海藻葉面肥后辣椒可溶性糖含量為25.2 g/kg，與對(duì)照相比提高4.1%[22]。噴施KWE可顯著提高彩椒中可溶性蛋白質(zhì)含量，KWE10、KWE30、KWE50處理的彩椒可溶性蛋白質(zhì)含量分別比對(duì)照增加25.78%、30.73%和28.91%。施用海藻葉面肥能提高可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖、脯氨酸等脅迫調(diào)節(jié)物質(zhì)含量，增強(qiáng)作物對(duì)逆境脅迫的抗性[4]。

2.3海藻葉面肥對(duì)茭白品質(zhì)的影響

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，噴施KWE對(duì)茭白的品質(zhì)無(wú)顯著改善（圖3），僅KWE10處理略有效果，較對(duì)照VC含量提高10.18%，硝酸鹽含量降低4.43%，可溶性糖含量增加5.29%。由于試驗(yàn)期間正值多雨季節(jié)，葉面肥被雨水淋失，嚴(yán)重影響茭白對(duì)葉面肥的吸收。不同采收期對(duì)茭白品質(zhì)有較大影響，且茭白分批成熟[24]，本研究采收的茭白為施肥后第2輪收獲的，由噴施海藻葉面肥產(chǎn)生的影響減弱，導(dǎo)致茭白品質(zhì)與對(duì)照無(wú)顯著差異。此外，茭白喜肥耐肥[25]，可能需要提高施肥次數(shù)、肥料濃度及施肥量來增強(qiáng)KWE效果。高濃度KWE（如KWE原液）是否對(duì)茭白的生長(zhǎng)和品質(zhì)有效果，仍需待進(jìn)一步研究。

各處理見表1注。不同小寫字母表示不同處理間差異顯著（P<0.05）。

3討論

KWE對(duì)彩椒、茭白植株的生長(zhǎng)有顯著的促進(jìn)作用。較高濃度的海藻葉面肥（KWE10處理和KWE30處理）對(duì)彩椒植株的株高增長(zhǎng)量促進(jìn)效果優(yōu)于低濃度處理（KWE50處理），而較低濃度的海藻葉面肥（KWE30、KWE50處理）對(duì)彩椒葉片生長(zhǎng)的促進(jìn)效果較KWE10處理顯著。噴施高濃度海藻葉面肥（KWE10處理）對(duì)提高彩椒單果質(zhì)量效果最佳。噴施KWE可顯著提高茭白株高，增加分蘗數(shù)，但對(duì)葉面積無(wú)顯著影響。

噴施KWE對(duì)彩椒品質(zhì)有顯著的改善作用。KWE10處理對(duì)提高彩椒的維生素C含量和降低硝酸鹽含量效果最佳。試驗(yàn)濃度的KWE均能提高彩椒的可溶性糖和蛋白質(zhì)含量。噴施KWE對(duì)茭白的品質(zhì)無(wú)顯著改善效果。

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（責(zé)任編輯：張震林）