不同類型氮肥對番茄穴盤基質(zhì)育苗的影響

劉新紅，宋修超，馬 艷，羅 佳，郭德杰

（江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長江下游平原農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210014）

自20世紀(jì)80年代以來，穴盤育苗已經(jīng)成為重要的生產(chǎn)形式［1-2］，因地制宜選擇大量農(nóng)業(yè)廢棄物作為基質(zhì)材料進(jìn)行育苗，既可以解決農(nóng)業(yè)廢棄物資源化問題，又可以解決育苗基質(zhì)來源問題［3-4］，可謂一舉兩得。中藥渣是藥用植物經(jīng)熬煮后的產(chǎn)物，其中剩余養(yǎng)分能夠作為栽培材料進(jìn)行育苗［5-6］。鑒于中藥渣廢棄物每年大量產(chǎn)生并逐年增長［7-9］，許多學(xué)者以中藥渣為主要原料，進(jìn)行育苗基質(zhì)的配方篩選和應(yīng)用，并取得了一定的效果［8，10-11］。但是研究表明，為了實(shí)現(xiàn)壯苗目標(biāo)，中藥渣基質(zhì)育苗仍然需要施肥以滿足育苗期間基質(zhì)養(yǎng)分的供應(yīng)強(qiáng)度［8，12-13］。

研究發(fā)現(xiàn)生物廢棄物發(fā)酵酶解后獲得的復(fù)合氨基酸液，含有多種游離氨基酸和活性有機(jī)碳，可以作為植物生長的優(yōu)質(zhì)氮源［14-16］。在蔬菜、水果、小麥、玉米和棉花等作物上應(yīng)用后均收到了良好的效果［17-18］，能夠改善光合效率、增加葉綠素、促進(jìn)生長和提高品質(zhì)［19-20］。另外，施用氨基酸肥還可以改良土壤環(huán)境，抑制連作障礙［21］，對鹽脅迫下的種子萌發(fā)、健苗和壯苗具有正向促進(jìn)作用［22］。

近年來，生物有機(jī)廢棄物發(fā)酵獲得氨基酸的生產(chǎn)工藝已經(jīng)有較大的改進(jìn)［23］，為了解復(fù)合氨基酸液對穴盤育苗的影響。本研究以化學(xué)氮肥為參照，采用一種生物發(fā)酵氨基酸液產(chǎn)品進(jìn)行基施使用，對番茄穴盤育苗效果進(jìn)行研究，旨在為穴盤育苗生產(chǎn)過程提供施肥技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本試驗(yàn)采用的基質(zhì)材料成分是中藥渣和少量的蛭石、椰糠。其中中藥渣是從江蘇康緣藥業(yè)的常規(guī)廢棄藥渣獲取并經(jīng)過充分腐熟后的產(chǎn)物，粒徑2mm，pH 7.6，EC 5.6 mS·cm-1，其它成分均購自南京市花卉市場。復(fù)合基質(zhì)的理化性狀如表1所示。供試氨基酸濃縮液來自于波蘭栢富公司酶解動物源氨基酸原液，粗蛋白含量30%，有機(jī)質(zhì)含量31.5%。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)3個處理，分別是不施肥對照（CK）、化肥銨態(tài)氮（CF）和氨基酸氮（AA），處理2和3不同形態(tài)氮肥施用量按照每千克干基質(zhì)0.1g N進(jìn)行折算，其中化肥氮以氯化銨為氮源。試驗(yàn)開始前，首先將準(zhǔn)備好的復(fù)合基質(zhì)混合均勻，之后將各處理所用肥料溶于1 L水中（對照處理采用超純水進(jìn)行），再與基質(zhì)進(jìn)行充分混合后裝在穴盤中備用。各處理重復(fù)4次。

表1 供試育苗基質(zhì)基本理化性狀

試驗(yàn)于2019年10至11月在江蘇省農(nóng)科院玻璃溫室內(nèi)進(jìn)行。番茄品種為金棚一號，種子先在控溫環(huán)境下進(jìn)行催芽，出芽后播種于準(zhǔn)備好的穴盤內(nèi)，每穴一顆，常規(guī)澆水管理，待苗長至五葉一心時進(jìn)行采樣和各指標(biāo)測定。

1.3 指標(biāo)測定方法

試驗(yàn)在成苗期一次性采樣，測定株高、莖粗、葉片量、地上部和地下部干重、根長、根投影面積、根平均直徑、根表面積和根體積。首先在每個穴盤內(nèi)避開周邊位置隨機(jī)取樣10株，用SPAD儀（SPAD，KANIKA，日本）直接對功能葉測定葉綠素含量。然后將苗樣帶至室內(nèi)用直尺和游標(biāo)卡尺測定株高（莖基部至莖頂部生長點(diǎn)）和莖粗（莖基部1 cm處），隨后分別將地上部和地下部樣品仔細(xì)清洗分離后殺青、烘干至恒重測定干物質(zhì)重。另隨機(jī)采取8棵番茄苗的根系樣品，清洗后用根系掃描儀（WinRHIZO Pro，加拿大）進(jìn)行根系掃描和系統(tǒng)分析，獲取根系相關(guān)參數(shù)。壯苗指數(shù)的計(jì)算方法為：壯苗指數(shù)=（莖粗/株高+根干重/地上部干重）×（根干重+地上部干重）［4，10-11］。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

采用Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用SPSS 18.0進(jìn)行方差分析（ANOVA）和多重比較（LSD，Duncan），用于顯著性分析，采用Sigmaplot 7.0進(jìn)行箱式圖制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 添加不同類型氮肥對藥渣基質(zhì)基本性狀的影響

與對照相比，施用銨態(tài)氮肥和氨基酸氮肥處理基質(zhì)pH分別增加了0.14（P<0.01）和0.07，但均在中酸性范圍內(nèi)。施用氨基酸肥料較對照降低了EC值0.1 mS·cm-1，降幅2.9%。化學(xué)氮肥和氨基酸氮肥處理的速效氮含量較對照分別增加了8.7%和7.9%，而對有效磷和速效鉀均無顯著影響（表2）?？傊?，增加不同形態(tài)氮肥對基質(zhì)理化性質(zhì)影響不顯著。

2.2 不同氮肥對番茄幼苗生長的影響

如表3所示，與對照相比較，兩類型氮肥對番茄幼苗的株高和葉片發(fā)生量沒有顯著影響，但莖粗和葉片SPAD值分別增加了2.5%～3.8%和6.4%～8.4%（P<0.05）。兩類型氮肥間的地上部參數(shù)沒有顯著差異。

表3 施用不同類型氮肥的番茄成苗地上部參數(shù)特征

相對于對照和化肥氮處理，氨基酸氮肥地下部干重分別增加了22.2%和17.8%，地上部干重分別增加了17.4%和18.7%，莖粗/株高值分別增加了10.1%和6.3%，壯苗指數(shù)分別增加了20.1%和16.4%（圖1）。對照和化肥氮處理間這些指標(biāo)值差異不顯著。

2.3 不同氮肥對番茄幼苗根系主要特征的影響

圖1 不同類型氮肥對番茄幼苗生長的影響

表4 施用不同類型氮肥對根系參數(shù)的影響（n=8）

根系掃描結(jié)果如表4所示，與對照相比，施用氨基酸態(tài)氮肥處理的投影面積、表面積、平均直徑、單位體積根長和根體積分別增加了13.3%、13.3%、38.9%、10.4%和13.3%（P<0.05），平均直徑的增幅最高。施用化學(xué)氮肥后，以上根系指標(biāo)值均略低于對照（平均直徑和根體積除外），單位體積根長較對照降低16%。氨基酸氮肥處理的根投影面積、表面積、平均直徑和單位體積根長分別較化肥氮提高17.8%、18.5%、25.0%和31.5%（P<0.05）。單位體積根長的提高幅度最大。

通過根系掃描圖片，根據(jù)根系直徑大小將幼苗根系分為毛細(xì)根（直徑<0.5 mm）、細(xì)根（0.5 mm<直徑<1.0 mm）、中等根（1.0 mm<直徑<1.5 mm）和粗根（直徑>1.5 mm）4種類型，進(jìn)一步對根系各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行區(qū)間分布統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如表5所示。從表面積指標(biāo)來看，80%以上的根表面積由毛細(xì)根和細(xì)根決定，各處理的毛細(xì)根占比無顯著差異，細(xì)根占比的處理間差異是各處理的主要影響參數(shù)；氨基酸肥料細(xì)根的占比較對照提高了22.9%，較化肥氮提高了細(xì)根比例11.0%。施用化肥氮較對照提高細(xì)根比例10%，但差異不顯著。

單位體積根長指標(biāo)與根表面積相似，85%以上的根長由毛細(xì)根決定，中等根和粗根的比例不足2%，各處理根長占比差異同樣取決于細(xì)根的根長占比。氨基酸肥料的細(xì)根占比較對照和化肥氮分別提高了20.8%和8.5%，化肥氮較對照細(xì)根比例增幅11.3%，但差異均不顯著。

幼苗根體積占比在毛細(xì)根、細(xì)根和粗根中基本呈均衡分布，各處理除毛細(xì)根占比無顯著差異外，與對照相比，氨基酸肥料的細(xì)根占比提高了49.6%，粗根占比降低了66.2%。與化肥氮相比，氨基酸肥料中等根占比顯著降低了20.8%，并顯著降低粗根占比，降幅51.5%；施用化肥處理的細(xì)根占比較對照增加了19.7%，而粗根占比降低了30.3%，但差異均不顯著。

表5 不同直徑根系表面積、單位體積根長和根體積在相應(yīng)參數(shù)總值中的占比

總的來看，氨基酸型氮肥施用較對照顯著增加了細(xì)根表面積、單位體積根長和根體積在相應(yīng)參數(shù)總值中的分布占比，降低了粗根對應(yīng)參數(shù)在參數(shù)總值中的分布占比；施化肥氮后細(xì)根的3個指標(biāo)值與對照比無顯著性差異。

3 討論與結(jié)論

中藥渣廢棄物復(fù)方基質(zhì)在蔬菜生產(chǎn)和育苗中均能夠應(yīng)用［8，10-12］，氨基酸氮肥被認(rèn)為是一種有效氮源，土壤施用具有良好的增產(chǎn)效果［24-25］，優(yōu)于其它氮源如硝態(tài)氮和銨態(tài)氮［26］?？紤]基質(zhì)育苗的壯苗需求和基質(zhì)中硝態(tài)氮含量占比通常在99%以上的特征，本試驗(yàn)以化肥銨態(tài)氮、氨基酸氮肥為施肥品種對育苗基質(zhì)進(jìn)行氮肥添加。結(jié)果表明氨基酸肥和化肥在基本不改變基質(zhì)環(huán)境條件下均顯著增加了葉SPAD和幼苗莖粗。相比化肥氮和不施肥處理，氨基酸氮肥顯著增加了植株地下部和地上部生物重，增加了壯苗指數(shù)，因此，穴盤基質(zhì)育苗過程中施用氨基酸復(fù)合氮肥優(yōu)于化肥銨態(tài)氮和不施肥，這與前人在土壤和水培施用的研究結(jié)果相似［21-22，26］。

氨基酸促進(jìn)植物營養(yǎng)效果的首要原因是植物根系能夠直接吸收氨基酸氮為自己所用［27］，并且在同時具備不同形態(tài)氮源的條件下，會優(yōu)先吸收氨基酸態(tài)氮抑制硝態(tài)氮吸收［26，28］。其次，氨基酸肥料本身含有一些活性碳源，對生物質(zhì)建成有一定的促進(jìn)作用［29］，氨基酸氮肥進(jìn)入植株體內(nèi)后，能夠在新生組織中集中并直接參與到蛋白質(zhì)合成途徑，調(diào)節(jié)一些關(guān)鍵生物酶的活性［30］，并能在逆境下抗逆和促進(jìn)幼苗生長［22］。本研究結(jié)果表明施用氨基酸肥料顯著增加了莖粗、葉綠素值、地上部干重（增幅17.4%）和地下部干重（增幅22.2%），而化學(xué)銨態(tài)氮肥對這些指標(biāo)沒有顯著影響，這與前人采用葉面噴施的研究結(jié)果相似［17，19］。曹小闖等［31］采用無菌水方法研究發(fā)現(xiàn)施用20%谷氨酸可以有效增加總根長和根體積指標(biāo)，改善根形態(tài)結(jié)構(gòu)。本文在基質(zhì)環(huán)境中應(yīng)用復(fù)合氨基酸氮肥，發(fā)現(xiàn)能夠顯著增加根表面積、平均直徑和根長、根體積。此外，值得重視的是，本研究分析發(fā)現(xiàn)氨基酸氮肥顯著增加了細(xì)根表面積、根長和根體積的占比，即增加了細(xì)根比例。根據(jù)文獻(xiàn)報道，細(xì)根是根毛附著的主要場所，是植物養(yǎng)分吸收的主要區(qū)域［32-33］，因此推測，氨基酸氮肥可能是通過改變細(xì)根分布比例來改善根系形態(tài)，從而提高了根系對基質(zhì)環(huán)境中養(yǎng)分的吸收效率，并最終實(shí)現(xiàn)較高的壯苗指數(shù)。

綜上所述，育苗過程進(jìn)行氮肥基施是壯苗的重要措施。本研究表明，合理施用化學(xué)銨態(tài)氮肥和氨基酸氮肥對基質(zhì)理化性狀沒有顯著影響，而能顯著增加葉片SPAD值和幼苗莖粗。氨基酸氮肥能較對照處理顯著增加成苗的干物質(zhì)重以及壯苗指數(shù)，顯著增加根表面積、平均直徑、根長和根體積，尤其是顯著增加了細(xì)根表面積、根長和根體積在對應(yīng)參數(shù)總值的占比，可作為推薦氮源施用?；瘜W(xué)氮肥較對照未能顯著增加幼苗干物質(zhì)重和壯苗指數(shù)，并在一定程度上降低了根表面積、根長等根系相關(guān)指標(biāo)，不宜作為基質(zhì)育苗時氮肥施用的優(yōu)選。