葉面噴施沼液肥對溫室香瓜茄葉片光合特性、果實產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

陳年來　毛昊昊　陳思瑾　魏玉珍　方三葉

摘 要：以香瓜茄為材料，在日光溫室條件下，于果實發(fā)育期葉面噴施沼液肥，研究沼液肥施用濃度及其與土壤追肥配合對香瓜茄葉片光合特性和果實產(chǎn)量與品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，稀釋100倍沼液肥處理的葉片總氮和葉綠素質(zhì)量分數(shù)分別為35.7 g·kg-1和1.129 mg·g-1，顯著高于稀釋400倍沼液肥的處理和對照，沼液肥配合土壤追肥時葉片總氮和葉綠素質(zhì)量分數(shù)明顯高于只噴施沼液肥的。香瓜茄果實膨大期葉片凈光合速率高于開花期和果實成熟期，葉面噴施沼液肥后葉片平均Pn（10.2 μmol·m-2·s-1）顯著高于對照（7.88 μmol·m-2·s-1），沼液肥配合土壤追肥的Pn（10.30 μmol·m-2·s-1）顯著高于單噴沼液肥處理（8.94 μmol·m-2·s-1）。葉面噴施中，高濃度沼液肥能顯著提高香瓜茄果實產(chǎn)量和品質(zhì)，兩個土壤施肥處理平均單果質(zhì)量比對照分別增加16.8%和22.2%，小區(qū)產(chǎn)量提高18.9%和30.4%，果肉硬度提高13.9%和23.2%，可溶性固形物含量增加6.9%和15.3%，噴施沼液肥結(jié)合土壤追肥處理的效果優(yōu)于單噴沼液肥。香瓜茄果實生育期配合土壤追肥的沼液適宜噴施濃度為濃縮沼液稀釋100倍。

關(guān)鍵詞：香瓜茄;沼液噴肥;光合特性;果實產(chǎn)量;果實品質(zhì)

中圖分類號：S641.1? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ?文章編號：1673-2871（2021）04-088-06

Abstract： In order to investigate the effect of application concentration of biogas slurry foliar and its combination with soil topdressing on leaf photosynthesis and fruit production of pepino in greenhouse， pepion was used as material in this research， biogas slurry fertilizer was sprayed on the leaf surface during the fruit growth period in the greenhouse. The results showed that the total nitrogen and chlorophyll contents（35.7 g·kg-1 ， 1.129 mg·g-1） in the leaves were decreased notably at fruit ripening stage after treated by 100× biogas slurry foliar，? which were significantly higher than those in plants sprayed with 400× biogas slurry foliar and the control. The total nitrogen and chlorophyll contents in plants treated with biogas slurry foliar spraying combined with chemical fertilizer topdressing were significantly higher than those treated with biogas slurry spraying only. The carotene contents of the leaves showed a similar pattern as with the chlorophyll. The net photosynthetic rate（Pn） reached a peak of 10.82 μmol·m-2·s-1 at the fruit expanding period， which was significantly higher than those of the flowering stage or fruit ripening stage. The Pn? under the treatment of biogas slurry spraying （10.20 μmol·m-2·s-1） was significantly higher than that of the control （7.88 μmol·m-2·s-1）， the Pn after treated by? biogas slurry spraying combined chemical fertilizer topdressing（10.30 μmol·m-2·s-1）was significantly higher than that of the biogas slurry spraying （8.94 μmol·m-2·s-1） only. Leaf spraying of biogas slurry at high or middle concentrations significantly increased the? fruit yield and quality， the fruit weights were increased by 16.8% and 22.2% respectively， and the plot fruit yields were increased by 18.9% and 30.4%， the flesh firmness were increased by 13.9% and 23.2%， the total soluble solids contents were increased by 6.9% and 15.3%. The fruit weight， plot fruit yield， flesh firmness and soluble solids content? under the treament of biogas slurry spraying combined with chemical fertilizer topdressing were higher than those in plots with biogas slurry spraying only. The results indicated that foliar spraying of biogas slurry on pepino at appropriate concentration could improve the leaf photosynthesis， increase fruit yield and quality， and the effects were positively correlated with biogas slurry concentration and interacted with topdressing of chemical fertilizers. It is recommended that concentrated biogas slurry at dilution rate of 100 can be sprayed at fruit developmental stage of pepino combined with topdressing of chemical fertilizers.

Key words： Pepino; Biogas slurry spraying; Photosynthetic characteristics; Fruit yield; Fruit quality

我國沼氣工程正在向著大型化方向迅速發(fā)展，在有效解決作物秸稈、畜禽糞污、餐廚垃圾等有機廢棄物污染問題的同時，也產(chǎn)生了沼液處理難的新問題。沼液處理不當將造成農(nóng)村環(huán)境二次污染，而僅做無害化處理則會增加沼氣生產(chǎn)企業(yè)成本和污水處理壓力[1]。沼液含有N、P、K等多種無機養(yǎng)分和有機質(zhì)、氨基酸、生長激素、維生素等有機營養(yǎng)，是優(yōu)質(zhì)生物有機肥[2]，具有改良土壤物理化學性狀、促進作物生長、提高作物產(chǎn)量、改進產(chǎn)品品質(zhì)[3-5]及防治作物病害等多重功效[6-7]。葉面噴肥是快速補充作物營養(yǎng)的重要手段，在關(guān)鍵生育時期對改善作物養(yǎng)分狀況具有明顯效果[5]，但有關(guān)葉面噴施沼液肥對作物葉片光合生理調(diào)節(jié)效應的研究仍較少[8-9]。

香瓜茄（Solanum murcatum Murr.） 是茄屬植物，又稱“人參果”或“香瓜梨”，原產(chǎn)于南美安第斯山區(qū)，19世紀前僅限于南美洲種植[10]，引入我國種植僅30余年，現(xiàn)已是甘肅河西地區(qū)日光溫室種植的重要特色作物之一[11]。因香瓜茄馴化栽培歷史不長，與其栽培相關(guān)的生理基礎(chǔ)研究薄弱，尚未見葉面施肥對其葉片光合作用和產(chǎn)量品質(zhì)形成影響的研究報道。

筆者以日光溫室香瓜茄為材料，研究了葉面噴施沼液肥對其果實生育期葉片氮素和光合色素含量、氣體交換特性、果實產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，旨在為利用沼液肥料促進香瓜茄優(yōu)質(zhì)高效安全生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2018年2—6月在甘肅省民勤縣育苗中心節(jié)能日光溫室進行。試驗期溫室內(nèi)平均日照時數(shù)為7.8 h，日均溫度17.5 ℃，晝夜溫差19.2 ℃，空氣相對濕度75%。試驗溫室土壤為沙壤土，容重1.37 g·cm-3，最大田間持水量26.8%，pH 7.8，有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)（w，后同）15.8 g·kg-1，堿解氮114 mg·kg-1，速效磷92.3 mg·kg-1，速效鉀269 mg·kg-1。

1.2 材料

供試香瓜茄品種為阿斯卡，品種選育單位不詳，所用繁殖材料采自當?shù)厣a(chǎn)性日光溫室。2017年10月中旬扦插育苗，11月上旬定植。壟作種植，寬窄行栽培，寬行行距80 cm、窄行行距50 cm、株距30 cm，密度約3400株·667 m-2。定植后施肥、灌水、整枝等管理與當?shù)厣a(chǎn)溫室相同。

試驗用沼液取自甘肅高臺方正節(jié)能科技服務(wù)公司集中式沼液生產(chǎn)廠，主要發(fā)酵原料為牛糞。原沼液pH為8.4，含固率1.34%，有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)0.65%，總氮、磷、鉀質(zhì)量濃度分別為656.4、91.5、380.9 mg·L-1。原沼液經(jīng)預處理后濃縮5倍，并進行氨基酸和大量、微量元素強化，配制成液體濃縮沼液肥料。2018年2月第2層留果節(jié)位開花時開始噴施沼液肥，間隔15 d連續(xù)噴施3次。

1.3 試驗設(shè)計

試驗采用二因素隨機區(qū)組設(shè)計，土壤追肥處理設(shè)追肥和不追肥2個水平，濃縮沼液肥噴施濃度設(shè)3個水平，分別為濃縮沼液肥稀釋100倍、200倍、400倍。以葉面噴灑清水為對照，共8個處理，3次重復，24個小區(qū)。每個小區(qū)3壟，相鄰處理間隔1壟、每行兩端各留2株作為保護行。

第1次土壤追肥于香瓜茄定植后15 d進行，隨灌水追施磷二銨15 kg·667 m-2、復合肥（N、P、K質(zhì)量百分比為15-15-15）10 kg·667 m-2、硫酸鉀5 kg·667 m-2。第1茬果實坐定后每月上旬隨灌水追肥1次，每次施黃腐酸鉀13 kg·667 m-2、復合肥10 kg·667 m-2。

1.4 測定指標與方法

1.4.1 葉片氣體交換參數(shù) 于香瓜茄第2層花序開花期、果實膨大期和果實成熟期各測定1次，均選擇在葉面噴施沼液肥后2～3 d的晴天9：00—11：30，用CIRAS-2便攜式光合測定系統(tǒng)（PP-system，英國） 同步測定葉片凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、蒸騰速率（Tr）和胞間CO2濃度（Ci）。光合作用的瞬時水分利用效率WUE=Pn/Tr。測定期間葉室PAR設(shè)置為1000 μmol·m-2·s-1，葉室溫度與溫室氣溫相同，濕度為空氣濕度的99%。每個小區(qū)隨機測定5株的坐果節(jié)位葉片，每個葉片連續(xù)記錄4組穩(wěn)定數(shù)據(jù)。

1.4.2 葉片光合色素和氮素含量 于氣體交換特性測定次日，每個重復取坐果節(jié)位葉片8片，參照鄒琦[12]的分光光度法測定光合色素含量（FW），其余葉片在105 ℃殺青0.5 h后80 ℃烘干，用凱氏定氮法測定葉片全氮含量（DW）[12]。

1.4.3 果實產(chǎn)量與品質(zhì)測定 果實發(fā)育期分3次統(tǒng)計單株果穗數(shù)和每穗果數(shù)，每個重復統(tǒng)計2行、19～20株。果實成熟期每個小區(qū)連續(xù)采樣測定5株，每株取2穗果，逐果稱取質(zhì)量，再從中隨機取樣5個果實測定果肉厚度、硬度和可溶性固形物含量。果肉厚度用直尺直接測量，果實去表皮后用GY-2型硬度計測定果肉硬度，用手持折光儀測定果實陰陽兩面的果肉可溶性固形物含量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，采用Excel 2003軟件制作圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴施沼液肥對香瓜茄葉片氮素含量的影響

由圖1可以看出，香瓜茄開花坐果期和果實膨大期葉片氮素含量高于果實成熟期，配合土壤追肥各處理明顯高于單獨噴施沼液處理，且各時期均表現(xiàn)為葉面噴施100倍濃縮沼液處理顯著高于其他處理，噴施200倍濃縮沼液處理顯著高于噴施400倍沼液處理和對照（開花期追肥處理除外），但噴施400倍沼液處理與對照間差異不顯著。

2.2 噴施沼液肥對香瓜茄葉片光合色素含量的影響

日光溫室早春生產(chǎn)條件下，香瓜茄果實成熟期各處理葉片葉綠素（Chl）含量明顯低于果實膨大期，噴施沼液肥配合土壤追肥各處理葉片Chl與單噴沼液肥相當（表1）。無論是否進行土壤追肥，香瓜茄果實生育期葉片Chl含量均隨葉面噴施沼液肥濃度增大而升高，果實膨大期和成熟期噴施100倍沼液肥處理葉片Chl含量顯著高于噴施400倍沼液處理和對照，但噴施400倍沼液肥與對照間無顯著差異，兩個高濃度沼液肥處理間葉片Chl含量在果實膨大期無顯著差異，而至果實成熟期差異顯著。香瓜茄果實生育期葉片胡蘿卜素（Car）含量變化與Chl相似，果實膨大期噴施100倍和200倍沼液肥處理葉片Car含量顯著高于噴施400倍沼液處理和對照，兩個高濃度沼液肥處理間、400倍沼液肥處理和對照間差異均不顯著。果實成熟期噴施100倍沼液肥結(jié)合土壤追肥Car含量顯著高于其他各處理， 對照Car顯著低于各沼液肥處理（單噴400倍沼液肥處理除外），表明噴施沼液肥能夠延緩香瓜茄果實生育期葉片衰老。

2.3 噴施沼液肥對香瓜茄葉片凈光合速率的影響

香瓜茄果實生育期葉片凈光合速率（Pn）呈先升高后降低的變化，于果實膨大期達到峰值（圖2）。葉面噴施100倍沼液肥處理香瓜茄葉片Pn顯著高于其他處理，噴施200倍沼液肥處理Pn顯著高于對照，但噴施400倍沼液肥的Pn僅在果實膨大期結(jié)合土壤追肥條件下與對照差異顯著，表明香瓜茄果實生育期葉片光合功能受到庫器官發(fā)育和氮素、光合色素含量的共同調(diào)節(jié)，噴施沼液肥和土壤追肥均可有效增強香瓜茄葉片光合功能。

2.4 噴施沼液肥對香瓜茄葉片氣孔導度的影響

香瓜茄果實發(fā)育期葉片氣孔導度（Gs）變化態(tài)勢與Pn相似（圖3），果實膨大期葉片Gs明顯大于開花坐果期，開花坐果期高于果實成熟期。噴施100倍沼液肥處理葉片Gs顯著高于噴施400倍沼液肥處理和對照，單獨噴施200倍沼液肥處理Gs顯著高于對照，但噴施400倍沼液肥處理與對照間差異不顯著。

2.5 噴施沼液肥對香瓜茄葉片蒸騰速率的影響

香瓜茄果實生育期葉片蒸騰速率（Tr）變化趨勢與Pn和Gs相同（表2），果實膨大期各處理葉片Tr高于開花坐果期和果實成熟期。葉面噴施100倍沼液肥處理葉片Tr顯著高于噴施400倍沼液肥和對照，但相鄰2個沼液肥濃度間及400倍沼液處理與對照間差異不顯著（果實膨大期沼液肥配合土壤追肥處理例外）。

2.6 噴施沼液肥對香瓜茄葉片瞬時水分利用效率的影響

香瓜茄果實成熟期葉片光合作用瞬時水分利用效率（WUE）低于開花坐果期和果實膨大期，葉面噴施沼液肥對葉片WUE的影響明顯小于對氣體交換參數(shù)的效應（圖4），各沼液肥濃度間、400倍沼液肥處理與對照間WUE差異幾乎都不顯著，沼液肥配合土壤追肥處理的WUE整體略高于僅噴沼液肥處理。

2.7 噴施沼液肥對香瓜茄果實產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

土壤追肥條件下，香瓜茄平均單株結(jié)果數(shù)明顯少于不追肥處理，但單果質(zhì)量較大，小區(qū)產(chǎn)量差異不明顯（表3）。噴施沼液肥與否對香瓜茄結(jié)果數(shù)無顯著影響，但各沼液肥處理單果質(zhì)量和小區(qū)產(chǎn)量幾乎都顯著高于對照。小區(qū)產(chǎn)量與沼液肥濃度正相關(guān)，單獨噴施沼液肥處理時趨勢更明顯。噴施沼肥和土壤追肥對香瓜茄果肉厚度無顯著影響，但果肉硬度和可溶性固形物含量均與沼液肥濃度正相關(guān)，配合土壤追肥時效應大于單噴沼液肥。

3 討論與結(jié)論

光合作用是作物產(chǎn)量和品質(zhì)形成的生理基礎(chǔ)，葉片光合速率的高低受葉綠素含量及羧化酶活性的影響，而氮素是葉綠素和羧化酶的主要成分[13-14]。所以，作物葉片氮素和葉綠素含量直接影響葉組織對光能的吸收和轉(zhuǎn)換效率，與葉片凈光合速率（Pn）呈正相關(guān)，對作物碳同化速率具有顯著影響[15]。適量的氮素供應可以增加葉片氮素和葉綠素含量[16]，延長葉片功能期[17]、氮素供應不足或過量則引起葉綠素含量下降，誘發(fā)葉片早衰 [18]。沼液含有植物必需的多種速效養(yǎng)分和有機質(zhì)、氨基酸 [14，19]，能夠提高作物葉片光合能力[3-4]。本研究結(jié)果表明，香瓜茄果實生育期葉面噴施沼液肥能夠顯著提高葉片氮素和葉綠素含量，提高葉片Pn、Tr和Gs，其效應與沼液肥濃度成正相關(guān)。這個結(jié)果與在小麥[3，20]、玉米[18]、番茄[21]、黃瓜[19]和蘋果[22] 等作物上的研究結(jié)果大體一致，而與在辣椒[4]上的研究結(jié)果不盡一致，可能表明沼液肥對作物光合特性的效應與作物種類或施用時期有關(guān)。

同化物是果實產(chǎn)量和品質(zhì)形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，促進同化物生產(chǎn)和積累的因素均具有明顯的增產(chǎn)潛力[20-22]。沼液肥含有作物生長發(fā)育所需的多種營養(yǎng)元素和植物激素、維生素等生理活性物質(zhì)，具有促進作物生長[23]以及產(chǎn)量和品質(zhì)形成[19-20，22]等積極效應。本研究結(jié)果顯示，開花坐果期葉面噴施沼液肥對香瓜茄單株坐果數(shù)無顯著影響，但平均單果質(zhì)量和小區(qū)產(chǎn)量顯著提高，且葉面噴施沼液肥和土壤追肥對香瓜茄單果質(zhì)量提高具有顯著的交互作用。果肉厚度和可溶性固形物含量是香瓜茄食用品質(zhì)的主要屬性，果實硬度則影響香瓜茄貯運品質(zhì)，噴施沼液肥后香瓜茄果肉厚度無顯著增加，但果肉硬度和可溶性固形物含量分別提高13.9%和7.7%，果實貯運品質(zhì)和食用品質(zhì)顯著改善。土壤追肥對香瓜茄果肉硬度和可溶性固形物含量提高具有積極作用，噴施沼液肥配合土壤追肥對香瓜茄品質(zhì)提升的效果更佳。這顯然與果實發(fā)育期間葉面噴施沼液肥能夠有效補充生育后期作物養(yǎng)分需求、延緩葉片衰老、提高葉片光合速率、促進同化物生產(chǎn)和供應密切相關(guān)[4]。

隨著我國大型沼氣生產(chǎn)企業(yè)的快速發(fā)展，沼液產(chǎn)排量也越來越大。由于沼液含有多種有機無機成分，處置不當既浪費養(yǎng)分資源，又會給周邊土壤、地表水和地下水帶來污染風險。將沼液轉(zhuǎn)化為肥料則能使其得到資源化利用，減少農(nóng)用生產(chǎn)的化肥施用量[1]，還可提高作物產(chǎn)量，改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，具有顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益[19，21]。因原沼液含水率高，養(yǎng)分含量低且不穩(wěn)定，不便運輸[14]，將之濃縮生產(chǎn)成液體肥料，可以保證使用效果、節(jié)省運輸費用，具有廣闊的應用前景。

本研究結(jié)果表明，葉面噴施100～400倍濃縮沼液肥能夠顯著提高香瓜茄葉片光合能力，增加單果質(zhì)量和果實產(chǎn)量，改善果實貯運和食用品質(zhì)，噴施100倍濃縮沼液肥的效果優(yōu)于200倍或400倍沼液肥，配合土壤追肥的效果優(yōu)于單獨噴施沼液肥。

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