海藻提取物復合制劑適宜用量提高桃果實產量、品質及養(yǎng)分吸收量

于會麗，徐變變,2，徐國益，邵 微，劉慧敏，張子華，喬憲生，司 鵬*

（1 中國農業(yè)科學院鄭州果樹研究所，河南鄭州450009；2 商丘市農林科學院，河南商丘 476000）

桃是我國主要落葉果樹之一，栽培面積超過93萬hm2，在脫貧攻堅和鄉(xiāng)村振興中具有重要作用。近年來，果園氮磷鉀化肥超量施用、施肥技術不合理等現(xiàn)象普遍，造成肥料浪費、利用率降低、土壤板結、養(yǎng)分失調等問題，直接導致果實品質下降[1-3]，嚴重影響桃園經濟和環(huán)境效益。因此，選用一種環(huán)保增效物質，研發(fā)應用專用增值肥料，提高肥料利用率是目前提升果實品質的重要途徑。

海藻提取復合物是一種新型肥料增效物質，富含海藻多糖、海藻酸、糖醇、氨基酸、高度不飽和脂肪酸、礦物質、植物激素等多種植物生理活性物質[4-7]，具有用量少、綠色環(huán)保等特點[8]。海藻提取復合物不僅能夠促進作物生長、提高作物產量、改善品質[9-10]，還能夠改善土壤質量、提高養(yǎng)分利用效率[11-12]。噴施海藻肥能夠促進蕹菜、苦麥菜和莧菜生長，提高其產量[13]，并能提高石榴單果重和產量，增加果實可溶性固形物、維生素C和總糖含量[14]。同時，根施海藻酸類肥料改善根際土壤質量，提高養(yǎng)分利用效率。張運紅等[15]在小麥上研究發(fā)現(xiàn)，根施海藻酸鈉寡糖不僅能夠促進小麥對養(yǎng)分的吸收利用，還能改善小麥根系微環(huán)境；在梨上研究也表明，海藻酸水溶肥能夠提高梨葉片和果實養(yǎng)分含量，提高肥料利用效率[16]。此外，王敏欣等[17]研究發(fā)現(xiàn)，0.8%～1.2%海藻酸與氯化鉀配施時可顯著促進不結球白菜生長和提高鉀肥利用率。然而，海藻提取復合物與氮磷鉀養(yǎng)分配施是否能夠促進桃增產提質、提高肥料利用率，以及兩者最佳配比的研究報道較少。

以‘中桃8號’為試驗材料，研究海藻提取物復合制劑與氮磷鉀配施對桃產量、果實品質及養(yǎng)分吸收的影響，篩選海藻提取物在桃生產中與養(yǎng)分配施的最佳濃度，為開發(fā)桃專用海藻增值水溶肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019—2020年在河南省新鄉(xiāng)市原陽縣橋北鄉(xiāng)鹽店莊村 (34°59′33′N，113°36′48′E) 進行。試驗園區(qū)屬暖溫帶大陸性季風氣候，冬冷夏熱，海拔100 m，年平均氣溫14.4℃，年無霜期226天，全年日照1938 h，年降水量556 mm。

1.2 試驗材料

供試土壤為砂壤土，主要理化性質：pH 6.85、有機質10.10 g/kg、硝態(tài)氮7.33 mg/kg、銨態(tài)氮10.82 mg/kg、有效磷41.80 mg/kg、速效鉀212.82 mg/kg。

供試作物品種為‘中桃8號’，2019年樹齡為4年，株行距為2 m × 4 m。

供試肥料為海藻提取物復合制劑 (海藻提取物含量60%、海藻酸6.5%、腐植酸5%、pH 6.7、密度為1.15 g/mL，由華南農業(yè)大學提供，以下簡稱復合制劑) 和氮磷鉀水溶肥，氮磷鉀水溶肥所用氮肥采用尿素 (N含量46.0%，山東泉勝化工科技有限公司)和硝酸鉀 (N含量13.5%、K2O含量46%，天津市風船化學試劑有限公司)，磷肥采用磷酸二氫鉀 (P2O5含量52%、K2O含量34%，四川省什邡市華蓉化工有限公司)，鉀肥采用磷酸二氫鉀 (P2O5含量52%、K2O含量34%，四川省什邡市華蓉化工有限公司) 和硝酸鉀 (N含量13.5%、K2O含量46%，天津市風船化學試劑有限公司)。

1.3 試驗設計

按照每次氮磷鉀養(yǎng)分與海藻提取物復合制劑總量 (w/w) 的 0% (CK)、5% (T1)、10% (T2)、20% (T3)和40% (T4) 的比例，設定復合制劑的施用量處理。每處理4棵樹，各處理完全隨機排列。分別于萌芽期、幼果期、膨大期和采前20天4個時期追施氮磷鉀肥，每個時期NPK總追施量依次為324、348、358、258 kg/hm2，與復合制劑一起采用簡易施肥槍施入土壤，其他田間管理措施與當?shù)貍鹘y(tǒng)管理保持一致。定點田間試驗連續(xù)進行2年。

1.4 取樣方法

2019年7月8日和2020年7月6日果實成熟時，按處理從每棵樹體的東、西、南、北4個方向隨機選取20個果實，組成混合樣帶回實驗室，測定相關生理指標。

1.5 測定項目與測定方法

1.5.1 果實氮、磷、鉀含量測定 樣品經H2SO4-H2O2消煮后[18]，用全自動間斷化學分析儀(Clever Chem 380，德國) 測定果實氮含量；用鉬銻抗比色法測定果實磷含量；用原子吸收分光光度法測定果實鉀含量[18]。

1.5.2 果實品質指標測定 蒽酮比色法測定果實可溶性糖含量[19]，氫氧化鈉滴定法測定果實可滴定酸含量[18]，手持數(shù)字折射儀 (PR-101，Atago，日本) 測定可溶性固形物含量，CR-400便攜式色差儀測定果皮亮度值 (L*)、紅色飽和度 (a*) 及黃色飽和度 (b*)。用測得的a*值、b*值計算C值 (色澤飽和度) 和h°值(色度角)，C = [(a*)2+ (b*)2]1/2；h° = arctan(b*/a*)/6.2823 × 360°(a*≥0 且 b*≥0)；h° = arctan(b*/a*)/6.2823 × 360° + 180°(a* ＜ 0 且 b* ＞ 0)[20-21]。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Excel 2010進行數(shù)據(jù)處理與繪圖，SPSS 17.0軟件進行方差分析和主成分分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對桃單果重和產量的影響

隨著海藻提取物復合制劑濃度的增加，桃單果重(2020年除外) 和產量呈先增加后降低趨勢 (圖1)。2019年T2 (10%) 處理桃單果重顯著高于其他處理，2020年海藻提取物復合制劑與NPK配施處理桃單果重均顯著高于單施NPK養(yǎng)分 (CK)，4個海藻提取物復合制劑與NPK配施處理間差異不顯著。2019和2020年的桃產量均以T2處理最高，較CK分別顯著增加31.77%和40.67%，且與其他處理差異顯著。可見，T2處理增加桃單果重和產量效果優(yōu)于其他處理。

圖1 2019和2020年不同處理對桃果實產量和單果重Fig. 1 Peach yield and single fruit weight under different treatments in 2019 and 2020

2.2 不同處理對桃果實品質的影響

隨著海藻提取物復合制劑濃度的增加，桃果實品質指標呈先增加后降低趨勢 (表1)。連續(xù)兩年T2處理果實可溶性固形物含量均最高，其中，2019年T2處理果實可溶性固形物含量較CK、T1、T3和T4處理顯著提高10.67%、9.59%、9.06%和11.44%，其他處理間無顯著差異；2020年T2處理果實可溶性固形物含量較CK和T3處理分別顯著提高7.20%和9.01%，與T1和T4處理差異不顯著。兩年T2處理的果實可滴定酸含量均為最低，較CK分別降低11.11%和50.00%，且2020年T2處理與CK、T3和T4處理差異達顯著水平，但這3個處理間差異不顯著。2020年T2處理的可溶性糖含量和糖酸比最高，較CK、T1、T3和T4處理分別增加20.55%、11.37%、18.23%、27.74%和166.29%、42.19%、147.39%、171.77%，與CK、T3和T4差異顯著，與T1處理差異不顯著；2019和2020年連續(xù)兩年T4處理的果實可溶性糖含量和糖酸比均低于其他處理，且較T2處理分別顯著降低20.85%、21.72%和23.28%、63.20%?？梢?，適量海藻提取物復合制劑 (T2) 與NPK養(yǎng)分配施可提高果實品質，而高量海藻提取物復合制劑 (T4) 與NPK養(yǎng)分配施降低了果實品質。

表1 不同處理對桃果實品質的影響Table 1 Effects of seaweed extracts on peach fruit quality

2.3 不同處理對桃果實色澤的影響

由表2可知，在2019年除T2處理外，其他處理果實亮度均高于CK。2019年試驗表明，海藻提取物復合制劑與NPK養(yǎng)分配施處理均可提高果實色澤飽和度，其中，T1和T3處理較CK處理分別顯著提高47.74%和11.71%。不同處理色度角存在差異，h°值大小依次為 T4 ＞ T3 ＞ CK ＞ T2 ＞ T1，其中，T1處理的果實色度角較CK處理降低28.05%，差異達顯著水平。可見，T1處理著色性優(yōu)于其他處理。

表2 不同處理對桃果實色澤的影響Table 2 Effects of seaweed extracts on peach fruit color

2020年，海藻提取物復合制劑與NPK養(yǎng)分配施處理均可提高果實果面亮度和色澤飽和度，其中T4處理的果實色澤飽和度較CK顯著提高16.51%，與T1和T3處理差異顯著，與T2處理差異不顯著。T2處理的果實色度角最低，說明T2處理著色性優(yōu)于其他處理。由此可見，低添加量海藻提取物復合制劑 (T1、T2) 與NPK養(yǎng)分配施連續(xù)兩年均可降低果皮色度角，改善桃果實色澤。

2.4 不同處理對桃果實養(yǎng)分含量的影響

2019年，海藻提取物復合制劑與NPK配施處理較CK處理均降低了桃果實的氮養(yǎng)分含量，提高了磷和鉀養(yǎng)分含量(圖2)。其中，T1處理果實磷含量最高，較CK顯著提高13.33%，與T3處理差異不顯著。各處理桃果實的鉀含量高低順序依次為T2 ＞ T3 ＞T4 ＞ T1 ＞ CK，其中T2、T3和T4處理的桃果實鉀含量較CK和T1處理分別顯著增加16.70%、11.81%、10.53%和14.46%、9.67%、8.41%，T2、T3和T4處理間無顯著性差異。

圖2 2019和2020年不同處理對桃果實養(yǎng)分含量的影響Fig. 2 Effects of seaweed extracts on the nutrient content of peach in 2019 and 2020

2020年，除T4處理外，T1、T2和T3處理較CK處理均增加了果實氮含量，分別增加10.34%、2.73%和5.46%，T1和T3處理與CK差異顯著，T2和T4處理與CK差異不顯著。海藻提取物復合制劑與NPK配施處理的桃果實磷含量高低順序依次為T4 ＞ T1 ＞ CK ＞ T2 ＞ T3，其中 T4 處理的果實磷含量較T3處理顯著提高18.18%，與CK、T1和T2處理間差異不顯著。T3處理的果實鉀含量顯著高于其他處理，分別比CK、T1、T2和T4處理提高11.94%、4.64%、9.95%和7.99%，T2、T4處理和CK處理間差異不顯著。兩年試驗表明，海藻提取物復合制劑與NPK配施處理均能提高桃果實鉀養(yǎng)分含量。

2.5 不同處理對桃產量、品質、養(yǎng)分吸收以及色澤綜合影響主成分分析

根據(jù)主成分分析的結果 (表3)，2019和2020年第1主成分其特征值的變量解釋度分別為52.74%和41.03%，是最主要的解釋變量，前兩個成分的特征值分別為78.01%和67.28%，表明這兩個成分是主要分析部分。各處理在3個成分中進行綜合評價 (表4)，連續(xù)2年T2處理得分最高，分別為2.338和0.851。因此，兩年試驗結果說明，10%海藻提取物 (T2) 對提高桃產量、養(yǎng)分吸收、改善品質以及著色的綜合效果最好。

表3 主成分分析結果Table 3 Results of principal components analysis

表4 不同處理主成分對桃產量、品質、養(yǎng)分吸收以及色澤的綜合影響評分Table 4 Comprehensive scores of the principal components in each treatment on yield, quality,nutrient absorption and color of peach

3 討論

海藻提取復合物不僅含海藻酸、海藻多糖等營養(yǎng)物質，而且含有多種植物刺激素，因此其能夠增加根系吸收表面積，進而提高根系對水分和養(yǎng)分的吸收利用能力[22-23]。如圖1所示，海藻提取物復合制劑配施氮磷鉀肥增加了桃單果重與產量。這與Taskos等[24]、涂海華等[25]及薛曉敏等[26]、Mohamed 等[27]分別在葡萄、蘋果及芒果上的研究結果一致。本研究發(fā)現(xiàn)，高濃度海藻提取物復合制劑與氮磷鉀配施 (T3和T4) 桃單果重和產量增幅并非最大，而10%海藻提取物復合制劑與氮磷鉀配施條件下 (T2) 在2019年桃單果重和連續(xù)2年桃產量均為最高，且顯著高于其他處理 (圖1)。郭蓉等[28]在研究不同濃度海藻酸肥料在火龍果上的應用時發(fā)現(xiàn)，隨著海藻酸濃度升高，單果重與產量呈現(xiàn)先增后降低趨勢。諸多研究表明，海藻酸提取物施用濃度對于蔬菜產量同樣影響顯著，何銳等[29]提出隨著海藻酸濃度的上升，芥藍產量也呈先上升后下降趨勢。另外，本研究發(fā)現(xiàn)果實品質指標也呈現(xiàn)上述現(xiàn)象，即隨著海藻提取物復合制劑配施量的增加，果實品質呈先升高后降低的趨勢，且連續(xù)兩年以10%海藻提取物復合制劑與氮磷鉀配施下果實可溶性固形物含量最高 (表1)。這與匡石滋等[14]和姜潔等[30]在番石榴與草莓上的研究結果相似，金斗香番石榴的果實可溶性固形物、可溶性糖和草莓可溶性固形物含量和糖酸比均隨著海藻生物肥濃度的增加呈先上升后下降趨勢。綜上可知，適量海藻提取物復合制劑與NPK養(yǎng)分配施可促進植物生長，海藻提取物復合制劑用量過高時，其所含的營養(yǎng)物質及其他生物活性成分對植物的生長起到抑制作用[31-32]，從而不利于果實品質的提升。

果品色澤是果實外觀品質的重要指標，也是果實商品價值的重要體現(xiàn)。如表2所示，施用適量海藻提取物復合制劑能夠提高桃果實的果皮亮度和色澤飽和度，降低色度角，促進果實著色，進而改善果實外觀品質。劉林等[33]研究發(fā)現(xiàn)，香蕉上噴施海藻酸類葉面肥能夠顯著提高香蕉果皮亮度。袁璐[34]研究表明噴施適量濃度的海藻肥能夠有效提高葡萄果皮的色澤飽和度，進而改善果實外觀品質。研究發(fā)現(xiàn)，果皮著色與K+有關，K+能夠催化果實中PAL等花色苷相關各種酶，參與tRNA于核糖體結合的過程及相關蛋白的合成，進而提高果實花色苷的含量[35-36]。本研究圖2所示，適量海藻提取物復合制劑處理下，桃果實中鉀含量顯著高于對照，因此我們推測海藻酸復合物促進果皮著色可能與果實鉀含量的提高有關。而果實鉀含量的提高也利于糖類物質的運輸，進而提高桃果實的可溶性糖含量 (表1)[37-38]。

海藻提取復合物作為新型肥料增效劑，具有用量少增效明顯的作用，可活化土壤養(yǎng)分，進而提高植物對養(yǎng)分的吸收利用能力[12]。趙魯[39]在生菜上研究表明，海藻提取物能夠顯著提高生菜氮、磷和鉀含量，并促進其由根部向地上部運移。Rathore等[40]在大豆上的研究表明，海藻提取物均可促進大豆籽粒對氮、磷和鉀的吸收。本研究表明，海藻提取物復合制劑與氮磷鉀配施連續(xù)2年均能提高桃果實鉀養(yǎng)分含量，而高用量海藻提取物復合制劑與氮磷鉀配施降低了果實氮養(yǎng)分含量。這與我們在葡萄和梨樹苗上研究結果一致，即適量比例的海藻提取物復合制劑與氮磷鉀養(yǎng)分配施能夠提高葡萄果實與梨葉片的鉀含量，降低葉片氮含量，這可能是由于海藻提取物中的生物活性物質提高了植物的氣孔吸收速率，從而增強植株對養(yǎng)分的吸收能力[41-42]，促進根系對鉀離子的吸收，同時抑制根系對銨態(tài)氮的吸收，降低氮養(yǎng)分利用能力[43]。雖然目前對海藻酸的研究較多，同時在多種作物上已經得到了初步的使用效果驗證，但海藻提取物應用效果的差異還可能與其提取工藝、土壤基本性質等相關，具體機理還有待進一步研究。

4 結論

適量海藻提取物復合制劑與氮磷鉀養(yǎng)分配施有利于桃產量與品質的提升，其中連續(xù)兩年均以10%海藻提取物復合制劑與氮磷鉀配施效果最佳，而高濃度海藻酸提取復合物制劑 (40%) 與氮磷鉀配施則會降低果實品質。

低濃度海藻提取物復合制劑 (5%與10%) 與氮磷鉀配施降低了桃果皮色度角，改善了桃果實色澤。另外，20%海藻提取物復合制劑與氮磷鉀配施能夠顯著提高果實中鉀含量。