不同濃度海藻肥對甜葉菊苗期抗逆性的影響

劉 爽，王姍姍，張美玲，程東娟，葛振宇，王春男，田英豪，曹 寧，王建霄*

（1.河北工程大學(xué)，河北邯鄲 056038；2.河北省農(nóng)業(yè)生物技術(shù)創(chuàng)新中心，河北秦皇島 066004；3.河北省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳植物營養(yǎng)與海洋功能肥料重點實驗室，河北秦皇島 066004；4.河北省企業(yè)技術(shù)中心，河北秦皇島 066004；5.領(lǐng)先生物農(nóng)業(yè)股份有限公司，河北秦皇島 066004；6.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100083；7.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，黑龍江哈爾濱 150038）

甜葉菊（Stevia rebaudianaBertoni）原產(chǎn)于南美洲，為菊科甜葉菊屬多年生草本植物[1]。葉片富含甜菊糖苷，其甜度為蔗糖的300 倍[2]，可作為甜味劑，在食品、飲料、醫(yī)藥等方面具有較高的利用價值，其經(jīng)濟效益遠高于小麥、玉米等作物[3]，目前在我國多個省份均有種植[4]。河北省曲周縣有國內(nèi)最大的甜菊糖苷生產(chǎn)基地，種植面積逐年擴大[5]。2020 年調(diào)查發(fā)現(xiàn)，曲周縣甜葉菊氮磷鉀肥投入量遠超出推薦施肥量，但產(chǎn)量一直停滯不前[6]。研究發(fā)現(xiàn)，過量施肥不僅造成肥料利用率低、資源浪費，還導(dǎo)致土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu)失調(diào)、水體富營養(yǎng)化等環(huán)境污染問題[7]，因此，降低化肥使用量、提高肥料利用率已成為甜葉菊種植中急需解決的問題。

海藻肥是從海藻中提取的一些生化物質(zhì)，如碳水化合物類、抗氧化劑和生長素等，加上氮磷鉀以及中微量元素加工制成的一種肥料[8]，以液體或粉末為主。多項研究表明，海藻肥可改善土壤生態(tài)環(huán)境[9]，提高作物產(chǎn)量與品質(zhì)，提升植物抗逆性，增強對養(yǎng)分的吸收和利用[10]。Almaroai 等[11]研究表明，9%的海藻提取物可促進洋蔥株高、葉面積的增長，提高鱗莖產(chǎn)量。林梅等[12]研究發(fā)現(xiàn)，噴施100 倍海藻提取液能顯著提高櫻桃的可溶性糖和抗壞血酸含量，提高果實品質(zhì)。2 g/L 的海藻肥能夠顯著提高番茄苗期的葉綠素含量和脯氨酸含量[13]，生菜的研究中也有類似報道[14]。海藻肥可起到補充植物養(yǎng)分、調(diào)節(jié)植物生長的作用，但在甜葉菊方面的影響研究較少。本研究通過盆栽試驗分析了不同濃度海藻肥對甜葉菊苗期生長量、抗氧化系統(tǒng)、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)以及養(yǎng)分含量的影響，以明確海藻肥的適宜用量，為其推廣提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以甜葉菊品種‘譜星六號’為試材，甜葉菊種子去除冠毛，浸種12 h，撈出后與育苗基質(zhì)充分拌勻[15]，撒到穴盤中，噴水，待幼苗長至3 葉1 心時移栽。

以“沖動”海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液（領(lǐng)先生物農(nóng)業(yè)股份有限公司生產(chǎn)）為肥料，其有效成分為無機鹽含量約56.9%，總糖含量約50.6%，酸性多糖含量約50%，酚類化合物含量約0.7%。試驗所用復(fù)合肥為“桂湖復(fù)合肥”，氮磷鉀含量為15-15-15，總養(yǎng)分含量大于45%，眉山市新都化工復(fù)合肥有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

電子天平，TP-A500，福州華志科學(xué)儀器有限公司；烘箱，DHG-9140A，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；離心機，TDL-40B，上海安亭科學(xué)儀器廠制造；7200 型可見分光光度計，尤尼柯上海儀器有限公司；火焰光度計，6400A，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司。

1.3 試驗設(shè)計

試驗在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)曲周實驗站日光溫室內(nèi)進行。試驗設(shè)7 個處理，每個處理3 盆，每盆用土量約3 kg，種植2 株，施肥設(shè)計見表1，共3 次重復(fù)。于施肥后10、20、30 d 取樣，測定相關(guān)指標。

表1 不同海藻肥濃度的試驗設(shè)計Table 1 Experimental design of different algal fertilizer concentrations

1.4 測定指標與方法

1.4.1 生長指標

株高：用直尺測量從花盆土表面到植株生長點的高度。

莖粗：用游標卡尺測量植株中下部莖最粗處的直徑。

鮮質(zhì)量：用剪刀剪去植株地上部，用電子天平稱質(zhì)量。

干質(zhì)量：將植株地上部放入烘箱，在75 ℃下烘至恒質(zhì)量，用電子天平稱其質(zhì)量。

1.4.2 生理指標

超氧化物歧化酶（SOD）酶活采用氮藍四唑法測定[16]；抗壞血酸（VC）含量采用比色法測定[17]；脯氨酸含量采用酸性茚三酮顯色法測定[18]；可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定[19]；丙二醛含量采用硫代巴比妥酸比色法測定[20]；葉綠素含量采用分光光度法測定[21]。

1.4.3 養(yǎng)分含量

全氮含量采用凱氏定氮法測定，全磷含量采用釩鉬黃分光光度法測定，全鉀含量采用火焰光度計法測定[22]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010 進行數(shù)據(jù)匯總和表格制作，OriginPro 2021b 繪制圖形。采用SPSS 20.0 分析軟件進行統(tǒng)計分析，Duncan’s 新復(fù)極差法進行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度海藻肥對甜葉菊苗期生長的影響

不同濃度海藻肥對甜葉菊苗期的生長有促進作用（見表2、3、4、5）。由表知，隨著施肥量的增加，甜葉菊的生長量（株高、莖粗、地上部鮮質(zhì)量及干質(zhì)量）呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。當海藻肥濃度為1.50～2.00 g/L 時，差異最顯著，濃度大于2.00 g/L 時，海藻肥對植株生長的促進作用開始呈下降趨勢。T3 處理（海藻肥濃度為1.50 g/L）甜葉菊的株高達到最大值，在10、20 d 和30 d 時株高分別為30.30、34.45、35.07 cm，分別比對照顯著提高25.36%、36.33%、27.85%（表2）。T3 處理甜葉菊的莖粗為最大值，在施肥后10、20 d 和30 d 時，莖粗為2.26、2.51、2.73 mm，分別比對照高7.11%、13.06%、11.89%，差異顯著（表3）。T3 處理甜葉菊的地上部鮮質(zhì)量也為最大值，在10、20 d 和30 d 時為7.26、8.08、8.33 g，分別比對照顯著提高29.18%、28.15%、19.51%（表4）。甜葉菊的地上部干質(zhì)量在10、20 d 時T3 處理為最大值，為1.65、2.22 g，分別比對照高37.50%、13.27%，差異不顯著；30 d 時T3、T4 處理植株地上部干質(zhì)量為最大值，均為2.25 g，比對照高4.17%，但差異不顯著（表5）。由此表明，添加適宜濃度的海藻肥提高了甜葉菊的株高、莖粗、地上部鮮質(zhì)量及干質(zhì)量。

表2 不同濃度海藻肥對甜葉菊株高的影響Table 2 Effects of different concentrations of seaweed fertilizer on stevia plant height

表3 不同濃度海藻肥對甜葉菊莖粗的影響Table 3 Effects of different concentrations of seaweed fertilizer on stem diameter of stevia

表4 不同濃度海藻肥對甜葉菊地上部鮮質(zhì)量的影響Table 4 Effects of different concentrations of seaweed fertilizer on shoot fresh weight of stevia

表5 不同濃度海藻肥對甜葉菊地上部干質(zhì)量的影響Table 5 Effects of different concentrations of seaweed fertilizer on shoot dry weight of stevia

2.2 不同濃度海藻肥對甜葉菊抗氧化體系的影響

超氧化物歧化酶（SOD）是清除生物機體內(nèi)氧自由基的一種重要酶，可延遲衰老[23]。抗壞血酸在生物體氧化還原反應(yīng)中起重要作用，能清除活性氧基團和部分自由基[24]。由圖1 知，添加不同濃度的海藻肥能提高甜葉菊抗氧化系統(tǒng)的活性。隨著施肥量和處理時間的增加，甜葉菊的SOD 含量和抗壞血酸含量均呈先上升后下降的趨勢。施肥后10、20、30 d 時，T4 處理的SOD 含量最大，10 d時T4 處理比對照顯著提高23.56%，20 d 時T4 處理比對照顯著提高43.55%，30 d 時T4 處理比對照顯著提高97.56%（圖1a）。甜葉菊的抗壞血酸含量由T1 到T4 呈增加趨勢，T4 至T6 呈下降的趨勢。T4 處理最高，其次是T5、T3 處理。10 d 時，T3、T4、T5 處理比對照顯著提高99.28%～109.19%；20 d 時，T3、T4、T5 處 理 比 對 照 高74.06%～87.86%；30 d 時T3、T4、T5 處 理 比 對 照 高49.85%～71.97%，差異顯著（圖1b）?？梢娺m宜濃度的海藻肥能夠激活甜葉菊的抗氧化系統(tǒng)。

圖1 不同濃度海藻肥對甜葉菊SOD、抗壞血酸含量的影響Fig.1 Effects of different concentrations of seaweed fertilizer on SOD and ascorbic acid contents in stevia

2.3 不同濃度海藻肥對甜葉菊滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（脯氨酸和可溶性糖含量）的影響

海藻提取物中包含與抗逆相關(guān)的功能物質(zhì)，如甜菜堿、脯氨酸等，能增強植物的抗逆性。脯氨酸（POD）是生物體內(nèi)對抗?jié)B透脅迫的重要組成部分，可減少活性氧自由基對植株的危害[25]，同時對穩(wěn)定大分子結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)細胞氧化反應(yīng)等方面也有重要作用[26]?？扇苄蕴窃跐B透調(diào)節(jié)和維持蛋白穩(wěn)定方面有重要作用[27]。不同濃度海藻肥處理的甜葉菊苗期葉片脯氨酸和可溶性糖含量與對照相比均有所升高，T4 處理的甜葉菊脯氨酸為最大值，施肥后10、20、30 d，分別比對照高80%、81.48%、51.43%，差異極顯著（圖2a）。甜葉菊的可溶性糖從T1 到T3 呈增加趨勢，由T3 到T6 呈下降趨勢。施肥后10、20、30 d 時，T3處理的可溶性糖含量最大，10 d 時，T3 處理比對照顯著提高58.91%，20 d 時T3 處理比對照高42.92%，30 d 時T3 比對照高36.61%，差異顯著（圖2b）。由此說明海藻肥濃度為1.5～2 g/L，T3、T4 處理對甜葉菊的脯氨酸和可溶性糖含量有顯著促進作用。

圖2 不同濃度海藻肥對甜葉菊脯氨酸、可溶性糖含量的影響Fig.2 Effects of different concentrations of seaweed fertilizer on the contents of proline and soluble sugar in stevia

2.4 不同濃度海藻肥對甜葉菊過氧化產(chǎn)物的影響

丙二醛（MDA）常用來作為衡量植物體內(nèi)氧化脅迫程度的一項指標，其能夠發(fā)生膜脂過氧化作用，最終分解物為MDA[28]。隨著施肥量和處理時間的增加，甜葉菊丙二醛含量呈減少趨勢，MDA 值在對照中最高，T4 中最低，其次為T3 處理；施肥后10、20、30 d 時，T4 處理與對照相比分別顯著降低40.39%、40.32%、35.87%；T3 處理與對照相比分別顯著降低38.82%、39.11%、34.53%（圖3）。表明在T3、T4 處理可有效降低丙二醛的積累。

圖3 不同濃度海藻肥對甜葉菊過氧化產(chǎn)物（丙二醛含量）的影響Fig.3 Effects of different concentrations of seaweed fertilizer on the peroxidation product(malondialdehyde content)of stevia

2.5 不同濃度海藻肥對甜葉菊葉綠素含量的影響

葉綠素參與光合作用的形成，研究表明葉綠素含量與光合速率呈正相關(guān)[29-30]。海藻酸可加速土壤中難溶性鹽的溶解，提高土壤養(yǎng)分[31]。添加不同濃度的海藻肥均提高了甜葉菊的葉綠素含量，隨著施肥濃度的增加，葉綠素a、葉綠素b 和a+b 呈先上升后下降的趨勢。T3 處理的葉綠素a 含量最大，施肥后10、20、30 d 時，分別為0.67、0.99、1.21 mg/g，比對照高9.84%～61.33%（表6）；T3 處理的葉綠素b 含量為最大，分別為0.28、0.38、0.39 mg/g，其次為T4 處理。10 d 時T3 處理比對照高21.74%，差異不顯著，20 d 和30 d 時T3 處理分別比對照高52%、44.44%，差異顯著（表7）；葉綠素a+b 含量也是T3 處理的最大，10、20、30 d 時分別為0.94、1.36、1.60 mg/g，比對照顯著提高11.90%～58.42%（見下頁表8）。

表6 不同濃度海藻肥對甜葉菊葉綠素a 的影響Table 6 Effects of different concentrations of seaweed fertilizer on chlorophyll a of stevia

表7 不同濃度海藻肥對甜葉菊葉綠素b 的影響Table 7 Effects of different concentrations of seaweed fertilizer on chlorophyll b of stevia

表8 不同濃度海藻肥對甜葉菊葉綠素a+b 的影響Table 8 Effects of different concentrations of seaweed fertilizer on chlorophyll a+b in stevia

2.6 不同濃度海藻肥對甜葉菊苗期地上部位養(yǎng)分含量的影響

氮磷鉀是作物生長的3 大主要元素，氮、磷是植物體內(nèi)有機化合物的組成成分，鉀對提高植物的光合作用和抗逆性有重要作用，測定植株全氮、全磷、全鉀含量可了解植物體內(nèi)氮磷鉀的營養(yǎng)水平[32]。從表9 中可看出，添加不同濃度的海藻肥均提高了甜葉菊苗期地上部養(yǎng)分含量。各處理的氮累積量為1.23%～1.75%，磷累積量為0.12%～0.24%，鉀累積量為1.49%～2.37%。T3、T4、T5 處理的氮磷鉀養(yǎng)分含量要高于CK、T1、T2 和T6 處理，其中T4 處理的氮磷鉀養(yǎng)分含量最高，分別比對照高42.28%、100%、59.06%；其次為T3 處理，分別比對照高25.20%、58.33%、51.68%。因此，T3、T4 處理均可提高甜葉菊的養(yǎng)分含量。

表9 不同濃度海藻肥對甜葉菊地上部氮、磷、鉀含量的影響Table 9 Effects of different concentrations of seaweed fertilizer on nitrogen,phosphorus and potassium contents in shoot of stevia

3 討論

3.1 不同濃度海藻肥與甜葉菊苗期生長的關(guān)系

有研究表明海藻肥中含有一定的氮磷鉀和微量元素、生長素、細胞分裂素等，可促進植物光合作用，加速營養(yǎng)生長，使植株高度和干物質(zhì)積累增加[33-34]。本試驗中，添加海藻肥處理的甜葉菊苗期的株高、莖粗、地上部鮮質(zhì)量及干質(zhì)量都高于對照組，其中T3、T4 處理顯著提高了甜葉菊苗期的生長量。宋修超等[35]研究也表明，海藻酸水溶肥料為0.2 mg/L 時，菜椒苗的株高與莖粗分別比對照高36.87%、37.96%，顯著提高了植株的壯苗指數(shù)，可見適宜濃度的海藻肥可以促進植物生長。

3.2 不同濃度海藻肥與甜葉菊苗期抗氧化酶活性的關(guān)系

海藻肥可提高植物的抗氧化物質(zhì)和活性，是由于海藻中的某些成分能夠參與代謝合成途徑，增加抗氧化能力和氮代謝的調(diào)節(jié)酶，抗氧化物質(zhì)可保護生物體中細胞受到自由基的傷害[36]。本試驗中添加海藻肥處理提高了甜葉菊苗期的SOD 酶活、抗壞血酸含量，T4 處理顯著提高甜葉菊抗氧化物質(zhì)的活性。葉面噴施100 倍海藻肥提取液可顯著提高櫻桃的抗壞血酸含量，可能是海藻肥中氨基酸與酶的效應(yīng)產(chǎn)生從而引起抗壞血酸含量增加[13]。這表明適宜濃度的海藻肥能夠激活甜葉菊抗氧化酶活性。

3.3 不同濃度海藻肥與甜葉菊苗期滲透物質(zhì)含量的關(guān)系

海藻中的化學(xué)成分主要有海藻多糖、海藻糖醇類以及植物激素等，其中海藻多糖占比40%左右，這些糖類可調(diào)節(jié)細胞滲透壓、提高植物抗逆性[37]。孫錦等[13]研究發(fā)現(xiàn)，2 g/L 的海藻肥可顯著提高番茄苗期葉片的葉綠素和脯氨酸含量，可能與海藻肥含碳水化合物和生長素有關(guān)，從而增強植物抗逆性，這與本文的研究結(jié)果一致。本研究發(fā)現(xiàn)施用不同濃度的海藻肥可以提高甜葉菊滲透物質(zhì)的含量；當海藻肥濃度為2 g/L 時，T4 處理的滲透物質(zhì)含量（脯氨酸含量與可溶性糖含量）為最大值。研究表明適宜濃度的海藻肥可提高甜葉菊滲透物質(zhì)的含量。

3.4 不同濃度海藻肥與甜葉菊苗期MDA 含量的關(guān)系

MDA 含量可反映膜質(zhì)過氧化的程度，含量高表示過氧化程度高[38]。馮敬濤等[39]研究表明，噴施海藻肥提取物可有效降低蘋果葉片中的MDA 含量，促進幼苗生長，提高植株養(yǎng)分。王向麗[40]研究表明，噴施海藻肥的番茄幼苗MDA 含量明顯降低，幼苗的損傷減少。在本研究中，添加海藻肥處理甜葉菊苗期的MDA 含量比對照明顯降低，其中T4 處理為最低值，減少植物體內(nèi)細胞受到的脅迫。

3.5 不同濃度海藻肥與甜葉菊苗期葉綠素含量的關(guān)系

海藻肥中含有的甜菜堿，可提高葉片的相對含水量，促進葉綠素的合成[41]。研究表明根施海藻肥的黃瓜處理，葉綠素含量比對照高出59.5%，有利于葉綠素的合成，促進光合作用[42]。何銳等[14]表明隨著海藻肥濃度的增加，生菜的光合色素呈先上升后下降的趨勢，T2 處理葉綠素a、葉綠素b 分別比對照高22.04%、6.80%，這與本文研究結(jié)果一致。葉綠素是光合作用中最主要的色素分子，葉綠素含量高，有利于植物的光合作用[43]。本研究中添加7 種濃度的海藻肥均能提高甜葉菊中葉綠素a、b 以及葉綠素a+b 的含量，其中T3 處理葉綠素含量最大。

3.6 不同濃度海藻肥與甜葉菊地上部養(yǎng)分含量的關(guān)系

研究表明，氮磷鉀肥可促進植物生長，提高產(chǎn)量和品質(zhì)，提高抗逆性[44]?；梳尫诺租浀瑞B(yǎng)分短時間內(nèi)可達到植株營養(yǎng)需求，由于土壤性質(zhì)、作物特性、施肥方式等因素，降低了化肥的利用率[45]。在小麥玉米的研究中發(fā)現(xiàn)，施用海藻肥處理的夏玉米的養(yǎng)分積累量最大，顯著高于常規(guī)施肥處理，分別提高14.0%、11.0%、16.7%；冬小麥氮磷鉀利用率分別提高了13.5%、2.1%、7.0%[46]。本研究發(fā)現(xiàn)添加不同濃度的海藻肥處理增加甜葉菊地上部氮、磷、鉀的吸收量，當海藻肥濃度為2 g/L 時，T4 處理甜葉菊的氮磷鉀養(yǎng)分積累量最高。添加適宜濃度的海藻肥可促進甜葉菊對養(yǎng)分的吸收，為培育壯苗打下了基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

添加適宜濃度的海藻肥，提高了甜葉菊苗期的株高、莖粗、地上部鮮質(zhì)量、干質(zhì)量以及葉片中的葉綠素和脯氨酸含量，增強抗氧化酶的活性，降低了MDA 含量，提高了甜葉菊地上部養(yǎng)分含量。T3 處理（海藻肥濃度為1.5 g/L）的甜葉菊生長量及可溶性糖和葉綠素含量最大；T4 處理（濃度為2 g/L）的甜葉菊SOD、POD 含量最大，MDA 值最小，氮磷鉀養(yǎng)分積累量最高。由此表明，添加1.50～2.00 g/L 的海藻肥可提高甜葉菊苗期的生長量、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、抗氧化酶含量、葉綠素含量以及氮磷鉀含量，但海藻肥的施用量對甜葉菊品質(zhì)方面的作用還需進一步研究。綜上所述，海藻肥因具有促進植物生長、增強抗逆性、提高養(yǎng)分吸收能力等優(yōu)勢，將會成為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)中的重要角色。