基質(zhì)添加聚天門冬氨酸對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)的影響

李夢(mèng)露 馮曉潔 王君 孫敏濤 閆妍 賀超興 于賢昌 李衍素

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所，北京 100081）

聚天門冬氨酸（polyaspartic acid，PASP）具有極強(qiáng)的螯合、分散和吸附等作用，并且可被生物完全降解。其可以通過增加土壤物理性粘粒的含量來改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，同時(shí)可活化被土壤吸附固定的礦質(zhì)元素，使肥料中的營(yíng)養(yǎng)元素可在土壤中以分散、穩(wěn)定、易于作物吸收利用的狀態(tài)存在，提高了土壤養(yǎng)分含量和肥料吸收利用效率（雷全奎 等，2007）。姜雯等（2007）和張洪生等（2013）研究表明，施用聚天冬氨酸能在一定程度上改善土壤的水分狀況，促進(jìn)植株根系的生長(zhǎng)，提高玉米幼苗對(duì)N、K 的吸收量，增強(qiáng)了玉米苗期的抗旱性。聚天冬氨酸還可激發(fā)植物體內(nèi)的生物酶活性，強(qiáng)化植株對(duì)N、P、K 及微量元素的吸收作用，尤其是對(duì)Zn、Mn、Fe 等微量元素的吸收（冷一欣 等，2002；陶虎春 等，2004）。施用含聚天門冬氨酸肥料可促進(jìn)水稻生長(zhǎng)發(fā)育，株高、穗長(zhǎng)、有效穗數(shù)和產(chǎn)量均顯著增加（陳廣轍 等，2020）。根施聚天冬氨酸能夠提高胡楊幼苗葉片光合色素含量和光能捕獲利用效率，促進(jìn)枝葉生長(zhǎng)和干物質(zhì)積累（李春艷等，2021）。

我國(guó)設(shè)施蔬菜栽培面積約280 萬hm2，蔬菜種苗年需求量超過6 800 億株（劉明池 等，2018），培育壯苗是蔬菜高產(chǎn)栽培的關(guān)鍵問題。目前聚天門冬氨酸在農(nóng)業(yè)上的研究多集中在玉米、水稻等大田作物上，對(duì)于設(shè)施蔬菜壯苗培育的研究鮮有報(bào)道。本試驗(yàn)以中雜9 號(hào)為試材，研究基質(zhì)添加聚天門冬氨酸對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)的影響，以期為設(shè)施蔬菜壯苗培育提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2020 年11 月16日至2021 年1 月14日在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所日光溫室內(nèi)進(jìn)行。供試番茄（Solanum lycopersicum）品種為中雜9 號(hào)，亦由本所提供；聚天門冬氨酸由山東遠(yuǎn)聯(lián)化工有限公司生產(chǎn)，固含量為95%，每克含氮量為0.11 g；育苗基質(zhì)為無土營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)，按草炭∶蛭石=2∶1（V/V）的比例混合。

11 月16 日催芽，11 月19 日播種，采用32 孔穴盤基質(zhì)育苗；播種前，將PASP 溶于清水中配制成不同濃度梯度的溶液后充分滲透到基質(zhì)中。共設(shè)6 個(gè)處理，PASP 含量分別為：0（CK）、18.2（T1）、36.4（T2）、54.6（T3）、72.8（T4）、91.0（T5）g ·kg-1；每處理3 次重復(fù)，每重復(fù)64 株，溫室常規(guī)育苗管理。

1.2 項(xiàng)目測(cè)定

1.2.1 生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定 12 月21 日、播種后32 d，每處理隨機(jī)選取8 株幼苗，使用直尺測(cè)量莖基部到生長(zhǎng)點(diǎn)的距離，即為株高；使用游標(biāo)卡尺測(cè)量莖基部直徑，即為莖粗；用清水洗凈根部并用吸水紙吸干，從莖基部分開，使用電子天平分別稱量植株地上部和地下部的鮮質(zhì)量，然后分別放入烘箱，于105 ℃殺青15 min，75 ℃烘干至恒重，使用電子天平分別稱量地上部和地下部的干質(zhì)量；計(jì)算全株鮮質(zhì)量和干質(zhì)量、壯苗指數(shù)。

壯苗指數(shù)=（地下部干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量+莖粗/株高）×全株干質(zhì)量

1.2.2 氣體交換參數(shù)的測(cè)定 12 月24 日（晴天）、播種后35 d 上午10：00，每處理隨機(jī)選取8 株幼苗，使用Li-6400 便攜式光合測(cè)定儀（美國(guó)Li-Cor公司）測(cè)定植株從上往下數(shù)第2 片葉的凈光合速率（Pn）、胞間CO2濃度（Ci）、氣孔導(dǎo)度（Gs）和蒸騰速率（Tr）；測(cè)定時(shí)設(shè)定光量子通量密度（PFD）為800 μmol·m-2·s-1，CO2濃度為350～360 μL·L-1，相對(duì)濕度70%，葉溫25 ℃。

1.2.3 葉面積和根系構(gòu)型的測(cè)定 12 月29 日、播種后40 d，每處理隨機(jī)選取8 株幼苗，將除心葉以外的全部葉片平鋪在背景板上拍照，盡量將葉片全部展開，保存照片；用清水洗凈植株根系，使用EPSON 掃描儀（日本精工愛普生公司）掃描成像；利用萬深LA-S 系列圖像分析儀系統(tǒng)（杭州萬深檢測(cè)科技有限公司）分析葉片照片和根系掃描圖像，得到葉面積、根系總長(zhǎng)度、根系表面積、根系體積和根尖數(shù)。

1.2.4 葉綠素含量和根系活力的測(cè)定 12 月31 日（晴天）、播種后42 d，每處理隨機(jī)選取8 株幼苗，選取從上往下第3 片健康無病害的葉片0.2 g，剪去葉脈部分，均勻混合，采用丙酮浸提法測(cè)定葉綠素a 和總?cè)~綠素含量（高俊鳳，2006）。然后取根系中部、活性較高的部分2～3 cm，采用氯化三苯基四氮唑（TTC）比色法測(cè)定根系活力（高俊鳳，2006）。

1.2.5 植株礦質(zhì)元素含量的測(cè)定 2021 年1 月14日、播種后56 d，每處理隨機(jī)選取8 株幼苗，將地上部和地下部分別烘干后研磨成粉末狀，采用凱氏定氮法分別測(cè)定植株地上部和地下部全氮含量，采用5300DV 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（美國(guó)PerkinElme 公司）測(cè)定全磷、全鉀、鈣、鎂、鐵、鋅、錳、銅含量（宋鑒達(dá) 等，2019）。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，利用SPSS Statistics 軟件進(jìn)行單因素方差分析，運(yùn)用Tukey 多重比較法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 基質(zhì)添加聚天門冬氨酸對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

與對(duì)照相比，基質(zhì)添加PASP 可明顯提高番茄幼苗的株高、莖粗、地上部和地下部干、鮮質(zhì)量以及壯苗指數(shù)，促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)。其中，基質(zhì)添加36.4 g·kg-1PASP（T2）處理的壯苗指數(shù)最高，效果最佳，株高、莖粗、全株鮮質(zhì)量、全株干質(zhì)量均顯著高于對(duì)照，分別比對(duì)照增加了33.55%、24.93%、37.23%、35.29%（表1）。

表1 基質(zhì)添加聚天門冬氨酸對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

2.2 基質(zhì)添加聚天門冬氨酸對(duì)番茄幼苗葉片葉綠素含量和光合作用的影響

從表2 可以看出，隨著基質(zhì)中PASP 添加量的增加，番茄幼苗葉面積、葉綠素a 含量、總?cè)~綠素含量、胞間CO2濃度、氣孔導(dǎo)度、凈光合速率和蒸騰速率大多數(shù)呈先增加后降低的變化趨勢(shì)?；|(zhì)中添加36.4 g·kg-1PASP（T2）處理的效果最好，葉面積、葉綠素a 含量、總?cè)~綠素含量、胞間CO2濃度、氣孔導(dǎo)度、凈光合速率和蒸騰速率均顯著高于對(duì)照，分別比對(duì)照增加了31.36%、35.58%、33.33%、8.31%、39.10%、38.67% 和36.56%，增強(qiáng)了光合作用，促進(jìn)了幼苗葉片生長(zhǎng)。

表2 基質(zhì)添加聚天門冬氨酸對(duì)番茄幼苗葉片葉綠素含量和光合作用的影響

2.3 基質(zhì)添加聚天門冬氨酸對(duì)番茄幼苗根系活力和根系構(gòu)型的影響

從表3 可以看出，隨著基質(zhì)中PASP 添加量的增加，番茄幼苗根系活力、根系總長(zhǎng)度、根系表面積、根系體積和根尖數(shù)大多數(shù)呈先增加后降低的變化趨勢(shì)，其中添加36.4 g·kg-1PASP（T2）處理的綜合效果最佳，根系活力、根系總長(zhǎng)度、根系表面積、根系體積和根尖數(shù)分別比對(duì)照增加了30.62%、28.96%、35.20%、44.58% 和33.03%，除根系總長(zhǎng)度外各指標(biāo)均顯著高于對(duì)照。

表3 基質(zhì)添加聚天門冬氨酸對(duì)番茄幼苗根系活力和根系構(gòu)型的影響

2.4 基質(zhì)添加聚天門冬氨酸對(duì)番茄幼苗植株礦質(zhì)元素含量的影響

從表4、5 可以看出，與對(duì)照相比，基質(zhì)中添加PASP 對(duì)番茄幼苗地上部氮、磷、鉀、鐵、銅，根系氮、鉀、銅的含量無顯著影響，但隨著PASP添加量的增加，植株地上部鉀、鎂與根系鈣、鐵、銅、錳、鋅含量均呈先上升后下降的變化趨勢(shì)。其中添加36.4 g·kg-1PASP（T2）處理植株地上部鈣、鎂、錳、鋅，根系磷、鈣、鎂、錳、鋅的含量顯著高于對(duì)照，分別比對(duì)照增加了10.47%、27.61%、38.00%、13.51%、38.55%、36.42%、30.15%、36.53%、34.21%。表明，基質(zhì)添加聚天門冬氨酸對(duì)植株地上部和根系中礦質(zhì)元素含量的影響較大。

表4 基質(zhì)添加聚天門冬氨酸對(duì)番茄幼苗地上部礦質(zhì)元素含量的影響 （DW）

表5 基質(zhì)添加聚天門冬氨酸對(duì)番茄幼苗根系礦質(zhì)元素含量的影響 （DW）

3 討論

3.1 基質(zhì)添加聚天門冬氨酸可增加番茄幼苗植株礦質(zhì)元素的含量

聚天門冬氨酸對(duì)土壤養(yǎng)分離子的交換吸附力遠(yuǎn)高于土壤對(duì)離子的吸附力，可形成高濃度的離子擴(kuò)散雙層，從而解離土壤中的養(yǎng)分離子；其分子中特殊的肽鏈結(jié)構(gòu)能形成環(huán)狀的多孔復(fù)雜高分子基團(tuán)，對(duì)養(yǎng)分離子有極強(qiáng)的吸蓄能力。這兩種作用協(xié)同有助于植物對(duì)肥料養(yǎng)分的吸收利用，促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)（楊晉輝 等，2018）。在玉米、油菜、黃瓜、水稻等作物上的研究表明，施用聚天門冬氨酸可以顯著增加植株對(duì)N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、Mn、Zn、Cu、B 等養(yǎng)分的吸收量（姜雯 等，2007；張琳 等，2013；黃毅 等，2018；Den et al.，2019）。本試驗(yàn)結(jié)果表明，基質(zhì)添加36.4 g·kg-1聚天門冬氨酸可以顯著提高番茄幼苗地上部鈣、鎂、錳、鋅，根系磷、鈣、鎂、錳、鋅的含量，可能是由于施用聚天門冬氨酸增加了基質(zhì)中礦質(zhì)元素的有效性，使礦質(zhì)元素形成易于被植株吸收的狀態(tài)，從而提高了番茄植株對(duì)磷、鈣、鎂、錳、鋅的吸收量（雷全奎 等，2007）；而基質(zhì)中添加聚天門冬氨酸對(duì)植株氮、鉀含量無顯著影響，可能是因?yàn)榛|(zhì)中的氮、鉀元素含量已滿足或超過番茄幼苗生長(zhǎng)所需。

而隨著基質(zhì)中聚天門冬氨酸添加量的增加，番茄幼苗地上部鉀、鎂與根系鈣、鐵、銅、錳、鋅含量均呈先上升后下降的變化趨勢(shì)。這可能是由于基質(zhì)中聚天門冬氨酸濃度過高，聚天門冬氨酸顆粒吸水膨脹，降低了基質(zhì)的通透性，植物吸收水分、養(yǎng)分量相對(duì)減小，從而抑制了植株根系與地上部分生長(zhǎng)（李春艷 等，2021）。

3.2 基質(zhì)添加聚天門冬氨酸可促進(jìn)番茄幼苗的生長(zhǎng)

本試驗(yàn)結(jié)果表明，與對(duì)照相比，基質(zhì)添加36.4 g·kg-1聚天門冬氨酸顯著提高了番茄幼苗葉片凈光合速率和葉綠素a、總?cè)~綠素含量，促進(jìn)光合產(chǎn)物的積累，同時(shí)顯著提高了根系表面積、根系體積、根尖數(shù)和根系活力，增強(qiáng)了根系對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收能力，增加了有益于植株光合作用的鎂、錳、鋅元素積累量，提高了可促進(jìn)根系生長(zhǎng)的鈣元素吸收量。

基質(zhì)添加聚天門冬氨酸能夠促進(jìn)番茄幼苗生長(zhǎng)，一方面可能是通過提高根部養(yǎng)分積累量，增加植株對(duì)礦質(zhì)元素的吸收量和積累量，促進(jìn)根系生長(zhǎng)，增加根系活力，增強(qiáng)根系吸收能力，從而促進(jìn)幼苗茁壯生長(zhǎng)。另一方面可能是植株吸收的鈣、鎂、錳、鋅含量增加，而鈣是細(xì)胞壁的重要組成成分，在植物體內(nèi)參與新細(xì)胞的形成，促進(jìn)根系生長(zhǎng)和根毛形成，增加水分和養(yǎng)分的吸收；鎂是葉綠素的組成成分，可增強(qiáng)光合作用；錳直接參與光合作用，同時(shí)促進(jìn)種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)；鋅參與光合作用，并可提高植株抗逆性（汪洪，2002；謝小玉，2008；覃都，2009；趙晨曉，2021）。

本試驗(yàn)中，基質(zhì)添加36.4 g·kg-1聚天門冬氨酸處理的綜合效果最好，但是該添加量是否具有普適性還需要進(jìn)一步驗(yàn)證，育苗時(shí)期基質(zhì)添加聚天門冬氨酸對(duì)番茄幼苗定植后植株生長(zhǎng)的影響亦需要進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

在番茄育苗過程中，基質(zhì)添加聚天門冬氨酸可以促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)，增加植株對(duì)礦質(zhì)元素的吸收積累量，提高育苗質(zhì)量。其中基質(zhì)添加36.4 g ·kg-1聚天門冬氨酸處理的效果最佳，有利于培育壯苗。