根施聚天门冬氨酸对日光温室黄瓜生长、产量及矿质元素吸收的影响

黄 毅 李衍素 贺超兴 于贤昌

（中国农业科学院蔬菜花卉研究所，北京100081）

随着我国经济的快速发展，设施园艺已经成为我国经济发展的支柱产业。2013年设施蔬菜栽培面积达368万hm2，产值7 800亿元，占种植业产值的25%。但目前我国设施蔬菜生产过程中，施肥严重过量，肥料利用率偏低，氮素利用率约30%，比先进国家低30个百分点，磷肥利用率约14%，钾肥利用率约28%，远远落后于发达国家（吴建富 等，2003；陈杰 等，2005；郭世荣 等，2012）。另一方面，为了追求高产存在不合理施用化肥的现象，导致土壤养分不平衡、次生盐渍化、肥料浪费、生产成本增加等问题，严重威胁着人类的健康和生态环境安全（张维理 等，2004）。黄瓜是我国设施栽培的主要蔬菜之一，其种植面积已达到设施蔬菜栽培面积的5%，但依旧面临着单位面积产量低、农药用量大等问题（孙玉河 等，2010）。提高设施黄瓜产量和肥料利用率，对我国设施黄瓜发展具有重要的意义。

聚天门冬氨酸（polyaspartic acid，PASP），别名聚天冬氨酸，是一种新型的环境友好型高分子材料，其含有像蛋白质结构一样的酰胺基团和羧酸侧链，既能完全降解又具有螯合功能，是目前世界上公认的“绿色化学品”，因此被越来越多地应用在日化、农业、水处理等领域（Tomida et al.，1997；方莉和谭天伟，2001）。在农业应用方面，聚天门冬氨酸可用于植物种子的包衣，具有提高发芽率和保墒的作用。因聚天门冬氨酸具有良好的杀虫、灭菌和分散能力，还可将聚天门冬氨酸用于农药，既可保护植物不受病虫侵害，又可与农药其他成分复配，使其在植物表面润湿、分散、增溶和渗透，充分发挥农药的药效（Sanders，1998）。聚天门冬氨酸在土壤中一般施用8 d后可生物降解，20 d后降解达到稳定状态，完全符合新型环保试剂和农业可持续发展的要求（Tao et al.，2004）。另一方面，聚天门冬氨酸在土壤中很容易进入植物的根部，可吸收和富集根部周围土壤中对植物有用的元素，提高肥料利用率，减少肥料施用量，而且还能减少水分流失，从而增强农作物对养分和水分的高效吸收，促进农作物生长、提高产量（Kinnersley et al.，1994，1997）。小麦生产添加聚天门冬氨酸，可以促进小麦分蘖，提高冬小麦产量，提高氮肥利用率（孙克刚 等，2015）。姜雯等（2007）研究发现，施肥时添加一定量的聚天门冬氨酸，可以提高玉米幼苗叶片叶绿素含量、叶片硝酸还原酶活性和光合作用，同时增加植株干物质的积累，提高植株根系对氮、钾的吸收和肥料利用效率。上述研究为聚天门冬氨酸的实际生产应用提供了一定的科学依据，但多针对大田作物和果树等，在蔬菜生产上的应用研究较少。本试验通过根施不同量的聚天门冬氨酸，研究其对日光温室黄瓜生长、产量以及矿质元素吸收的影响，为聚天门冬氨酸在设施黄瓜生产上的应用提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2016年8月2日至11月15日在中国农业科学院蔬菜花卉研究所日光温室内进行。供试黄瓜（Cucumis sativusL.）品种为中农26号，由中国农业科学院蔬菜花卉研究所提供。供试试剂聚天门冬氨酸由上海荻龙实业有限公司生产，质量分数≥98%。供试育苗基质为无土营养基质，按草炭∶蛭石=2∶1（V/V）的比例混合。设施内黄瓜栽培土壤理化性质为：有机质含量408.06 g·kg-1，全氮4.02%，全钾 18.05 g·kg-1，全磷 2 381 mg·kg-1，速效氮 240.40 mg·kg-1，速效钾 547.5 mg·kg-1，速效磷13.65 mg·kg-1。栽培畦宽0.8 m左右，长5.5 m左右，共12畦，栽培面积约53 m2，共种植240株黄瓜。生长期根据具体生长状况共追施黄瓜专用水溶肥〔氮≥16%，磷≥5%，钾≥26%，黄腐酸≥12%，活性钙≥10%，硼≥5%，中微量元素≥8%，由金亿隆（天津）生物科技有限公司生产〕8 kg。

8月2日催芽，8月3日播种，8月17日黄瓜幼苗两叶一心时定植。共设4个处理，分别为CK（常规栽培，每次聚天门冬氨酸处理时浇同量自来水）、T1（30 mg·株-1聚天门冬氨酸）、T2（60 mg·株-1聚天门冬氨酸）、T3（90 mg·株-1聚天门冬氨酸），每处理共60株，6次重复，每重复10株，采用田间土壤栽培，随机区组排列，定植2 d后开始根施聚天门冬氨酸处理：将聚天门冬氨酸溶于一定量清水中，通过滴灌滴施到植株根部。之后每隔7 d处理1次，截至拉秧共滴施13次。试验田其他管理均按常规方法进行。

1.2 测定项目

在黄瓜定植50 d后（10月5日，共处理7次），每个处理随机选取长势良好的18株植株，用卷尺测量黄瓜植株株高（茎基部到生长点的距离），用游标卡尺测量茎粗（地上部1 cm位置），并统计其叶片数。

10月6日，每个处理选12株长势良好的植株，取白色、活性高的根尖，采用氯化三苯基四氮唑（TTC）比色法（高俊凤， 2006）测定黄瓜根系活力。

10月8日（晴天）上午11：00，每个处理随机选取长势良好的18株植株，使用Li-6400 便携式光合测定仪（美国Li-Cor 公司）测定黄瓜植株功能叶（上数第4片叶）的光合速率（Pn）、胞间CO2浓度（Ci）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr），测定时设定光量子通量密度（PFD）为400 μmol·m-2·s-1，CO2浓度为 350～360 μL·L-1，叶温为（25 ± 1）℃。

10月8日（晴天），每个处理随机选取第12片叶片（上数第4片叶），样本均匀混合后，采用丙酮浸提法测定黄瓜叶片的叶绿素含量（高俊凤，2006）。

采收期（10月20日）摘取生长一致、成熟度良好的黄瓜果实样品，采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量，采用考马斯亮蓝G-250 染色法测定可溶性蛋白质含量，采用茚三酮比色法测定游离氨基酸含量，采用二甲苯萃取比色法测定VC含量（王学奎和黄见良，2015）。同时测定果实中全氮、全磷、全钾含量，全氮含量采用ATC-165凯氏定氮仪测定，全磷、全钾含量采用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-AEC）分析方法测定。

11月13日，每个处理随机选取24株长势良好的植株，进行全株干、鲜质量的测定，干质量测定方法：105 ℃杀青30 min，75 ℃烘干48 h后称重。同时进行植株全磷、全氮、全钾含量的测定，测定方法与果实中全氮、全磷、全钾含量的测定方法一致。

10月2日开始采收，11月15日拉秧，按小区统计产量，计算黄瓜单株产量和每667 m2产量。

分别在定植前、黄瓜定植60 d后（10月10日，已处理8次）取0～20 cm土壤样品，测定速效氮、速效磷、速效钾含量（鲁如坤，2000；谭和平 等，2010）。

植物氮（磷、钾）吸收量（mg·株-1）=植株氮（磷、钾）含量×植株整株干质量+果实氮（磷、钾）含量×果实干质量

1.3 数据处理

试验数据的计算和作图采用Microsoft Excel 2013软件，数据的单因素方差分析采用DPS v7.05软件，差异显著性检验（α=0.05）采用Duncan新复极差法。

2 结果与分析

2.1 根施聚天门冬氨酸对日光温室黄瓜生长的影响

与对照相比，根施60 mg·株-1（T2）和90 mg·株-1（T3）聚天门冬氨酸处理显著增加了黄瓜的株高、叶片数、根系活力，其中根施60 mg·株-1的处理效果较好，株高、叶片数、根系活力分别比对照增加5.05%、7.41%和7.98%。根施聚天门冬氨酸显著促进了全株干、鲜质量的增加，60 mg·株-1处理效果最为显著，全株干、鲜质量分别比对照增加16.24%、11.16%（表1）。

表1 根施聚天门冬氨酸对日光温室黄瓜生长的影响

2.2 根施聚天门冬氨酸对日光温室黄瓜叶片叶绿素含量和光合作用的影响

根施一定量的聚天门冬氨酸提高了黄瓜叶片中色素的含量（表2）。与对照相比，根施60、90 mg·株-1处理对增加叶绿素a和叶绿素b含量的效果最为显著。60 mg·株-1处理的黄瓜植株叶片中叶绿素a、叶绿素b含量分别比对照增加14.97%、19.58%，90 mg·株-1处理的黄瓜植株叶片中叶绿素a、叶绿素b含量分别比对照增加12.83%、16.88%。根施聚天门冬氨酸显著提高了植株叶片的光合速率，以60 mg·株-1处理影响最为显著，相比对照增加了33.33%。根施聚天门冬氨酸60 mg·株-1和90 mg·株-1显著增加了胞间CO2浓度、蒸腾速率，分别比对照增加了10.86%、6.50% 和12.25%、4.87%。 根 施 60 mg· 株-1处理的植株叶片气孔导度相比对照显著增加了10.38%。

表2 根施聚天门冬氨酸对日光温室黄瓜叶片叶绿素含量和光合作用的影响

2.3 根施聚天门冬氨酸对日光温室黄瓜果实品质的影响

由表3可以看出，根施60 mg·株-1和90 mg·株-1聚天门冬氨酸处理的黄瓜果实中VC含量显著高于对照，分别增加4.47%、4.12%。根施聚天门冬氨酸处理的黄瓜果实可溶性蛋白和可溶性糖含量均显著高于对照，但根施一定量的聚天门冬氨酸对果实中游离氨基酸含量并没有显著影响。由此可知，根施60、90 mg·株-1的聚天门冬氨酸提高了黄瓜果实的品质。

表3 根施聚天门冬氨酸对日光温室黄瓜果实品质的影响mg·g-1（FW）

2.4 根施聚天门冬氨酸对土壤速效养分含量的影响

由表4可以看出，根施60、90 mg·株-1的聚天门冬氨酸可以显著提高土壤速效氮、速效磷、速效钾的含量，提高土壤养分含量。60 mg·株-1处理的土壤中速效氮、速效磷、速效钾含量分别比对照增加 20.91%、31.65%、35.87%。

表4 根施聚天门冬氨酸对土壤速效养分含量的影响mg·kg-1

2.5 根施聚天门冬氨酸对日光温室黄瓜植株氮、磷、钾吸收量的影响

由表5可以看出，根施聚天门冬氨酸对黄瓜植株氮、磷、钾养分吸收量的影响与黄瓜株高、生物量的趋势一致，根施聚天门冬氨酸的处理植株氮、磷、钾吸收量显著高于对照。其中60 mg·株-1处理的效果最为显著，相比对照每株氮、磷、钾吸收量分别增加30.29%、33.00%、36.39%。由于生长过程中各处理的肥料施用量是相等的，可见根施聚天门冬氨酸能提高肥料的利用率。

2.6 根施聚天门冬氨酸对日光温室黄瓜产量的影响

由表6可以看出，在黄瓜生长过程中，根施一定量的聚天门冬氨酸可以显著增加黄瓜的产量。其中根施60 mg·株-1处理对黄瓜单株产量、单株果数和总产量的增加最为显著，与对照相比，分别增加17.85%、20.92%和17.85%。

表5 根施聚天门冬氨酸对日光温室黄瓜植株氮、磷、钾吸收量的影响

表6 根施聚天门冬氨酸对日光温室黄瓜产量的影响

3 讨论

3.1 根施聚天门冬氨酸对日光温室黄瓜植株生长发育的影响

根施一定量聚天门冬氨酸有利于紫穗槐的生长，相比于对照，增加了新梢直径、新梢高度、叶片数和叶面积（王婷 等，2010）。在水稻生长施肥过程中添加一定量的聚天门冬氨酸，能够促进水稻分蘖，增加根质量、苗高、叶片长度和宽度，提高水稻产量（Ju et al.，2013）。本试验研究发现，根施60 mg·株-1聚天门冬氨酸，黄瓜植株株高、茎粗、叶片数、根系活力、叶绿素含量、光合速率、胞间CO2浓度等相比对照都显著增加，促进了日光温室黄瓜植株的生长发育，这与前人研究结果基本一致。

3.2 根施聚天门冬氨酸对土壤养分含量以及黄瓜植株氮、磷、钾吸收量的影响

Ju等（2013）和Deng等（2015）的研究表明，在施肥过程中添加一定量的聚天门冬氨酸，能够促进水稻对氮元素的吸收。谢方淼等（2011）、侯晓娜和王旭（2014）、Deng等（2014）发现用聚天门

冬氨酸作为肥料增效剂，可使土壤中氮含量保持较高的有效性，增加了土壤肥力，促进了作物对氮元素的吸收。土壤中施用聚天门冬氨酸，可使氧化态和富集的Zn转化为水溶性、弱酸性、还原态Zn，有利于植株的吸收（关连珠 等，2013）。本试验研究表明，根施60 mg·株-1聚天门冬氨酸，土壤速效氮、速效磷、速效钾的含量相比对照显著增加了20.91%、31.65%、35.87%。黄瓜植株对氮、磷、钾的吸收量分别显著增加了30.29%、33.00%、36.39%，因此，根施聚天门冬氨酸提高了肥料的利用率。前人研究表明，聚天门冬氨酸能够提高土壤中速效氮、磷、钾的含量，促进植株对其吸收，主要原因是聚天门冬氨酸为多肽高分子聚合物，同时具有酰基、羧基和酰胺基等活性集团，具有极强的螯合、分散、吸附等能力，且配伍性极佳，因此能够活化土壤中固定态的养分元素，减少矿质元素的挥发和流失；另一方面，聚天门冬氨酸能改善土壤结构，增加土壤阳离子代换量，提高土壤保肥能力（Kinnersley et al.，1994，1997）。

3.3 根施聚天门冬氨酸对日光温室黄瓜产量的影响

研究发现，在水稻施肥时添加一定量的聚天门冬氨酸，可以增加水稻分蘖数，提高水稻产量（Ju et al.，2013；Deng et al.，2015）。 冷 一 欣 等（2005）也研究证实，根施聚天门冬氨酸同源多肽能够促进玉米生长，提高玉米产量。本试验结果表明，在日光温室秋冬茬黄瓜生长过程中，根施一定量的聚天门冬氨酸可以显著增加黄瓜产量，根施60 mg·株-1处理对黄瓜单株产量、单株果数和总产量的增加最为显著，分别比对照增加17.85%、20.92%和17.85%。根施聚天门冬氨酸，每667 m2成本约为50元，按每667 m2黄瓜产量15 000 kg、平均售价1.0元·kg-1计算，黄瓜增产产生的经济效益约2 678元，效益增加明显。其增产可能是由于聚天门冬氨酸自身的特性，聚天门冬氨酸能够活化土壤中固定态的养分元素，保持土壤水分，进而提高水肥利用率，促进黄瓜生长、增加产量（Kinnersley et al.，1994，1997）。

4 结论

在日光温室秋冬茬黄瓜生长过程中根施一定量的聚天门冬氨酸，不仅能够促进黄瓜植株的生长发育，增加黄瓜产量，还能够提高植株对氮、磷、钾矿质元素的吸收量和肥料利用率，提高土壤速效氮、磷、钾的含量。本试验中聚天门冬氨酸根施的最适浓度为60 mg·株-1。本试验为结合水肥一体化利用聚天门冬氨酸促进日光温室秋冬茬黄瓜的生长提供了一定的理论依据，但由于试验设计和条件的限制，对于是否存在更合适的聚天门冬氨酸用量以及最优根施时间和次数都需进一步试验。

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山东德州新增3家供港蔬菜基地

2018年1月，国家质检总局公布最新供港蔬菜备案种植场名单，德州3家蔬菜种植企业上榜，分别是山东溢佳设施蔬菜生产基地、雷集朱庄乐农蔬菜基地、山东金鲁班有机农业科技有限公司。此次德州新增供港蔬菜基地面积143 hm2，品种近50种，预计产量3 500 t。

供港蔬菜基地在食品安全保障、监管力度方面要求十分严格。基地的土壤、水源、空气等全部符合要求才准予备案。生产过程必须严格按照内地和香港的有机生产规程生产，并实行全过程监管，严格抽检，检验标准中仅农残限量就有3 300多项，并经常修订，一旦有一项抽检不合格，基地便进入“黑名单”。德州检验检疫局发挥技术优势，提前介入，多次到田间地头，看地形，查环境，帮助企业科学规划，建立追溯体系；立足风险分析，从农业投入品管理、田间管理、自检能力、档案管理等方面进行严格审核监管，确保供港蔬菜质量安全；加强对基地管理人员食品防护、追溯体系培训，提高基地管理水平，保障蔬菜质量的稳定性。

（新农网）