基于海带渣制备的叶面肥对彩椒和茭白生长和品质的影响

2020-07-23何梅琳田雪江杰王长海

江苏农业学报 2020年3期

何梅琳田雪江杰王长海

摘要：以海带渣为原料，采用酶解方法制备海带渣提取物（KWE）作为海藻叶面肥，在大田试验中研究稀释不同倍数（10、30、50倍，分别简称KWE10、KWE30和KWE50）的KWE喷施对彩椒和茭白的生长发育、营养特性的影响，发现KWE对彩椒和茭白的生长有显著的促进作用。与未喷施KWE的对照相比，KWE10、KWE30、KWE50处理的彩椒株高增长量比对照分别提高14.77%、11.92%和8.38%，彩椒叶片增长量分别提高9.60%、33.90%和26.71%，彩椒单果质量分别增加18.28%、10.08%和7.93%。喷施KWE对彩椒各品质指标有明显改善作用。KWE10处理对提高彩椒维生素C含量和降低硝酸盐含量效果最佳，维生素C含量比对照提高24.70%，硝酸盐含量降低28.16%。此外，KWE喷施后，彩椒可溶性糖含量显著提高93.7%～128.0%，可溶性蛋白質含量提高25.78%～30.73%。KWE10处理和KWE30处理可提高茭白株高增长量7～9 cm，在分蘖期平均增加1～2个分蘖，但对叶面积无显著效果。喷施试验浓度的KWE对茭白品质的改善不显著。

关键词：海带渣;液肥;彩椒;茭白;生长;品质

中图分类号：S641.3，S645.2文献标识码：A文章编号：1000-4440（2020）03-0675-06

Effects of foliar fertilizer produced from kelp waste on the growth and quality of color pepper and water bamboo

HE Mei-lin1，2，TIAN Xue1，JIANG Jie3，WANG Chang-hai1，2

（1.Jiangsu Key Laboratory of Marine Biology， College of Resources and Environmental Science， Nanjing Agricultural University， Nanjing 210095， China;2.Jiangsu Collaborative Innovation Center for Solid Organic Waste Resource Utilization， Nanjing Agricultural University， Nanjing 210095， China;3.Shandong Sunway Saline-Alkali Land Technology Co.， Ltd.， Weifang 261108， China）

Abstract：Kelp waste extracts （KWE） were generated by enzymolysis and were applied as foliar fertilizer in field experiments to study the effects of KWE on the growth and quality of color pepper and water bamboo in this work. KWE was diluted by 10 times， 30 times and 50 times （KWE10， KWE30 and KWE50） and sprayed on color pepper and water bamboo. Results showed that KWE could significantly improve the plant growth of both color pepper and water bamboo. Compared with the control group， the plant height increment of color pepper was promoted by 14.77%， 11.92% and 8.38%， the increment of leaves was increased by 9.60%， 33.90% and 26.71%， and the single fruit weight was improved by 18.28%， 10.08% and 7.93% under treatments of KWE10， KWE30 and KWE50 respectively. The treatment of spraying KWE could significantly improve the quality of color pepper. KWE10 showed the optimal effect on increasing vitamin C content and reducing the nitrate content， with an increase of 24.70% in vitamin C content and a decrement of 28.16% in nitrate content， compared with the control. In addition， the soluble sugar content of color pepper exhibited an increase of 93.7%-128.0%， and the soluble protein content showed an enhancement of 25.78%-30.73% under KWE treatments. There was an elevation in the plant height increment of water bamboo by 7-9 cm and a increase in the tiller number by 1-2 at tillering stage under treatments of KWE10 and KWE30， while there was no significant effect on leaf area. The quality of water bamboo was not improved greatly under treatments with tested concentration of KWE.

Key words：kelp waste;liquid fertilizer;color pepper;water bamboo;growth;quality

中国海带的种植规模、产量均居世界首位[1]。近年来中国海带加工行业每年至少产生1.0×105 t的废弃物，即海带渣。海带渣是海藻酸钠生产过程中产生的不溶性组分，以及胶液经过稀释、发泡漂浮处理后产生的悬性固体[2]，其中含有大量的粗纤维、蛋白质、无机盐、氨基酸、残余褐藻多糖和植物生长调节剂（植物生长素和脱落酸等）等成分，并含有陆地植物无法比拟的数十种矿质元素，如钠、磷、钾、镁、铁、锰、锌、硼、碘等[3]。在海藻加工行业海带渣大部分都作为废弃物排放，造成环境污染和资源浪费。

基于海藻提取物的海藻肥在种植业的应用已得到多个国际组织和政府的认可。欧盟 IMO 认证、OMIR 认证和中国有机食品技术规范等均允许海藻制品作为土壤培肥和改良物质，允许使用于作物病虫害防治中。从海藻中提取的生理活性物质被应用于农业和园艺作物上，可产生多种有益效果，如提高种子发芽率，促进幼苗生长，增产增质[4]，促进作物养分吸收[5]，并增强作物对环境压力的耐受性，如耐盐[6]、抗病能力等[7-8]。

本研究以本实验室（江苏省海洋生物学重点实验室）研制的基于海带渣制备的提取物（KWE）为液肥材料，选择彩椒、茭白幼苗进行叶面喷施试验，探讨不同浓度海藻液体肥对蔬菜幼苗生长和果实品质的影响，为海藻液体肥在蔬菜上使用提供依据。

1材料与方法

1.1海带渣提取物的制备

试验所用干海带渣从山东结晶股份有限公司购置，经粉碎后过40目标准筛。按料液比1∶15（质量比）的比例将海带渣粉末与磷酸缓冲液（0.2 mol/L NaH2PO4· 2H2O，pH 5.0）混合。参照郑世燕[9]的方法采用酶解法降解海带渣中残留的纤维素、海藻多糖及蛋白质等大分子有机物，获得的上清液即海帶渣提取物（KWE）作为试验用海藻叶面肥原液，置于-20 ℃保存备用。海藻叶面肥成分见本实验室前期研究报道[10]。

1.2供试材料

试验地点：于2016年11月-2017年9月在常州市金坛市进行试验。彩椒试验小区设在农民种植的大棚内，茭白试验小区设在露天水田内，且两年内未进行肥效试验。土壤理化性质：全氮（3.23±0.14） g/kg，全磷（0.43±0.01） g/kg，全钾（5.58±0.20） g/kg，有机质（3.11±0.53） g/kg，速效磷（3.28±0.29） mg/kg，速效钾（0.14±0.01） g/kg，碱解氮（41.97±0.90） mg/kg，pH值8.03±0.02。彩椒品种为曼迪，茭白品种为浙大2号。

1.3试验设计

海藻叶面肥原液使用前分别稀释10倍、30倍、50倍（简称KWE10、KWE30、KWE50），在当地农民正常施肥的基础上进行叶面喷施。

1.3.1彩椒幼苗喷施海藻叶面肥试验设置5个喷施处理：清水对照（CK）、KWE10、KWE30、KWE50和市场上某品牌有机液肥（简称P）。每个处理3次重复，随机区组排列，每个小区16株。在彩椒移栽后喷施第1次，之后每隔10 d喷施1次（至收获果实前共喷施6次），并测量株高及叶片数，统计喷施后的株高增长量、叶片增加量及单果质量。

1.3.2茭白幼苗喷施海藻叶面肥试验设置3个处理：清水对照（CK）、KWE10、KWE30，每个处理3次重复。每个小区为一垄，约为15 m×1 m，在每个小区随机选择5株，并挂上标好序号的标牌。在茭白移栽至水田第1次叶面喷施后，按照茭白的生长期，避开雨天定期喷施（约每隔15 d），并统计倒数第3片叶片的长和宽、株高（将茭白所有叶片捋起到最高点所达到的高度）及分蘖数，计算倒三叶叶面积（长×宽×0.78）的增加值、茭白株高增长量及分蘖的增加数。

1.4硝酸盐含量测定

采用高效液相色谱法[11]测定硝酸盐含量。将洗净、晾干、切碎的样品用组织匀浆机打碎制成匀浆样。称取5 g匀浆样于烧杯中，加入5 ml饱和硼砂溶液和热水（70～80 ℃）100 ml，置沸水浴中加热15 min。冷却至室温后加入10 ml亚铁氰化钾溶液、10 ml乙酸锌溶液和2 g活性炭粉，充分摇匀，用水定容至250 ml，抽滤获得无色清亮提取液，经0.45 μm滤膜过滤后直接用高效液相色谱仪（Agilent 1200）测定。色谱柱和测定条件为：安捷伦SB-AqC18柱（250 mm×4.6 mm×5 μm），柱温（25±1） ℃，进样量20 μl，流动相为0.03 mol/L KH2PO4-H3PO4缓冲液（pH3.3），流速1 ml/min，检测波长为204 nm。

1.5可溶性糖和蛋白质含量测定

称取0.2 g新鲜样品，加入5～10 ml蒸馏水，于沸水中提取30 min（提取2次），提取液过滤入25 ml容量瓶中，定容至刻度。吸取0.5 ml样品液，移入试管中，加蒸馏水1.5 ml。采用苯酚硫酸法测定可溶性糖含量[12]，在485 nm 波长下测定吸光值，根据现配标定的葡萄糖标准曲线计算测试样品中可溶性糖含量。

称取冷冻干燥样品0.1 g加入8 ml去离子水，冰浴超声波（400 W）破碎后离心，取上清液定容至10 ml，即为待测样品蛋白质提取液。取1.0 ml提取液，加入5.0 ml考马斯亮蓝G-250试剂，充分混合，放置5 min后测定595 nm波长下吸光值（A595）。根据牛血清蛋白标准曲线计算蛋白质含量。

1.6维生素C（VC）含量测定

茭白VC含量测定：称取茭白鲜样品10 g，加入5 ml 2%草酸溶液用研钵研碎，转入100 ml容量瓶中，用2%草酸溶液定容后过滤，取滤液10 ml，根据《植物生理生化实验原理和技术》[12]中抗环血酸测定法测定茭白VC含量。

彩椒VC含量测定：称取鲜样品1 g，加入0.04 mol/L KH2PO4溶液冰浴研磨至匀浆，转入离心管中超声波振荡20 min，于4 ℃、15 000 r/min离心20 min，取上清液，残渣重复提取2次，合并上清液定容至10 ml容量瓶中。0.45 μm微孔滤膜过滤后用高效液相色谱仪（Agilent 1200）测定VC含量。色谱柱和测定条件为：安捷伦SB-AqC18柱（250 mm×4.6 mm×5 μm），流动相0.05 mol/L KH2PO4∶甲醇（95∶5，体积比），流速1 ml/min，柱温（25±1） ℃，检测波长265 nm，进样量10 μl。

1.7数据处理与分析

采用SPSS19.0统计分析软件对数据进行单因素方差分析（ANOVA，LSD法），P<0.05表示处理间差异显著。

2结果与分析

2.1海藻叶面肥喷施对彩椒和茭白生长的影响

施肥10～20 d，与CK相比，喷施不同浓度的KWE和商用P肥对彩椒株高的生长量无显著影响（表1）。施肥30 d时，KWE10处理的株高增长量显著高于对照，但其他处理与对照相比无显著差异。施肥40 d时，KWE30处理的株高增长量略高于CK，施肥50 d后则显著高于CK。但KWE50处理和商用P肥处理在施肥50 d后，其株高增长量仅略高于CK。在整个施肥期，KWE10处理和KWE30处理的株高增长量比对照分别提高14.77%和11.92%。其中KWE10处理在促进彩椒植株生长方面起效最快，效果最佳，植株最高，而KWE30处理和KWE50处理虽起效较慢，但是通过后期的追肥仍可达到提高株高的效果。

统计彩椒叶片数增加量（表1）发现，施肥10 d时5个处理间无显著差异。施肥20 d时，与CK相比，KWE10处理的叶片数增加量已有显著提高。施肥30 d时，KWE10处理和KWE30处理的叶片数与CK相比显著增多。然而喷施海藻叶面肥40 d时，KWE10处理的叶片增加量与CK相近，而KWE30、KWE50处理的叶片增加速度变快，平均约比CK增加10片。施肥50 d时，KWE30、KWE50處理的彩椒叶片数增加量最显著。

CK为清水对照，KWE10、KWE30、KWE50分别为原液稀释10倍、30倍、50倍的海藻叶面肥，P为某品牌有机液肥。不同小写字母表示不同施肥处理间差异显著（P<0.05）。

如表1和图1所示，与对照和商用P肥相比，在彩椒生长过程中喷施KWE可以显著增加叶片数，且可以显著增大叶面积。高浓度海藻叶面肥（KWE10处理）在喷施初期对彩椒叶片增长有显著的促进作用，较低浓度海藻叶面肥（KWE30、KWE50处理）则在施肥后期对彩椒叶片生长有显著促进作用。海藻叶面肥对作物营养元素的吸收及转移与喷施时期和次数有关[4]。试验结果表明，至少在第3次喷施后彩椒才充分吸收KWE的营养成分。本试验用海带渣制备的海藻叶面肥与鲜海藻制备的海藻肥效果相似，均能提高辣椒的叶长、叶宽、株高[13-14]。

各处理见表1注。

由表2可知，与CK相比，KWE10、KWE30处理的茭白株高平均增加7～9 cm，分蘖数量平均比CK增加1～2个，但KWE10处理与KWE30处理间株高增长量和分蘖增加数量无显著差异。KWE10处理与KWE30处理的倒三叶叶面积比对照略有增大，但差异不显著。

KWE中残余的海藻酸可以降低水的表面张力，提高保水性，同时增大液肥与叶面的接触面积，使水溶性物质更容易通过茎叶表面细胞膜进入作物细胞，提高作物对海藻提取物营养成分的吸收[15]。海带渣中的大分子多糖成分如褐藻淀粉、木聚糖、岩藻多糖、藻聚糖、褐藻糖胶等经酶解后生成大量的小分子糖，主要成分是葡萄糖[10]，可为植株的快速生长提供充足的营养。同时KWE中富含植物生长所必需的大量元素N、P、K等，亦是保证彩椒和茭白快速生长的重要因素。海藻多糖经不完全酶解后可转化成海藻寡糖，一定浓度的海藻寡糖不但可以促进作物对多种形态氮（硝态氮、铵态氮、酰胺态氮）的吸收[16]，还可以促进磷、钙、镁、硼、锰、锌等矿质元素的吸收[17]。此外，海带提取物所含的细胞激动素、吲哚乙酸、多胺等植物生长调节剂均在植物生长发育和矿质元素运输中发挥重要作用[18]。

各处理见表1注。不同小写字母表示不同处理间差异显著（P<0.05）。

2.2海藻叶面肥对彩椒品质的影响

在彩椒成熟期，每个处理随机摘取5个成熟彩椒果实，测定其品质指标。结果（图2）表明，与CK相比，KWE10处理的单果质量显著提高18.28%，KWE30处理和KWE50处理单果质量略有提高，分别提高10.08%和7.93%，但差异不显著。

各处理见表1注。不同小写字母表示不同处理间差异显著（P<0.05）。

中国蔬菜硝酸盐允许量标准为432 mg/kg。图2显示，喷施KWE后彩椒果实的硝酸盐含量均未超过国家标准，且显著低于CK。其中KWE10处理效果最佳，与CK相比，硝酸盐含量降低28.16%。有研究结果表明，海藻提取液对果蔬的硝酸盐含量有显著的降低效果[19]。范雅姝等[20]发现添加不同氮源的复配海藻肥可以降低生菜硝酸盐含量达50%以上。此外，本试验中所用的KWE中含有多种海带多糖，也对降低硝酸盐含量有一定效果[21]。

施用KWE10和商用P肥的彩椒VC含量显著提高，与CK相比较分别提高了24.70%和28.04%，但喷施低浓度海藻叶面肥的KWE30、KWE50处理的VC含量与CK均没有显著差异（图2）。有研究结果表明，海藻提取物可显著提高一些果蔬的VC含量。陈灵芝等施用海藻叶面肥后辣椒的VC含量达到980 mg/kg，较对照提高23.3%[22]。

喷施不同浓度的KWE和商用P肥的彩椒果实可溶性糖含量显著高于CK，其含量提高了93.7%～128.0%，但3个KWE浓度处理间无显著差异（图2）。海藻叶面肥能促进植株光合作用，从而增加可溶性糖积累[23]。陈灵芝等施用海藻叶面肥后辣椒可溶性糖含量为25.2 g/kg，与对照相比提高4.1%[22]。喷施KWE可显著提高彩椒中可溶性蛋白质含量，KWE10、KWE30、KWE50处理的彩椒可溶性蛋白质含量分别比对照增加25.78%、30.73%和28.91%。施用海藻叶面肥能提高可溶性蛋白质、可溶性糖、脯氨酸等胁迫调节物质含量，增强作物对逆境胁迫的抗性[4]。

2.3海藻叶面肥对茭白品质的影响

试验发现，喷施KWE对茭白的品质无显著改善（图3），仅KWE10处理略有效果，较对照VC含量提高10.18%，硝酸盐含量降低4.43%，可溶性糖含量增加5.29%。由于试验期间正值多雨季节，叶面肥被雨水淋失，严重影响茭白对叶面肥的吸收。不同采收期对茭白品质有较大影响，且茭白分批成熟[24]，本研究采收的茭白为施肥后第2轮收获的，由喷施海藻叶面肥产生的影响减弱，导致茭白品质与对照无显著差异。此外，茭白喜肥耐肥[25]，可能需要提高施肥次数、肥料浓度及施肥量来增强KWE效果。高浓度KWE（如KWE原液）是否对茭白的生长和品质有效果，仍需待进一步研究。

各处理见表1注。不同小写字母表示不同处理间差异显著（P<0.05）。

3讨论

KWE对彩椒、茭白植株的生长有显著的促进作用。较高浓度的海藻叶面肥（KWE10处理和KWE30处理）对彩椒植株的株高增长量促进效果优于低浓度处理（KWE50处理），而较低浓度的海藻叶面肥（KWE30、KWE50处理）对彩椒叶片生长的促进效果较KWE10处理显著。喷施高浓度海藻叶面肥（KWE10处理）对提高彩椒单果质量效果最佳。喷施KWE可显著提高茭白株高，增加分蘖数，但对叶面积无显著影响。

喷施KWE对彩椒品质有显著的改善作用。KWE10处理对提高彩椒的维生素C含量和降低硝酸盐含量效果最佳。试验浓度的KWE均能提高彩椒的可溶性糖和蛋白质含量。喷施KWE对茭白的品质无显著改善效果。

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