海藻提取物复合制剂适宜用量提高桃果实产量、品质及养分吸收量

2021-10-24于会丽徐变变徐国益刘慧敏张子华乔宪生

植物营养与肥料学报 2021年9期

于会丽，徐变变,2，徐国益，邵微，刘慧敏，张子华，乔宪生，司鹏*

（1 中国农业科学院郑州果树研究所，河南郑州450009；2 商丘市农林科学院，河南商丘 476000）

桃是我国主要落叶果树之一，栽培面积超过93万hm2，在脱贫攻坚和乡村振兴中具有重要作用。近年来，果园氮磷钾化肥超量施用、施肥技术不合理等现象普遍，造成肥料浪费、利用率降低、土壤板结、养分失调等问题，直接导致果实品质下降[1-3]，严重影响桃园经济和环境效益。因此，选用一种环保增效物质，研发应用专用增值肥料，提高肥料利用率是目前提升果实品质的重要途径。

海藻提取复合物是一种新型肥料增效物质，富含海藻多糖、海藻酸、糖醇、氨基酸、高度不饱和脂肪酸、矿物质、植物激素等多种植物生理活性物质[4-7]，具有用量少、绿色环保等特点[8]。海藻提取复合物不仅能够促进作物生长、提高作物产量、改善品质[9-10]，还能够改善土壤质量、提高养分利用效率[11-12]。喷施海藻肥能够促进蕹菜、苦麦菜和苋菜生长，提高其产量[13]，并能提高石榴单果重和产量，增加果实可溶性固形物、维生素C和总糖含量[14]。同时，根施海藻酸类肥料改善根际土壤质量，提高养分利用效率。张运红等[15]在小麦上研究发现，根施海藻酸钠寡糖不仅能够促进小麦对养分的吸收利用，还能改善小麦根系微环境；在梨上研究也表明，海藻酸水溶肥能够提高梨叶片和果实养分含量，提高肥料利用效率[16]。此外，王敏欣等[17]研究发现，0.8%～1.2%海藻酸与氯化钾配施时可显著促进不结球白菜生长和提高钾肥利用率。然而，海藻提取复合物与氮磷钾养分配施是否能够促进桃增产提质、提高肥料利用率，以及两者最佳配比的研究报道较少。

以‘中桃8号’为试验材料，研究海藻提取物复合制剂与氮磷钾配施对桃产量、果实品质及养分吸收的影响，筛选海藻提取物在桃生产中与养分配施的最佳浓度，为开发桃专用海藻增值水溶肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2019—2020年在河南省新乡市原阳县桥北乡盐店庄村 (34°59′33′N，113°36′48′E) 进行。试验园区属暖温带大陆性季风气候，冬冷夏热，海拔100 m，年平均气温14.4℃，年无霜期226天，全年日照1938 h，年降水量556 mm。

1.2 试验材料

供试土壤为砂壤土，主要理化性质：pH 6.85、有机质10.10 g/kg、硝态氮7.33 mg/kg、铵态氮10.82 mg/kg、有效磷41.80 mg/kg、速效钾212.82 mg/kg。

供试作物品种为‘中桃8号’，2019年树龄为4年，株行距为2 m × 4 m。

供试肥料为海藻提取物复合制剂 (海藻提取物含量60%、海藻酸6.5%、腐植酸5%、pH 6.7、密度为1.15 g/mL，由华南农业大学提供，以下简称复合制剂) 和氮磷钾水溶肥，氮磷钾水溶肥所用氮肥采用尿素 (N含量46.0%，山东泉胜化工科技有限公司)和硝酸钾 (N含量13.5%、K2O含量46%，天津市风船化学试剂有限公司)，磷肥采用磷酸二氢钾 (P2O5含量52%、K2O含量34%，四川省什邡市华蓉化工有限公司)，钾肥采用磷酸二氢钾 (P2O5含量52%、K2O含量34%，四川省什邡市华蓉化工有限公司) 和硝酸钾 (N含量13.5%、K2O含量46%，天津市风船化学试剂有限公司)。

1.3 试验设计

按照每次氮磷钾养分与海藻提取物复合制剂总量 (w/w) 的 0% (CK)、5% (T1)、10% (T2)、20% (T3)和40% (T4) 的比例，设定复合制剂的施用量处理。每处理4棵树，各处理完全随机排列。分别于萌芽期、幼果期、膨大期和采前20天4个时期追施氮磷钾肥，每个时期NPK总追施量依次为324、348、358、258 kg/hm2，与复合制剂一起采用简易施肥枪施入土壤，其他田间管理措施与当地传统管理保持一致。定点田间试验连续进行2年。

1.4 取样方法

2019年7月8日和2020年7月6日果实成熟时，按处理从每棵树体的东、西、南、北4个方向随机选取20个果实，组成混合样带回实验室，测定相关生理指标。

1.5 测定项目与测定方法

1.5.1 果实氮、磷、钾含量测定样品经H2SO4-H2O2消煮后[18]，用全自动间断化学分析仪(Clever Chem 380，德国) 测定果实氮含量；用钼锑抗比色法测定果实磷含量；用原子吸收分光光度法测定果实钾含量[18]。

1.5.2 果实品质指标测定蒽酮比色法测定果实可溶性糖含量[19]，氢氧化钠滴定法测定果实可滴定酸含量[18]，手持数字折射仪 (PR-101，Atago，日本) 测定可溶性固形物含量，CR-400便携式色差仪测定果皮亮度值 (L*)、红色饱和度 (a*) 及黄色饱和度 (b*)。用测得的a*值、b*值计算C值 (色泽饱和度) 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 数据统计与分析

采用Excel 2010进行数据处理与绘图，SPSS 17.0软件进行方差分析和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对桃单果重和产量的影响

随着海藻提取物复合制剂浓度的增加，桃单果重(2020年除外) 和产量呈先增加后降低趋势 (图1)。2019年T2 (10%) 处理桃单果重显著高于其他处理，2020年海藻提取物复合制剂与NPK配施处理桃单果重均显著高于单施NPK养分 (CK)，4个海藻提取物复合制剂与NPK配施处理间差异不显著。2019和2020年的桃产量均以T2处理最高，较CK分别显著增加31.77%和40.67%，且与其他处理差异显著。可见，T2处理增加桃单果重和产量效果优于其他处理。

图1 2019和2020年不同处理对桃果实产量和单果重Fig. 1 Peach yield and single fruit weight under different treatments in 2019 and 2020

2.2 不同处理对桃果实品质的影响

随着海藻提取物复合制剂浓度的增加，桃果实品质指标呈先增加后降低趋势 (表1)。连续两年T2处理果实可溶性固形物含量均最高，其中，2019年T2处理果实可溶性固形物含量较CK、T1、T3和T4处理显著提高10.67%、9.59%、9.06%和11.44%，其他处理间无显著差异；2020年T2处理果实可溶性固形物含量较CK和T3处理分别显著提高7.20%和9.01%，与T1和T4处理差异不显著。两年T2处理的果实可滴定酸含量均为最低，较CK分别降低11.11%和50.00%，且2020年T2处理与CK、T3和T4处理差异达显著水平，但这3个处理间差异不显著。2020年T2处理的可溶性糖含量和糖酸比最高，较CK、T1、T3和T4处理分别增加20.55%、11.37%、18.23%、27.74%和166.29%、42.19%、147.39%、171.77%，与CK、T3和T4差异显著，与T1处理差异不显著；2019和2020年连续两年T4处理的果实可溶性糖含量和糖酸比均低于其他处理，且较T2处理分别显著降低20.85%、21.72%和23.28%、63.20%。可见，适量海藻提取物复合制剂 (T2) 与NPK养分配施可提高果实品质，而高量海藻提取物复合制剂 (T4) 与NPK养分配施降低了果实品质。

表1 不同处理对桃果实品质的影响Table 1 Effects of seaweed extracts on peach fruit quality

2.3 不同处理对桃果实色泽的影响

由表2可知，在2019年除T2处理外，其他处理果实亮度均高于CK。2019年试验表明，海藻提取物复合制剂与NPK养分配施处理均可提高果实色泽饱和度，其中，T1和T3处理较CK处理分别显著提高47.74%和11.71%。不同处理色度角存在差异，h°值大小依次为 T4 ＞ T3 ＞ CK ＞ T2 ＞ T1，其中，T1处理的果实色度角较CK处理降低28.05%，差异达显著水平。可见，T1处理着色性优于其他处理。

表2 不同处理对桃果实色泽的影响Table 2 Effects of seaweed extracts on peach fruit color

2020年，海藻提取物复合制剂与NPK养分配施处理均可提高果实果面亮度和色泽饱和度，其中T4处理的果实色泽饱和度较CK显著提高16.51%，与T1和T3处理差异显著，与T2处理差异不显著。T2处理的果实色度角最低，说明T2处理着色性优于其他处理。由此可见，低添加量海藻提取物复合制剂 (T1、T2) 与NPK养分配施连续两年均可降低果皮色度角，改善桃果实色泽。

2.4 不同处理对桃果实养分含量的影响

2019年，海藻提取物复合制剂与NPK配施处理较CK处理均降低了桃果实的氮养分含量，提高了磷和钾养分含量(图2)。其中，T1处理果实磷含量最高，较CK显著提高13.33%，与T3处理差异不显著。各处理桃果实的钾含量高低顺序依次为T2 ＞ T3 ＞T4 ＞ T1 ＞ CK，其中T2、T3和T4处理的桃果实钾含量较CK和T1处理分别显著增加16.70%、11.81%、10.53%和14.46%、9.67%、8.41%，T2、T3和T4处理间无显著性差异。

图2 2019和2020年不同处理对桃果实养分含量的影响Fig. 2 Effects of seaweed extracts on the nutrient content of peach in 2019 and 2020

2020年，除T4处理外，T1、T2和T3处理较CK处理均增加了果实氮含量，分别增加10.34%、2.73%和5.46%，T1和T3处理与CK差异显著，T2和T4处理与CK差异不显著。海藻提取物复合制剂与NPK配施处理的桃果实磷含量高低顺序依次为T4 ＞ T1 ＞ CK ＞ T2 ＞ T3，其中 T4 处理的果实磷含量较T3处理显著提高18.18%，与CK、T1和T2处理间差异不显著。T3处理的果实钾含量显著高于其他处理，分别比CK、T1、T2和T4处理提高11.94%、4.64%、9.95%和7.99%，T2、T4处理和CK处理间差异不显著。两年试验表明，海藻提取物复合制剂与NPK配施处理均能提高桃果实钾养分含量。

2.5 不同处理对桃产量、品质、养分吸收以及色泽综合影响主成分分析

根据主成分分析的结果 (表3)，2019和2020年第1主成分其特征值的变量解释度分别为52.74%和41.03%，是最主要的解释变量，前两个成分的特征值分别为78.01%和67.28%，表明这两个成分是主要分析部分。各处理在3个成分中进行综合评价 (表4)，连续2年T2处理得分最高，分别为2.338和0.851。因此，两年试验结果说明，10%海藻提取物 (T2) 对提高桃产量、养分吸收、改善品质以及着色的综合效果最好。

表3 主成分分析结果Table 3 Results of principal components analysis

表4 不同处理主成分对桃产量、品质、养分吸收以及色泽的综合影响评分Table 4 Comprehensive scores of the principal components in each treatment on yield, quality,nutrient absorption and color of peach

3 讨论

海藻提取复合物不仅含海藻酸、海藻多糖等营养物质，而且含有多种植物刺激素，因此其能够增加根系吸收表面积，进而提高根系对水分和养分的吸收利用能力[22-23]。如图1所示，海藻提取物复合制剂配施氮磷钾肥增加了桃单果重与产量。这与Taskos等[24]、涂海华等[25]及薛晓敏等[26]、Mohamed 等[27]分别在葡萄、苹果及芒果上的研究结果一致。本研究发现，高浓度海藻提取物复合制剂与氮磷钾配施 (T3和T4) 桃单果重和产量增幅并非最大，而10%海藻提取物复合制剂与氮磷钾配施条件下 (T2) 在2019年桃单果重和连续2年桃产量均为最高，且显著高于其他处理 (图1)。郭蓉等[28]在研究不同浓度海藻酸肥料在火龙果上的应用时发现，随着海藻酸浓度升高，单果重与产量呈现先增后降低趋势。诸多研究表明，海藻酸提取物施用浓度对于蔬菜产量同样影响显著，何锐等[29]提出随着海藻酸浓度的上升，芥蓝产量也呈先上升后下降趋势。另外，本研究发现果实品质指标也呈现上述现象，即随着海藻提取物复合制剂配施量的增加，果实品质呈先升高后降低的趋势，且连续两年以10%海藻提取物复合制剂与氮磷钾配施下果实可溶性固形物含量最高 (表1)。这与匡石滋等[14]和姜洁等[30]在番石榴与草莓上的研究结果相似，金斗香番石榴的果实可溶性固形物、可溶性糖和草莓可溶性固形物含量和糖酸比均随着海藻生物肥浓度的增加呈先上升后下降趋势。综上可知，适量海藻提取物复合制剂与NPK养分配施可促进植物生长，海藻提取物复合制剂用量过高时，其所含的营养物质及其他生物活性成分对植物的生长起到抑制作用[31-32]，从而不利于果实品质的提升。

果品色泽是果实外观品质的重要指标，也是果实商品价值的重要体现。如表2所示，施用适量海藻提取物复合制剂能够提高桃果实的果皮亮度和色泽饱和度，降低色度角，促进果实着色，进而改善果实外观品质。刘林等[33]研究发现，香蕉上喷施海藻酸类叶面肥能够显著提高香蕉果皮亮度。袁璐[34]研究表明喷施适量浓度的海藻肥能够有效提高葡萄果皮的色泽饱和度，进而改善果实外观品质。研究发现，果皮着色与K+有关，K+能够催化果实中PAL等花色苷相关各种酶，参与tRNA于核糖体结合的过程及相关蛋白的合成，进而提高果实花色苷的含量[35-36]。本研究图2所示，适量海藻提取物复合制剂处理下，桃果实中钾含量显著高于对照，因此我们推测海藻酸复合物促进果皮着色可能与果实钾含量的提高有关。而果实钾含量的提高也利于糖类物质的运输，进而提高桃果实的可溶性糖含量 (表1)[37-38]。

海藻提取复合物作为新型肥料增效剂，具有用量少增效明显的作用，可活化土壤养分，进而提高植物对养分的吸收利用能力[12]。赵鲁[39]在生菜上研究表明，海藻提取物能够显著提高生菜氮、磷和钾含量，并促进其由根部向地上部运移。Rathore等[40]在大豆上的研究表明，海藻提取物均可促进大豆籽粒对氮、磷和钾的吸收。本研究表明，海藻提取物复合制剂与氮磷钾配施连续2年均能提高桃果实钾养分含量，而高用量海藻提取物复合制剂与氮磷钾配施降低了果实氮养分含量。这与我们在葡萄和梨树苗上研究结果一致，即适量比例的海藻提取物复合制剂与氮磷钾养分配施能够提高葡萄果实与梨叶片的钾含量，降低叶片氮含量，这可能是由于海藻提取物中的生物活性物质提高了植物的气孔吸收速率，从而增强植株对养分的吸收能力[41-42]，促进根系对钾离子的吸收，同时抑制根系对铵态氮的吸收，降低氮养分利用能力[43]。虽然目前对海藻酸的研究较多，同时在多种作物上已经得到了初步的使用效果验证，但海藻提取物应用效果的差异还可能与其提取工艺、土壤基本性质等相关，具体机理还有待进一步研究。