全营养水溶肥料及海藻浸种对黄瓜种子萌发的影响

王 慧，崔祥筝，宣自运，李鑫达，朱 瑞，阮 俊，张 旭，刘亚华，韩效钊

（1.合肥工业大学化学与化工学院，合肥 230009；2.安徽农巧施农业科技有限公司，安徽 池州 242803）

中量元素钙、镁是植物生长发育所必需的营养元素［1］。钙可以维持细胞质膜的完整性、降低逆境下细胞膜的透性、增加逆境下脯氨酸的含量［2］；镁是叶绿素的重要组成成分，对光合作用来说是必不可少的，镁也是植物体内多种酶的重要活化剂，此外镁还对植物体内多种代谢活动有促进作用［3］。

郭智广等［4］研究表明，黄瓜中K、Ca、Mg、Mn、Cu、Fe、Zn 平均含量为1 399、336、79、1.2、0.22、3.5、0.46 mg/kg；宋春梅等［5］研究表明，黄瓜子中K、Ca、Mg、Cu、Fe、Zn 平均含量为6.9、571、2.8、0.4、7.5、9.0 mg/kg，黄瓜中K、Ca、Mg、Cu、Fe、Zn 平均含量为1 020、240、0.5、1.3、5.0、1.8 mg/kg；刁春霞等［6］研究表明，大黄瓜中K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn 平均含量为1 514、76、226、2.8、0.58、0.31、1.5 mg/kg，荷兰小黄瓜中K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn 平均含量为1 778、132、158、2.0、0.70、0.38、1.5 mg/kg。可见，黄瓜栽培过程中，对中量元素钙和镁的需求量很大；对微量元素的需求主要是铁和锌，由于铁易被氧化形成不溶于水的化合物，因此，微量元素以锌为主。黄瓜对氮磷钾的吸收以钾最多、氮次之、磷最少，三者的吸收比例为1.00∶0.48∶1.36［7］；张淑霞等［8］研究表明，土壤高氮情况下不论施肥与否，氮素利用效率对黄瓜产量起主导作用。但常规施肥单季利用率氮为39.72%、磷为18.56%、钾为47.84%［9］，且氮素损失占总施氮量的16.5%～22.2%，其中挥发损失占42.2%～72.0%、径流损失占22.2%～38.4%、渗漏损失占5.8%～22.7%［10］；磷素主要是与土壤中金属元素结合生成难溶性磷酸盐而被固定，流失量占总施磷量的3.59%［11］；钾离子易被土壤胶体吸附［12］，流失途径主要是径流，常规化肥处理稻田氮、磷、钾地表径流流失率分别为2.93%、0.18%、0.28%。

本研究分析了黄瓜的需肥规律，设计了含钙、镁、氮、磷、钾、锌、铁元素的液体水溶肥料配方，制备出的水溶肥料产品执行中量元素水溶肥料农业行业标准（NY2266—2012），并开展了黄瓜浸种试验，以期为相关研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

种子：新津研四号黄瓜，山东省临朐县天和种业有限公司丰禾分公司生产。肥料：自制的水溶肥料。海藻原液：由安徽农巧施农业科技有限公司提供。

1.2 水溶肥料配方设计

选择N∶P2O5∶K2O≈8∶1∶2。农业农村部发布的水溶肥料标准是将大量元素、中量元素和微量元素分开制订的。本研究选择执行中量元素水溶肥料农业行业标准（NY 2266—2012），设计的水溶肥料配方和制备出的水溶肥料产品见表1。NY 2266—2012 中规定，中量元素含量≥100 g/L，若中量元素水溶肥料中添加微量元素成分，微量元素含量应不低于0.1%或1.0 g/L，且不高于中量元素含量的10%。

表1 水溶肥料配方 （单位：g/L）

1.3 水溶肥料电导率

营养液电导率（EC）是水培营养液管理中最重要的调控参数之一，EC值的高低反映营养液的营养水平，直接影响水培作物的生长发育、产量和品质［13］。张二震等［14］、李杰等［15］研究表明，水培营养液EC值在800～1 500 μS/cm 时效果较好，浸种液EC值要低于水培营养液的EC值。本研究制备的水溶肥料不同稀释液电导率见图1。水溶肥料稀释倍数为800（K1）、1 000（K2）、1 200（K3）、1 400（K4）、1 600（K5）、1 800（K6）、2 000（K7），以清水对照。

图1 水溶肥料不同稀释液的电导率

1.4 试验设计

选取大小均匀、健康饱满的黄瓜种子，用75%的乙醇消毒1 min，用清水冲洗干净后，进行温汤浸种10 min，捞出种子，在25 ℃下分别再用不同稀释液浸种12 h，浸种时50 粒种子中加入25 mL 浸种液。浸种液试验设置：处理A 为清水，处理B 为水溶肥料的1 400 倍稀释液，处理C 为水溶肥料∶海藻原液=1.00∶1.75 后的1 400 倍稀释液，处理D 为水溶肥料∶海藻原液=1.00∶1.40 后的1 400 倍稀释液，处理E 为水溶肥料∶海藻原液=1.00∶1.17 后的1 400 倍稀释液，水溶肥料与海藻原液混合后按照水溶肥料量计稀释倍数。浸种后用清水冲洗3 次，放入培养皿中，每个培养皿放置2 张重叠的滤纸，加20 mL 清水浸润，均匀放入50 粒种子，放入人工智能培养箱中恒温25 ℃催芽，每个处理重复3 次。每日补充清水，使种子保持湿润状态。

1.5 测定指标与方法

1.5.1 种子发芽指标 试验期间，每天观察记录黄瓜发芽种子数，并补充蒸发的水分。于种子出芽后的第2 天测定发芽势；第4 天种子发芽结束时，每个培养皿取5 株幼苗，用游标卡尺测定主根长、下胚轴长度和粗度，同时调查一级侧根数。 种子各项发芽指标按以下公式计算［16］。

1.5.2 幼苗相对含水量 种子发芽结束后，每个培养皿取5 株幼苗，采用分析天平称量鲜重，将称过鲜重的幼苗浸入清水中，数小时后取出，用吸水纸吸干表面水分，立即测量饱和鲜重，最后放入烘箱中于120 ℃下烘至恒重，称量干重，计算幼苗相对含水量［17］。计算公式如下：

1.5.3 相对电导率 每个处理称取0.2 g 左右新鲜幼苗，用清水洗净、剪碎，放入具塞试管并加入20 mL清水，振荡30 min 后于电导率仪中测定电导率R1。然后将试管放入沸水浴中温浴10 min，取出冷却后测定电导率R2。以清水为空白对照测定背景电导率R0。最后计算相对电导率。

1.6 数据处理

采用SPSS 软件对试验数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 水溶肥料稀释倍数对黄瓜浸种效果的影响

2.1.1 对种子发芽的影响 由图1 和表2 可知，水溶肥料原液EC值较高，随着稀释倍数的增加，EC值降低，浸种效果越好；但超过一定稀释倍数时，效果降低。黄瓜种子发芽率、下胚轴长、下胚轴粗在水溶肥料稀释1 200 倍（K3 处理）时最佳，发芽势、发芽指数、活力指数、主根长在水溶肥料稀释1 400 倍（K4处理）时最佳，一级侧根数在水溶肥料稀释1 600 倍（K5 处理）时最佳。综合各项指标，水溶肥料稀释倍数在1 400 倍左右时，黄瓜浸种效果整体较佳。

表2 不同稀释倍数水溶肥料浸种对黄瓜种子发芽的影响

2.1.2 对幼苗相对含水量的影响 相对含水量较高的植物组织有较高的渗透调节功能和较强的抗旱性［18］。由图2 可知，随着水溶肥料原液稀释倍数的增加，黄瓜幼苗相对含水量呈先上升后下降的趋势。在水溶肥料稀释1 400 倍（K4 处理）相对含水量达到最大；当水溶肥料稀释倍数小于1 200 倍时，营养元素浓度较高（EC值较高），抑制黄瓜幼苗的吸水；当水溶肥料稀释倍数大于1 800 倍时，营养元素浓度很低，对黄瓜幼苗相对含水量的影响接近于清水浸种（CK）的效果。

图2 不同稀释倍数水溶肥料浸种对黄瓜幼苗相对含水量的影响

2.1.3 对黄瓜幼苗相对电导率的影响 判断植物抗逆能力大小的指标之一是细胞膜渗透性的变化，细胞渗透性增大，电解质外渗，相对电导率上升；反之下降。所以，相对电导率是检验植物受逆境胁迫后细胞膜受损伤程度的重要指标［19］。由图3 可知，水溶肥料稀释倍数低于1 400 倍（K4 处理）时，浸种液盐浓度偏高，幼苗的活性氧等自由基会被破坏，直接导致细胞膜的渗透性增加，造成胞内水溶性物质外泄，相对电导率增加［20］。科学的浸种既有利于种子细胞膜的修复和完善，又有利于细胞内细胞器、蛋白质、酶和核酸的活化，是促进种子萌发的重要措施［21］。由图3 可知，水溶肥料原液稀释1 400 倍浸种能较好地提升种子抗逆性能。

图3 不同稀释倍数水溶肥料浸种对黄瓜幼苗相对电导率的影响

2.2 海藻原液对水溶肥料浸种效果的影响

由表3、图4、图5 可知，海藻原液对水溶肥料浸种有良好的促进作用，试验结果表明，水溶肥料与海藻原液按照1.00∶1.17 混合后稀释1 400 倍（相当于海藻原液稀释1 200 倍）效果相对更好，即处理E 效果更好。

表3 水溶肥料中加入海藻原液浸种对黄瓜种子发芽的影响

图4 水溶肥料中加入海藻原液浸种对黄瓜幼苗相对含水量的影响

图5 水溶肥料中加入海藻原液浸种对黄瓜幼苗相对电导率的影响

3 小结与讨论

根据黄瓜主要需肥特性选择钙、镁、氮、磷、钾、锌、铁营养元素构成肥料的组分，制备出N、P2O5、K2O、Ca、Mg、Zn、Fe 含量分别为100.0、12.5、25.0、75.0、25.0、8.0、1.0 g/L 的液体水溶肥料产品，执行中量元素水溶肥料农业行业标准（NY2266—2012）。

黄瓜浸种试验表明，水溶肥料稀释1 400 倍浸种效果较好。与清水对照相比，黄瓜种子发芽率、发芽势、幼苗相对含水量分别增加18.00、22.00、0.02 个百分点，发芽指数、活力指数、一级侧根数、主根长、下胚轴长、下胚轴粗分别增加13.1%、29.4%、38.5%、31.7%、35.6%、39.4%，幼苗相对电导率下降31.5%。

海藻原液对水溶肥料浸种有良好的促进作用。参考海藻原液说明书，基于1 400 倍水溶肥料稀释液，开展了海藻原液800 倍、1 000 倍、1 200 倍稀释液浸种试验，试验结果表明，1 200 倍稀释液（即水溶肥料与海藻原液按照1.00∶1.17 混合后稀释1 400 倍）综合效果更好。因此，应进一步增加海藻原液稀释倍数，考察与肥料混合浸种的海藻原液最佳稀释倍数。