基于海帶渣制備的葉面肥對彩椒和茭白生長和品質的影響

何梅琳 田雪 江杰 王長海

摘要：以海帶渣為原料，采用酶解方法制備海帶渣提取物（KWE）作為海藻葉面肥，在大田試驗中研究稀釋不同倍數（10、30、50倍，分別簡稱KWE10、KWE30和KWE50）的KWE噴施對彩椒和茭白的生長發育、營養特性的影響，發現KWE對彩椒和茭白的生長有顯著的促進作用。與未噴施KWE的對照相比，KWE10、KWE30、KWE50處理的彩椒株高增長量比對照分別提高14.77%、11.92%和8.38%，彩椒葉片增長量分別提高9.60%、33.90%和26.71%，彩椒單果質量分別增加18.28%、10.08%和7.93%。噴施KWE對彩椒各品質指標有明顯改善作用。KWE10處理對提高彩椒維生素C含量和降低硝酸鹽含量效果最佳，維生素C含量比對照提高24.70%，硝酸鹽含量降低28.16%。此外，KWE噴施后，彩椒可溶性糖含量顯著提高93.7%～128.0%，可溶性蛋白質含量提高25.78%～30.73%。KWE10處理和KWE30處理可提高茭白株高增長量7～9 cm，在分蘗期平均增加1～2個分蘗，但對葉面積無顯著效果。噴施試驗濃度的KWE對茭白品質的改善不顯著。

關鍵詞：海帶渣;液肥;彩椒;茭白;生長;品質

中圖分類號：S641.3，S645.2文獻標識碼：A文章編號：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

中國海帶的種植規模、產量均居世界首位[1]。近年來中國海帶加工行業每年至少產生1.0×105 t的廢棄物，即海帶渣。海帶渣是海藻酸鈉生產過程中產生的不溶性組分，以及膠液經過稀釋、發泡漂浮處理后產生的懸性固體[2]，其中含有大量的粗纖維、蛋白質、無機鹽、氨基酸、殘余褐藻多糖和植物生長調節劑（植物生長素和脫落酸等）等成分，并含有陸地植物無法比擬的數十種礦質元素，如鈉、磷、鉀、鎂、鐵、錳、鋅、硼、碘等[3]。在海藻加工行業海帶渣大部分都作為廢棄物排放，造成環境污染和資源浪費。

基于海藻提取物的海藻肥在種植業的應用已得到多個國際組織和政府的認可。歐盟 IMO 認證、OMIR 認證和中國有機食品技術規范等均允許海藻制品作為土壤培肥和改良物質，允許使用于作物病蟲害防治中。從海藻中提取的生理活性物質被應用于農業和園藝作物上，可產生多種有益效果，如提高種子發芽率，促進幼苗生長，增產增質[4]，促進作物養分吸收[5]，并增強作物對環境壓力的耐受性，如耐鹽[6]、抗病能力等[7-8]。

本研究以本實驗室（江蘇省海洋生物學重點實驗室）研制的基于海帶渣制備的提取物（KWE）為液肥材料，選擇彩椒、茭白幼苗進行葉面噴施試驗，探討不同濃度海藻液體肥對蔬菜幼苗生長和果實品質的影響，為海藻液體肥在蔬菜上使用提供依據。

1材料與方法

1.1海帶渣提取物的制備

試驗所用干海帶渣從山東結晶股份有限公司購置，經粉碎后過40目標準篩。按料液比1∶15（質量比）的比例將海帶渣粉末與磷酸緩沖液（0.2 mol/L NaH2PO4· 2H2O，pH 5.0）混合。參照鄭世燕[9]的方法采用酶解法降解海帶渣中殘留的纖維素、海藻多糖及蛋白質等大分子有機物，獲得的上清液即海帶渣提取物（KWE）作為試驗用海藻葉面肥原液，置于-20 ℃保存備用。海藻葉面肥成分見本實驗室前期研究報道[10]。

1.2供試材料

試驗地點：于2016年11月-2017年9月在常州市金壇市進行試驗。彩椒試驗小區設在農民種植的大棚內，茭白試驗小區設在露天水田內，且兩年內未進行肥效試驗。土壤理化性質：全氮（3.23±0.14） g/kg，全磷（0.43±0.01） g/kg，全鉀（5.58±0.20） g/kg，有機質（3.11±0.53） g/kg，速效磷（3.28±0.29） mg/kg，速效鉀（0.14±0.01） g/kg，堿解氮（41.97±0.90） mg/kg，pH值8.03±0.02。彩椒品種為曼迪，茭白品種為浙大2號。

1.3試驗設計

海藻葉面肥原液使用前分別稀釋10倍、30倍、50倍（簡稱KWE10、KWE30、KWE50），在當地農民正常施肥的基礎上進行葉面噴施。

1.3.1彩椒幼苗噴施海藻葉面肥試驗設置5個噴施處理：清水對照（CK）、KWE10、KWE30、KWE50和市場上某品牌有機液肥（簡稱P）。每個處理3次重復，隨機區組排列，每個小區16株。在彩椒移栽后噴施第1次，之后每隔10 d噴施1次（至收獲果實前共噴施6次），并測量株高及葉片數，統計噴施后的株高增長量、葉片增加量及單果質量。

1.3.2茭白幼苗噴施海藻葉面肥試驗設置3個處理：清水對照（CK）、KWE10、KWE30，每個處理3次重復。每個小區為一壟，約為15 m×1 m，在每個小區隨機選擇5株，并掛上標好序號的標牌。在茭白移栽至水田第1次葉面噴施后，按照茭白的生長期，避開雨天定期噴施（約每隔15 d），并統計倒數第3片葉片的長和寬、株高（將茭白所有葉片捋起到最高點所達到的高度）及分蘗數，計算倒三葉葉面積（長×寬×0.78）的增加值、茭白株高增長量及分蘗的增加數。

1.4硝酸鹽含量測定

采用高效液相色譜法[11]測定硝酸鹽含量。將洗凈、晾干、切碎的樣品用組織勻漿機打碎制成勻漿樣。稱取5 g勻漿樣于燒杯中，加入5 ml飽和硼砂溶液和熱水（70～80 ℃）100 ml，置沸水浴中加熱15 min。冷卻至室溫后加入10 ml亞鐵氰化鉀溶液、10 ml乙酸鋅溶液和2 g活性炭粉，充分搖勻，用水定容至250 ml，抽濾獲得無色清亮提取液，經0.45 μm濾膜過濾后直接用高效液相色譜儀（Agilent 1200）測定。色譜柱和測定條件為：安捷倫SB-AqC18柱（250 mm×4.6 mm×5 μm），柱溫（25±1） ℃，進樣量20 μl，流動相為0.03 mol/L KH2PO4-H3PO4緩沖液（pH3.3），流速1 ml/min，檢測波長為204 nm。

1.5可溶性糖和蛋白質含量測定

稱取0.2 g新鮮樣品，加入5～10 ml蒸餾水，于沸水中提取30 min（提取2次），提取液過濾入25 ml容量瓶中，定容至刻度。吸取0.5 ml樣品液，移入試管中，加蒸餾水1.5 ml。采用苯酚硫酸法測定可溶性糖含量[12]，在485 nm 波長下測定吸光值，根據現配標定的葡萄糖標準曲線計算測試樣品中可溶性糖含量。

稱取冷凍干燥樣品0.1 g加入8 ml去離子水，冰浴超聲波（400 W）破碎后離心，取上清液定容至10 ml，即為待測樣品蛋白質提取液。取1.0 ml提取液，加入5.0 ml考馬斯亮藍G-250試劑，充分混合，放置5 min后測定595 nm波長下吸光值（A595）。根據牛血清蛋白標準曲線計算蛋白質含量。

1.6維生素C（VC）含量測定

茭白VC含量測定：稱取茭白鮮樣品10 g，加入5 ml 2%草酸溶液用研缽研碎，轉入100 ml容量瓶中，用2%草酸溶液定容后過濾，取濾液10 ml，根據《植物生理生化實驗原理和技術》[12]中抗環血酸測定法測定茭白VC含量。

彩椒VC含量測定：稱取鮮樣品1 g，加入0.04 mol/L KH2PO4溶液冰浴研磨至勻漿，轉入離心管中超聲波振蕩20 min，于4 ℃、15 000 r/min離心20 min，取上清液，殘渣重復提取2次，合并上清液定容至10 ml容量瓶中。0.45 μm微孔濾膜過濾后用高效液相色譜儀（Agilent 1200）測定VC含量。色譜柱和測定條件為：安捷倫SB-AqC18柱（250 mm×4.6 mm×5 μm），流動相0.05 mol/L KH2PO4∶甲醇（95∶5，體積比），流速1 ml/min，柱溫（25±1） ℃，檢測波長265 nm，進樣量10 μl。

1.7數據處理與分析

采用SPSS19.0統計分析軟件對數據進行單因素方差分析（ANOVA，LSD法），P<0.05表示處理間差異顯著。

2結果與分析

2.1海藻葉面肥噴施對彩椒和茭白生長的影響

施肥10～20 d，與CK相比，噴施不同濃度的KWE和商用P肥對彩椒株高的生長量無顯著影響（表1）。施肥30 d時，KWE10處理的株高增長量顯著高于對照，但其他處理與對照相比無顯著差異。施肥40 d時，KWE30處理的株高增長量略高于CK，施肥50 d后則顯著高于CK。但KWE50處理和商用P肥處理在施肥50 d后，其株高增長量僅略高于CK。在整個施肥期，KWE10處理和KWE30處理的株高增長量比對照分別提高14.77%和11.92%。其中KWE10處理在促進彩椒植株生長方面起效最快，效果最佳，植株最高，而KWE30處理和KWE50處理雖起效較慢，但是通過后期的追肥仍可達到提高株高的效果。

統計彩椒葉片數增加量（表1）發現，施肥10 d時5個處理間無顯著差異。施肥20 d時，與CK相比，KWE10處理的葉片數增加量已有顯著提高。施肥30 d時，KWE10處理和KWE30處理的葉片數與CK相比顯著增多。然而噴施海藻葉面肥40 d時，KWE10處理的葉片增加量與CK相近，而KWE30、KWE50處理的葉片增加速度變快，平均約比CK增加10片。施肥50 d時，KWE30、KWE50處理的彩椒葉片數增加量最顯著。

CK為清水對照，KWE10、KWE30、KWE50分別為原液稀釋10倍、30倍、50倍的海藻葉面肥，P為某品牌有機液肥。不同小寫字母表示不同施肥處理間差異顯著（P<0.05）。

如表1和圖1所示，與對照和商用P肥相比，在彩椒生長過程中噴施KWE可以顯著增加葉片數，且可以顯著增大葉面積。高濃度海藻葉面肥（KWE10處理）在噴施初期對彩椒葉片增長有顯著的促進作用，較低濃度海藻葉面肥（KWE30、KWE50處理）則在施肥后期對彩椒葉片生長有顯著促進作用。海藻葉面肥對作物營養元素的吸收及轉移與噴施時期和次數有關[4]。試驗結果表明，至少在第3次噴施后彩椒才充分吸收KWE的營養成分。本試驗用海帶渣制備的海藻葉面肥與鮮海藻制備的海藻肥效果相似，均能提高辣椒的葉長、葉寬、株高[13-14]。

各處理見表1注。

由表2可知，與CK相比，KWE10、KWE30處理的茭白株高平均增加7～9 cm，分蘗數量平均比CK增加1～2個，但KWE10處理與KWE30處理間株高增長量和分蘗增加數量無顯著差異。KWE10處理與KWE30處理的倒三葉葉面積比對照略有增大，但差異不顯著。

KWE中殘余的海藻酸可以降低水的表面張力，提高保水性，同時增大液肥與葉面的接觸面積，使水溶性物質更容易通過莖葉表面細胞膜進入作物細胞，提高作物對海藻提取物營養成分的吸收[15]。海帶渣中的大分子多糖成分如褐藻淀粉、木聚糖、巖藻多糖、藻聚糖、褐藻糖膠等經酶解后生成大量的小分子糖，主要成分是葡萄糖[10]，可為植株的快速生長提供充足的營養。同時KWE中富含植物生長所必需的大量元素N、P、K等，亦是保證彩椒和茭白快速生長的重要因素。海藻多糖經不完全酶解后可轉化成海藻寡糖，一定濃度的海藻寡糖不但可以促進作物對多種形態氮（硝態氮、銨態氮、酰胺態氮）的吸收[16]，還可以促進磷、鈣、鎂、硼、錳、鋅等礦質元素的吸收[17]。此外，海帶提取物所含的細胞激動素、吲哚乙酸、多胺等植物生長調節劑均在植物生長發育和礦質元素運輸中發揮重要作用[18]。

各處理見表1注。不同小寫字母表示不同處理間差異顯著（P<0.05）。

2.2海藻葉面肥對彩椒品質的影響

在彩椒成熟期，每個處理隨機摘取5個成熟彩椒果實，測定其品質指標。結果（圖2）表明，與CK相比，KWE10處理的單果質量顯著提高18.28%，KWE30處理和KWE50處理單果質量略有提高，分別提高10.08%和7.93%，但差異不顯著。

各處理見表1注。不同小寫字母表示不同處理間差異顯著（P<0.05）。

中國蔬菜硝酸鹽允許量標準為432 mg/kg。圖2顯示，噴施KWE后彩椒果實的硝酸鹽含量均未超過國家標準，且顯著低于CK。其中KWE10處理效果最佳，與CK相比，硝酸鹽含量降低28.16%。有研究結果表明，海藻提取液對果蔬的硝酸鹽含量有顯著的降低效果[19]。范雅姝等[20]發現添加不同氮源的復配海藻肥可以降低生菜硝酸鹽含量達50%以上。此外，本試驗中所用的KWE中含有多種海帶多糖，也對降低硝酸鹽含量有一定效果[21]。

施用KWE10和商用P肥的彩椒VC含量顯著提高，與CK相比較分別提高了24.70%和28.04%，但噴施低濃度海藻葉面肥的KWE30、KWE50處理的VC含量與CK均沒有顯著差異（圖2）。有研究結果表明，海藻提取物可顯著提高一些果蔬的VC含量。陳靈芝等施用海藻葉面肥后辣椒的VC含量達到980 mg/kg，較對照提高23.3%[22]。

噴施不同濃度的KWE和商用P肥的彩椒果實可溶性糖含量顯著高于CK，其含量提高了93.7%～128.0%，但3個KWE濃度處理間無顯著差異（圖2）。海藻葉面肥能促進植株光合作用，從而增加可溶性糖積累[23]。陳靈芝等施用海藻葉面肥后辣椒可溶性糖含量為25.2 g/kg，與對照相比提高4.1%[22]。噴施KWE可顯著提高彩椒中可溶性蛋白質含量，KWE10、KWE30、KWE50處理的彩椒可溶性蛋白質含量分別比對照增加25.78%、30.73%和28.91%。施用海藻葉面肥能提高可溶性蛋白質、可溶性糖、脯氨酸等脅迫調節物質含量，增強作物對逆境脅迫的抗性[4]。

2.3海藻葉面肥對茭白品質的影響

試驗發現，噴施KWE對茭白的品質無顯著改善（圖3），僅KWE10處理略有效果，較對照VC含量提高10.18%，硝酸鹽含量降低4.43%，可溶性糖含量增加5.29%。由于試驗期間正值多雨季節，葉面肥被雨水淋失，嚴重影響茭白對葉面肥的吸收。不同采收期對茭白品質有較大影響，且茭白分批成熟[24]，本研究采收的茭白為施肥后第2輪收獲的，由噴施海藻葉面肥產生的影響減弱，導致茭白品質與對照無顯著差異。此外，茭白喜肥耐肥[25]，可能需要提高施肥次數、肥料濃度及施肥量來增強KWE效果。高濃度KWE（如KWE原液）是否對茭白的生長和品質有效果，仍需待進一步研究。

各處理見表1注。不同小寫字母表示不同處理間差異顯著（P<0.05）。

3討論

KWE對彩椒、茭白植株的生長有顯著的促進作用。較高濃度的海藻葉面肥（KWE10處理和KWE30處理）對彩椒植株的株高增長量促進效果優于低濃度處理（KWE50處理），而較低濃度的海藻葉面肥（KWE30、KWE50處理）對彩椒葉片生長的促進效果較KWE10處理顯著。噴施高濃度海藻葉面肥（KWE10處理）對提高彩椒單果質量效果最佳。噴施KWE可顯著提高茭白株高，增加分蘗數，但對葉面積無顯著影響。

噴施KWE對彩椒品質有顯著的改善作用。KWE10處理對提高彩椒的維生素C含量和降低硝酸鹽含量效果最佳。試驗濃度的KWE均能提高彩椒的可溶性糖和蛋白質含量。噴施KWE對茭白的品質無顯著改善效果。

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（責任編輯：張震林）