小分子有機水溶肥對番茄和黃瓜產量和品質的影響

岳天，茆學華，程樂樂，馮曉慧

(杭州三得農業科技有限公司，浙江 杭州 311199)

有機肥替代化肥是現代化農業發展的重要技術之一[1-6]。其中，有機水溶肥受到廣泛關注，其較好的溶解性可以迅速提高土壤速效養分的含量[7]、促進團聚體的形成[8]、加速有機質的分解[9]、利于土壤養分的轉化[10]，從而為植物生長提供良好的環境條件，促進作物生長，提高作物的產量和品質[11-12]。

有機水溶肥中的大分子有機碳(相對分子質量≥5 ku)，分解慢，難以被微生物快速利用，但對提高團聚體有機碳有一定的貢獻率[13]。而相對分子質量≤1 ku的小分子有機碳，可以快速增強土壤微生物的活性，促進大團聚體的形成而增強土壤團聚體的穩定性，有利于土壤對作物的穩定輸出[13-14]。Weiss等[15]認為，相對分子質量<600 u的有機物可以為作物提供直接營養源。也有研究表明，小分子量碳的外源加入，可以增強土壤的礦化強度[16]，促進植物的營養物質的轉化和吸收利用。同時，小分子有機物質(以碳為主)的加入可以快速增加土壤中的溶解性有機碳，快速構建土壤微生物群落，促進水穩性團聚體形成[17-18]。但也有研究者指出，外源有機碳小分子的輸入并不是越多越好，過高的輸入會導致土壤有機碳的波動，破壞土壤的原生體系[13]，建議以20%～50%進行替代效果較好[19-20]。

基于前人的研究結論，本試驗以番茄、黃瓜作為試驗對象，在保持土壤基本性質的基礎上，以小分子有機水溶肥替代常規肥料的30%，探究小分子有機水溶肥替代部分常規肥料后對番茄、黃瓜在產量、外在品質和內在品質上的不同影響。為小分子有機水溶肥的應用提供實踐價值，為我國農產品的產量和品質方面提供基礎資料。

1 材料與方法

1.1 試驗地基本情況

試驗樣地選在浙江省桐廬縣橫村鎮杜預村金源蔬菜基地，中亞熱帶季風氣候區，溫暖濕潤，四季分明，雨量充沛(年降水量為1 420 mm)，平均氣溫15.9 ℃。具有春多雨、夏濕熱、秋氣爽、冬干冷的氣候特征。土壤為紅壤土類的黃紅壤亞類，有機質4.16%，全氮0.31 g·kg-1、堿解氮199.40 mg·kg-1、速效鉀558.60 mg·kg-1、有效磷207.58 mg·kg-1、pH 5.59。

番茄和黃瓜均采用育苗移栽方式，品種分別為浙粉702和夏之光，每畦種植2行，按45 cm的株距開穴，移栽時間為2018年4月。

1.2 處理設計

試驗共設3個處理，試驗處理分別為：1)小分子有機水溶肥+70%常規施肥處理；2)常規施肥處理；3)清水對照處理。3個處理的施肥用量及施肥時間見表1。試驗小區面積為20 m2。采用隨機區組排列方式，重復3次。以上各處理均在常規基肥：每667 m2施腐熟羊糞1 000 kg，45%復合肥20 kg(含氮、磷、鉀均15%)和生石灰50 kg的基礎上進行。基肥在騰茬后均勻撒施地表，再進行旋耕入土，整平、作畦。

表1 各個試驗處理施肥時間及施肥用量

供試肥料為杭州三得農業科技有限公司提供的小分子有機水溶肥料(原料為甘蔗糖蜜發酵廢液，有機質含量為250 g·L-1，平均粒徑為76 nm)，常規肥料為通用型水溶肥(20-20-20，河北中保綠農作物科技有限公司產)和高鉀型水溶肥(12-8-40，河北中保綠農作物科技有限公司產)。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 可食用部分生物產量(鮮質量)

各小區單獨收獲，現場稱重計算各小區內黃瓜、番茄可食部分的生物產量(鮮質量)。每個小區各隨機選取黃瓜、番茄10個，667 m2產量按株數進行換算。

1.3.2 品質特性

對上述每個小區隨機選取的10個番茄和黃瓜，現場測其單果質量、果長、果徑等外觀品質。并送至農業農村部農產品及轉基因產品質量安全監督檢驗測試中心(杭州)測定其VC含量(參照GB 5009.86—2016)、可溶性糖含量(參照GB 5009.8—2003)。

1.4 數據處理與分析

本試驗數據采用3次重復的平均值，利用Micorsoft Excel 2010和SPSS 13.0軟件對數據進行統計分析，采用單因素方差分析和最小顯著差數(LSD)法對番茄、黃瓜的不同性狀指標進行顯著性分析和多重比較，顯著性水平設定為P=0.05和P=0.01。

2 結果與分析

2.1 小分子有機水溶肥對番茄、黃瓜在可食用部分產量的影響

從表2可以看出，小分子有機水溶肥+70%常規施肥的處理能顯著提高番茄和黃瓜的可食用部分產量。與清水對照相比小分子有機水溶肥+70%常規施肥處理在番茄上每667 m2增產38.7%，在黃瓜上每667 m2增產29.3%。并且，與常規施肥相比，小分子有機水溶肥+70%常規施肥的處理在番茄上每667 m2增產8.3%，在黃瓜上每667 m2增產7.3%。這說明小分子有機水溶肥可以替代部分常規化肥，且有著提高化肥利用率的作用。

表2 不同處理對番茄、黃瓜在可食用部分產量的影響

2.2 小分子有機水溶肥對番茄、黃瓜在外在品質的影響

從表3可知，小分子有機水溶肥+70%常規施肥與常規施肥和清水對照相比，可以顯著提高番茄和黃瓜的外在品質。在番茄上，與常規施肥相比，在果長、果徑、單果質量上分別提高6.3%、3.5%和11.0%；在黃瓜上，與常規施肥相比，在果長、果徑、單果質量上分別提高1.1%、6.0%和12.0%。

表3 不同處理對番茄和黃瓜在外在品質的影響

2.3 小分子有機水溶肥對番茄、黃瓜在內在品質的影響

從表4可知，在VC含量上，小分子有機水溶肥+70%常規施肥的處理與常規施肥相比，在番茄上差異顯著，增長率為5.1%；在黃瓜上差異極顯著，增長率為7.5%。對可溶性糖的影響，3種處理后的番茄和黃瓜均無顯著差異。

表4 不同處理對番茄和黃瓜在內在品質的影響

3 討論

小分子有機物作為肥料添加劑替代部分化肥已被廣泛認可[21-23]。現已證實，植物根系除吸收礦質元素外，還可直接吸收小分子有機物。可以說，小分子水溶有機營養為植物生長提供重要的生長動力。在本試驗中，小分子有機水溶肥的外源輸入可提高作物產量和外觀品質，這說明小分子養分為植物的養分供應發揮了作用，其主要原因可能是：1)本試驗中使用的小分子有機水溶肥平均粒徑為76 nm，存在更小的小分子物質可通過微管(直徑約25 nm)、微絲(直徑約7 nm)和胞間連絲管(直徑約5 nm)進行物質傳輸，尤其對于同化配位的有機離子態元素(傳統意義上認為只有糖類、核酸等可以通過胞間連絲)，拓寬了運輸途徑，促進作物生長；2)本試驗中的有機水溶肥料的更小級分子處于介觀尺寸(小于1 nm)，即分子本身具有相干性，滿足能量級需求激發量子躍遷，可通過隧穿快速進入植物體內，被植物吸收利用；3)小分子有機物可更快速為微生物匹配營養，促進微生物的分解速度，持續為作物提供可吸收態的營養。萬菁娟[24]和張繼旭[25]的研究中也提到小分子肥料作為沖施肥進入土壤后，有促進土壤的有機質迅速分解、加速土壤礦化、活躍養分和水分、增加微生物活性的作用[13,26-27]。

在內在品質上，本研究中，隨著小分子碳的輸入，VC含量有所增加，而可溶性糖含量無顯著變化。本研究認為，不同來源和配比均會影響小分子物的輸入效能，導致作物吸收轉化的作用途徑不同，從而產生不同的靶向物質。例如，外源型D型單糖類結構小分子在植物體內定向合成二糖，起到增強光合速率和糖類物質的合成[21]的作用。Kaewpradit等[28]認為，小分子碳可影響脲酶和淀粉酶的數量和活性，從而對作物不同的內含物含量產生影響。周麗平等[29]提到，不同小分子量物質處理對玉米葉片中的碳水化合物、酯類物質或蛋白質類物質的含量均存在不同程度的影響。本試驗中，對VC有顯著影響而對可溶性糖含量無影響的原因可能是，試驗所使用的小分子肥料對芳香性物質存在定向轉化而非糖類，芳香性物質在果質的特征風味起到一定作用[30-31]。此推斷還需在今后的研究工作中證實，針對不同作物進行廣泛的小分子肥料試驗，以研究其中的物質轉化機理。

目前，市場上的有機水溶肥多為大分子態，需要通過微生物的作用促進養分釋放達到培肥利地的作用。而小分子有機水溶肥不僅可以增加作物的吸收效率，還可以為微生物提供營養環境，在提高肥料利用率以及代替傳統化肥上有不可忽視的作用。但值得注意的是，小分子有機水溶肥施肥量過高會導致碳氮比失調，引起氮和磷的生物固定[32]和團聚體穩定性的下降[33]，導致優勢菌種的形成[34]。并且小分子有機水溶肥單獨使用不能完全供給作物充足的營養物質，必須通過合理利用有機養分的資源，實現有機-無機相結合，才能達到養分利用最大化，實現農業可持續性生產。