基質添加聚天門冬氨酸對番茄幼苗生長的影響

李夢露 馮曉潔 王君 孫敏濤 閆妍 賀超興 于賢昌 李衍素

（中國農業科學院蔬菜花卉研究所，北京 100081）

聚天門冬氨酸（polyaspartic acid，PASP）具有極強的螯合、分散和吸附等作用，并且可被生物完全降解。其可以通過增加土壤物理性粘粒的含量來改善土壤團粒結構，同時可活化被土壤吸附固定的礦質元素，使肥料中的營養元素可在土壤中以分散、穩定、易于作物吸收利用的狀態存在，提高了土壤養分含量和肥料吸收利用效率（雷全奎 等，2007）。姜雯等（2007）和張洪生等（2013）研究表明，施用聚天冬氨酸能在一定程度上改善土壤的水分狀況，促進植株根系的生長，提高玉米幼苗對N、K 的吸收量，增強了玉米苗期的抗旱性。聚天冬氨酸還可激發植物體內的生物酶活性，強化植株對N、P、K 及微量元素的吸收作用，尤其是對Zn、Mn、Fe 等微量元素的吸收（冷一欣 等，2002；陶虎春 等，2004）。施用含聚天門冬氨酸肥料可促進水稻生長發育，株高、穗長、有效穗數和產量均顯著增加（陳廣轍 等，2020）。根施聚天冬氨酸能夠提高胡楊幼苗葉片光合色素含量和光能捕獲利用效率，促進枝葉生長和干物質積累（李春艷等，2021）。

我國設施蔬菜栽培面積約280 萬hm2，蔬菜種苗年需求量超過6 800 億株（劉明池 等，2018），培育壯苗是蔬菜高產栽培的關鍵問題。目前聚天門冬氨酸在農業上的研究多集中在玉米、水稻等大田作物上，對于設施蔬菜壯苗培育的研究鮮有報道。本試驗以中雜9 號為試材，研究基質添加聚天門冬氨酸對番茄幼苗生長的影響，以期為設施蔬菜壯苗培育提供理論依據和技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2020 年11 月16日至2021 年1 月14日在中國農業科學院蔬菜花卉研究所日光溫室內進行。供試番茄（Solanum lycopersicum）品種為中雜9 號，亦由本所提供；聚天門冬氨酸由山東遠聯化工有限公司生產，固含量為95%，每克含氮量為0.11 g；育苗基質為無土營養基質，按草炭∶蛭石=2∶1（V/V）的比例混合。

11 月16 日催芽，11 月19 日播種，采用32 孔穴盤基質育苗；播種前，將PASP 溶于清水中配制成不同濃度梯度的溶液后充分滲透到基質中。共設6 個處理，PASP 含量分別為：0（CK）、18.2（T1）、36.4（T2）、54.6（T3）、72.8（T4）、91.0（T5）g ·kg-1；每處理3 次重復，每重復64 株，溫室常規育苗管理。

1.2 項目測定

1.2.1 生長指標的測定 12 月21 日、播種后32 d，每處理隨機選取8 株幼苗，使用直尺測量莖基部到生長點的距離，即為株高；使用游標卡尺測量莖基部直徑，即為莖粗；用清水洗凈根部并用吸水紙吸干，從莖基部分開，使用電子天平分別稱量植株地上部和地下部的鮮質量，然后分別放入烘箱，于105 ℃殺青15 min，75 ℃烘干至恒重，使用電子天平分別稱量地上部和地下部的干質量；計算全株鮮質量和干質量、壯苗指數。

壯苗指數=（地下部干質量/地上部干質量+莖粗/株高）×全株干質量

1.2.2 氣體交換參數的測定 12 月24 日（晴天）、播種后35 d 上午10：00，每處理隨機選取8 株幼苗，使用Li-6400 便攜式光合測定儀（美國Li-Cor公司）測定植株從上往下數第2 片葉的凈光合速率（Pn）、胞間CO2濃度（Ci）、氣孔導度（Gs）和蒸騰速率（Tr）；測定時設定光量子通量密度（PFD）為800 μmol·m-2·s-1，CO2濃度為350～360 μL·L-1，相對濕度70%，葉溫25 ℃。

1.2.3 葉面積和根系構型的測定 12 月29 日、播種后40 d，每處理隨機選取8 株幼苗，將除心葉以外的全部葉片平鋪在背景板上拍照，盡量將葉片全部展開，保存照片；用清水洗凈植株根系，使用EPSON 掃描儀（日本精工愛普生公司）掃描成像；利用萬深LA-S 系列圖像分析儀系統（杭州萬深檢測科技有限公司）分析葉片照片和根系掃描圖像，得到葉面積、根系總長度、根系表面積、根系體積和根尖數。

1.2.4 葉綠素含量和根系活力的測定 12 月31 日（晴天）、播種后42 d，每處理隨機選取8 株幼苗，選取從上往下第3 片健康無病害的葉片0.2 g，剪去葉脈部分，均勻混合，采用丙酮浸提法測定葉綠素a 和總葉綠素含量（高俊鳳，2006）。然后取根系中部、活性較高的部分2～3 cm，采用氯化三苯基四氮唑（TTC）比色法測定根系活力（高俊鳳，2006）。

1.2.5 植株礦質元素含量的測定 2021 年1 月14日、播種后56 d，每處理隨機選取8 株幼苗，將地上部和地下部分別烘干后研磨成粉末狀，采用凱氏定氮法分別測定植株地上部和地下部全氮含量，采用5300DV 電感耦合等離子體發射光譜儀（美國PerkinElme 公司）測定全磷、全鉀、鈣、鎂、鐵、鋅、錳、銅含量（宋鑒達 等，2019）。

1.3 數據處理

采用Microsoft Excel 軟件對試驗數據進行統計、分析，利用SPSS Statistics 軟件進行單因素方差分析，運用Tukey 多重比較法進行差異顯著性檢驗（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 基質添加聚天門冬氨酸對番茄幼苗生長指標的影響

與對照相比，基質添加PASP 可明顯提高番茄幼苗的株高、莖粗、地上部和地下部干、鮮質量以及壯苗指數，促進幼苗生長。其中，基質添加36.4 g·kg-1PASP（T2）處理的壯苗指數最高，效果最佳，株高、莖粗、全株鮮質量、全株干質量均顯著高于對照，分別比對照增加了33.55%、24.93%、37.23%、35.29%（表1）。

表1 基質添加聚天門冬氨酸對番茄幼苗生長指標的影響

2.2 基質添加聚天門冬氨酸對番茄幼苗葉片葉綠素含量和光合作用的影響

從表2 可以看出，隨著基質中PASP 添加量的增加，番茄幼苗葉面積、葉綠素a 含量、總葉綠素含量、胞間CO2濃度、氣孔導度、凈光合速率和蒸騰速率大多數呈先增加后降低的變化趨勢。基質中添加36.4 g·kg-1PASP（T2）處理的效果最好，葉面積、葉綠素a 含量、總葉綠素含量、胞間CO2濃度、氣孔導度、凈光合速率和蒸騰速率均顯著高于對照，分別比對照增加了31.36%、35.58%、33.33%、8.31%、39.10%、38.67% 和36.56%，增強了光合作用，促進了幼苗葉片生長。

表2 基質添加聚天門冬氨酸對番茄幼苗葉片葉綠素含量和光合作用的影響

2.3 基質添加聚天門冬氨酸對番茄幼苗根系活力和根系構型的影響

從表3 可以看出，隨著基質中PASP 添加量的增加，番茄幼苗根系活力、根系總長度、根系表面積、根系體積和根尖數大多數呈先增加后降低的變化趨勢，其中添加36.4 g·kg-1PASP（T2）處理的綜合效果最佳，根系活力、根系總長度、根系表面積、根系體積和根尖數分別比對照增加了30.62%、28.96%、35.20%、44.58% 和33.03%，除根系總長度外各指標均顯著高于對照。

表3 基質添加聚天門冬氨酸對番茄幼苗根系活力和根系構型的影響

2.4 基質添加聚天門冬氨酸對番茄幼苗植株礦質元素含量的影響

從表4、5 可以看出，與對照相比，基質中添加PASP 對番茄幼苗地上部氮、磷、鉀、鐵、銅，根系氮、鉀、銅的含量無顯著影響，但隨著PASP添加量的增加，植株地上部鉀、鎂與根系鈣、鐵、銅、錳、鋅含量均呈先上升后下降的變化趨勢。其中添加36.4 g·kg-1PASP（T2）處理植株地上部鈣、鎂、錳、鋅，根系磷、鈣、鎂、錳、鋅的含量顯著高于對照，分別比對照增加了10.47%、27.61%、38.00%、13.51%、38.55%、36.42%、30.15%、36.53%、34.21%。表明，基質添加聚天門冬氨酸對植株地上部和根系中礦質元素含量的影響較大。

表4 基質添加聚天門冬氨酸對番茄幼苗地上部礦質元素含量的影響 （DW）

表5 基質添加聚天門冬氨酸對番茄幼苗根系礦質元素含量的影響 （DW）

3 討論

3.1 基質添加聚天門冬氨酸可增加番茄幼苗植株礦質元素的含量

聚天門冬氨酸對土壤養分離子的交換吸附力遠高于土壤對離子的吸附力，可形成高濃度的離子擴散雙層，從而解離土壤中的養分離子；其分子中特殊的肽鏈結構能形成環狀的多孔復雜高分子基團，對養分離子有極強的吸蓄能力。這兩種作用協同有助于植物對肥料養分的吸收利用，促進農作物生長（楊晉輝 等，2018）。在玉米、油菜、黃瓜、水稻等作物上的研究表明，施用聚天門冬氨酸可以顯著增加植株對N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、Mn、Zn、Cu、B 等養分的吸收量（姜雯 等，2007；張琳 等，2013；黃毅 等，2018；Den et al.，2019）。本試驗結果表明，基質添加36.4 g·kg-1聚天門冬氨酸可以顯著提高番茄幼苗地上部鈣、鎂、錳、鋅，根系磷、鈣、鎂、錳、鋅的含量，可能是由于施用聚天門冬氨酸增加了基質中礦質元素的有效性，使礦質元素形成易于被植株吸收的狀態，從而提高了番茄植株對磷、鈣、鎂、錳、鋅的吸收量（雷全奎 等，2007）；而基質中添加聚天門冬氨酸對植株氮、鉀含量無顯著影響，可能是因為基質中的氮、鉀元素含量已滿足或超過番茄幼苗生長所需。

而隨著基質中聚天門冬氨酸添加量的增加，番茄幼苗地上部鉀、鎂與根系鈣、鐵、銅、錳、鋅含量均呈先上升后下降的變化趨勢。這可能是由于基質中聚天門冬氨酸濃度過高，聚天門冬氨酸顆粒吸水膨脹，降低了基質的通透性，植物吸收水分、養分量相對減小，從而抑制了植株根系與地上部分生長（李春艷 等，2021）。

3.2 基質添加聚天門冬氨酸可促進番茄幼苗的生長

本試驗結果表明，與對照相比，基質添加36.4 g·kg-1聚天門冬氨酸顯著提高了番茄幼苗葉片凈光合速率和葉綠素a、總葉綠素含量，促進光合產物的積累，同時顯著提高了根系表面積、根系體積、根尖數和根系活力，增強了根系對土壤養分的吸收能力，增加了有益于植株光合作用的鎂、錳、鋅元素積累量，提高了可促進根系生長的鈣元素吸收量。

基質添加聚天門冬氨酸能夠促進番茄幼苗生長，一方面可能是通過提高根部養分積累量，增加植株對礦質元素的吸收量和積累量，促進根系生長，增加根系活力，增強根系吸收能力，從而促進幼苗茁壯生長。另一方面可能是植株吸收的鈣、鎂、錳、鋅含量增加，而鈣是細胞壁的重要組成成分，在植物體內參與新細胞的形成，促進根系生長和根毛形成，增加水分和養分的吸收；鎂是葉綠素的組成成分，可增強光合作用；錳直接參與光合作用，同時促進種子萌發和幼苗生長；鋅參與光合作用，并可提高植株抗逆性（汪洪，2002；謝小玉，2008；覃都，2009；趙晨曉，2021）。

本試驗中，基質添加36.4 g·kg-1聚天門冬氨酸處理的綜合效果最好，但是該添加量是否具有普適性還需要進一步驗證，育苗時期基質添加聚天門冬氨酸對番茄幼苗定植后植株生長的影響亦需要進一步研究。

4 結論

在番茄育苗過程中，基質添加聚天門冬氨酸可以促進幼苗生長，增加植株對礦質元素的吸收積累量，提高育苗質量。其中基質添加36.4 g ·kg-1聚天門冬氨酸處理的效果最佳，有利于培育壯苗。