植物源營養素對黃瓜種子萌發、生長和品質的影響

蔡江橋，許 靜，王 輝，戴耀良，馮世秀，楊積濤，田麗萍

（1.深圳市中科院仙湖植物園/深圳市南亞熱帶植物多樣性重點實驗室，廣東 深圳 518004；2.石河子大學藥學院，新疆 石河子 832003）

近30多年來，為滿足日益增長的農業生產需要，我國農用化肥的投入已經達到了相當高的比例。目前，我國是全球化肥投入水平最高的地區之一，單位面積化肥用量遠遠高于世界平均水平，農業生產大多依附化肥的投入［1-2］。化肥的施用對作物增產具有重要意義，但長期大量使用化肥不僅不能促進作物增產，反而造成土壤污染，如土壤結構破壞、質量下降、有機質含量下降、肥力減退、鹽堿化；造成大氣污染，江河湖泊富營養化；對食品安全造成威脅，農產品質量下降；對資源能源造成浪費等問題［3-6］。然而，由于作物賴以生存的土壤和環境已經不同程度地遭到破壞，所以如果突然停止使用化肥而沒有其他肥料代替的話，作物產量將大幅度減產。因此，為了改善生態環境，改善作物賴以生存的土壤環境，提高農產品質量，研究對土壤環境危害較小的有機肥、微生物肥和植物源營養素是未來農業研究的重要方向。

中醫農業是指將中醫藥原理和方法應用于農業領域，實現現代化農業與傳統中醫藥的跨界融合，充分利用中草藥的化學物質促進作物生長，防治病蟲害侵襲，是一種環保安全的新型農業生產理念［7］。中草藥提取物具有促進作物根系生長、提高作物產量、改善作物品質和改良土壤結構等特點。中草藥活性物質易被植物同化吸收和轉化利用，能有效激發植物體內酶的活性，增強植物的代謝功能和光合作用，提高植物的抗病和抗逆能力。此外，中草藥提取物能夠促進植物根系固定無機肥料，提高土壤對養分的吸收和利用效率，從而減少無機肥料的使用，是一種環保的有機營養素。本試驗以黃瓜為材料，研究不同濃度的植物源營養素和施用方法對黃瓜發芽、植株生長、產量、品質的影響，篩選適宜的植物源營養素添加量和施用方法，以期為植物源營養素在黃瓜及其他蔬菜中的應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2017年7～9月在深圳市中國科學院仙湖植物園中進行。

供試黃瓜品種為粵秀三號，試驗前黃瓜種子需提前1 d晚上用清水浸泡12 h。供試植物源營養素由深圳市南亞熱帶植物多樣性重點實驗室自制，是以中醫農業理論為指導，以傳統中草藥為原料（如何首烏、菝葜、生姜、虎杖、苦參和千斤拔等），經現代萃取技術精制而成，主要成分為植物多糖、植物蛋白、氨基酸、黃酮、酚酸、皂苷、甾醇、生物堿和微量元素等活性成分，pH值為5.5，有機質含量（以烘干計）≥90%。供試營養液為Hoagland營養液。供試土壤為壤土，pH 5.88、有機質含量6.10 g/kg。

1.2 試驗方法

1.2.1 種子萌發試驗 黃瓜種子萌發試驗采用培養皿濾紙法。取直徑10 cm的培養皿，內鋪濾紙2層，分別用不同濃度的植物源營養素水溶液（0、0.1、0.2、0.5、1、2 mg/L）浸濕，將100粒黃瓜種子均勻擺放于濾紙上，重復兩次，并保持培養皿濕潤。將培養皿放置于培養箱（25℃）內，每隔12 h向培養皿內添加相應濃度的植物源營養素5 mL，保持培養皿內濾紙濕潤，3 d后記錄發芽種子數，統計發芽率［8-10］。

1.2.2 幼苗生長試驗 黃瓜幼苗生長試驗采用培養皿濾紙法。取直徑10 cm的培養皿，內鋪濾紙2層，分別用含有不同濃度植物源營養素的Hoagland營養液（0.1、0.2、0.5、1、2 mg/L）浸濕，將10粒黃瓜種子均勻擺放于濾紙上，3次重復，并保持培養皿濕潤。以Hoagland營養液為對照進行相同操作。將培養皿放置于培養箱（25℃）內，每隔12 h向培養皿內添加含有相應濃度植物源營養素的Hoagland營養液5 mL，保持培養皿內濾紙濕潤，直到第10天。10 d后待黃瓜幼苗長到一葉一心時，測定黃瓜幼苗的莖長、莖粗、葉面積、鮮重和干重［11-12］，其中莖長從根頸部到生長點為基準測量，莖粗以第一片葉下部節間為基準測量，葉面積采用等腰三角形法測定，鮮重和干重以全株幼苗為基準測定。

1.2.3 盆栽試驗 植物源營養素對黃瓜植株生長的影響采用盆栽試驗。設葉面噴施0.3 mg/L植物源營養素、根部噴施0.3 mg/L植物源營養素、噴施清水（CK）3個處理，每個處理4次重復，每盆裝土5 kg、栽育苗高約4 cm的植株2棵，每盆用植物源營養素或清水100 mL，根部噴施第一次用100 mL植物源營養素與土壤混合后裝入盆中。將其放置在自然環境下進行培養，之后每隔15 d施肥1次［13］。

移栽后25 d，測定黃瓜植株的株高、莖粗、節間長、葉面積，其中株高從根頸部到生長點為基準測量，莖粗以第1片真葉下部節間為基準測量，節間長以第4片真葉下部節間為基準測量，葉面積采用等腰三角形法測定。黃瓜開花期，統計前3 d及盛花期任選3 d的各處理組的開花總數，各取平均值為開花初期和盛花期的開花數。移栽后40 d的上午10：00，采用Li-6400光合作用儀測定黃瓜植株倒六葉葉片的光合速率，每個葉片測量3次。黃瓜始果期開始，每天采摘各處理鮮瓜，待75 d生育期滿采摘其余所有鮮瓜，統計各處理產量，即為黃瓜總產量；同時對黃瓜進行品質分析：可溶性蛋白含量測定采用考馬斯亮藍G-250法、游離氨基酸含量測定采用水合茚三酮比色法、可溶性糖和還原糖含量測定采用蒽酮比色法、硝酸鹽含量測定采用紫外分光光度法、維生素C含量測定采用2，6-二氯酚靛酚鈉染色法［15-16］。移栽后75 d黃瓜拉秧后，測定植株地上鮮重、地上干重、地下鮮重和地下干重。

采用Excel和SPSS 18.0軟件對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同濃度的植物源營養素對黃瓜種子發芽率的影響

由圖1可知，不同濃度的植物源營養素處理黃瓜種子其發芽率不同，呈現低濃度促進、高濃度抑制的趨勢。當植物源營養素濃度在0.2 mg/L和0.5 mg/L時，黃瓜種子的發芽率顯著高于對照，其中0.2 mg/L植物源營養素處理的黃瓜種子發芽率最高為96%；當植物源營養素濃度提高到1～2 mg/L時，其發芽率與對照差異不大。因此，在實際應用時要注意控制植物源營養素的濃度在0.2 mg/L。

圖1 不同濃度的植物源營養素對黃瓜種子發芽率的影響

2.2 不同濃度的植物源營養素對黃瓜幼苗生長的影響

從表1和表2可以看出，植物源營養素在低濃度時促進黃瓜幼苗生長，而在高濃度時則抑制黃瓜幼苗生長。各指標測定結果顯示，當植物源營養素濃度在0.2 mg/L和0.5 mg/L時黃瓜幼苗生長狀態最優，但大部分指標差異不顯著。其中，莖粗、葉面積、葉片鮮重和干重在0.2 mg/L處理時達到最大值；而幼苗鮮重、根鮮重和干重在植物源營養素濃度為0.5 mg/L時出現最大值。在實際應用中以0.2 mg/L為植物源營養素使用的最佳濃度。

在一定濃度范圍內，黃瓜幼苗莖長、莖鮮重和干重隨著植物源營養素濃度的增加而增加，但當濃度增加到10 mg/L時則完全抑制了黃瓜生長。其中，莖長的差異隨著時間的延長逐步顯現，可能是因為隨著黃瓜幼苗的生長，植株營養器官開始快速生長，其對營養的需求越來越多，植物源營養素可以促進植株對營養的吸收，同時能提供更全面的營養，因此，在一定濃度范圍內，莖鮮重和干重也隨植物源營養素濃度的增加而增加。

表1 不同濃度的植物源營養素對黃瓜幼苗莖和葉片生長的影響

2.3 植物源營養素不同施用方法對黃瓜生長和品質的影響

2.3.1 植物源營養素不同施用方法對黃瓜植株生長的影響 由表3可知，植物源營養素處理的黃瓜各指標都優于清水對照，而植物源營養素根部噴施處理的效果優于葉面噴施。其中，根部噴施處理植株的莖粗、葉片數、節間長和葉面積均顯著高于對照，分別增長20.03%、28.17%、37.30%和17.72%，而株高與對照無顯著差別；葉面噴施處理植株除節間長與對照相比顯著增長了15.93%外，其他各指標雖有所增長但均未達顯著差異水平。

2.3.2 植物源營養素不同施用方法對黃瓜葉片光合速率的影響 植物源營養素不同施用方法對黃瓜葉片光合速率的影響不同，葉面噴施處理、根部噴施處理和對照組的光合速率分別為16.03、15.32、10.43 μmol/m2·s。其中葉面噴施處理和根部噴施處理分別比對照提高53.67%和46.85%，說明植物源營養素可以提高黃瓜葉片的光合速率。

表2 不同濃度的植物源營養素對黃瓜幼苗鮮重、干重的影響

表3 植物源營養素不同施用方法對黃瓜植株生長的影響

2.3.3 植物源營養素不同施用方法對黃瓜開花情況的影響 由圖2可知，植物源營養素處理的黃瓜開花初期和盛花期的開花數都高于對照。開花初期，葉面噴施和根部噴施處理植株的開花數分別比對照提高33.33%和344.44%，說明根部噴施有助于黃瓜早期開花；盛花期，葉面噴施和根部噴施處理的開花數分別比對照提高13.24%和41.18%，根部噴施處理植株的開花數比葉面噴施處理提高24.68%。可見，植物源營養素采用根部噴施能顯著增加黃瓜開花數，說明根部噴施其營養物質更易于積累在黃瓜生殖器官上。

圖2 植物源營養素不同施用方法對黃瓜開花情況的影響

2.3.4 植物源營養素不同施用方法對黃瓜干物質積累和產量的影響 表4顯示，植物源營養素處理的黃瓜干物質積累和產量等指標均優于對照。其中，葉面噴施處理的根鮮重、根干重顯著高于對照，而根部噴施處理黃瓜較對照有所增長但差異不顯著；葉面噴施處理植株的地上鮮重、地上干重較對照有較大幅度增長，而根部噴施處理較對照略有增長；根部噴施處理的瓜干重較對照增長顯著，而葉面噴施組較對照處理有所增長但差異不顯著；對于瓜鮮重、結瓜數和產量，根部噴施處理較對照有較大幅度增長，而葉面噴施處理較對照略有增長。可見，葉面噴施植物源營養素有利于黃瓜后期的營養生長，而根部噴施有利于植株后期的生殖生長。

表4 植物源營養素不同施用方法對黃瓜干物質積累和產量的影響

2.3.5 植物源營養素不同施用方法對黃瓜品質的影響 表5顯示，植物源營養素處理的黃瓜品質優于對照，而根部噴施處理優于葉面噴施。其中，植物源營養素處理黃瓜的可溶性蛋白和可溶性氨基酸含量比對照增長顯著，葉面噴施和根部噴施處理植株的可溶性蛋白含量分別比對照提高50.62%和65.43%；可溶性氨基酸含量方面，葉面噴施和根部噴施處理分別比對照提高25.00%和32.76%。植物源營養素處理黃瓜中的硝酸鹽含量顯著低于對照，其在葉面噴施和根部噴施處理黃瓜中的含量分別比對照降33.62%和35.36%。與對照相比，植物源營養素處理黃瓜的可溶性糖和維生素C含量雖有增長但差異不顯著。可見，植物源營養素可有效提高黃瓜中可溶性蛋白和可溶性氨基酸的含量，同時對硝酸鹽在黃瓜中的積累有一定的抑制作用。

表5 植物源營養素不同施用方法對黃瓜品質的影響

3 結論與討論

本試驗研究了植物源營養素對黃瓜種子萌發、生長和品質的影響，結果發現，植物源營養素可以提高黃瓜種子的發芽率，有效促進黃瓜幼苗的生長，但不同的施用方法對黃瓜植株生長和瓜果品質的影響不同。低濃度（0.2 mg/L）的植物源營養素使黃瓜種子發芽率提高了12.94%，植株莖粗、葉面積、葉片鮮重、葉片干重等也分別提高了11.43%、145.71%、26.59%和25.79%；高濃度（10 mg/L）的植物源營養素抑制了黃瓜種子的發芽和生長，而且隨著濃度的增加抑制作用越明顯。可見，植物源營養素濃度過高或過低都不利于黃瓜種子發芽和幼苗生長，在實際應用中要注意控制使用濃度。在研究植物源營養素不同施用方法對黃瓜生長及品質的影響時，發現根部噴施和葉面噴施均能促進黃瓜生長和提高黃瓜品質，其中根部噴施更有利于黃瓜生長初期的營養生長和后期的生殖生長，而葉面噴施則有利于黃瓜生長后期的營養生長。因此，在實際應用中，在植株生長初期可采用根部噴施，生長后期可根據不同目的采用不同施用方法。

植物源營養素是以中醫農業為思想而開發的，由多種中草藥混合而成，有機質含量高，營養元素平衡，可提升植物品質，是一種新型、高效、環保、天然有機植物營養產品。植物源營養素中含有多種營養物質，具有提高種子發芽率、提高種苗成活率、促進作物生長、提高作物品質和產量、改良土壤等作用。植物源營養素中含有的中藥活性成分在促進植物生長方面發揮著重要作用，主要是因為中藥提取物中不僅含有植物生長所需要的營養元素，而且還含有一些次生代謝物質。例如，虎杖、何首烏等中藥提取物含有大量多酚類物質，植物多酚是植物界最為重要的次生代謝產物之一，酚和醌可以相互轉化，植物多酚的酚羥基極易被氧化，具有很強的清除活性氧和自由基能力，一方面可通過還原反應降低植物內環境中氧含量，另一方面可作為供氫體釋放出氫與植物體內的自由基結合，中止自由基引發的鏈鎖反應，從而阻止氧化的繼續進行，既是氧的活化劑，又是氧的載體，提高了植物適應環境的能力［17-19］。中藥提取物中還含有多種營養物質，有利于土壤微生物的生長繁殖，調節土壤的微生物菌群，利用土壤微生物的固定、分解、分泌作用，從而影響土壤中營養養分的變化，進而起到有效改良土壤的作用［20-22］。例如，張淑紅等［23］發現苦參提取物能調節茄子根際微生物；周寶利等［24］利用苦參提取物處理茄子，發現其增加了茄子根際細菌、放線菌數量，抑制了真菌生長，增加了多種酶活性，進而改善了茄子生長和根際土壤微生態環境。

中醫農業是一個既古老又嶄新的領域，古老是因為其物質基礎是傳統的中草藥，嶄新是因為融入了現代高新科技，是傳統科學與現代科技的跨界融合［7］。中醫農業不同于常規農業，在生態種植和有機種植方面具有巨大優勢，是我國農業發展的必然方向，因此以中醫農業為思想而產生的植物源營養素將具有廣闊的市場前景。植物源營養素是多種中草藥提取物混合而成，無環境污染問題，對人畜安全，而且還有不產生抗性、無藥害、肥效好、可兼治病蟲害、提高作物品質等優點，為發展生態農業提供了有效支持，將使大規模生態農業的發展成為可能，但植物源營養素在市場上的全面應用還需要在更多的農作物、園藝植物上做應用試驗，以進一步驗證其功效。

參考文獻：

［1］ 鞏子毓，高旭，黃炎，等. 連續施用生物有機肥提高設施黃瓜產量和品質的研究［J］. 南京農業大學學報，2016，39（5）：777-783.

［2］ 羅佳，劉麗珠，王同，等. 有機肥與化肥配施對黃瓜產量及土壤微生物多樣性的影響［J］. 生態與農村環境學報，2016，32（5）：774-779.

［3］ 任軼，李瑞霞，艾昊，等. 減施肥條件下木霉SQR-T037微生物肥對黃瓜產量、品質及養分利用效率的影響［J］. 江蘇農業科學，2014，42（2）：143-146.

［4］ 顧小龍，陳巍，蔡楓，等. 配施木霉微生物肥對連作黃瓜的影響［J］. 土壤學報，2016，53（5）：1296-1305.

［5］ 葛紅蓮，趙懷松. 復合光合菌劑PS21不同施用方法對黃瓜幼苗生長的影響［J］. 南方農機，2017，48（4）：5-6.

［6］ 浦紹飛. 我國農田化肥施用現狀及建議分析［J］. 中國科技博覽，2017（34）：168.

［7］ 章力建，朱立志，王立平. 發展“中醫農業”促進農業可持續發展的思考［J］. 中國農業信息，2016（22）：3-4.

［8］ 歐俊. 空心蓮子草不同部位水浸液對黃瓜種子萌發及根系細胞膜透性的影響［J］. 種子，2017，36（4）：6-8.

［9］ 劉俊華，陳印平，趙西梅. 重金屬鉛脅迫對黃瓜種子萌發及幼苗生長的影響［J］. 種子，2017，36（11）：77-79.

［10］ 張云，張孝然，陳夕軍，等. 3種生物源物質對黃瓜的促生與防病作用［J］. 廣東農業科學，2017，44（6）：96-103.

［11］ 賀東，張志，王琪琪. 不同濃度鉀素對黃瓜幼苗生長的影響［J］. 江蘇農業科學，2017，45（17）：109-112.

［12］ 谷端銀，王秀峰，楊鳳娟，等. 純化腐植酸對低氮脅迫下黃瓜幼苗生長及養分吸收的影響［J］. 應用生態學報，2016（8）：2535-2542.

［13］ 劉輝，宋濤，曹奇領，等. 不同葉面肥在黃瓜盆栽上的應用研究［J］. 農學學報，2015，5（10）：70-74.

［14］ 張紅梅，金海軍，丁小濤，等. 有機肥無機肥配施對溫室黃瓜生長、產量和品質的影響［J］.植物營養與肥料學報，2014，20（1）：247-253.

［15］ 李建生，趙海濤，李天鵬，等. 葉面噴施蚯蚓氨基酸肥對黃瓜品質的影響［J］. 南方農業學報，2017，48（6）：1042-1047.

［16］ 韓彥，楊柳青. 增施有機肥對高寒地區溫室黃瓜品質及產量的影響［J］. 農業科技與信息，2017（13）：85-86.

［17］ 周曄，王偉，王成章，等. 核桃屬（Juglans）植物多酚類物質研究進展［J］. 南京林業大學學報（自然科學版），2013，37（5）：146-152.

［18］ 郜海燕，李興飛，陳杭君，等. 山核桃多酚物質提取及抗氧化研究進展［J］. 食品科學，2011，32（5）：336-341.

［19］ 徐國前，張振文，郭安鵲，等. 植物多酚抗逆生態作用研究進展［J］. 西北植物學報，2011，31（2）：423-430.

［20］ 李娜，張利敏，張雪萍. 土壤微生物群落結構影響因素的探討［J］. 哈爾濱師范大學自然科學學報，2012，28（6）：70-74.

［21］ 珊丹，何京麗，邢恩德，等. 微生物菌肥對草原礦區排土場土壤微生物與土壤酶活性的影響［J］. 水土保持通報，2017，37（3）：81-85.

［22］ 孔濤，馬瑜，劉民，等. 生物有機肥對土壤養分和土壤微生物的影響［J］. 干旱區研究，2016（4）：884-891.

［23］ 張淑紅，周寶利，張磊，等. 苦參提取物對茄子黃萎病抗性及根際微生物的影響［J］. 沈陽農業大學學報，2009，40（2）：215-217.

［24］ 周寶利，孫巖，尹玉玲，等. 苦參腐解物對酚酸類物質脅迫下茄子生長和根際土壤微生物活性的影響［J］. 生態學雜志，2010，29（4）：735-740.