不同類型氮肥對番茄穴盤基質育苗的影響

劉新紅，宋修超，馬 艷，羅 佳，郭德杰

（江蘇省農業科學院農業資源與環境研究所，江蘇省農業科學院農業農村部長江下游平原農業環境重點實驗室，江蘇 南京 210014）

自20世紀80年代以來，穴盤育苗已經成為重要的生產形式［1-2］，因地制宜選擇大量農業廢棄物作為基質材料進行育苗，既可以解決農業廢棄物資源化問題，又可以解決育苗基質來源問題［3-4］，可謂一舉兩得。中藥渣是藥用植物經熬煮后的產物，其中剩余養分能夠作為栽培材料進行育苗［5-6］。鑒于中藥渣廢棄物每年大量產生并逐年增長［7-9］，許多學者以中藥渣為主要原料，進行育苗基質的配方篩選和應用，并取得了一定的效果［8，10-11］。但是研究表明，為了實現壯苗目標，中藥渣基質育苗仍然需要施肥以滿足育苗期間基質養分的供應強度［8，12-13］。

研究發現生物廢棄物發酵酶解后獲得的復合氨基酸液，含有多種游離氨基酸和活性有機碳，可以作為植物生長的優質氮源［14-16］。在蔬菜、水果、小麥、玉米和棉花等作物上應用后均收到了良好的效果［17-18］，能夠改善光合效率、增加葉綠素、促進生長和提高品質［19-20］。另外，施用氨基酸肥還可以改良土壤環境，抑制連作障礙［21］，對鹽脅迫下的種子萌發、健苗和壯苗具有正向促進作用［22］。

近年來，生物有機廢棄物發酵獲得氨基酸的生產工藝已經有較大的改進［23］，為了解復合氨基酸液對穴盤育苗的影響。本研究以化學氮肥為參照，采用一種生物發酵氨基酸液產品進行基施使用，對番茄穴盤育苗效果進行研究，旨在為穴盤育苗生產過程提供施肥技術支持。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本試驗采用的基質材料成分是中藥渣和少量的蛭石、椰糠。其中中藥渣是從江蘇康緣藥業的常規廢棄藥渣獲取并經過充分腐熟后的產物，粒徑2mm，pH 7.6，EC 5.6 mS·cm-1，其它成分均購自南京市花卉市場。復合基質的理化性狀如表1所示。供試氨基酸濃縮液來自于波蘭栢富公司酶解動物源氨基酸原液，粗蛋白含量30%，有機質含量31.5%。

1.2 試驗方法

試驗設3個處理，分別是不施肥對照（CK）、化肥銨態氮（CF）和氨基酸氮（AA），處理2和3不同形態氮肥施用量按照每千克干基質0.1g N進行折算，其中化肥氮以氯化銨為氮源。試驗開始前，首先將準備好的復合基質混合均勻，之后將各處理所用肥料溶于1 L水中（對照處理采用超純水進行），再與基質進行充分混合后裝在穴盤中備用。各處理重復4次。

表1 供試育苗基質基本理化性狀

試驗于2019年10至11月在江蘇省農科院玻璃溫室內進行。番茄品種為金棚一號，種子先在控溫環境下進行催芽，出芽后播種于準備好的穴盤內，每穴一顆，常規澆水管理，待苗長至五葉一心時進行采樣和各指標測定。

1.3 指標測定方法

試驗在成苗期一次性采樣，測定株高、莖粗、葉片量、地上部和地下部干重、根長、根投影面積、根平均直徑、根表面積和根體積。首先在每個穴盤內避開周邊位置隨機取樣10株，用SPAD儀（SPAD，KANIKA，日本）直接對功能葉測定葉綠素含量。然后將苗樣帶至室內用直尺和游標卡尺測定株高（莖基部至莖頂部生長點）和莖粗（莖基部1 cm處），隨后分別將地上部和地下部樣品仔細清洗分離后殺青、烘干至恒重測定干物質重。另隨機采取8棵番茄苗的根系樣品，清洗后用根系掃描儀（WinRHIZO Pro，加拿大）進行根系掃描和系統分析，獲取根系相關參數。壯苗指數的計算方法為：壯苗指數=（莖粗/株高+根干重/地上部干重）×（根干重+地上部干重）［4，10-11］。

1.4 數據統計

采用Excel 2016進行數據分析，采用SPSS 18.0進行方差分析（ANOVA）和多重比較（LSD，Duncan），用于顯著性分析，采用Sigmaplot 7.0進行箱式圖制作。

2 結果與分析

2.1 添加不同類型氮肥對藥渣基質基本性狀的影響

與對照相比，施用銨態氮肥和氨基酸氮肥處理基質pH分別增加了0.14（P<0.01）和0.07，但均在中酸性范圍內。施用氨基酸肥料較對照降低了EC值0.1 mS·cm-1，降幅2.9%。化學氮肥和氨基酸氮肥處理的速效氮含量較對照分別增加了8.7%和7.9%，而對有效磷和速效鉀均無顯著影響（表2）。總之，增加不同形態氮肥對基質理化性質影響不顯著。

2.2 不同氮肥對番茄幼苗生長的影響

如表3所示，與對照相比較，兩類型氮肥對番茄幼苗的株高和葉片發生量沒有顯著影響，但莖粗和葉片SPAD值分別增加了2.5%～3.8%和6.4%～8.4%（P<0.05）。兩類型氮肥間的地上部參數沒有顯著差異。

表3 施用不同類型氮肥的番茄成苗地上部參數特征

相對于對照和化肥氮處理，氨基酸氮肥地下部干重分別增加了22.2%和17.8%，地上部干重分別增加了17.4%和18.7%，莖粗/株高值分別增加了10.1%和6.3%，壯苗指數分別增加了20.1%和16.4%（圖1）。對照和化肥氮處理間這些指標值差異不顯著。

2.3 不同氮肥對番茄幼苗根系主要特征的影響

圖1 不同類型氮肥對番茄幼苗生長的影響

表4 施用不同類型氮肥對根系參數的影響（n=8）

根系掃描結果如表4所示，與對照相比，施用氨基酸態氮肥處理的投影面積、表面積、平均直徑、單位體積根長和根體積分別增加了13.3%、13.3%、38.9%、10.4%和13.3%（P<0.05），平均直徑的增幅最高。施用化學氮肥后，以上根系指標值均略低于對照（平均直徑和根體積除外），單位體積根長較對照降低16%。氨基酸氮肥處理的根投影面積、表面積、平均直徑和單位體積根長分別較化肥氮提高17.8%、18.5%、25.0%和31.5%（P<0.05）。單位體積根長的提高幅度最大。

通過根系掃描圖片，根據根系直徑大小將幼苗根系分為毛細根（直徑<0.5 mm）、細根（0.5 mm<直徑<1.0 mm）、中等根（1.0 mm<直徑<1.5 mm）和粗根（直徑>1.5 mm）4種類型，進一步對根系各項參數進行區間分布統計分析，結果如表5所示。從表面積指標來看，80%以上的根表面積由毛細根和細根決定，各處理的毛細根占比無顯著差異，細根占比的處理間差異是各處理的主要影響參數；氨基酸肥料細根的占比較對照提高了22.9%，較化肥氮提高了細根比例11.0%。施用化肥氮較對照提高細根比例10%，但差異不顯著。

單位體積根長指標與根表面積相似，85%以上的根長由毛細根決定，中等根和粗根的比例不足2%，各處理根長占比差異同樣取決于細根的根長占比。氨基酸肥料的細根占比較對照和化肥氮分別提高了20.8%和8.5%，化肥氮較對照細根比例增幅11.3%，但差異均不顯著。

幼苗根體積占比在毛細根、細根和粗根中基本呈均衡分布，各處理除毛細根占比無顯著差異外，與對照相比，氨基酸肥料的細根占比提高了49.6%，粗根占比降低了66.2%。與化肥氮相比，氨基酸肥料中等根占比顯著降低了20.8%，并顯著降低粗根占比，降幅51.5%；施用化肥處理的細根占比較對照增加了19.7%，而粗根占比降低了30.3%，但差異均不顯著。

表5 不同直徑根系表面積、單位體積根長和根體積在相應參數總值中的占比

總的來看，氨基酸型氮肥施用較對照顯著增加了細根表面積、單位體積根長和根體積在相應參數總值中的分布占比，降低了粗根對應參數在參數總值中的分布占比；施化肥氮后細根的3個指標值與對照比無顯著性差異。

3 討論與結論

中藥渣廢棄物復方基質在蔬菜生產和育苗中均能夠應用［8，10-12］，氨基酸氮肥被認為是一種有效氮源，土壤施用具有良好的增產效果［24-25］，優于其它氮源如硝態氮和銨態氮［26］。考慮基質育苗的壯苗需求和基質中硝態氮含量占比通常在99%以上的特征，本試驗以化肥銨態氮、氨基酸氮肥為施肥品種對育苗基質進行氮肥添加。結果表明氨基酸肥和化肥在基本不改變基質環境條件下均顯著增加了葉SPAD和幼苗莖粗。相比化肥氮和不施肥處理，氨基酸氮肥顯著增加了植株地下部和地上部生物重，增加了壯苗指數，因此，穴盤基質育苗過程中施用氨基酸復合氮肥優于化肥銨態氮和不施肥，這與前人在土壤和水培施用的研究結果相似［21-22，26］。

氨基酸促進植物營養效果的首要原因是植物根系能夠直接吸收氨基酸氮為自己所用［27］，并且在同時具備不同形態氮源的條件下，會優先吸收氨基酸態氮抑制硝態氮吸收［26，28］。其次，氨基酸肥料本身含有一些活性碳源，對生物質建成有一定的促進作用［29］，氨基酸氮肥進入植株體內后，能夠在新生組織中集中并直接參與到蛋白質合成途徑，調節一些關鍵生物酶的活性［30］，并能在逆境下抗逆和促進幼苗生長［22］。本研究結果表明施用氨基酸肥料顯著增加了莖粗、葉綠素值、地上部干重（增幅17.4%）和地下部干重（增幅22.2%），而化學銨態氮肥對這些指標沒有顯著影響，這與前人采用葉面噴施的研究結果相似［17，19］。曹小闖等［31］采用無菌水方法研究發現施用20%谷氨酸可以有效增加總根長和根體積指標，改善根形態結構。本文在基質環境中應用復合氨基酸氮肥，發現能夠顯著增加根表面積、平均直徑和根長、根體積。此外，值得重視的是，本研究分析發現氨基酸氮肥顯著增加了細根表面積、根長和根體積的占比，即增加了細根比例。根據文獻報道，細根是根毛附著的主要場所，是植物養分吸收的主要區域［32-33］，因此推測，氨基酸氮肥可能是通過改變細根分布比例來改善根系形態，從而提高了根系對基質環境中養分的吸收效率，并最終實現較高的壯苗指數。

綜上所述，育苗過程進行氮肥基施是壯苗的重要措施。本研究表明，合理施用化學銨態氮肥和氨基酸氮肥對基質理化性狀沒有顯著影響，而能顯著增加葉片SPAD值和幼苗莖粗。氨基酸氮肥能較對照處理顯著增加成苗的干物質重以及壯苗指數，顯著增加根表面積、平均直徑、根長和根體積，尤其是顯著增加了細根表面積、根長和根體積在對應參數總值的占比，可作為推薦氮源施用。化學氮肥較對照未能顯著增加幼苗干物質重和壯苗指數，并在一定程度上降低了根表面積、根長等根系相關指標，不宜作為基質育苗時氮肥施用的優選。