海藻有機礦物質營養劑替代化肥對番茄生長發育的影響

姜兆偉 張麗莉 姚建剛 曹守軍 李濤 王虹云

摘要 以海藻提取物為主要原材料濃縮提煉加工而成的有機礦物質營養劑為研究對象，將海藻有機礦物質營養劑替代化學肥料在番茄生產中進行應用，明確其對番茄生長發育的影響，為海藻有機礦物質營養劑替代化學肥料的推廣應用提供理論依據。試驗設2個處理，以施用0.5%的磷酸二氫鉀葉面肥為對照，施用海藻有機礦物質營養劑作為葉面肥為處理，采用隨機區組試驗，全生育期施用葉面肥10次。結果表明，與化學肥料相比，施用海藻有機礦物質營養劑可以提高番茄苗期的莖粗、葉面積，降低節間長和株高等，促進番茄壯苗;可以提高番茄光合速率，使前期產量增加7.0%，總產量增加7.5%;番茄的可溶性糖含量提高12.8%;番茄葉霉病和灰霉病的病情指數分別為9.6和6.7，降低病原菌的侵染。將海藻有機礦物質營養劑替代化學肥料在番茄生產中應用，在減少化學肥料施用量的同時，可以促進番茄苗期生長、提高番茄產量、減輕病害的損傷程度。

關鍵詞 海藻;有機肥;替代化肥;番茄;生長發育

中圖分類號 S 641.2? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2022）03-0165-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.03.044

Effects of Seaweed Organic Mineral Nutrients Instead of Chemical Fertilizer on Tomato Growth and Development

JIANG? Zhao-wei1， ZHANG? Li-li2， YAO Jian-gang2? et al

（1.Haiyang Agricultural Technology Promotion Center， Haiyang，Shandong? 265100;2. Shandong Province Yantai Agricultural Science Institute， Yantai， Shandong 265500）

Abstract Organic mineral nutrients， which are concentrated and refined from seaweed extract as the main raw material， are used in tomato production instead of chemical fertilizer， so as to clarify its influence on tomato growth and development， and provide theoretical basis for popularization and application of seaweed organic mineral nutrients instead of chemical fertilizer. The experiment was divided into two treatments， with 0.5% potassium dihydrogen phosphate foliar fertilizer as control， seaweed organic mineral nutrient as foliar fertilizer as treatment， and a randomized block experiment was adopted， in which foliar fertilizer was applied 10 times in the whole growth period. The result showed that compared with chemical fertilizer， the application of seaweed organic mineral nutrients could increase the stem diameter and leaf area， reduce the internode length and plant height， and promote the strong seedling of tomato;It could improve the photosynthetic rate of tomato， increase the early yield by 7.0% and the total yield by 7.5%. The soluble sugar content of tomato increased by 12.8%; the disease indexes of tomato leaf mold and gray mold were 9.6 and 6.7 respectively， which reduced the infection of pathogenic bacteria. The application of seaweed organic mineral nutrient instead of chemical fertilizer in tomato production can not only reduce the application amount of chemical fertilizer， but also promote the growth of tomato at seedling stage， increase the yield of tomato and reduce the damage degree of disease.

Key words Seaweed;Organic fertilizer;Replace chemical fertilizer;Tomato;Growth and development

基金項目 財政部和農業農村部：國家現代農業產業技術體系資助（CARS-23-G12）;煙臺市重點研發計劃“優質多抗設施專用番茄新品種選育及高效栽培技術研究”（2019MSGY122）。

作者簡介 姜兆偉（1968—），男，山東海陽人，高級農藝師，從事蔬菜栽培技術研發與推廣工作。

通信作者，高級農藝師，碩士，從事蔬菜遺傳育種與栽培研究。

收稿日期 2021-05-25

番茄是我國設施栽培面積最大的蔬菜作物之一，在生產過程中由于盲目施用化肥致使化肥施用量嚴重超標，這不僅帶來了成本的增加，而且還破壞了農業耕地的土壤結構，加速其養分流失，造成土壤嚴重板結、土壤環境次生鹽堿化、污染地下水資源等問題。新型綠色環保型肥料的研發及替代化學肥料技術的應用是減少化學肥料施用量行之有效的方法，對農業的可持續發展具有重要意義。葉面施肥可使營養物質從葉部進入植株體內，直接參與作物的新陳代謝與有機物的合成過程;葉面施肥不但可以被植物吸收，并且在吸收速率上明顯優于土壤施肥，葉面噴施作為一種高效、直接的輔助措施，可有效提高肥料的利用率，改善作物生長狀況[1]。海藻中富含多種對蔬菜生長有益的物質及微量元素，有關海藻的利用已經引起人們的關注，包括有機肥料生產[2]。牟曉真等[3]發現海藻肥是由天然海藻經過濾、化學降解、生物酶解等方法得到的一種生物有機肥料。由于海藻肥生產中沒有經過高溫及脫水等過程，因此不但保留了海藻中豐富的K、Ca、Mg、Fe、Mn等礦物質及維生素外，還保留了海藻中的天然活性成分，包括細胞分裂素、生長素、酚類、甜菜堿等生長調節物質和抗生物質。王強等[4]研究表明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，可以產生多種有益效果，如提高種子發芽率，促進幼苗生長，增產增質，促進作物養分吸收等[5]。吳文杰等[6]發現海帶提取物不但可以促進作物幼苗的生長而且還可以增強作物對環境壓力的耐受性，如耐鹽、抗病能力等[7]。國內外很多科研及生產應用將葉面肥作為研究熱點，目前生產中應用的葉面肥大多以化學肥料為主[8-9]，隨著化肥、農藥雙減政策和零增長目標的提出，綠色環保型肥料的研發并替代化學肥料的研究將成為研究重點。筆者以海藻提取物為主要原材料濃縮提煉加工而成有機礦物質營養劑為研究對象，其不僅富含海藻酸和褐藻素、胡蘿卜素類、葉黃素類、葉綠素等各種有效色素，還含甘露醇、海藻多糖等碳水化合物以及碘、維生素B2、谷氨酸等氨基酸類物質，將海藻有機礦物質營養劑替代化學肥料在番茄生產中進行應用，明確其對番茄生長發育的影響，旨在為海藻有機礦物質營養劑替代化學肥料的推廣應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以“煙粉210”番茄品種為研究對象，由山東省煙臺市農業科學研究院選育;海藻有機礦物質營養劑，由杭州青洋科技有限公司研制。

1.2 試驗設計

試驗于2019年3月在山東省煙臺市農業科學研究院試驗基地完成。試驗設2個處理，CK施用0.5%的磷酸二氫鉀葉面肥;處理施用海藻有機礦物質營養劑1 000倍液作為葉面肥。每個處理小區面積120 m2，3次重復，采用完全隨機區組試驗。全生育期施用葉面肥10次，其他管理條件完全相同，具體施用時間：

3月19日、3月30日、4月9日、4月18日、4月26日、5月5日、5月12日、5月23日、6月8日、6月16日。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 植物學特性測定。

分別在苗期、始花期和盛瓜期測定不同處理的株高、莖粗、節間長和葉面積。株高：利用直尺測量子葉到生長點的長度;莖粗：游標卡尺測量第6片葉平行方向的粗度;節間長：直尺測量從生長點開始向下第5片葉到第6片葉之間的長度;葉面積：利用葉面積儀進行測定[10]。

1.3.2 光合參數測定。

分別在苗期、始花期和盛瓜期進行光合參數測量，每處理隨機選取5株，每株選取相同部位的葉片用LI-6400光合儀進行光合速率的測定，測定時使用紅藍光源葉室，光量子通量密度設為800 μmol/（m2·s），每片葉讀取3次數據，取其平均值[11]。

1.3.3 產量及品質測定。

選取每個處理的第3穗果實進行維生素C、可溶性總糖、可溶性蛋白含量的測定。維生素C含量采用2，6-二氯酚靛酚法測定;可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250法測定;可溶性總糖含量采用蒽酮比色法測定[12]。

1.3.4 抗病性分析。

在收獲結束期，觀察測量各處理的植株發病情況。主要包括葉霉病和灰霉病，按葉片上病斑占整個葉面積的百分率分級。分級標準：0級，無病斑;1級，病斑面積占整片葉面積的5%以下;3級，病斑面積占整片葉面積的6%～10%;5級，病斑面積占整片葉面積的11%～20%;7級，病斑面積占整片葉面積的21%～50%;9級，病斑面積占整片葉面積的51%以上。發病率=病株數/總株數×100%;病情指數= Σ（病級株數×代表級數）/（植株總數×最高代表級值）×100。

1.4 數據分析

試驗數據采用Microsoft Excel 2003 和DPS 7.05 軟件進行處理和統計分析，對各處理平均值采用Duncan’s 方法進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 海藻營養劑對不同時期番茄植物學特性的影響

由表1可知，施用海藻有機礦物質營養劑處理的番茄在不同生育期其株高、莖粗、葉面積和節間長度等植物學特性與對照存在顯著差異。在苗期，處理的株高和節間長度顯著低于CK，而莖粗和葉面積顯著高于CK;在始花期，只有處理的葉面積顯著高于CK，而株高、莖粗和節間長度無顯著差異;在盛果期，處理與CK的番茄株高、莖粗、葉面積和節間長度等植物學特性均無顯著差異。說明施用海藻有機礦物質營養劑對番茄苗期的植物學特性影響較大，而始花期和盛果期影響不顯著。

2.2 海藻營養劑對不同時期番茄光合參數的影響

在番茄生長的不同時期對其光合參數進行了測定，結果見表2。由表2可知，在苗期，施用海藻有機礦物質營養劑處理的番茄光合速率、氣孔導度以及蒸騰速率均顯著高于CK，而胞間CO2濃度顯著低于CK;始花期，處理的光合速率和氣孔導度均顯著高于CK，胞間CO2濃度顯著低于CK，處理和CK的蒸騰速率無顯著差異;盛果期，處理和CK的光合速率、氣孔導度、蒸騰速率以及胞間CO2濃度均無顯著差異。

2.3 海藻營養劑對番茄產量及品質的影響

由表3可知，處理的前期產量和總產量均顯著高于CK，其中前期產量高于CK 7.0%，總產量高于CK 7.5%，表明施用海藻有機礦物質營養劑可以顯著提高番茄的前期產量和總產量。通過對番茄果實品質分析可以看出，處理的維生素C含量略低于CK，可溶性蛋白含量略高于CK，處理和CK的維生素C含量和可溶性蛋白含量無顯著差異;但處理的可溶性糖含量顯著高于CK 12.8%。

2.4 海藻營養劑對番茄抗病性的影響

在番茄生長后期，對番茄葉霉病、灰霉病等主要病害進行分析，結果見表4。由表4可知，施用海藻有機礦物質營養劑的處理與對照的番茄葉霉病和灰霉病發病率無顯著差異;但處理的葉霉病和灰霉病的病情指數顯著低于對照。施用海藻有機礦物質營養劑后雖然不能降低番茄葉霉病和灰霉病的發病率，但可以減輕其發病程度。

3 討論

目前，有機無機生物活性肥料、生物有機無機復合肥以及新型有機肥在常規農業中已經得到較廣泛的應用，并取得了良好的增產效果[13]。王東升等[14]研究表明生物有機肥較普通有機肥處理除對黃瓜產量顯著影響外，對黃瓜植株的株高、莖粗也有顯著促進作用。蔬菜苗期生長對后期產量起著決定性的作用，健壯的幼苗是高產的必要保障。蔬菜壯苗的重要指標包括株高、莖粗、節間長和葉面積等，株高較矮、莖粗較粗、節間較短、葉面積較大是番茄壯苗的表現。該研究結果表明施用海藻有機礦物質營養劑，番茄幼苗的株高和節間長低于對照，莖粗和葉面積高于對照，說明與化學肥料相比海藻有機礦物質營養劑可以促進番茄幼苗形成壯苗，這與何梅琳等[15]和王強等[4]的研究結果一致。研究發現海藻具有促進菠菜、煙草、冬瓜等作物生長的特性[16-18]。但到始花期和盛果期后番茄植物學特性與化學肥料無顯著差異，其原因是番茄從營養生長轉到生殖生長，雖然未表現較好的植物學特性，但通過產量的測定驗證了施用海藻有機礦物質營養劑的前期產量和總產量均顯著高于施用化學肥料。

光合作用是植物同化產物合成和獲取能量的根本來源，是植物生長和發育的基礎[19]。利用海藻有機礦物質營養劑替代化學肥料不論是番茄植物學特性的增加還是產量的增加，其根本是由于提高了番茄植株的光合速率，使光合同化產物積累量增加。光合速率在不同光照條件下具有不同的限制因子，Farquhar等[20]研究表明光合速率與胞間二氧化碳濃度呈負相關，說明光合速率主要是受非氣孔因素的影響。該研究發現施用海藻有機礦物質營養劑在番茄苗期和始花期，其光合速率顯著高于對照，但胞間二氧化碳濃度低于對照，光合速率與胞間二氧化碳濃度呈負相關，說明其主要受非氣孔因素的影響。其原因是海藻有機礦物質營養劑還含海藻酸和褐藻素、胡蘿卜素類、葉黃素類、甘露醇、海藻多糖等碳水化合物以及碘、維生素B2、谷氨酸等氨基酸類物質，這些物質活化了番茄體內的光合酶系統，進而提高了番茄的光合效率，合成了更多的碳水化合物，促進植株生長及產量增加，這與張有富等[21]和姚建剛等[22]的研究一致。

4 結論

該研究結果表明，利用海藻有機礦物質營養劑替代化學肥料在番茄生產中進行應用有利于提高番茄苗期的莖粗、葉面積，降低節間長和株高等植物學特性，促進番茄壯苗，并使番茄植株抗葉霉病和灰霉病的能力得以提升。葉面施用海藻有機礦物質營養劑還能提高番茄光合速率，進而使前期產量增加7.0%，總產量增加7.5%;并顯著提高番茄果實的可溶性糖含量。

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