酶解法和堿解法海藻提取物對梨樹苗生長和養分吸收的影響

于會麗，徐國益，邵 微，2，喬憲生，司 鵬*

（1.中國農業科學院鄭州果樹研究所，河南 鄭州 450009；2.河南農業大學林學院，河南 鄭州 450002）

海藻提取物是以海藻為原料經過特殊處理提取的生物刺激物，不僅含有海藻多糖、糖醇類、氨基酸類、甜菜堿、天然激素和次生代謝產物等有利于植物生長的物質，還含有微量的氮、磷、鉀、鐵、硼等礦質元素[1]。單獨使用或與化肥配施，不僅能改善土壤結構，提高種子發芽率[2]，促進作物生長和養分吸收，還可以促進果實發育，提高作物產量和品質[3-4]，增強作物抗逆能力[5]，常作為肥料的主劑或助劑在農業領域廣泛應用。

海藻提取物的提取方法主要包括物理、化學、生物和復合提取法。其中，物理提取法的活性物質損失少，但內含物提取率低，成本較高；化學提取法的成本低，反應徹底，但活性成分少；生物提取法的活性損失少，但對反應條件要求高；復合提取法的提取效率較高，但工序復雜，技術不成熟[6-7]。海藻提取物提取工藝不同，使海藻提取物活性物質成分與含量均存在差異，對作物作用效果不同。耿銀銀[8]研究表明，不同工藝提取的海藻酸含量大小順序為復合降解工藝＞酶解工藝＞堿解工藝＞菌解工藝＞酸解工藝，其成分海藻酸在促進菜心抗旱方面應用效果優于成分甘露醇、褐藻多酚和甜菜堿物質。目前，對海藻提取物的研究主要集中在其與植物、土壤的相互作用方面，即施用海藻提取物或海藻肥能夠改善土壤結構，提高土壤酶活，促進根系生長，提高作物產量和品質[9-12]，但比較酶解法和堿解法兩種工藝提取的海藻提取物對作物的應用效果研究較少。

因此，本文采用盆栽試驗，選用梨樹苗為試材，以清水為對照，研究酶解法和堿解法兩種工藝提取的海藻提取物對梨樹苗生物量、光合特性、葉片生理指標和氮、磷、鉀養分吸收的影響，旨在明確兩種工藝提取的海藻提取物對梨樹苗生長的作用效果，為果樹專用海藻功能性水溶肥的開發提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗地點位于中國農業科學院鄭州果樹研究所試驗田，區域氣候為溫帶大陸性季風氣候。

供試土壤為壤土，有機質為1.09%，全氮為4.53 g/kg，有效磷為70.26 mg/kg，速效鉀為130.7 mg/kg，pH為7.23。

供試作物為1年生‘皇冠’梨，砧木為‘桃梨’。

供試材料為酶解法海藻提取物（咔唑硫酸比色法測定[13]的海藻酸類物質含量為1.9%）和堿解法海藻提取物（咔唑硫酸比色法測定[13]的海藻酸類物質含量為11%）。

1.2 試驗設計

采用盆栽試驗，盆為圓筒形，內徑31 cm，高38 cm。每盆裝20 kg風干土。試驗共設置8個處理，分別以澆施清水為對照（CK）處理；以酶解法海藻提取物和堿解法海藻提取物為處理，設3個濃度水平（用量以折算其海藻物質含量為基準，分別為5、25和50 mg/L），即T低、T中和T高。每個處理重復3次，隨機區組排列。按照試驗設計，從2017年6月2日開始，每次澆2 L/盆，每隔20 d澆1次，共澆4次，其他按照日常管理。

1.3 樣品采集及測定

于2017年9月8日，將新鮮植株樣品帶回實驗室，進行梨樹苗生物量測定，并選取植株枝條倒2～3葉片，測定分析其可溶性糖、可溶性蛋白及脯氨酸含量等指標。株高用直尺測量從露出土壤根部至頂端的距離，葉面積采用便攜式葉面積儀CI-203CA測定，根系體積采用排水法測量。可溶性糖采用蒽酮比色法測定[14]，可溶性蛋白采用考馬斯亮藍G-250染色法測定[14]，脯氨酸采用茚三酮顯色法測定[15]，丙二醛（MAD）采用硫代巴比妥酸比色法測定[15]。葉片光合參數值采用便攜式光合作用儀Ci-340測定。葉片中氮、磷、鉀含量采用H2SO4-H2O2消煮[16]，全自動間斷化學分析儀（Clever Chem 380，德國）測定氮、釩鉬黃比色法測定磷、火焰光度法測定鉀[16]。

1.4 數據處理與分析

試驗數據采用Excel 2003和SAS 9.2進行數據分析，采用SPSS 16.0進行主成分分析。

2 結果與分析

2.1 海藻提取物對梨樹苗長勢的影響

由表1看出，海藻提取物能促進梨樹苗生長，海藻提取物處理平均較CK提高了梨樹苗株高、葉面積、百葉鮮重、側枝長和根體積。其中，酶解法海藻提取物處理梨樹苗葉面積均高于CK，在T高處理梨樹苗葉面積較CK顯著提高27.76%，其他處理與CK和T高處理均無顯著差異。堿解法海藻提取物處理的梨樹苗株高和百葉鮮重平均增幅最大，較CK分別提高39.14%和23.10%；堿解法海藻提取物處理梨樹苗葉面積均顯著高于CK，但堿解法海藻提取物處理間差異不顯著。此外，酶解法海藻提取物處理在T低處理下側枝長和根體積最大，但處理間差異不顯著。說明海藻提取物均增加梨樹苗生物量，其濃度梯度對梨樹苗長勢影響不顯著。

表1 海藻提取物對梨樹苗長勢的影響

2.2 海藻提取物對梨樹苗葉片光合特性的影響

由表2可知，酶解法海藻提取物和堿解法海藻提取物處理的梨樹苗葉片凈光合速率平均較CK分別提高36.00%和40.09%，其中，酶解法海藻提取物處理凈光合速率均顯著高于CK，增加順序依次為T低＞T高＞T中，且其處理間差異不顯著，堿解法海藻提取物T高處理葉片凈光合速率最高，較CK顯著增加62.30%，且與其他處理呈顯著差異。同時，海藻提取物處理均能提高梨樹苗葉片蒸騰速率，其中，酶解法海藻提取物T中處理葉片蒸騰速率較CK顯著增加99.22%，其他處理與CK無顯著差異。與CK相比，海藻提取物均顯著減少了葉片胞間CO2濃度，其中，酶解法海藻提取物處理間無顯著差異，堿解法海藻提取物T高處理葉片胞間CO2濃度降幅最大，較CK顯著降低6.24%。海藻提取物處理均降低葉片水分利用效率，各處理間差異未達到顯著水平。

表2 海藻提取物對梨樹苗葉片光合特性的影響

2.3 海藻提取物對梨樹苗葉片抗逆指標的影響

由圖1可知，海藻提取物對梨樹苗葉片可溶性糖含量有一定的影響，但差異不顯著。同時，海藻提取物均能增加梨樹苗葉片丙二醛含量，其中，酶解法海藻提取物T低處理的葉片丙二醛含量較CK和其T高處理分別顯著增加30.92%和28.87%，堿解法海藻提取物處理與CK無顯著差異。與CK相比，海藻提取物均顯著降低葉片可溶性蛋白和脯氨酸含量，海藻提取物不同濃度處理間差異不顯著。由此說明，無論酶解法還是堿解法海藻提取物均對葉片可溶性糖和丙二醛含量具有一定的促進作用，而對葉片可溶性蛋白和脯氨酸含量具有抑制作用。

圖1 海藻提取物對梨樹苗葉片抗逆指標的影響

2.4 海藻提取物對梨樹苗葉片養分吸收的影響

海藻提取物對梨樹苗葉片氮、磷、鉀吸收有一定的影響（圖2）。與CK相比，海藻提取物處理降低了葉片氮含量，平均降低程度順序為酶解法海藻提取物＞堿解法海藻提取物，其中，酶解法和堿解法海藻提取物的T中和T高處理葉片氮含量均顯著低于CK，其T低處理葉片氮含量與CK無顯著差異。海藻提取物處理平均提高了葉片磷和鉀含量，其中，酶解法海藻提取物T低處理葉片磷含量最高，較CK顯著提高18.86%，堿解法海藻提取物處理葉片磷含量均高于CK，但處理間差異不顯著。同時，酶解法海藻提取物T中處理葉片鉀含量最高，較CK顯著增加7.00%，堿解法海藻提取物處理葉片鉀含量均高于CK，T高處理葉片鉀含量較CK顯著增加5.93%，其他處理與CK無顯著差異。可見，適量的海藻提取物能夠促進葉片對磷和鉀的吸收，高濃度反而降低葉片氮含量。

圖2 海藻提取物對梨樹苗葉片養分含量的影響

2.5 不同處理對梨樹苗生物量、生理特性及養分吸收3因素綜合影響主成分分析

根據主成分分析的方差分解結果（表3），第1主成分其特征值的變量解釋度為39.42%，是最主要的解釋變量，前2個成分的特征值為64.62%。各處理在5個成分中進行綜合評價，酶解法海藻提取物T低處理得分最高，為1.21，其次為堿解法海藻提取物T低處理，CK處理得分最低，表明酶解法海藻提取物和堿解法海藻提取物均在低濃度（5 mg/L）下梨樹苗長勢、生理特性和養分吸收綜合效果優于其他濃度，酶解法海藻提取物T低處理綜合效果最優。

表3 不同處理對梨樹苗生物量、生理特性及養分吸收3因素綜合影響評價

3 討論

本研究表明，海藻提取物均能提高梨樹苗株高、葉面積和百葉鮮重，增加梨樹苗葉片凈光合速率，這與Kumari等[17]和馮敬濤等[18]研究結果一致，即施用海藻提取物能夠增加番茄根長、株高和分枝數，提高葉綠素合成，增強蘋果苗光合速率。同時，海藻提取物還能改善植物體生理指標，緩解非生物脅迫[19]。趙建鋒等[20]研究表明，噴施400倍海藻肥顯著提高了草莓葉片可溶性糖含量，促進其生長。何銳等[21]在不同營養液中添加海藻肥時發現，添加海藻肥后生菜可溶性糖含量較對照顯著增加18.52%，可溶性蛋白含量較對照顯著減少10.31%。本研究與其研究相似，酶解法和堿解法海藻提取物均在低濃度條件下提高了葉片可溶性糖和丙二醛含量，且海藻提取物均顯著降低葉片可溶性蛋白含量，這可能與海藻提取物中褐藻寡糖抑制根系氮吸收有關[22]，進而影響蛋白質合成。同時發現，海藻提取物均顯著降低葉片脯氨酸含量，這與馮敬濤等[18]研究不一致，即在干旱脅迫條件下噴施400倍海藻提取物蘋果葉片脯氨酸含量較對照顯著增加21.08%，這可能與海藻提取物中的成分有關，即在干旱脅迫下噴施海藻酸鈉寡糖顯著降低小麥葉片脯氨酸含量[23]，噴施水楊酸、脫落酸分別促進黃瓜和甘薯葉片脯氨酸積累[24-25]。

本研究還發現，海藻提取物在中、高濃度下均顯著降低了葉片氮養分含量，分別在低濃度和中、高濃度下提高了葉片磷和鉀含量，這與在葡萄上的研究結果相似，即海藻提取物與氮、磷、鉀配施處理均可降低葉片氮含量，高濃度海藻提取物與氮、磷、鉀水溶肥配施提高葉片磷、鉀含量[26]。一方面可能是海藻提取物增加土壤磷、鉀養分有效性和改善土壤物理條件[27]，進而促進梨樹苗對磷、鉀養分的吸收；另一方面可能是海藻提取物褐藻寡糖能促進根系對鉀離子的吸收，增加植株鉀含量，同時抑制根系對銨態氮的吸收，降低氮養分利用[22]。有研究表明，在中濃度條件下酶解法海藻提取物處理提高葉片磷、鉀含量的幅度高于堿解法海藻提取物處理，可能是由于堿解法化學試劑對海藻細胞內活性物質成分的破壞性大，酶解法有目標地將海藻細胞中有效活性物質釋放出來，更利于作物吸收利用其成分，促進磷、鉀養分吸收[28]。本研究為盆栽試驗結果，大田生產上的最佳施用量還需要進一步進行田間試驗驗證和探索。

4 結論

在本試驗條件下，酶解法和堿解法海藻提取物均能促進梨樹苗生長，提高光合速率和葉片可溶性糖、丙二醛、磷、鉀的含量，且均以低濃度（5 mg/L）用量綜合效果較優，在此施用濃度下，酶解法海藻提取物效果優于堿解法海藻提取物。