全營養水溶肥料及海藻浸種對黃瓜種子萌發的影響

王 慧，崔祥箏，宣自運，李鑫達，朱 瑞，阮 俊，張 旭，劉亞華，韓效釗

（1.合肥工業大學化學與化工學院，合肥 230009；2.安徽農巧施農業科技有限公司，安徽 池州 242803）

中量元素鈣、鎂是植物生長發育所必需的營養元素［1］。鈣可以維持細胞質膜的完整性、降低逆境下細胞膜的透性、增加逆境下脯氨酸的含量［2］；鎂是葉綠素的重要組成成分，對光合作用來說是必不可少的，鎂也是植物體內多種酶的重要活化劑，此外鎂還對植物體內多種代謝活動有促進作用［3］。

郭智廣等［4］研究表明，黃瓜中K、Ca、Mg、Mn、Cu、Fe、Zn 平均含量為1 399、336、79、1.2、0.22、3.5、0.46 mg/kg；宋春梅等［5］研究表明，黃瓜子中K、Ca、Mg、Cu、Fe、Zn 平均含量為6.9、571、2.8、0.4、7.5、9.0 mg/kg，黃瓜中K、Ca、Mg、Cu、Fe、Zn 平均含量為1 020、240、0.5、1.3、5.0、1.8 mg/kg；刁春霞等［6］研究表明，大黃瓜中K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn 平均含量為1 514、76、226、2.8、0.58、0.31、1.5 mg/kg，荷蘭小黃瓜中K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn 平均含量為1 778、132、158、2.0、0.70、0.38、1.5 mg/kg。可見，黃瓜栽培過程中，對中量元素鈣和鎂的需求量很大；對微量元素的需求主要是鐵和鋅，由于鐵易被氧化形成不溶于水的化合物，因此，微量元素以鋅為主。黃瓜對氮磷鉀的吸收以鉀最多、氮次之、磷最少，三者的吸收比例為1.00∶0.48∶1.36［7］；張淑霞等［8］研究表明，土壤高氮情況下不論施肥與否，氮素利用效率對黃瓜產量起主導作用。但常規施肥單季利用率氮為39.72%、磷為18.56%、鉀為47.84%［9］，且氮素損失占總施氮量的16.5%～22.2%，其中揮發損失占42.2%～72.0%、徑流損失占22.2%～38.4%、滲漏損失占5.8%～22.7%［10］；磷素主要是與土壤中金屬元素結合生成難溶性磷酸鹽而被固定，流失量占總施磷量的3.59%［11］；鉀離子易被土壤膠體吸附［12］，流失途徑主要是徑流，常規化肥處理稻田氮、磷、鉀地表徑流流失率分別為2.93%、0.18%、0.28%。

本研究分析了黃瓜的需肥規律，設計了含鈣、鎂、氮、磷、鉀、鋅、鐵元素的液體水溶肥料配方，制備出的水溶肥料產品執行中量元素水溶肥料農業行業標準（NY2266—2012），并開展了黃瓜浸種試驗，以期為相關研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

種子：新津研四號黃瓜，山東省臨朐縣天和種業有限公司豐禾分公司生產。肥料：自制的水溶肥料。海藻原液：由安徽農巧施農業科技有限公司提供。

1.2 水溶肥料配方設計

選擇N∶P2O5∶K2O≈8∶1∶2。農業農村部發布的水溶肥料標準是將大量元素、中量元素和微量元素分開制訂的。本研究選擇執行中量元素水溶肥料農業行業標準（NY 2266—2012），設計的水溶肥料配方和制備出的水溶肥料產品見表1。NY 2266—2012 中規定，中量元素含量≥100 g/L，若中量元素水溶肥料中添加微量元素成分，微量元素含量應不低于0.1%或1.0 g/L，且不高于中量元素含量的10%。

表1 水溶肥料配方 （單位：g/L）

1.3 水溶肥料電導率

營養液電導率（EC）是水培營養液管理中最重要的調控參數之一，EC值的高低反映營養液的營養水平，直接影響水培作物的生長發育、產量和品質［13］。張二震等［14］、李杰等［15］研究表明，水培營養液EC值在800～1 500 μS/cm 時效果較好，浸種液EC值要低于水培營養液的EC值。本研究制備的水溶肥料不同稀釋液電導率見圖1。水溶肥料稀釋倍數為800（K1）、1 000（K2）、1 200（K3）、1 400（K4）、1 600（K5）、1 800（K6）、2 000（K7），以清水對照。

圖1 水溶肥料不同稀釋液的電導率

1.4 試驗設計

選取大小均勻、健康飽滿的黃瓜種子，用75%的乙醇消毒1 min，用清水沖洗干凈后，進行溫湯浸種10 min，撈出種子，在25 ℃下分別再用不同稀釋液浸種12 h，浸種時50 粒種子中加入25 mL 浸種液。浸種液試驗設置：處理A 為清水，處理B 為水溶肥料的1 400 倍稀釋液，處理C 為水溶肥料∶海藻原液=1.00∶1.75 后的1 400 倍稀釋液，處理D 為水溶肥料∶海藻原液=1.00∶1.40 后的1 400 倍稀釋液，處理E 為水溶肥料∶海藻原液=1.00∶1.17 后的1 400 倍稀釋液，水溶肥料與海藻原液混合后按照水溶肥料量計稀釋倍數。浸種后用清水沖洗3 次，放入培養皿中，每個培養皿放置2 張重疊的濾紙，加20 mL 清水浸潤，均勻放入50 粒種子，放入人工智能培養箱中恒溫25 ℃催芽，每個處理重復3 次。每日補充清水，使種子保持濕潤狀態。

1.5 測定指標與方法

1.5.1 種子發芽指標 試驗期間，每天觀察記錄黃瓜發芽種子數，并補充蒸發的水分。于種子出芽后的第2 天測定發芽勢；第4 天種子發芽結束時，每個培養皿取5 株幼苗，用游標卡尺測定主根長、下胚軸長度和粗度，同時調查一級側根數。 種子各項發芽指標按以下公式計算［16］。

1.5.2 幼苗相對含水量 種子發芽結束后，每個培養皿取5 株幼苗，采用分析天平稱量鮮重，將稱過鮮重的幼苗浸入清水中，數小時后取出，用吸水紙吸干表面水分，立即測量飽和鮮重，最后放入烘箱中于120 ℃下烘至恒重，稱量干重，計算幼苗相對含水量［17］。計算公式如下：

1.5.3 相對電導率 每個處理稱取0.2 g 左右新鮮幼苗，用清水洗凈、剪碎，放入具塞試管并加入20 mL清水，振蕩30 min 后于電導率儀中測定電導率R1。然后將試管放入沸水浴中溫浴10 min，取出冷卻后測定電導率R2。以清水為空白對照測定背景電導率R0。最后計算相對電導率。

1.6 數據處理

采用SPSS 軟件對試驗數據進行分析。

2 結果與分析

2.1 水溶肥料稀釋倍數對黃瓜浸種效果的影響

2.1.1 對種子發芽的影響 由圖1 和表2 可知，水溶肥料原液EC值較高，隨著稀釋倍數的增加，EC值降低，浸種效果越好；但超過一定稀釋倍數時，效果降低。黃瓜種子發芽率、下胚軸長、下胚軸粗在水溶肥料稀釋1 200 倍（K3 處理）時最佳，發芽勢、發芽指數、活力指數、主根長在水溶肥料稀釋1 400 倍（K4處理）時最佳，一級側根數在水溶肥料稀釋1 600 倍（K5 處理）時最佳。綜合各項指標，水溶肥料稀釋倍數在1 400 倍左右時，黃瓜浸種效果整體較佳。

表2 不同稀釋倍數水溶肥料浸種對黃瓜種子發芽的影響

2.1.2 對幼苗相對含水量的影響 相對含水量較高的植物組織有較高的滲透調節功能和較強的抗旱性［18］。由圖2 可知，隨著水溶肥料原液稀釋倍數的增加，黃瓜幼苗相對含水量呈先上升后下降的趨勢。在水溶肥料稀釋1 400 倍（K4 處理）相對含水量達到最大；當水溶肥料稀釋倍數小于1 200 倍時，營養元素濃度較高（EC值較高），抑制黃瓜幼苗的吸水；當水溶肥料稀釋倍數大于1 800 倍時，營養元素濃度很低，對黃瓜幼苗相對含水量的影響接近于清水浸種（CK）的效果。

圖2 不同稀釋倍數水溶肥料浸種對黃瓜幼苗相對含水量的影響

2.1.3 對黃瓜幼苗相對電導率的影響 判斷植物抗逆能力大小的指標之一是細胞膜滲透性的變化，細胞滲透性增大，電解質外滲，相對電導率上升；反之下降。所以，相對電導率是檢驗植物受逆境脅迫后細胞膜受損傷程度的重要指標［19］。由圖3 可知，水溶肥料稀釋倍數低于1 400 倍（K4 處理）時，浸種液鹽濃度偏高，幼苗的活性氧等自由基會被破壞，直接導致細胞膜的滲透性增加，造成胞內水溶性物質外泄，相對電導率增加［20］。科學的浸種既有利于種子細胞膜的修復和完善，又有利于細胞內細胞器、蛋白質、酶和核酸的活化，是促進種子萌發的重要措施［21］。由圖3 可知，水溶肥料原液稀釋1 400 倍浸種能較好地提升種子抗逆性能。

圖3 不同稀釋倍數水溶肥料浸種對黃瓜幼苗相對電導率的影響

2.2 海藻原液對水溶肥料浸種效果的影響

由表3、圖4、圖5 可知，海藻原液對水溶肥料浸種有良好的促進作用，試驗結果表明，水溶肥料與海藻原液按照1.00∶1.17 混合后稀釋1 400 倍（相當于海藻原液稀釋1 200 倍）效果相對更好，即處理E 效果更好。

表3 水溶肥料中加入海藻原液浸種對黃瓜種子發芽的影響

圖4 水溶肥料中加入海藻原液浸種對黃瓜幼苗相對含水量的影響

圖5 水溶肥料中加入海藻原液浸種對黃瓜幼苗相對電導率的影響

3 小結與討論

根據黃瓜主要需肥特性選擇鈣、鎂、氮、磷、鉀、鋅、鐵營養元素構成肥料的組分，制備出N、P2O5、K2O、Ca、Mg、Zn、Fe 含量分別為100.0、12.5、25.0、75.0、25.0、8.0、1.0 g/L 的液體水溶肥料產品，執行中量元素水溶肥料農業行業標準（NY2266—2012）。

黃瓜浸種試驗表明，水溶肥料稀釋1 400 倍浸種效果較好。與清水對照相比，黃瓜種子發芽率、發芽勢、幼苗相對含水量分別增加18.00、22.00、0.02 個百分點，發芽指數、活力指數、一級側根數、主根長、下胚軸長、下胚軸粗分別增加13.1%、29.4%、38.5%、31.7%、35.6%、39.4%，幼苗相對電導率下降31.5%。

海藻原液對水溶肥料浸種有良好的促進作用。參考海藻原液說明書，基于1 400 倍水溶肥料稀釋液，開展了海藻原液800 倍、1 000 倍、1 200 倍稀釋液浸種試驗，試驗結果表明，1 200 倍稀釋液（即水溶肥料與海藻原液按照1.00∶1.17 混合后稀釋1 400 倍）綜合效果更好。因此，應進一步增加海藻原液稀釋倍數，考察與肥料混合浸種的海藻原液最佳稀釋倍數。