氨基酸肥料對設施砂培番茄生長的影響

王俊鵬，李 飛,2，唐玉海，梁 斌，董 靜

（1. 青島農業大學 資源與環境學院，山東 青島 266109；2. 濰坊職業學院，山東 濰坊 261041；3. 濰坊科技學院 山東省高校設施園藝重點實驗室，山東 濰坊 262700；4. 壽光市農業局，山東 壽光 262799）

氨基酸為小分子有機氮化合物，可以被農作物直接吸收利用［1-2］，作為一種優質氮源，是植物有機氮養分的重要來源。施用氨基酸能夠調節農作物生理酶的活性，對農作物的生理代謝過程、生長發育具有積極效應，有利于產量和品質的提高［3-5］。王蓓等［6］對設施辣椒和豇豆的研究表明，灌施含氨基酸的水溶肥料可使農作物產量較灌施化肥提高7%以上。葛體達［7］對番茄研究發現，在等氮量條件下，單純施用谷氨酸處理葉片中可溶性糖含量為NO3--N 處理的1.5倍。以20%的甘氨酸和谷氨酸代替硝態氮施肥處理，小白菜中w（可溶性蛋白）比單施硝態氮處理提高49.5%和25.6%［8］。旺盛的根系保證了農作物吸收水分和養分的能力，是農作物良好生長的基礎，而氨基酸對農作物的根系發育具有特殊促進作用［9-10］。同時，施用氨基酸可增強土壤中微生物的活性，對改善土壤生態環境、緩解土壤連作障礙等具有積極作用［11-13］。

蔬菜中硝酸鹽含量過高會對人體健康產生影響，而氮素形態及用量是影響蔬菜中硝酸鹽含量的重要因素。研究表明，銨態氮及氨基酸部分代替硝態氮施用可顯著降低蔬菜中硝酸鹽含量［14-15］。

前人對氮研究多為無機氮形態研究，且多數集中在大田農作物。即使有關于蔬菜的研究，也僅僅局限于減氮控氮，提高氮素利用率方面，而對于有機氮、單一氨基酸施用的研究甚少。同時，施用氨基酸肥料研究大多為土壤條件下，在設施基質栽培中研究較少。營養液管理是基質栽培的關鍵技術環節，要將氨基酸與營養液合理配施，發揮氨基酸促生效果，需明確氨基酸的效果、作用種類（氨基酸影響農作物的物質積累、轉化及生長發育，但不同氨基酸對農作物的影響不同）及施用濃度。本試驗以“齊達利”番茄為對象，以壯根促生為出發點，通過盆栽砂培試驗，研究在合適無機氮的基礎上添加少量氨基酸對番茄根系及植株生長的影響，以期為合理的水溶肥配方和營養液管理提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

供試番茄品種為“齊達利”，由圣東種子有限公司提供。供試組氨酸、酪氨酸購于國藥集團化學試劑有限公司；供試復合氨基酸（含17種氨基酸，質量分數30%～40%）來自江蘇漢菱肥業有限公司。

1.2 試驗設計

試驗于2019 年春季在壽光市欣禾沃土高效農業研發中心日光溫室進行。采用霍格蘭營養液為基礎營養液，以不施用氨基酸處理為對照（CK）。供試3 種氨基酸分別為組氨酸、酪氨酸和復合氨基酸（全量氨基酸復合劑），每種氨基酸處理各設0.10 g/L、0.25 g/L、0.50 g/L 3 個質量濃度。試驗共10 個處理，3 次重復，每個重復為4 盆，采取隨機區組設計，分為兩次采樣。番茄采用盆栽砂培方式，盆上口直徑30 cm，底直徑20 cm，深25 cm，每盆裝砂土10 kg，盆與盆間隔10 cm。每盆定植長勢一致的植株1株，對所有植株澆透緩苗水。根據基質持水量和蒸騰蒸發量澆灌營養液，由于前期的大棚溫度較低，番茄需水量較少，澆灌量為500 mL；后期溫度上升，澆灌量升高為1 L，于每天上午9:00 灌溉1次。試驗期間，各處理整枝打杈、環境調控措施保持一致。

1.3 測定指標

于開花-結果初期（4月17日）和結果期（5月18日）對番茄整株進行采樣。開花-結果初期測定番茄的根系生物量（鮮質量）、根系形態（根長、根體積、根表面積、根尖數）；結果期測定番茄地上部、果實和根系生物量（鮮質量）。地上部生物量及果實生物量用電子秤進行稱量。番茄根系取樣時，將盆里的砂土倒出，用水沖洗取根系，用吸水紙吸干水分后，稱鮮質量。根系形態用愛普生全影像掃描儀（EXPRESSION 1680）掃描，然后用根系分析軟件（WinRHIZO）進行分析。

1.4 數據處理

試驗數據采用Excel 2010 進行處理，用DPS 7.05軟件進行單因素方差分析，用LSD（最小顯著差異）法對比各處理間差異，用Origin 2018 進行作圖。

2 結果與分析

2.1 氨基酸對番茄地上部生物量及果實生物量的影響

氨基酸對番茄地上部生物量及果實生物量的影響見表1。由表1可知，供試氨基酸處理均促進番茄植株的生長發育。組氨酸、酪氨酸、復合氨基酸處理番茄單株地上部生物量較CK 處理分別增加14.19%～33.26%、24.88%～37.91%、34.42%～40.93%，差異顯著。不同質量濃度的氨基酸對番茄地上部生物量影響不同，組氨酸、復合氨基酸處理番茄地上部生物量均隨氨基酸質量濃度增加呈遞增趨勢；而酪氨酸處理則以0.25 g/L質量濃度處理生物量最優，顯著高于0.10 g/L、0.50 g/L質量濃度處理。

表1 氨基酸對番茄地上部生物量及果實生物量的影響

與CK 處理相比，組氨酸、酪氨酸、復合氨基酸處理下果實生物量均顯著提升，分別增加32.17%～49.57%、42.17% ～68.70%、40.00% ～71.30%。同一氨基酸不同質量濃度對番茄果實生物量的影響不一致，隨施用濃度的增加，組氨酸處理番茄果實生物量呈遞減趨勢，酪氨酸處理表現為先增后降，復合氨基酸處理則呈現遞增趨勢。

2.2 氨基酸對番茄根系形態特征的影響

氨基酸對番茄根系形態特征的影響見圖1。由圖1可知，與CK處理相比，施用氨基酸均可提高番茄根系各項指標。組氨酸處理下根體積、根表面積、根總長度、根尖數均隨施用濃度增加呈遞增趨勢，0.50 g/L質量濃度處理較0.10 g/L質量濃度處理各指標分別提升21.14%、30.00%、35.56%、113.01%，差異顯著。0.10 g/L、0.25 g/L 酪氨酸處理根表面積和根總長度無顯著差異，均高于0.50 g/L質量濃度處理。不同濃度酪氨酸對根體積、根尖數影響不一致，0.10 g/L質量濃度處理顯著促進根體積增加，反而抑制了根尖數提升，0.50 g/L質量濃度處理則與之相反。復合氨基酸不同濃度對根體積、根表面積的影響無顯著差異，但0.50 g/L質量濃度處理促進根總長度及根尖數增加，較0.10 g/L質量濃度處理分別顯著提升10.28%、42.75%。

圖1 氨基酸處理對番茄根系形態特征的影響

2.3 氨基酸對番茄根系生物量的影響

氨基酸對番茄根系生物量的影響見圖2。由圖2可知，在開花-結果初期，0.50 g/L 質量濃度水平3種氨基酸處理的根系生物量均高于CK 處理，組氨酸處理較CK處理顯著提高29.97%，但在0.10 g/L質量濃度水平下各氨基酸處理根系生物量均低于CK處理。在結果期，組氨酸、酪氨酸、復合氨基酸處理根系生物量較CK 處理分別提升39.11%～76.49%、30.02%～59.01%、21.46%～76.40%，差異顯著。各氨基酸處理以質量濃度0.10 g/L 水平效果最優，顯著高于0.50 g/L質量濃度處理。

圖2 氨基酸處理對番茄根系生物量的影響

圖3 為番茄兩次采樣時根系照片對比，開花-結果初期選取各氨基酸的高濃度處理樣品，結果期選取各氨基酸的低濃度處理樣品。從圖3 中可看出，施用氨基酸對于番茄根系的茂密程度具有顯著促進作用，同時，在番茄開花-結果初期，復合氨基酸的施用對番茄根系的伸長具有積極影響。

圖3 氨基酸處理對番茄根系生物量的影響

3 討論

蔬菜高產依賴于地上部和地下部的協調發展，良好的根系形態以及較高的根系生理活性可以提高根系吸收水分、養分的能力，從而為地上部生長提供更多的養分，促進蔬菜植株生長和產量提高［16-18］。施用復合氨基酸能夠提升茄子根系中總磷含量，并提高根系對磷的吸收能力［19］。本試驗中，在開花-結果初期，供試氨基酸均促進番茄根體積、根表面積、根總長度提升，與CK 處理差異顯著。根系各項指標均隨組氨酸施用質量濃度增加呈遞增趨勢，以0.50 g/L質量濃度處理效果最佳。酪氨酸0.50 g/L質量濃度處理下顯著促進番茄根尖數增加，其余根系指標均低于0.10 g/L 質量濃度處理。復合氨基酸0.10 g/L 質量濃度處理的根總長度、根尖數顯著低于0.50 g/L 質量濃度處理，但根體積、根表面積兩者之間無顯著差異。以上結果表明，氨基酸對番茄根系生長發育具有積極影響，這一結果與穆杰等［20］在水稻上的研究結果相似。

氨基酸能夠為作物提供必需的營養成分以及生物學物質，并且能調節和改善作物的生長機制，施用氨基酸會影響植物的產量和品質。于俊紅等［21］對菜心施用氨基酸的研究表明，通過噴施組氨酸，可顯著提高菜心株高，株高隨著組氨酸濃度的升高呈先升后降趨勢。在黃瓜苗期施用甘氨酸絡合鉬肥，可顯著提高黃瓜幼苗的葉綠素含量和光合速率［22］。鐘曉紅［23］研究表明，施用色氨酸可顯著增大草莓果實，果實可溶性固形物以及總糖含量顯著提高。肇雪艷［24］研究表明，常規施肥基礎上噴施含有氨基酸的水溶性肥料，可提高番茄單果質量及結果數，增產6.67%。本試驗結果表明，施用氨基酸可顯著促進番茄植株生長，在結果期，組氨酸、酪氨酸、復合氨基酸處理番茄地上部生物量較CK 分別增加14.19%～33.26%、24.88%～37.91%、34.42%～40.93%；果實生物量分別增加32.17%～49.57%、42.17%～68.70%、40.00%～71.30%，差異顯著，與前人研究結果相一致。

氨基酸施用質量濃度對不同生育期番茄根系生物量的影響不同。在開花-結果初期，在0.50 g/L質量濃度水平下3種氨基酸處理番茄根系生物量較CK顯著提高13.67%～29.97%，0.10 g/L質量濃度處理效果反而不佳。在番茄結果期，氨基酸處理均顯著提高了番茄根系生物量，組氨酸、酪氨酸、復合氨基酸處理根系生物量較CK分別提升39.11%～76.49%、30.02%～59.01%、21.46%～76.40%，0.10 g/L 質量濃度處理根系生物量顯著高于0.50 g/L質量濃度處理。

試驗還觀察到酪氨酸處理隨著施用質量濃度增加，番茄根系出現了發黑癥狀，但對番茄生長發育無影響。

4 結論

（1）在番茄生長初期階段，施用氨基酸利于番茄根體積、根表面積和根總長度增加；施用氨基酸也促進番茄地上部的生長，在結果期，莖葉及果實生物量分別提升14.18%、32.17%以上，以質量濃度0.50 g/L的復合氨基酸處理效果最優。

（2）開花-結果初期，施用質量濃度0.50 g/L組氨酸、酪氨酸和復合氨基酸有利于增加番茄根系生物量；在結果期，施用質量濃度0.10 g/L 的氨基酸處理效果更佳。