增施不同氨基酸水溶肥對白菜生長的影響

魏啟舜 郭成寶 周影 張培 黃瑩 王琳

摘要：通過大棚小區(qū)試驗，以不施肥為空白對照（CK），研究常規(guī)施肥（CG）和增施0.16g/L5-氨基乙酰丙酸肥（BS）、聚谷氨酸肥（GA）、羽毛酸解氨基酸肥（YS）、羽毛生物降解氨基酸肥（YZ）對白菜SPAD值、葉長、葉柄長、葉寬、葉片數(shù)等生物學(xué)性狀及植株地上部與地下部鮮質(zhì)量、干質(zhì)量和根冠比的影響。結(jié)果表明，與CK相比，增施氨基酸肥的BS、GA、YS、YZ處理SPAD值顯著提高;葉長、葉柄長和葉寬與CK相比沒有顯著差異，葉片數(shù)較CK顯著增多;BS、GA、YS、YZ處理的地上部鮮質(zhì)量、干質(zhì)量較CK顯著提高，地下部鮮質(zhì)量與CK相比沒有顯著差異，YS處理的地下部干質(zhì)量較CK顯著減小;BS、GA、YS、YZ處理的根冠比較CK顯著減小。與CG處理相比，增施氨基酸肥的BS、GA、YS、YZ處理SPAD值分別顯著提高了8.32%、6.23%、7.63%、6.63%;葉長、葉柄長、葉寬和葉片數(shù)與CG處理相比沒有顯著變化;YZ處理的地上部鮮質(zhì)量、地上部干質(zhì)量分別較CG處理顯著提高了21.23%、18.74%，BS、GA、YS處理與CG處理相比沒有顯著差異;BS、GA、YS、YZ處理的地下部鮮質(zhì)量、干質(zhì)量與CG處理沒有顯著差異，根冠比也沒有顯著差異。與CG處理相比，增施5-氨基乙酰丙酸、聚谷氨酸、羽毛酸解氨基酸肥處理的肥效不明顯，但增施羽毛降解氨基酸肥的處理表現(xiàn)出較高的肥效。由此可見，羽毛生物降解氨基酸肥具有進(jìn)一步研究和推廣應(yīng)用的潛力。

關(guān)鍵詞：氨基酸水溶肥;白菜;SPAD值;生物學(xué)性狀;產(chǎn)量

中圖分類號：S634.306文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-1302（2020）22-0160-04

作者簡介：魏啟舜（1973—），男，江蘇南京人，副研究員，主要從事農(nóng)業(yè)廢棄物綜合利用研究。E-mail：hhzx.w@163.com。

通信作者：王琳，博士，副研究員，主要從事農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物資源化利用和土壤肥料相關(guān)研究。E-mail：wanglin0421nj@163.com。

氨基酸水溶肥是一種應(yīng)用廣泛的新型功能性肥料，氨基酸中的有機(jī)氮能被植物直接吸收，并且可以促進(jìn)其他有效物質(zhì)的吸收，具有促進(jìn)植物生長、提高作物產(chǎn)量、改善作物品質(zhì)和保護(hù)生態(tài)環(huán)境等作用[1-3]。目前，肥料市場上有含單一種類氨基酸和復(fù)合氨基酸的水溶肥。研究發(fā)現(xiàn)，不同種類氨基酸對植物的營養(yǎng)效應(yīng)顯著不同，同一種氨基酸對不同植物的營養(yǎng)效應(yīng)也不同[4]。復(fù)合氨基酸水溶肥料因廣譜性更好，是目前市場上的主要產(chǎn)品。

江蘇丘陵地區(qū)南京農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所經(jīng)過多年研究，已經(jīng)篩選出一批可降解羽毛角蛋白的微生物。通過這些微生物降解羽毛獲得的溶液含有多種游離氨基酸，在前期的小白菜[5]、草莓[6]等盆栽試驗中羽毛生物降解氨基酸溶液表現(xiàn)出復(fù)合氨基酸的高肥效特點。目前，根據(jù)含氨基酸水溶肥料國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，已將該氨基酸溶液螯合一定濃度的微量元素，形成了營養(yǎng)元素更豐富的氨基酸水溶肥料實驗室產(chǎn)品。本研究通過大棚小區(qū)試驗，研究筆者所在單位自制的羽毛生物降解氨基酸肥與3種商品氨基酸肥對白菜葉綠素、主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響，旨在進(jìn)一步明確羽毛降解氨基酸在園藝作物生產(chǎn)中的應(yīng)用效果，為該產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗在南京市棲霞區(qū)江蘇丘陵地區(qū)南京農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所的連棟大棚內(nèi)進(jìn)行，供試白菜品種為南京綠領(lǐng)種業(yè)有限公司提供的蘇冠221。大棚土壤基本理化性狀：有機(jī)質(zhì)含量為14.59g/kg，全氮、全磷、全鉀含量分別為1.34、1.49、13.25g/kg，速效磷、速效鉀含量分別為91.38、197.50mg/kg，pH值為6.25，電導(dǎo)率（EC）為60μS/cm。供試5-氨基乙酰丙酸肥、聚谷氨酸肥、羽毛酸解氨基酸肥分別由南京禾稼春生物科技有限公司、南京軒凱生物科技有限公司、南京寧糧生物肥料有限公司生產(chǎn)。羽毛生物降解氨基酸肥由筆者所在實驗室自制，制作方法是在羽毛發(fā)酵培養(yǎng)基中接入1%Thermoactinomycessp.（高溫放線菌）YT06種子液，于55℃、180r/min搖床上培養(yǎng)3d后，離心收集上清液[7]，根據(jù)測出的溶液相應(yīng)濃度，按含氨基酸水溶肥料國家標(biāo)準(zhǔn)[8]螯合一定量的Cu、Fe、Mn、Zn、B等微量元素。各供試氨基酸肥的主要技術(shù)指標(biāo)見表1。本試驗中各氨基酸肥均稀釋成0.16g/L（前期盆栽白菜試驗的氨基酸濃度[5]），施肥方式為葉面噴施。

1.2試驗設(shè)計與方法

試驗設(shè)6個處理：（1）空白對照（CK）;（2）常規(guī)施肥（CG）;（3）在常規(guī)施肥基礎(chǔ)上增施5-氨基乙酰丙酸肥（BS）;（4）在常規(guī)施肥基礎(chǔ)上增施聚谷氨酸肥（GA）;（5）在常規(guī)施肥基礎(chǔ)上增施羽毛酸解氨基酸肥（YS）;（6）在常規(guī)施肥基礎(chǔ)上增施羽毛生物降解氨基酸肥（YZ）。試驗于2019年4月8日開始，栽培前整地并劃分小區(qū)，除空白對照外，均以商品有機(jī)肥和史丹利三元素復(fù)合肥（N、P2O5、K2O含量均為17%）作基肥，用量為15t/hm2商品有機(jī)肥、0.75t/hm2三元素復(fù)合肥。每個處理完全隨機(jī)排列，重復(fù)3次。白菜栽培方式為穴播，每穴播3～4粒種子，株距、行距均為15cm，每個小區(qū)20穴，當(dāng)菜秧長至3～4張葉片時間苗，每穴選擇長勢一致的健壯苗定苗1株。5月8日開始進(jìn)行氨基酸噴施處理，以后每10d噴施1次，共噴3次，每個小區(qū)噴施氨基酸的量為400mL，常規(guī)施肥處理與空白對照噴施等量清水。所有處理在6月3日進(jìn)行試驗數(shù)據(jù)的測定。

1.3測定項目與方法

1.3.1SPAD值的測定采收前用日本KonicaMinolta公司的SPAD-502Plus型葉綠素儀測定SPAD值，每株測定頂端3張完全展開的葉片，每個小區(qū)測量10株，取平均值[9-10]。

1.3.2葉長、葉柄長、葉寬和葉片數(shù)的測量每個小區(qū)隨機(jī)選取5株測量葉長、葉柄長、葉寬和葉片數(shù)，選擇每株的最大葉片進(jìn)行葉長、葉柄長、葉寬測量，分別取平均值。葉長不包括葉柄的長度;葉柄長測量的是葉片除葉長外剩余部分的長度;葉寬為垂直于葉柄的葉片最寬寬度;葉片數(shù)測量的是葉寬大于1cm的葉片數(shù)[11]。

1.3.3地上部與地下部鮮質(zhì)量、干質(zhì)量的測定每個小區(qū)隨機(jī)選取3株植株測定地上部與地下部的鮮質(zhì)量、干質(zhì)量，取平均值。采收后用純水將植株清洗干凈，擦干水分后用刀片將植株地上部分與根部分割開，然后用天平直接稱量植株地上部與根的質(zhì)量，即為地上部、地下部鮮質(zhì)量。測定鮮質(zhì)量后將植株地上部、根部分別放于80℃烘箱中烘干至恒質(zhì)量，用天平稱量獲得地上部、地下部干質(zhì)量[12]。

1.3.4根冠比根冠比=地下部鮮質(zhì)量/地上部鮮質(zhì)量。

1.4數(shù)據(jù)處理

用Excel2007處理數(shù)據(jù)和繪制表格，用SPSS19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，用Duncans法進(jìn)行多重比較，α=0.05。

2結(jié)果與分析

2.1不同處理對白菜SPAD值的影響

由圖1可以看出，增施氨基酸肥各處理的白菜SPAD值均顯著高于常規(guī)施肥處理和空白對照。常規(guī)施肥處理的SPAD值為70.16，增施氨基酸的BS、GA、YS、YZ處理的SPAD值分別比CG處理顯著提高了8.32%、6.23%、7.63%、6.63%，說明增施氨基酸肥可以提高植物的葉綠素含量。常規(guī)施肥處理與空白對照間的SPAD值沒有顯著差異。

2.2不同處理對白菜生物學(xué)性狀的影響

由表2可以看出，白菜的葉長、葉柄長和葉寬在處理之間均無顯著差異。與空白對照相比，增施氨基酸肥的BS、GA、YS、YZ處理葉片數(shù)顯著增多;與常規(guī)施肥相比，增施氨基酸肥的BS、GA、YS、YZ處理葉片數(shù)沒有顯著差異;增施聚谷氨酸肥的葉片數(shù)顯著高于增施5-氨基乙酰丙酸肥，這可能與不同氨基酸種類對葉片生長的影響不同有關(guān)?？瞻讓φ諆H葉片數(shù)顯著小于其他處理，葉長、葉柄長和葉寬均與其他處理無顯著差異。

2.3不同處理對白菜單株產(chǎn)量的影響

由表3可以看出，不同處理白菜的地上部鮮質(zhì)量和干質(zhì)量差異顯著。與空白對照相比，增施氨基酸肥的BS、GA、YS、YZ處理顯著提高了白菜的地上部鮮質(zhì)量和干質(zhì)量;與常規(guī)施肥處理相比，增施羽毛生物降解氨基酸肥處理的白菜地上部鮮質(zhì)量、干質(zhì)量分別顯著提高了21.23%、18.74%，說明增施羽毛生物降解氨基酸肥對白菜地上部生長具有顯著的促進(jìn)作用。與常規(guī)施肥處理相比，增施氨基酸肥的BS、GA、YS處理地上部鮮質(zhì)量、干質(zhì)量沒有顯著差異;增施羽毛酸解氨基酸肥處理的地上部鮮質(zhì)量、干質(zhì)量均顯著小于YZ處理，增施聚谷氨酸肥處理的地上部干質(zhì)量也顯著小于YZ處理，可能與相同濃度的不同種類氨基酸對白菜生長的肥效有差異相關(guān)。

由表3還可以看出，不同處理白菜的地下部鮮質(zhì)量沒有顯著差異，說明增施氨基酸肥對根的生長影響不大;空白對照的地下部干質(zhì)量最大，且顯著高于YS處理;增施羽毛生物降解氨基酸肥處理的地上部鮮質(zhì)量、地上部干質(zhì)量、地下部干質(zhì)量均顯著高于YS處理，這可能與不同工藝生產(chǎn)的氨基酸肥中所含的氨基酸種類和濃度不一致有關(guān)。

2.4不同處理對白菜根冠比的影響

由圖2可以看出，空白對照的白菜根冠比達(dá)到0.087，顯著高于其他施肥處理;常規(guī)施肥處理與增施氨基酸的BS、GA、YS、YZ處理間的根冠比差異不顯著，說明增施氨基酸肥對白菜根冠比的影響不大。結(jié)合表3可知，增施羽毛生物降解氨基酸肥處理的地上部生物量最大，地下部生物量較大，說明增施羽毛生物降解氨基酸肥后，作物地上部、地下部生長發(fā)育平衡，是本試驗中最理想的肥料處理。

3結(jié)論與討論

植物葉片中的葉綠素含量不僅能直接反映植物的營養(yǎng)狀況，還能影響植物的光合作用，是植物的重要生理指標(biāo)之一。研究發(fā)現(xiàn)，植物葉片的SPAD值與葉綠素含量具有顯著的正相關(guān)性，生產(chǎn)上常用SPAD值進(jìn)行植物氮素營養(yǎng)是否缺少的快速

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診斷[13-15]。在本試驗中，增施氨基酸的所有處理的SPAD值均顯著高于沒有施用氨基酸的處理，這與前人的研究結(jié)果一致。然而每種氨基酸肥都有一定的適用作物和濃度應(yīng)用范圍，在實際生產(chǎn)中，應(yīng)針對不同作物、不同施肥水平的土壤，選用適宜濃度的氨基酸，以取得理想的效果[16-17]。目前市場上的氨基酸肥料主要以水解或發(fā)酵生產(chǎn)的復(fù)合氨基酸為主體，研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)合氨基酸的肥效大于單種氨基酸，但是對一種作物而言，只由肥效作用好的單個氨基酸組成的氨基酸群體肥效也較高，而由肥效作用差的一些氨基酸組成的氨基酸群體肥效仍然偏低[16]。在本試驗中，增施5-氨基乙酰丙酸、聚谷氨酸和羽毛酸解氨基酸肥3個處理的氨基酸使用質(zhì)量濃度均為0.16g/L，這與各肥料的建議使用濃度相差較大，而該濃度的羽毛生物降解氨基酸肥在前期盆栽試驗中已有良好表現(xiàn)，加上GA處理還沒有螯合微量元素等原因，造成了與常規(guī)施肥相比，僅YZ處理表現(xiàn)出顯著肥效，而BS、GA、YS處理只是顯著提高了白菜的SPAD值，在生物學(xué)性狀、地上部和地下部生物量方面均沒有表現(xiàn)出氨基酸的肥效。另外，用不同工藝生產(chǎn)的復(fù)合氨基酸肥料含有的氨基酸種類和濃度也不一樣[18]，羽毛角蛋白通過微生物降解比酸解處理得更徹底，氨基酸損失少、含量大，且產(chǎn)物中含有大量菌體、多種生物活性物質(zhì)和微生物代謝產(chǎn)物，而有害金屬離子含量更少[19-20]。本試驗中噴施的YS、YZ這2種復(fù)合氨基酸雖然均以羽毛為原料降解形成，但YS是通過化學(xué)酸解得到的而YZ是通過微生物降解得到的，可能由于YS中含有對白菜生長有影響的物質(zhì)，如濃度較高的氯離子[18]，而YZ中的微生物代謝產(chǎn)物和活性物質(zhì)對白菜生長更有利，造成這2個處理在白菜地上部生物量方面存在顯著差異。

合理施肥是提高作物產(chǎn)量的重要措施，在本試驗中，空白對照在白菜生長過程中沒有施用任何肥料，這與該處理白菜葉片數(shù)最少、地上部生物量最少的測定結(jié)果相符，但是試驗土壤養(yǎng)分含量較高，根據(jù)資料分析，供試土壤養(yǎng)分指數(shù)達(dá)到82，已屬高養(yǎng)分等級土壤[21]。白菜在生長前期充分吸收和利用土壤中的養(yǎng)分，生長較正常，表現(xiàn)為CK的葉長、葉柄長、葉寬與其他處理間差異不顯著，但后期由于營養(yǎng)元素缺乏，葉片停止生長發(fā)育，當(dāng)?shù)毞r，植株根系獲得了相對更多的碳[22]，負(fù)責(zé)吸收限制性資源的根優(yōu)先于其他器官生長，以加強(qiáng)對肥料的吸收[23]，因此氮素營養(yǎng)對作物根冠比具有重要影響，作物施氮量增加，根冠比降低[24]，這與CK的地下部鮮質(zhì)量、干質(zhì)量和根冠比表現(xiàn)相符。

在本試驗條件下，與常規(guī)施肥相比，增施0.16g/L羽毛降解氨基酸肥的白菜SPAD值提高了6.63%，地上部鮮質(zhì)量、干質(zhì)量分別提高了21.23%、18.74%，具有較高的肥效。但這僅僅是單一濃度對白菜的試驗結(jié)果，而羽毛降解氨基酸肥對白菜的最佳使用濃度及其在其他作物上的肥效，還需后期進(jìn)一步探索和試驗。

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