海藻有机矿物质营养剂替代化肥对番茄生长发育的影响

姜兆伟 张丽莉 姚建刚 曹守军 李涛 王虹云

摘要 以海藻提取物為主要原材料浓缩提炼加工而成的有机矿物质营养剂为研究对象，将海藻有机矿物质营养剂替代化学肥料在番茄生产中进行应用，明确其对番茄生长发育的影响，为海藻有机矿物质营养剂替代化学肥料的推广应用提供理论依据。试验设2个处理，以施用0.5%的磷酸二氢钾叶面肥为对照，施用海藻有机矿物质营养剂作为叶面肥为处理，采用随机区组试验，全生育期施用叶面肥10次。结果表明，与化学肥料相比，施用海藻有机矿物质营养剂可以提高番茄苗期的茎粗、叶面积，降低节间长和株高等，促进番茄壮苗;可以提高番茄光合速率，使前期产量增加7.0%，总产量增加7.5%;番茄的可溶性糖含量提高12.8%;番茄叶霉病和灰霉病的病情指数分别为9.6和6.7，降低病原菌的侵染。将海藻有机矿物质营养剂替代化学肥料在番茄生产中应用，在减少化学肥料施用量的同时，可以促进番茄苗期生长、提高番茄产量、减轻病害的损伤程度。

关键词 海藻;有机肥;替代化肥;番茄;生长发育

中图分类号 S 641.2  文献标识码 A  文章编号 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

基金项目 财政部和农业农村部：国家现代农业产业技术体系资助（CARS-23-G12）;烟台市重点研发计划“优质多抗设施专用番茄新品种选育及高效栽培技术研究”（2019MSGY122）。

作者简介 姜兆伟（1968—），男，山东海阳人，高级农艺师，从事蔬菜栽培技术研发与推广工作。

通信作者，高级农艺师，硕士，从事蔬菜遗传育种与栽培研究。

收稿日期 2021-05-25

番茄是我国设施栽培面积最大的蔬菜作物之一，在生产过程中由于盲目施用化肥致使化肥施用量严重超标，这不仅带来了成本的增加，而且还破坏了农业耕地的土壤结构，加速其养分流失，造成土壤严重板结、土壤环境次生盐碱化、污染地下水资源等问题。新型绿色环保型肥料的研发及替代化学肥料技术的应用是减少化学肥料施用量行之有效的方法，对农业的可持续发展具有重要意义。叶面施肥可使营养物质从叶部进入植株体内，直接参与作物的新陈代谢与有机物的合成过程;叶面施肥不但可以被植物吸收，并且在吸收速率上明显优于土壤施肥，叶面喷施作为一种高效、直接的辅助措施，可有效提高肥料的利用率，改善作物生长状况[1]。海藻中富含多种对蔬菜生长有益的物质及微量元素，有关海藻的利用已经引起人们的关注，包括有机肥料生产[2]。牟晓真等[3]发现海藻肥是由天然海藻经过滤、化学降解、生物酶解等方法得到的一种生物有机肥料。由于海藻肥生产中没有经过高温及脱水等过程，因此不但保留了海藻中丰富的K、Ca、Mg、Fe、Mn等矿物质及维生素外，还保留了海藻中的天然活性成分，包括细胞分裂素、生长素、酚类、甜菜碱等生长调节物质和抗生物质。王强等[4]研究表明从海藻中提取的生理活性物质被应用于农业和园艺作物上，可以产生多种有益效果，如提高种子发芽率，促进幼苗生长，增产增质，促进作物养分吸收等[5]。吴文杰等[6]发现海带提取物不但可以促进作物幼苗的生长而且还可以增强作物对环境压力的耐受性，如耐盐、抗病能力等[7]。国内外很多科研及生产应用将叶面肥作为研究热点，目前生产中应用的叶面肥大多以化学肥料为主[8-9]，随着化肥、农药双减政策和零增长目标的提出，绿色环保型肥料的研发并替代化学肥料的研究将成为研究重点。笔者以海藻提取物为主要原材料浓缩提炼加工而成有机矿物质营养剂为研究对象，其不仅富含海藻酸和褐藻素、胡萝卜素类、叶黄素类、叶绿素等各种有效色素，还含甘露醇、海藻多糖等碳水化合物以及碘、维生素B2、谷氨酸等氨基酸类物质，将海藻有机矿物质营养剂替代化学肥料在番茄生产中进行应用，明确其对番茄生长发育的影响，旨在为海藻有机矿物质营养剂替代化学肥料的推广应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以“烟粉210”番茄品种为研究对象，由山东省烟台市农业科学研究院选育;海藻有机矿物质营养剂，由杭州青洋科技有限公司研制。

1.2 试验设计

试验于2019年3月在山东省烟台市农业科学研究院试验基地完成。试验设2个处理，CK施用0.5%的磷酸二氢钾叶面肥;处理施用海藻有机矿物质营养剂1 000倍液作为叶面肥。每个处理小区面积120 m2，3次重复，采用完全随机区组试验。全生育期施用叶面肥10次，其他管理条件完全相同，具体施用时间：

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 测定项目与方法

1.3.1 植物学特性测定。

分别在苗期、始花期和盛瓜期测定不同处理的株高、茎粗、节间长和叶面积。株高：利用直尺测量子叶到生长点的长度;茎粗：游标卡尺测量第6片叶平行方向的粗度;节间长：直尺测量从生长点开始向下第5片叶到第6片叶之间的长度;叶面积：利用叶面积仪进行测定[10]。

1.3.2 光合参数测定。

分别在苗期、始花期和盛瓜期进行光合参数测量，每处理随机选取5株，每株选取相同部位的叶片用LI-6400光合仪进行光合速率的测定，测定时使用红蓝光源叶室，光量子通量密度设为800 μmol/（m2·s），每片叶读取3次数据，取其平均值[11]。

1.3.3 产量及品质测定。

选取每个处理的第3穗果实进行维生素C、可溶性总糖、可溶性蛋白含量的测定。维生素C含量采用2，6-二氯酚靛酚法测定;可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250法测定;可溶性总糖含量采用蒽酮比色法测定[12]。

1.3.4 抗病性分析。

在收获结束期，观察测量各处理的植株发病情况。主要包括叶霉病和灰霉病，按叶片上病斑占整个叶面积的百分率分级。分级标准：0级，无病斑;1级，病斑面积占整片叶面积的5%以下;3级，病斑面积占整片叶面积的6%～10%;5级，病斑面积占整片叶面积的11%～20%;7级，病斑面积占整片叶面积的21%～50%;9级，病斑面积占整片叶面积的51%以上。发病率=病株数/总株数×100%;病情指数= Σ（病级株数×代表级数）/（植株总数×最高代表级值）×100。

1.4 数据分析

试验数据采用Microsoft Excel 2003 和DPS 7.05 软件进行处理和统计分析，对各处理平均值采用Duncan’s 方法进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 海藻营养剂对不同时期番茄植物学特性的影响

由表1可知，施用海藻有机矿物质营养剂处理的番茄在不同生育期其株高、茎粗、叶面积和节间长度等植物学特性与对照存在显著差异。在苗期，处理的株高和节间长度显著低于CK，而茎粗和叶面积显著高于CK;在始花期，只有处理的叶面积显著高于CK，而株高、茎粗和节间长度无显著差异;在盛果期，处理与CK的番茄株高、茎粗、叶面积和节间长度等植物学特性均无显著差异。說明施用海藻有机矿物质营养剂对番茄苗期的植物学特性影响较大，而始花期和盛果期影响不显著。

2.2 海藻营养剂对不同时期番茄光合参数的影响

在番茄生长的不同时期对其光合参数进行了测定，结果见表2。由表2可知，在苗期，施用海藻有机矿物质营养剂处理的番茄光合速率、气孔导度以及蒸腾速率均显著高于CK，而胞间CO2浓度显著低于CK;始花期，处理的光合速率和气孔导度均显著高于CK，胞间CO2浓度显著低于CK，处理和CK的蒸腾速率无显著差异;盛果期，处理和CK的光合速率、气孔导度、蒸腾速率以及胞间CO2浓度均无显著差异。

2.3 海藻营养剂对番茄产量及品质的影响

由表3可知，处理的前期产量和总产量均显著高于CK，其中前期产量高于CK 7.0%，总产量高于CK 7.5%，表明施用海藻有机矿物质营养剂可以显著提高番茄的前期产量和总产量。通过对番茄果实品质分析可以看出，处理的维生素C含量略低于CK，可溶性蛋白含量略高于CK，處理和CK的维生素C含量和可溶性蛋白含量无显著差异;但处理的可溶性糖含量显著高于CK 12.8%。

2.4 海藻营养剂对番茄抗病性的影响

在番茄生长后期，对番茄叶霉病、灰霉病等主要病害进行分析，结果见表4。由表4可知，施用海藻有机矿物质营养剂的处理与对照的番茄叶霉病和灰霉病发病率无显著差异;但处理的叶霉病和灰霉病的病情指数显著低于对照。施用海藻有机矿物质营养剂后虽然不能降低番茄叶霉病和灰霉病的发病率，但可以减轻其发病程度。

3 讨论

目前，有机无机生物活性肥料、生物有机无机复合肥以及新型有机肥在常规农业中已经得到较广泛的应用，并取得了良好的增产效果[13]。王东升等[14]研究表明生物有机肥较普通有机肥处理除对黄瓜产量显著影响外，对黄瓜植株的株高、茎粗也有显著促进作用。蔬菜苗期生长对后期产量起着决定性的作用，健壮的幼苗是高产的必要保障。蔬菜壮苗的重要指标包括株高、茎粗、节间长和叶面积等，株高较矮、茎粗较粗、节间较短、叶面积较大是番茄壮苗的表现。该研究结果表明施用海藻有机矿物质营养剂，番茄幼苗的株高和节间长低于对照，茎粗和叶面积高于对照，说明与化学肥料相比海藻有机矿物质营养剂可以促进番茄幼苗形成壮苗，这与何梅琳等[15]和王强等[4]的研究结果一致。研究发现海藻具有促进菠菜、烟草、冬瓜等作物生长的特性[16-18]。但到始花期和盛果期后番茄植物学特性与化学肥料无显著差异，其原因是番茄从营养生长转到生殖生长，虽然未表现较好的植物学特性，但通过产量的测定验证了施用海藻有机矿物质营养剂的前期产量和总产量均显著高于施用化学肥料。

光合作用是植物同化产物合成和获取能量的根本来源，是植物生长和发育的基础[19]。利用海藻有机矿物质营养剂替代化学肥料不论是番茄植物学特性的增加还是产量的增加，其根本是由于提高了番茄植株的光合速率，使光合同化产物积累量增加。光合速率在不同光照条件下具有不同的限制因子，Farquhar等[20]研究表明光合速率与胞间二氧化碳浓度呈负相关，说明光合速率主要是受非气孔因素的影响。该研究发现施用海藻有机矿物质营养剂在番茄苗期和始花期，其光合速率显著高于对照，但胞间二氧化碳浓度低于对照，光合速率与胞间二氧化碳浓度呈负相关，说明其主要受非气孔因素的影响。其原因是海藻有机矿物质营养剂还含海藻酸和褐藻素、胡萝卜素类、叶黄素类、甘露醇、海藻多糖等碳水化合物以及碘、维生素B2、谷氨酸等氨基酸类物质，这些物质活化了番茄体内的光合酶系统，进而提高了番茄的光合效率，合成了更多的碳水化合物，促进植株生长及产量增加，这与张有富等[21]和姚建刚等[22]的研究一致。

4 结论

该研究结果表明，利用海藻有机矿物质营养剂替代化学肥料在番茄生产中进行应用有利于提高番茄苗期的茎粗、叶面积，降低节间长和株高等植物学特性，促进番茄壮苗，并使番茄植株抗叶霉病和灰霉病的能力得以提升。叶面施用海藻有机矿物质营养剂还能提高番茄光合速率，进而使前期产量增加7.0%，总产量增加7.5%;并显著提高番茄果实的可溶性糖含量。

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