海藻生物肥对草莓产量和品质的影响

姜 洁 龚一富,* 郭 蓉 俞 凯 王何瑜 严小军 陈海敏 郑荣希

(1 宁波大学海洋学院，浙江 宁波 315211；2 宁波市繁荣瓜果蔬菜试验示范场，浙江 宁波 315201)

海藻肥是以海藻为原料加工而成的有机肥。海藻肥中富含大量营养物质和有效成分，包括氮、磷、钾等无机元素，微量营养元素以及一定数量的氨基酸、蛋白质、维生素、脂类、甜菜碱、海藻多糖、海藻盐和植物生长激素等有机成分[1-2]。由褐藻通过特殊的提取加工工艺，如酸碱处理、高温低压冷却、发酵工艺等制成的肥料，能在一定程度上保留海藻中的有效活性成分[3]。海藻肥在加工过程中，将一些难以利用的有机大分子变为小分子，有益于植物的吸收利用；海藻肥中的海藻酸能降低水表面张力，使植物营养储藏和运输更加稳定、迅速[4]。研究发现将海藻肥作为叶面肥应用于农业生产中，能够改善传统化学肥料成分单一，利用率低，长期使用造成的土壤板结等问题，同时因其含有独特的锌、溴、碘、高度不饱和脂肪酸、藻朊酸和海藻多糖等成分， 施用效果优于普通有机肥[5]。研究表明，褐藻提取物可以促进作物萌芽生长，使开花期提前和增产；提高作物营养成分，如VC、总酚、黄酮、花青素等含量，增强作物抗氧化活性，改善作物的品质；延长货架期，提高作物抗逆性等[6]。海藻肥以其高效、全面、绿色的特点，在农田生态系统中具有极大潜力。

草莓(FragariaananassaDuch) 为蔷薇科(Rosaceae)草莓属(Fragaria)多年生草本植物，果肉鲜嫩多汁，味道甜美，且有浓郁的果香，是一种极具营养价值和经济价值的健康食品, 且其热量低, 也是膳食纤维和矿物质的重要来源[7]。草莓果实中富含VC、多酚、类黄酮以及花青素等天然抗氧化物质，其抗氧化能力是苹果、桃、梨、番茄和柑橘等园艺产品的2～11倍[8-10]。这类天然抗氧化物质能抑制细胞内氧化反应的发生，减轻自由基对脂、脂蛋白和DNA 的氧化损伤[11-12]，食用草莓能增强机体抗氧化防御体系功能，改善人体血浆抗氧化能力，降低患食道癌风险，且对Ⅱ型糖尿病患有益[13]。因此培育具有高品质，高含量生物活性物质的新品种成为近年来育种学家研究的热点。宁波大学采用Feton体系降解技术和褐藻酸降解菌发酵降解技术对褐藻胶和褐藻醇提取后的藻渣联合使用制得一种新型海藻生物肥[14]，研究发现其可作为叶面肥，弥补一般海藻肥中氮源不足的问题，但该新型海藻生物肥对草莓产量和品质等相关指标的影响尚未见报道。本研究采用不同浓度新型海藻生物肥叶面喷施草莓，初步探究其对草莓品质、产量及抗氧化活性物质的影响，以期明确该新型海藻生物肥对草莓的肥效以及合理喷施浓度，为该海藻生物肥的大规模商业化推广应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试草莓品种为红颜，由浙江省宁波市镇海区繁荣瓜果蔬菜示范场提供。

供试肥料：新型海藻生物肥，由教育部宁波大学应用海洋生物技术重点实验室研发，山东洁晶集团有限公司生产；凯普克海藻肥(康朴凯普克功能性叶面肥)，由南非艾菲克公司生产；洁晶海藻肥(腐殖酸叶面肥)，由山东洁晶集团有限公司生产。

1.2 试验地概况

试验在浙江省宁波市镇海区繁荣瓜果蔬菜实验基地(30°N、121°E)进行，属亚热带季风气候，温和湿润，四季分明，光照充足，雨量充沛，无霜期长。年平均气温16.3℃，日平均气温稳定通过10℃，持续时间231～235 d。年有效平均积温4 920～5 030℃。无霜期237 d，年降水量1 310～1 370 mm。供试土壤为棕红壤，pH值在4.20～5.83之间。

1.3 试验设计

试验设置5个浓度海藻肥作为处理，采用农用灌溉水分别稀释为：2 500、2 000、1 500、1 000和500倍液。以农用灌溉水为对照(CK)，并以市面上使用较为普遍的海藻肥凯普克(1 000倍稀释液，记作K-1000)与洁晶肥(1 000倍稀释液，记作J-1000)为对比。在草莓生长旺盛期(植株长至10 cm高左右)到开花之前，选择在无风阴天或湿度较大、蒸发量小的上午 9:00前，将不同浓度海藻肥均匀喷洒于草莓叶片至叶面开始滴水为止。每个处理喷施草莓30株，每7 d一次，连续35 d。

1.4 草莓产量的计算

草莓开花之后，统计草莓开花和坐果情况。草莓成熟之后，每7 d采摘各处理下外型完好的草莓5～10个，共采摘3次。统计草莓结果数，用分析天平称重草莓质量(g)，草莓种植密度为8 000株·667 m-2，按照公式计算草莓产量：

草莓产量=株结果数×单果重×种植密度

(1)。

1.5 草莓品质的测定

选取各处理条件下大小类似、外形完好的成熟草莓5～10个，用于草莓品质相关指标的测定。利用WYH型手持折射仪(ATAQQ公司，日本)测定草莓可溶性固形物(soluble solids content，TSS)含量；采用3, 5-二硝基水杨酸法[15]测定还原糖含量；采用氢氧化钠滴定法[16]测定草莓可滴定酸(titratable acid，TA)含量；利用ZQ-GY-4-1型硬度计(探头直径6 mm，东莞市智取精密仪器有限公司)测定草莓硬度；Vc含量利用抗坏血酸(Vc)试剂盒(南京建成生物科技有限公司)进行测定；采用福林法[17]测定总酚含量；采用超声辅助提取法[18]测定类黄酮含量；采用香草醛-盐酸提取法[19]测定花青素含量。

1.6 数据处理

采用Microsoft Excel 2016软件进行处理；SPSS 19.0软件进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同浓度海藻生物肥对草莓产量的影响

由表1可知，不同浓度海藻生物肥处理的草莓产量均有所提高，且随着海藻生物肥浓度增加，呈先增加后减少的趋势。1 500倍海藻生物肥处理果实的平均果重和产量均高于其他处理，分别较对照提高 42.96%和63.93%；其单株果数也有所提高，较对照增加了14.67%。1 000倍海藻生物肥处理的草莓单株果数最多，但平均果重较小，因此产量低于1 500倍液海藻肥处理。结果表明，新型海藻生物肥1 500倍液能够提高草莓平均果重，显著增加草莓的产量，而其余2种市售海藻肥对草莓产量的影响均不显著。

2.2 不同浓度海藻生物肥对草莓品质的影响

2.2.1 海藻生物肥对草莓TSS、TA含量、糖酸比、还原糖含量和硬度的影响 由表2可知，草莓的TSS含量、糖酸比和硬度均随着海藻生物肥浓度的增加呈先上升后下降的趋势，而还原糖含量呈先下降后上升再下降的趋势。其中在1 500倍液海藻肥处理下，草莓TSS和还原糖含量较对照均显著提高，且均高于市售2种海藻肥处理。在2 000倍液海藻肥处理下的糖酸比和硬度均显著提高，在1 500倍液下则极显著提高，较对照分别提高了19.5%和44.6%，且该浓度下的糖酸比和硬度均高于市售2种海藻肥。综合不同浓度下的海藻肥对草莓营养品质的影响可知，1 500倍液处理可整体提升草莓的风味口感。

注：*表示差异显著(P<0.05)；**表示差异极显著(P<0.01)。下同。

Note:*indicates significant differences at 0.05 level.**indicates extremely significant differences at 0.01 level. The same as following.

表2 不同海藻生物肥浓度对草莓品质的影响Table 2 Effects of different concentrations of seaweed bio-fertilizer on the qualities of strawberry

2.2.2 不同浓度海藻生物肥对草莓抗氧化活性物质的影响 由图1可知，随着海藻生物肥浓度的升高，草莓的Vc、总酚含量整体均呈先上升后下降的趋势，而花青素和类共酮含量则呈下降的趋势。其中草莓的Vc含量在1 500倍下达到最大值，较对照极显著升高，且高于市售2种海藻肥处理的Vc含量；总酚含量在2 000倍液海藻生物肥处理下达到最大值；花青素和类黄酮含量在低浓度(2 500～2 000倍)处理下较对照均极显著提高，在2 500倍处理下达到最大值，分别较对照提高了42.00%与30.56%，且均高于市售2种海藻肥处理。这可能是由于海藻肥的双重性导致的，即低浓度的海藻肥促进草莓抗氧化活性物质的积累，而高浓度则抑制草莓抗氧化活性物质的积累。

图1 不同海藻生物肥浓度对草莓抗坏血酸、总酚、花青素和类黄酮含量的影响Fig.1 Effect of different concentrations of seaweed bio-fertilizer on Vc, total phenolic, anthocyanin, and flavonoid content

3 讨论

海藻肥是天然绿色有机肥，具有对人体无害和对环境无污染的特性，同时含有丰富的营养元素。本研究表明，施用不同浓度的海藻生物肥均不同程度地提高了草莓的单果质量、结果数和最大单果数，从而使草莓增产。这与前人[20-23]对海藻肥的研究结果基本一致。海藻肥对草莓产量的影响呈先上升后下降的趋势，其中1 500倍液海藻肥处理下草莓产量达最大值，与2种市售海藻肥相比，增产效果更为显著。这是由于海藻肥中的植物刺激素以及营养物质能促进果实生长，从而达到增产效果[20]。Colavita等[21]研究表明，对梨施用海藻肥后，梨直径增加6%，重量增加20%，产量有所提高。Sabir等[22]研究发现对葡萄施不同浓度海藻提取物，葡萄产量均有不同程度的提升。Haider等[23]研究不同浓度海藻肥对马铃薯生长和产量的影响，发现喷施海藻肥后，植株生长和块茎质量较对照均得到显著提高，且随着海藻肥浓度的增加，产量呈先上升后下降的趋势。这与本研究结果一致。这可能是由于叶面施肥改善了土壤中根际微生物的生存环境，增强了植株从土壤中摄取养分的能力，从而影响了果实发育[24]。Alam等[25]研究海藻提取物对草莓植株生长、产量和土壤微生物群落的影响，发现草莓植株根际微生物活性和多样性得到改善，同时草莓根茎生长和果实产量得到提高。但喷施叶面海藻肥对改善草莓植株土壤根际微生物环境的作用还有待进一步验证。

草莓果实的可溶性固形物、总酸含量、糖酸比和硬度是影响草莓品质的指标。研究发现海藻肥中镁、硼等微量元素以及某些活性成分，能有效提高光合作用效率, 促进植物对土壤和空气中养分的吸收利用，从而改善作物品质[26-27]。刘刚等[28]研究表明，海藻肥能使洋香瓜外观颜色加深、着色均匀、果肉厚度和含糖量增加，可溶性固形物含量提高。Kamel等[29]研究海藻提取物对橙子的影响，发现海藻提取物可提高橙子可溶性固形物和糖含量。Vassilios等[30]研究表明，海藻提取物能提高橄榄的硬度，还能改善油料的品质。本研究发现喷施不同浓度海藻肥可不同程度提高草莓可溶性固形物、总糖、总酸含量、糖酸比和硬度，改善了果实的口感和风味，其中以1 500倍液海藻肥处理最佳。表明海藻肥在改善农作物品质方面有积极作用。

抗氧化物质在保护机体免受细胞新陈代谢过程中产生自由基的伤害方面起着重要作用[16]，因此抗氧化物质的种类与含量影响草莓的品质。研究表明，海藻中的一些化学成分能够通过影响代谢合成途径，使氮代谢的调节酶(细胞溶质谷氨酰胺合成酶)，抗氧化能力(谷胱甘肽还原酶)和甘氨酸甜菜碱合成(甜菜碱醛脱氢酶和胆碱单加氧酶)的转录物丰度增加，从而提高作物的抗氧化活性物质的含量[31]。Jayarama等[32]研究发现施用新型海藻肥后，黄瓜的多酚含量明显高于对照。Naguib等[33]认为与普通化学肥料相比，施用有机生物肥能提高甘蓝花青素和黄酮的含量。Lola等[34]研究发现施用不同浓度海藻肥，西兰花中的总酚、总黄酮和花青素含量较对照相比均有不同程度的提高，但随着海藻肥浓度的增加，其含量也会上升。这与本研究结果不一致，这可能与试验所用的海藻肥种类、有效成分和营养元素组成不同有关，具体机理还有待进一步探讨。

4 结论

海藻生物肥1 500倍液对草莓的产量和品质作用显著，能有效提高草莓果实的果重、结果数、产量、糖酸比、硬度和Vc含量；海藻生物肥2 000倍液对草莓的抗氧化作用综合效果最佳，草莓多酚含量达到最高，且花青素和类黄酮含量均极显著提高。新型海藻生物肥能够提高草莓的产量、品质和抗氧化活性物质的含量，还能改善草莓的口感风味，可以在草莓栽培种植进一步推广应用。但关于此新型海藻肥对草莓品质及抗氧化物质影响的生理机制、分子机理及其在其他农作物上是否有积极影响，还有待进一步研究。