含海藻酸有机水溶肥料对低温胁迫下菜椒幼苗生长的影响

宋修超 张杨 高岩 韩西红 秦益民

（1 青岛明月海藻集团有限公司，山东 青岛 266400；农业部海藻类肥料重点实验室；2 青岛市黄岛区植物保护站；3 海藻活性物质国家重点实验室）

海藻肥料是以海洋藻类为原料，经特殊生理生化工艺手段（物理提取法、化学水解法、酶解法），从海藻中提取有利于植物生长发育的天然活性物质和富集在海藻体内的矿物质营养元素，包括海藻酸、海藻多糖、酚类化合物、萜类化合物、甘露醇、甜菜碱、植物生长调节物质（细胞分裂素、赤霉素、生长素和脱落酸等）、维生素、氨基酸、高度不饱和脂肪酸和氮、磷、钾及铁、硼、钼、钙、镁、碘、锌、锰、铜等大中微量元素及有益元素。通过特殊工艺进行提取浓缩或与其他营养物质进行科学的复配，极大地保留了海藻本身活性成分，是一种新型无公害的绿色肥料。海藻肥料作为一种新型生物肥料，在农业上的应用十分广泛。

温度是影响作物生长的重要环境因子之一。在低温胁迫下作物生长会受到抑制，严重时减产甚至绝产。王强等[1]研究认为，低温胁迫下海藻源物质，可有效提高植物根系活力和叶片脯氨酸含量，提高植物的抗低温能力。吴文杰等[2]通过研究海藻源物质对低温胁迫蔬菜生长的效应，表明海藻稀释液在提高蔬菜抗低温胁迫效应方面有一定的作用。丁晨曦等[3]研究认为，海藻肥在提高作物对胁迫的抗性方面起到重要作用。刘璇等[4]研究认为，海藻糖可以缓解由于低温胁迫而引起的玉米幼苗根系生长受到抑制的现象，增加生物量的积累。

目前关于海藻类产品对提高作物产量及品质的研究较多，而针对含海藻酸有机水溶肥料对低温胁迫下菜椒幼苗生长的研究较少。鉴于含海藻酸有机水溶肥料促进植物生长和诱导抗逆性的作用，以及含海藻酸有机水溶肥料低施高效的特点，以含海藻酸有机水溶肥料为外源物质，旨在探讨根施含海藻酸有机水溶肥料对低温胁迫下菜椒幼苗生长的影响，为含海藻酸有机水溶肥料在作物抗低温冷害中的应用提供理论和实践依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2018 年在青岛明月蓝海生物科技有限公司试验田进行，供试土壤取自青岛明月蓝海生物科技有限公司试验田，土壤类型为黄棕壤土，基本理化性质为：pH 值6.16，有机质9.4g/kg，速效钾80.53mg/kg，速效磷40.62mg/kg，速效氮92.56mg/kg，水溶性总盐0.8g/kg。供试菜椒品种为“荷椒13”。含海藻酸有机水溶肥料（粉剂，有机质≥45.0%、K2O≥12.0%、pH 值：8.0～10.0、水不溶物≤2.0%、水分≤5.0%，主要原料：泡叶藻），由青岛明月蓝海生物科技有限公司提供。

种子处理：选择籽粒饱满的菜椒种子浸种24h，用0.5%的磷酸三钠表面消毒7min，灭菌蒸馏水反复冲洗3 次后，除去浮于水面的干瘪种子，滤干备用，播种在32 孔方形育苗穴盘中，育苗基质为草炭∶蛭石∶珍珠岩=6∶3∶1 的混合物，每个穴播种1 粒菜椒种子。

幼苗处理：待幼苗长至3 叶1 心后移栽形态长势基本一致的幼苗至花盆中，花盆高度19cm，直径22cm，装土3.8kg。7d 后，分别根系浇灌30mL 不同浓度的含海藻酸有机水溶肥料（0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3mg/L），分别用H1、H2、H3、H4、H5、H6表示，以清水为对照，每个处理设3 次重复。根系浇灌含海藻酸有机水溶肥料48h 后，将幼苗移入RXZ 型人工智能气候箱（江苏宁波仪器厂）中进行低温处理（昼温/夜温=15℃/4℃），光周期为14h，光照强度10000lx，空气相对湿度为60%，72h 后转移至正常生长条件下（昼温/夜温=25℃/16℃），24h 后进行各项指标测定。

1.2 测定项目及方法

株高（根基部到生长点）、根长（根基部到根尖生长点）采用直尺测量；地上部鲜干重和地下部鲜干重用电子天平测定；茎基粗度采用游标卡尺测定；叶绿素含量的测定采用丙酮与无水乙醇等体积混合液提取，722 型分光光度计测定。壮苗指数=（茎粗/株高+根干重/地上部干重）×全株干重。

1.3 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2007 和SPSS 13.0 分析数据。

2 结果与分析

2.1 不同浓度含海藻酸有机水溶肥料对低温胁迫下菜椒幼苗株高、茎基粗度、地上鲜干重的影响

由表1 可知，在低温胁迫处理后，浇灌不同浓度的含海藻酸水溶肥料后，菜椒幼苗的株高及茎基粗度均显著高于清水处理CK，以浇灌海藻酸水溶肥料浓度为0.2mg/L 的H4处理株高及茎基粗度数值最大，分别较CK 高36.87%、37.96%。浇灌不同浓度的含海藻酸水溶肥料的菜椒幼苗地上鲜、干重均高于浇灌清水处理，以H4处理的菜椒幼苗地上鲜、干重数值较CK 处理差异最显著，分别较CK 处理高44.04%、38.00%。

表1 不同浓度含海藻酸有机水溶肥料对低温胁迫下菜椒幼苗株高、茎基粗度、地上鲜干重的影响

随着浇灌含海藻酸水溶肥料浓度的增加，菜椒幼苗的株高、茎基粗度、地上鲜重及地上干重数值总体呈先上升后下降的趋势，其中以含海藻酸水溶肥料浓度为0.2mg/L 的H4处理各项指标数值最大。各处理中，H4、H5处理的菜椒幼苗株高、茎基粗度及地上鲜、干重各项指标数值最大，但在0.05 水平上差异不显著，说明浇灌浓度为0.2～0.25mg/L 的含海藻酸水溶肥料是促进菜椒幼苗地上部分生长的最适宜浓度。

2.2 不同浓度含海藻酸有机水溶肥料对低温胁迫下菜椒幼苗根长、地下鲜干重的影响

K.gabndhiyappan 等[5]通过研究发现，芝麻经海藻提取物浸种处理的幼苗主根长、根系生长有显著的提高。嵇洪军等[6]通过海藻提取物在水稻上的应用研究表明，海藻提取物可以促进水稻根系生长，增加结实率和干粒重。

由表2 可知，低温处理下，浇灌不同浓度的含海藻酸有机水溶肥料在一定程度上均能显著提高菜椒幼苗根系的生长，对菜椒幼苗根长、地下鲜重、地下干重各项指标的增加幅度分别为20.29%～47.63%、14.26%～45.92%、16.05%～44.44%。随着含海藻酸有机水溶肥料浇灌浓度的增加，菜椒幼苗根长、地下鲜重、地下干重各项指标的数值均呈现先增加后减小的趋势，其中以含海藻酸水溶肥料浓度为0.2mg/L的H4处理增加效果最显著，说明浇灌含海藻酸水溶肥料的浓度并不是越大越好，浓度过大反而会一定程度上抑制菜椒幼苗根系的生长。

表2 不同浓度含海藻酸有机水溶肥料对低温胁迫下菜椒幼苗根长、地下鲜干重的影响

2.3 不同浓度含海藻酸有机水溶肥料对低温胁迫下菜椒壮苗指数的影响

壮苗指数是衡量秧苗素质的的重要指标，能比较客观地反应秧苗的生长发育情况，一般情况下，壮苗指数值越大，秧苗质量越高。

由图1 可知，与清水对照处理相比，低温处理下浇灌不同浓度的含海藻酸水溶肥料均能不同程度地提高菜椒幼苗的壮苗指数，并随着含海藻酸水溶肥料浓度的增加而呈现先增加后降低的趋势，以含海藻酸水溶肥料浓度为0.2mg/L 的H4处理增加效果最显著，增加幅度为45.45%，其次为含海藻酸水溶肥料浓度为0.25mg/L 的H5处理，增幅为41.22%，并且H4与H5差异不显著。说明浇灌含海藻酸水溶肥料能提高菜椒幼苗的质量，促进菜椒幼苗的生长，并以海藻酸水溶肥料浓度范围为0.2～0.25mg/L 处理的菜椒幼苗生长发育情况最好，该浓度范围是浇灌菜椒幼苗的最适浓度。

图1 不同浓度含海藻酸有机水溶肥料对低温胁迫下菜椒壮苗指数的影响

2.4 不同浓度含海藻酸有机水溶肥料对低温胁迫下菜椒幼苗叶绿素含量的影响

叶绿素是植物光合作用必不可少的重要物质，不仅可以反映植物光合作用强度，也能够体现植物植物的健康状况。由图2 可知，6 种不同浓度含海藻酸有机水溶肥料的施肥处理对菜椒幼苗叶绿素含量均有不同程度的提高，提高13.00%～36.77%。一定浓度范围内，菜椒幼苗叶绿素的含量随着含海藻酸有机水溶肥料浓度的增加而呈现先增加后降低的趋势。李宗励等[7]通过研究3 种海藻提取液对绿豆和小麦幼苗生长及其抗盐性的影响，表明海带、刚毛藻和带形蜈蚣藻提取液都能显著地增加绿豆和小麦幼苗叶绿素含量。

图2 不同浓度含海藻酸有机水溶肥料对低温胁迫下菜椒叶绿素含量的影响

该研究中，以含海藻酸有机水溶肥料浓度为0.15～0.25mg/L 浇灌的菜椒幼苗叶绿素含量最高，当浓度达到0.3mg/L 时，菜椒幼苗叶绿素的含量下降，但高于对照。说明一定浓度范围内，含海藻酸有机水溶肥料对菜椒幼苗叶绿素含量起到促进作用，能一定程度上提高菜椒幼苗的光合作用。但在较高浓度下，含海藻酸有机水溶肥料对菜椒幼苗叶绿素的提高程度降低。

3 结论与讨论

作物在生长过程中经常会受到各种不适于其生长的不良环境的影响，如干旱、洪涝、高温、低温等，从而影响作物的正常生长发育，甚至导致作物死亡。相关研究表明，通过添加一些外源物质，可以提高作物的抗性，降低外界不良环境对作物正常生长的影响。

海藻提取物中含有丰富的生物活性物质（如多糖、多肽、萜类、氨基酸、大量元素、微量元素等）。有关研究报道显示，在作物生长发育的适宜时期，施用海藻提取物能在某种程度上提高作物的抗逆性[7]。迄今为止，国内外已大量研究海藻类肥料在作物上的应用效果，结果表明使用海藻类肥料对提高作物产量、改善品质、提高抗病虫害能力等方面有显著效果。保万魁等[8]研究发现施用海藻提取物能提高小油菜抗盐分胁迫能力。吴光斌等[9]研究表明，海洋藻类中含有的大量生理活性物质共同参与植物体内有机物质及无机成分的运输，强化了植物对营养物质的吸收，刺激植物体内非特异性活性因子的产生以及调节内源激素的平衡，对植物的生长发育起着重要的调节作用。王云峰等发现在蔬菜上施用海藻提取物，均能对作物的抗逆性产生积极作用[10]。

孙锦等[11]研究证实，使用不同浓度的海藻提取液处理番茄幼苗，均可以提高番茄的抗旱能力，其中以2.0g/L 的海藻提取液处理效果最明显。从研究结果中可知，根系浇灌不同浓度含海藻酸有机水溶肥料能增加低温胁迫下菜椒幼苗的株高、茎粗、地上鲜干重及根长、地下鲜干重和叶绿素的含量，提高菜椒幼苗的壮苗指数，说明根系浇灌不同浓度含海藻酸有机水溶肥料，能够降低菜椒幼苗的低温胁迫程度，这与前人的研究结果一致。试验结果表明，随着含海藻酸水溶肥料浓度的增加，对低温胁迫下菜椒幼苗生长的促进作用呈现先增加后降低的趋势，以0.2mg/L 的含海藻酸水溶肥料处理促进生长效果最明显，说明该浓度是实验条件下最适合使用的浓度。

综上所述，含海藻酸水溶肥料可以缓解低温胁迫下幼苗生长受到抑制的现象，对提高菜椒抗低温胁迫效应方面有一定的功效，能促进菜椒幼苗地上部分的生长及根系的发育，提高叶片光合作用。值得强调，在试验室中进行与大田生长环境相比有一定的差异，在实践中广泛应用这一研究结果，还需要进行大量广泛的田间试验操作，以确定其具有实际推广效果。