翟晓芳,赵京奇,何 瀛,郑一鸣,任汉章,王升平*
(1.威海温喜生物科技有限公司,山东威海 264200;2.青岛海大生物集团有限公司,山东青岛 266000)
种植业的发展离不开肥料,肥料是促进农作物增产的重要因素。近年来,肥料施用量在逐年增加,常过量施用,给环境造成了严重危害,如出现水体富营养化、土壤板结等问题[1]。在农药化肥零增长政策激励下,一些给环境、土壤造成严重危害的农药、肥料逐渐被淘汰,绿色、有机、环保产品应运而生,鱼蛋白便是其中一个品类[2]。鱼蛋白肥料以鱼类提取的鱼蛋白为主要原料,可增加土壤肥力,活化土壤养分,促进作物根系发达、植株生长健壮,还可改善作物品质[2]。有研究表明,在小麦生长后期,叶面喷施鱼蛋白有机肥可使千粒重、产量增加[3]。金芳芳通过在西瓜、番茄上施用鱼蛋白专用肥,发现作物产量及糖度明显增加,表明鱼蛋白肥料不仅可以增加作物产量,还可改善农产品品质[4]。
草莓作为多年生草本植物,营养价值高,其生长前期需肥较少,但在开花之后,需肥量增加。本研究以草莓为试验材料,待坐果后施用不同用量的鱼优蛋白肥料,研究鱼优蛋白肥料对草莓产量及品质的影响,确定鱼优蛋白提高草莓综合品质的最佳施用量,为鱼优蛋白产品在草莓上的应用提供参考依据。
试验于2018 年12 月至2019 年4 月在山东省青岛市平度市麻兰镇草莓大棚内进行。试验地土壤pH值为6.79,有机质含量283.04 g·kg-1,氮含量9.33 mg·kg-1,速效磷含量96.36 mg·kg-1,速效钾含量146.95 mg·kg-1,含盐量0.94 ms·cm-1。
供试草莓品种为章姬。
鱼优蛋白肥料为威海温喜生物科技有限公司生产,有机质(鱼蛋白)含量40%,海洋氨基酸含量37.8%,有机钾含量18%。
试验在常规施肥基础上,在草莓坐果后施用鱼优蛋白肥料。根据鱼优蛋白施用量不同,设置4个处理,即:1)T1 处理,鱼优蛋白施用量3.75 kg/hm2;2)T2处理,鱼优蛋白施用量7.5 kg/hm2;3)T3 处理,鱼优蛋白施用量15 kg/hm2;4)对照处理(CK),清水。施用方式为灌根。鱼优蛋白于草莓坐果后施用,共施肥5 次,施肥时间分别为2018 年12 月5 日、2019 年1月7 日、2 月6 日、3 月7 日、4 月6 日。每个处理重复3 次,小区随机排列,小区面积30 m2。所有处理的其他管理措施都相同。
1.4.1 叶色值
用叶绿素测定仪(TYS-B) 测定草莓叶片的叶色值。
1.4.2 横纵径
针对同一茬果,用游标卡尺分别测定草莓果实的横径、纵径,第一次测定在12 月13 日,第二次测定在1月5日,计算横纵径增长率。
横纵径增长率(%)=(第二次草莓横纵径-第一次草莓横纵径)/第一次草莓横纵径×100
1.4.3 花色苷
取草莓原汁20 mL,再加入200 mL 的0.1%浓盐酸-80%乙醇,10 ℃下静置24 h 后过滤,取上清液,采用紫外可见分光光度计,在516 nm 处测定其吸光值[5]。
1.4.4 糖度
采用糖度分析仪(ATAGO,PAL-1,Made in Japan)对草莓原汁直接进行测定。
利用EXCEL 2007 和SPSS 21.0 软件对试验数据进行统计分析,用Duncan’s法进行多重比较。
叶绿素是光合作用最重要的催化剂,叶绿素含量是植物重要的生理指标之一。叶色值与叶绿素之间呈正比关系,因此叶色值可间接代表叶绿素值,从而评估植物健康状况、生长状态。与对照相比,在施用鱼优蛋白后,草莓叶色值有所增加,T1、T2、T3的叶色值(SPAD)分别为49.7、50.4、50.9,比对照处理的45.2 提高了9.96%、11.50%、12.61%,与对照差异显著,但3 个处理之间的差异不显著。由此表明,施用鱼优蛋白可以提高草莓的叶色值,促进草莓健康生长。
草莓一般在落花后18 d 进入果实膨大期,自此对钾肥的需求量开始增加。鉴于草莓形状的不规则性,以及实际操作的可行性,本试验通过测定草莓的横径、纵径,综合表示草莓大小。通过表1 可以看出,经过5 次根部施用不同用量的鱼优蛋白,草莓果实的横纵径增长率表现出大致相同的趋势,即随着鱼优蛋白用量的增加,草莓的横纵径增长率增加,即T3>T2>T1>CK。
结果表明,施用15 kg/hm2的鱼优蛋白对草莓果实横纵径生长速度具有明显促进作用,从而促进草莓果实膨大,进而为增加产量提供可能性。
表1 不同处理对草莓横纵径增长的影响
花色苷属于类黄酮物质——是以黄酮核为基础并能呈现红色的一族化合物,在植物的花、果实、茎、叶及根器官的细胞液中广泛存在,使植物呈现由红、紫红到蓝等不同颜色[6]。在果实着色过程中,花色苷含量随果实成熟而迅速增加[7]。花色苷是水溶性色素,根据比尔定律,溶液的浓度与其吸光度呈正比,因此在没有标样的情况下,可采用紫外-可见吸收分光光度法测定总花色苷的含量。本试验是测定各处理在波长516 nm 下的分光光度值,用吸光值大小代表花色苷含量多少。
T3 处理条件下的草莓吸光度值最高,为1.254,表明其花色苷含量较高,是CK 处理(清水对照)0.429 的2.92 倍,其次为T2、T1 处理,吸光值分别为0.837、0.702,比CK处理提高了95.10%、63.64%。
结果表明,鱼优蛋白对草莓着色有增效作用,且鱼优蛋白施用量在15 kg/hm2的草莓着色程度最好。
草莓果实中可溶性糖含量是影响草莓经济性状的重要因素之一。草莓果实糖度在T3 处理条件下最高,为10.0 Brix%,比CK 处理的9.0 Brix%,提高了11.11%,其次为T2、T1处理,分别为9.6、9.5 Brix%,比对照提高了6.67%、5.56%,但各个处理间的差异不显著。这与测定不同处理条件下草莓果实的花色苷吸光值变化相吻合。由此可见,本试验中鱼优蛋白对草莓果实的转色、增甜具有促进作用,可提高草莓果实品质,其中在15 kg/hm2条件下的效果最好。
由表2 可知,施用鱼优蛋白对草莓产量有影响,随着肥料施用量的增加,草莓产量增加。与CK处理(清水对照)相比,T1(3.75 kg/hm2)、T2(7.5 kg/hm2)、T3(15 kg/hm2)处理的草莓产量分别增加了0.83%、4.23%、12.93%,其中T3处理条件下的草莓产量最高。在经济效益方面,随着施肥量的增加,投入产出比逐渐增加,即增加施肥量可以提高经济效益、增加收入,在T3处理条件下,投入产出比为1∶17.41。由此可知,施用鱼优蛋白肥料可促进草莓产量增加,其中鱼优蛋白施用量15 kg/hm2的效果最好,经济效益最高。
表2 不同施用量的鱼优蛋白对草莓产量的影响
鱼蛋白肥料来源于低值鱼,是对低值鱼的再加工、再利用。利用酶解技术将蛋白质分解为低分子的肽及游离氨基酸,可提高其品质及功能[8],如作农用肥料[4]。氨基酸不仅是土壤中有机氮的主要组成部分,而且是土壤微生物的重要营养来源,土壤微生物在代谢过程中可以利用氨基酸作为前体,通过生物途径合成植物生长调节剂,刺激作物生长,从而调节作物的生理过程。此外,利用鱼蛋白作农用肥料,不但可以提供作物所需的养分,促进作物产量增加[3],还可改良土壤,增加土壤有机质含量,提高土壤酶活性,促进矿质元素的释放[9],符合绿色健康可持续发展要求,这使得鱼蛋白肥料有较好的应用前景。
叶绿素参与植物的光合作用,其含量可以反映植物的生长发育状况、营养状况及生理代谢水平。叶色值与叶绿素之间正相关,因此,可以通过测定植物的叶色值来评估植物的健康状况、生长状态。在本试验中,施用鱼优蛋白后,草莓叶色值增加,并且在15 kg/hm2的施用条件下效果最好。这反映出鱼优蛋白可以防止作物早衰,促进植株健康生长,为增产提供可能。
在本试验条件下,与CK 相比,施用鱼优蛋白肥料的草莓花色苷含量高,表明其转色时间早,可促进果实提早成熟。对于草莓、西瓜、番茄、苹果来说,糖度是衡量果实品质的一项重要指标。试验对草莓糖度进行测定,发现施肥后,草莓糖度增加,并随着施肥量的增加而增加,在T3 施用条件下(15 kg/hm2),果实糖度提高了11.11%。这是因为鱼优蛋白富含有机钾,钾可以促进果实成熟,提高果实含糖量,改善果实品质[10]。鱼优蛋白中的有机钾不易被固定,可以被作物快速吸收,转化利用效率高,能有效促进果实生长,进而提高糖度,改善品质。本试验同金芳芳的研究结果一致,在施用鱼蛋白专用肥后,西瓜和番茄的糖度增加,品质提高[4]。
除果实品质以外,农户最关心的还是产量问题。有研究表明,在烤烟上施用鱼蛋白有机肥,产量增加[11];通过在无土栽培生菜上施用鱼蛋白肥料,生菜鲜重增加[12];林承平在辣椒上的试验结果表明,施用鱼蛋白肥料使辣椒产量增加22.2%[13]。本试验中,施用鱼优蛋白后,草莓产量增加,其在鱼优蛋白施用量15 kg/hm2下的产量最高,增产12.93%,投入产出比为1∶17.41,这与前人的研究结果一致。这可能是因为鱼优蛋白含有丰富的氨基酸,而氨基酸可以直接被作物吸收利用[14],为作物提供氮素营养。草莓对氮素的吸收高峰期之一是在膨果期[15],本试验正是从草莓坐果后开始施肥,保证了对草莓氮和钾的供应,促进果实快速膨大,从而增加产量。
综合试验结果,坐果后施用鱼优蛋白,可提高草莓叶色值,增加草莓叶绿素含量,防止早衰,并有效提高草莓果实糖度,改善品质,增加产量,提高收益,其中鱼优蛋白施用量在15 kg/hm2的效果最好。