叶面喷施沼液肥对温室香瓜茄叶片光合特性、果实产量和品质的影响

陈年来　毛昊昊　陈思瑾　魏玉珍　方三叶

摘 要：以香瓜茄為材料，在日光温室条件下，于果实发育期叶面喷施沼液肥，研究沼液肥施用浓度及其与土壤追肥配合对香瓜茄叶片光合特性和果实产量与品质的影响。结果表明，稀释100倍沼液肥处理的叶片总氮和叶绿素质量分数分别为35.7 g·kg-1和1.129 mg·g-1，显著高于稀释400倍沼液肥的处理和对照，沼液肥配合土壤追肥时叶片总氮和叶绿素质量分数明显高于只喷施沼液肥的。香瓜茄果实膨大期叶片净光合速率高于开花期和果实成熟期，叶面喷施沼液肥后叶片平均Pn（10.2 μmol·m-2·s-1）显著高于对照（7.88 μmol·m-2·s-1），沼液肥配合土壤追肥的Pn（10.30 μmol·m-2·s-1）显著高于单喷沼液肥处理（8.94 μmol·m-2·s-1）。叶面喷施中，高浓度沼液肥能显著提高香瓜茄果实产量和品质，两个土壤施肥处理平均单果质量比对照分别增加16.8%和22.2%，小区产量提高18.9%和30.4%，果肉硬度提高13.9%和23.2%，可溶性固形物含量增加6.9%和15.3%，喷施沼液肥结合土壤追肥处理的效果优于单喷沼液肥。香瓜茄果实生育期配合土壤追肥的沼液适宜喷施浓度为浓缩沼液稀释100倍。

关键词：香瓜茄;沼液喷肥;光合特性;果实产量;果实品质

中图分类号：S641.1      文献标志码：A       文章编号：1673-2871（2021）04-088-06

Abstract： In order to investigate the effect of application concentration of biogas slurry foliar and its combination with soil topdressing on leaf photosynthesis and fruit production of pepino in greenhouse， pepion was used as material in this research， biogas slurry fertilizer was sprayed on the leaf surface during the fruit growth period in the greenhouse. The results showed that the total nitrogen and chlorophyll contents（35.7 g·kg-1 ， 1.129 mg·g-1） in the leaves were decreased notably at fruit ripening stage after treated by 100× biogas slurry foliar，  which were significantly higher than those in plants sprayed with 400× biogas slurry foliar and the control. The total nitrogen and chlorophyll contents in plants treated with biogas slurry foliar spraying combined with chemical fertilizer topdressing were significantly higher than those treated with biogas slurry spraying only. The carotene contents of the leaves showed a similar pattern as with the chlorophyll. The net photosynthetic rate（Pn） reached a peak of 10.82 μmol·m-2·s-1 at the fruit expanding period， which was significantly higher than those of the flowering stage or fruit ripening stage. The Pn  under the treatment of biogas slurry spraying （10.20 μmol·m-2·s-1） was significantly higher than that of the control （7.88 μmol·m-2·s-1）， the Pn after treated by  biogas slurry spraying combined chemical fertilizer topdressing（10.30 μmol·m-2·s-1）was significantly higher than that of the biogas slurry spraying （8.94 μmol·m-2·s-1） only. Leaf spraying of biogas slurry at high or middle concentrations significantly increased the  fruit yield and quality， the fruit weights were increased by 16.8% and 22.2% respectively， and the plot fruit yields were increased by 18.9% and 30.4%， the flesh firmness were increased by 13.9% and 23.2%， the total soluble solids contents were increased by 6.9% and 15.3%. The fruit weight， plot fruit yield， flesh firmness and soluble solids content  under the treament of biogas slurry spraying combined with chemical fertilizer topdressing were higher than those in plots with biogas slurry spraying only. The results indicated that foliar spraying of biogas slurry on pepino at appropriate concentration could improve the leaf photosynthesis， increase fruit yield and quality， and the effects were positively correlated with biogas slurry concentration and interacted with topdressing of chemical fertilizers. It is recommended that concentrated biogas slurry at dilution rate of 100 can be sprayed at fruit developmental stage of pepino combined with topdressing of chemical fertilizers.

Key words： Pepino; Biogas slurry spraying; Photosynthetic characteristics; Fruit yield; Fruit quality

我国沼气工程正在向着大型化方向迅速发展，在有效解决作物秸秆、畜禽粪污、餐厨垃圾等有机废弃物污染问题的同时，也产生了沼液处理难的新问题。沼液处理不当将造成农村环境二次污染，而仅做无害化处理则会增加沼气生产企业成本和污水处理压力[1]。沼液含有N、P、K等多种无机养分和有机质、氨基酸、生长激素、维生素等有机营养，是优质生物有机肥[2]，具有改良土壤物理化学性状、促进作物生长、提高作物产量、改进产品品质[3-5]及防治作物病害等多重功效[6-7]。叶面喷肥是快速补充作物营养的重要手段，在关键生育时期对改善作物养分状况具有明显效果[5]，但有关叶面喷施沼液肥对作物叶片光合生理调节效应的研究仍较少[8-9]。

香瓜茄（Solanum murcatum Murr.） 是茄属植物，又称“人参果”或“香瓜梨”，原产于南美安第斯山区，19世纪前仅限于南美洲种植[10]，引入我国种植仅30余年，现已是甘肃河西地区日光温室种植的重要特色作物之一[11]。因香瓜茄驯化栽培历史不长，与其栽培相关的生理基础研究薄弱，尚未见叶面施肥对其叶片光合作用和产量品质形成影响的研究报道。

笔者以日光温室香瓜茄为材料，研究了叶面喷施沼液肥对其果实生育期叶片氮素和光合色素含量、气体交换特性、果实产量及品质的影响，旨在为利用沼液肥料促进香瓜茄优质高效安全生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2018年2—6月在甘肃省民勤县育苗中心节能日光温室进行。试验期温室内平均日照时数为7.8 h，日均温度17.5 ℃，昼夜温差19.2 ℃，空气相对湿度75%。试验温室土壤为沙壤土，容重1.37 g·cm-3，最大田间持水量26.8%，pH 7.8，有机质质量分数（w，后同）15.8 g·kg-1，碱解氮114 mg·kg-1，速效磷92.3 mg·kg-1，速效钾269 mg·kg-1。

1.2 材料

供试香瓜茄品种为阿斯卡，品种选育单位不详，所用繁殖材料采自当地生产性日光温室。2017年10月中旬扦插育苗，11月上旬定植。垄作种植，宽窄行栽培，宽行行距80 cm、窄行行距50 cm、株距30 cm，密度约3400株·667 m-2。定植后施肥、灌水、整枝等管理與当地生产温室相同。

试验用沼液取自甘肃高台方正节能科技服务公司集中式沼液生产厂，主要发酵原料为牛粪。原沼液pH为8.4，含固率1.34%，有机质质量分数0.65%，总氮、磷、钾质量浓度分别为656.4、91.5、380.9 mg·L-1。原沼液经预处理后浓缩5倍，并进行氨基酸和大量、微量元素强化，配制成液体浓缩沼液肥料。2018年2月第2层留果节位开花时开始喷施沼液肥，间隔15 d连续喷施3次。

1.3 试验设计

试验采用二因素随机区组设计，土壤追肥处理设追肥和不追肥2个水平，浓缩沼液肥喷施浓度设3个水平，分别为浓缩沼液肥稀释100倍、200倍、400倍。以叶面喷洒清水为对照，共8个处理，3次重复，24个小区。每个小区3垄，相邻处理间隔1垄、每行两端各留2株作为保护行。

第1次土壤追肥于香瓜茄定植后15 d进行，随灌水追施磷二铵15 kg·667 m-2、复合肥（N、P、K质量百分比为15-15-15）10 kg·667 m-2、硫酸钾5 kg·667 m-2。第1茬果实坐定后每月上旬随灌水追肥1次，每次施黄腐酸钾13 kg·667 m-2、复合肥10 kg·667 m-2。

1.4 测定指标与方法

1.4.1 叶片气体交换参数 于香瓜茄第2层花序开花期、果实膨大期和果实成熟期各测定1次，均选择在叶面喷施沼液肥后2～3 d的晴天9：00—11：30，用CIRAS-2便携式光合测定系统（PP-system，英国） 同步测定叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）和胞间CO2浓度（Ci）。光合作用的瞬时水分利用效率WUE=Pn/Tr。测定期间叶室PAR设置为1000 μmol·m-2·s-1，叶室温度与温室气温相同，湿度为空气湿度的99%。每个小区随机测定5株的坐果节位叶片，每个叶片连续记录4组稳定数据。

1.4.2 叶片光合色素和氮素含量 于气体交换特性测定次日，每个重复取坐果节位叶片8片，参照邹琦[12]的分光光度法测定光合色素含量（FW），其余叶片在105 ℃杀青0.5 h后80 ℃烘干，用凯氏定氮法测定叶片全氮含量（DW）[12]。

1.4.3 果实产量与品质测定 果实发育期分3次统计单株果穗数和每穗果数，每个重复统计2行、19～20株。果实成熟期每个小区连续采样测定5株，每株取2穗果，逐果称取质量，再从中随机取样5个果实测定果肉厚度、硬度和可溶性固形物含量。果肉厚度用直尺直接测量，果实去表皮后用GY-2型硬度计测定果肉硬度，用手持折光仪测定果实阴阳两面的果肉可溶性固形物含量。

1.5 数据处理

采用SPSS 19.0软件进行数据统计分析，采用Excel 2003软件制作图表。

2 结果与分析

2.1 喷施沼液肥对香瓜茄叶片氮素含量的影响

由图1可以看出，香瓜茄开花坐果期和果实膨大期叶片氮素含量高于果实成熟期，配合土壤追肥各处理明显高于单独喷施沼液处理，且各时期均表现为叶面喷施100倍浓缩沼液处理显著高于其他处理，喷施200倍浓缩沼液处理显著高于喷施400倍沼液处理和对照（开花期追肥处理除外），但喷施400倍沼液处理与对照间差异不显著。

2.2 喷施沼液肥对香瓜茄叶片光合色素含量的影响

日光温室早春生产条件下，香瓜茄果实成熟期各处理叶片叶绿素（Chl）含量明显低于果实膨大期，喷施沼液肥配合土壤追肥各处理叶片Chl与单喷沼液肥相当（表1）。无论是否进行土壤追肥，香瓜茄果实生育期叶片Chl含量均随叶面喷施沼液肥浓度增大而升高，果实膨大期和成熟期喷施100倍沼液肥处理叶片Chl含量显著高于喷施400倍沼液处理和对照，但喷施400倍沼液肥与对照间无显著差异，两个高浓度沼液肥处理间叶片Chl含量在果实膨大期无显著差异，而至果实成熟期差异显著。香瓜茄果实生育期叶片胡萝卜素（Car）含量变化与Chl相似，果实膨大期喷施100倍和200倍沼液肥处理叶片Car含量显著高于喷施400倍沼液处理和对照，两个高浓度沼液肥处理间、400倍沼液肥处理和对照间差异均不显著。果实成熟期喷施100倍沼液肥结合土壤追肥Car含量显著高于其他各处理， 对照Car显著低于各沼液肥处理（单喷400倍沼液肥处理除外），表明喷施沼液肥能够延缓香瓜茄果实生育期叶片衰老。

2.3 喷施沼液肥对香瓜茄叶片净光合速率的影响

香瓜茄果实生育期叶片净光合速率（Pn）呈先升高后降低的变化，于果实膨大期达到峰值（图2）。叶面喷施100倍沼液肥处理香瓜茄叶片Pn显著高于其他处理，喷施200倍沼液肥处理Pn显著高于对照，但喷施400倍沼液肥的Pn仅在果实膨大期结合土壤追肥条件下与对照差异显著，表明香瓜茄果实生育期叶片光合功能受到库器官发育和氮素、光合色素含量的共同调节，喷施沼液肥和土壤追肥均可有效增强香瓜茄叶片光合功能。

2.4 噴施沼液肥对香瓜茄叶片气孔导度的影响

香瓜茄果实发育期叶片气孔导度（Gs）变化态势与Pn相似（图3），果实膨大期叶片Gs明显大于开花坐果期，开花坐果期高于果实成熟期。喷施100倍沼液肥处理叶片Gs显著高于喷施400倍沼液肥处理和对照，单独喷施200倍沼液肥处理Gs显著高于对照，但喷施400倍沼液肥处理与对照间差异不显著。

2.5 喷施沼液肥对香瓜茄叶片蒸腾速率的影响

香瓜茄果实生育期叶片蒸腾速率（Tr）变化趋势与Pn和Gs相同（表2），果实膨大期各处理叶片Tr高于开花坐果期和果实成熟期。叶面喷施100倍沼液肥处理叶片Tr显著高于喷施400倍沼液肥和对照，但相邻2个沼液肥浓度间及400倍沼液处理与对照间差异不显著（果实膨大期沼液肥配合土壤追肥处理例外）。

2.6 喷施沼液肥对香瓜茄叶片瞬时水分利用效率的影响

香瓜茄果实成熟期叶片光合作用瞬时水分利用效率（WUE）低于开花坐果期和果实膨大期，叶面喷施沼液肥对叶片WUE的影响明显小于对气体交换参数的效应（图4），各沼液肥浓度间、400倍沼液肥处理与对照间WUE差异几乎都不显著，沼液肥配合土壤追肥处理的WUE整体略高于仅喷沼液肥处理。

2.7 喷施沼液肥对香瓜茄果实产量和品质的影响

土壤追肥条件下，香瓜茄平均单株结果数明显少于不追肥处理，但单果质量较大，小区产量差异不明显（表3）。喷施沼液肥与否对香瓜茄结果数无显著影响，但各沼液肥处理单果质量和小区产量几乎都显著高于对照。小区产量与沼液肥浓度正相关，单独喷施沼液肥处理时趋势更明显。喷施沼肥和土壤追肥对香瓜茄果肉厚度无显著影响，但果肉硬度和可溶性固形物含量均与沼液肥浓度正相关，配合土壤追肥时效应大于单喷沼液肥。

3 讨论与结论

光合作用是作物产量和品质形成的生理基础，叶片光合速率的高低受叶绿素含量及羧化酶活性的影响，而氮素是叶绿素和羧化酶的主要成分[13-14]。所以，作物叶片氮素和叶绿素含量直接影响叶组织对光能的吸收和转换效率，与叶片净光合速率（Pn）呈正相关，对作物碳同化速率具有显著影响[15]。适量的氮素供应可以增加叶片氮素和叶绿素含量[16]，延长叶片功能期[17]、氮素供应不足或过量则引起叶绿素含量下降，诱发叶片早衰 [18]。沼液含有植物必需的多种速效养分和有机质、氨基酸 [14，19]，能够提高作物叶片光合能力[3-4]。本研究结果表明，香瓜茄果实生育期叶面喷施沼液肥能够显著提高叶片氮素和叶绿素含量，提高叶片Pn、Tr和Gs，其效应与沼液肥浓度成正相关。这个结果与在小麦[3，20]、玉米[18]、番茄[21]、黄瓜[19]和苹果[22] 等作物上的研究结果大体一致，而与在辣椒[4]上的研究结果不尽一致，可能表明沼液肥对作物光合特性的效应与作物种类或施用时期有关。

同化物是果实产量和品质形成的物质基础，促进同化物生产和积累的因素均具有明显的增产潜力[20-22]。沼液肥含有作物生长发育所需的多种营养元素和植物激素、维生素等生理活性物质，具有促进作物生长[23]以及产量和品质形成[19-20，22]等积极效应。本研究结果显示，开花坐果期叶面喷施沼液肥对香瓜茄单株坐果数无显著影响，但平均单果质量和小区产量显著提高，且叶面喷施沼液肥和土壤追肥对香瓜茄单果质量提高具有显著的交互作用。果肉厚度和可溶性固形物含量是香瓜茄食用品质的主要属性，果实硬度则影响香瓜茄贮运品质，喷施沼液肥后香瓜茄果肉厚度无显著增加，但果肉硬度和可溶性固形物含量分别提高13.9%和7.7%，果实贮运品质和食用品质显著改善。土壤追肥对香瓜茄果肉硬度和可溶性固形物含量提高具有积极作用，喷施沼液肥配合土壤追肥对香瓜茄品质提升的效果更佳。这显然与果实发育期间叶面喷施沼液肥能够有效补充生育后期作物养分需求、延缓叶片衰老、提高叶片光合速率、促进同化物生产和供应密切相关[4]。

随着我国大型沼气生产企业的快速发展，沼液产排量也越来越大。由于沼液含有多种有机无机成分，处置不当既浪费养分资源，又会给周边土壤、地表水和地下水带来污染风险。将沼液转化为肥料则能使其得到资源化利用，减少农用生产的化肥施用量[1]，还可提高作物产量，改善农产品品质，具有显著的经济效益和环境效益[19，21]。因原沼液含水率高，养分含量低且不稳定，不便运输[14]，将之浓缩生产成液体肥料，可以保证使用效果、节省运输费用，具有广阔的应用前景。

本研究结果表明，叶面喷施100～400倍浓缩沼液肥能够显著提高香瓜茄叶片光合能力，增加单果质量和果实产量，改善果实贮运和食用品质，喷施100倍浓缩沼液肥的效果优于200倍或400倍沼液肥，配合土壤追肥的效果优于单独喷施沼液肥。

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