蔡江橋，許 靜，王 輝，戴耀良，馮世秀，楊積濤，田麗萍

（1.深圳市中科院仙湖植物園/深圳市南亞熱帶植物多樣性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 深圳 518004；2.石河子大學(xué)藥學(xué)院，新疆 石河子 832003）

近30多年來，為滿足日益增長的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要，我國農(nóng)用化肥的投入已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的比例。目前，我國是全球化肥投入水平最高的地區(qū)之一，單位面積化肥用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于世界平均水平，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大多依附化肥的投入［1-2］?；实氖┯脤?duì)作物增產(chǎn)具有重要意義，但長期大量使用化肥不僅不能促進(jìn)作物增產(chǎn)，反而造成土壤污染，如土壤結(jié)構(gòu)破壞、質(zhì)量下降、有機(jī)質(zhì)含量下降、肥力減退、鹽堿化；造成大氣污染，江河湖泊富營養(yǎng)化；對(duì)食品安全造成威脅，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降；對(duì)資源能源造成浪費(fèi)等問題［3-6］。然而，由于作物賴以生存的土壤和環(huán)境已經(jīng)不同程度地遭到破壞，所以如果突然停止使用化肥而沒有其他肥料代替的話，作物產(chǎn)量將大幅度減產(chǎn)。因此，為了改善生態(tài)環(huán)境，改善作物賴以生存的土壤環(huán)境，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，研究對(duì)土壤環(huán)境危害較小的有機(jī)肥、微生物肥和植物源營養(yǎng)素是未來農(nóng)業(yè)研究的重要方向。

中醫(yī)農(nóng)業(yè)是指將中醫(yī)藥原理和方法應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)與傳統(tǒng)中醫(yī)藥的跨界融合，充分利用中草藥的化學(xué)物質(zhì)促進(jìn)作物生長，防治病蟲害侵襲，是一種環(huán)保安全的新型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)理念［7］。中草藥提取物具有促進(jìn)作物根系生長、提高作物產(chǎn)量、改善作物品質(zhì)和改良土壤結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)。中草藥活性物質(zhì)易被植物同化吸收和轉(zhuǎn)化利用，能有效激發(fā)植物體內(nèi)酶的活性，增強(qiáng)植物的代謝功能和光合作用，提高植物的抗病和抗逆能力。此外，中草藥提取物能夠促進(jìn)植物根系固定無機(jī)肥料，提高土壤對(duì)養(yǎng)分的吸收和利用效率，從而減少無機(jī)肥料的使用，是一種環(huán)保的有機(jī)營養(yǎng)素。本試驗(yàn)以黃瓜為材料，研究不同濃度的植物源營養(yǎng)素和施用方法對(duì)黃瓜發(fā)芽、植株生長、產(chǎn)量、品質(zhì)的影響，篩選適宜的植物源營養(yǎng)素添加量和施用方法，以期為植物源營養(yǎng)素在黃瓜及其他蔬菜中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2017年7～9月在深圳市中國科學(xué)院仙湖植物園中進(jìn)行。

供試黃瓜品種為粵秀三號(hào)，試驗(yàn)前黃瓜種子需提前1 d晚上用清水浸泡12 h。供試植物源營養(yǎng)素由深圳市南亞熱帶植物多樣性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自制，是以中醫(yī)農(nóng)業(yè)理論為指導(dǎo)，以傳統(tǒng)中草藥為原料（如何首烏、菝葜、生姜、虎杖、苦參和千斤拔等），經(jīng)現(xiàn)代萃取技術(shù)精制而成，主要成分為植物多糖、植物蛋白、氨基酸、黃酮、酚酸、皂苷、甾醇、生物堿和微量元素等活性成分，pH值為5.5，有機(jī)質(zhì)含量（以烘干計(jì)）≥90%。供試營養(yǎng)液為Hoagland營養(yǎng)液。供試土壤為壤土，pH 5.88、有機(jī)質(zhì)含量6.10 g/kg。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 種子萌發(fā)試驗(yàn) 黃瓜種子萌發(fā)試驗(yàn)采用培養(yǎng)皿濾紙法。取直徑10 cm的培養(yǎng)皿，內(nèi)鋪濾紙2層，分別用不同濃度的植物源營養(yǎng)素水溶液（0、0.1、0.2、0.5、1、2 mg/L）浸濕，將100粒黃瓜種子均勻擺放于濾紙上，重復(fù)兩次，并保持培養(yǎng)皿濕潤。將培養(yǎng)皿放置于培養(yǎng)箱（25℃）內(nèi)，每隔12 h向培養(yǎng)皿內(nèi)添加相應(yīng)濃度的植物源營養(yǎng)素5 mL，保持培養(yǎng)皿內(nèi)濾紙濕潤，3 d后記錄發(fā)芽種子數(shù)，統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率［8-10］。

1.2.2 幼苗生長試驗(yàn) 黃瓜幼苗生長試驗(yàn)采用培養(yǎng)皿濾紙法。取直徑10 cm的培養(yǎng)皿，內(nèi)鋪濾紙2層，分別用含有不同濃度植物源營養(yǎng)素的Hoagland營養(yǎng)液（0.1、0.2、0.5、1、2 mg/L）浸濕，將10粒黃瓜種子均勻擺放于濾紙上，3次重復(fù)，并保持培養(yǎng)皿濕潤。以Hoagland營養(yǎng)液為對(duì)照進(jìn)行相同操作。將培養(yǎng)皿放置于培養(yǎng)箱（25℃）內(nèi)，每隔12 h向培養(yǎng)皿內(nèi)添加含有相應(yīng)濃度植物源營養(yǎng)素的Hoagland營養(yǎng)液5 mL，保持培養(yǎng)皿內(nèi)濾紙濕潤，直到第10天。10 d后待黃瓜幼苗長到一葉一心時(shí)，測定黃瓜幼苗的莖長、莖粗、葉面積、鮮重和干重［11-12］，其中莖長從根頸部到生長點(diǎn)為基準(zhǔn)測量，莖粗以第一片葉下部節(jié)間為基準(zhǔn)測量，葉面積采用等腰三角形法測定，鮮重和干重以全株幼苗為基準(zhǔn)測定。

1.2.3 盆栽試驗(yàn) 植物源營養(yǎng)素對(duì)黃瓜植株生長的影響采用盆栽試驗(yàn)。設(shè)葉面噴施0.3 mg/L植物源營養(yǎng)素、根部噴施0.3 mg/L植物源營養(yǎng)素、噴施清水（CK）3個(gè)處理，每個(gè)處理4次重復(fù)，每盆裝土5 kg、栽育苗高約4 cm的植株2棵，每盆用植物源營養(yǎng)素或清水100 mL，根部噴施第一次用100 mL植物源營養(yǎng)素與土壤混合后裝入盆中。將其放置在自然環(huán)境下進(jìn)行培養(yǎng)，之后每隔15 d施肥1次［13］。

移栽后25 d，測定黃瓜植株的株高、莖粗、節(jié)間長、葉面積，其中株高從根頸部到生長點(diǎn)為基準(zhǔn)測量，莖粗以第1片真葉下部節(jié)間為基準(zhǔn)測量，節(jié)間長以第4片真葉下部節(jié)間為基準(zhǔn)測量，葉面積采用等腰三角形法測定。黃瓜開花期，統(tǒng)計(jì)前3 d及盛花期任選3 d的各處理組的開花總數(shù)，各取平均值為開花初期和盛花期的開花數(shù)。移栽后40 d的上午10：00，采用Li-6400光合作用儀測定黃瓜植株倒六葉葉片的光合速率，每個(gè)葉片測量3次。黃瓜始果期開始，每天采摘各處理鮮瓜，待75 d生育期滿采摘其余所有鮮瓜，統(tǒng)計(jì)各處理產(chǎn)量，即為黃瓜總產(chǎn)量；同時(shí)對(duì)黃瓜進(jìn)行品質(zhì)分析：可溶性蛋白含量測定采用考馬斯亮藍(lán)G-250法、游離氨基酸含量測定采用水合茚三酮比色法、可溶性糖和還原糖含量測定采用蒽酮比色法、硝酸鹽含量測定采用紫外分光光度法、維生素C含量測定采用2，6-二氯酚靛酚鈉染色法［15-16］。移栽后75 d黃瓜拉秧后，測定植株地上鮮重、地上干重、地下鮮重和地下干重。

采用Excel和SPSS 18.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度的植物源營養(yǎng)素對(duì)黃瓜種子發(fā)芽率的影響

由圖1可知，不同濃度的植物源營養(yǎng)素處理黃瓜種子其發(fā)芽率不同，呈現(xiàn)低濃度促進(jìn)、高濃度抑制的趨勢。當(dāng)植物源營養(yǎng)素濃度在0.2 mg/L和0.5 mg/L時(shí)，黃瓜種子的發(fā)芽率顯著高于對(duì)照，其中0.2 mg/L植物源營養(yǎng)素處理的黃瓜種子發(fā)芽率最高為96%；當(dāng)植物源營養(yǎng)素濃度提高到1～2 mg/L時(shí)，其發(fā)芽率與對(duì)照差異不大。因此，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)要注意控制植物源營養(yǎng)素的濃度在0.2 mg/L。

圖1 不同濃度的植物源營養(yǎng)素對(duì)黃瓜種子發(fā)芽率的影響

2.2 不同濃度的植物源營養(yǎng)素對(duì)黃瓜幼苗生長的影響

從表1和表2可以看出，植物源營養(yǎng)素在低濃度時(shí)促進(jìn)黃瓜幼苗生長，而在高濃度時(shí)則抑制黃瓜幼苗生長。各指標(biāo)測定結(jié)果顯示，當(dāng)植物源營養(yǎng)素濃度在0.2 mg/L和0.5 mg/L時(shí)黃瓜幼苗生長狀態(tài)最優(yōu)，但大部分指標(biāo)差異不顯著。其中，莖粗、葉面積、葉片鮮重和干重在0.2 mg/L處理時(shí)達(dá)到最大值；而幼苗鮮重、根鮮重和干重在植物源營養(yǎng)素濃度為0.5 mg/L時(shí)出現(xiàn)最大值。在實(shí)際應(yīng)用中以0.2 mg/L為植物源營養(yǎng)素使用的最佳濃度。

在一定濃度范圍內(nèi)，黃瓜幼苗莖長、莖鮮重和干重隨著植物源營養(yǎng)素濃度的增加而增加，但當(dāng)濃度增加到10 mg/L時(shí)則完全抑制了黃瓜生長。其中，莖長的差異隨著時(shí)間的延長逐步顯現(xiàn)，可能是因?yàn)殡S著黃瓜幼苗的生長，植株?duì)I養(yǎng)器官開始快速生長，其對(duì)營養(yǎng)的需求越來越多，植物源營養(yǎng)素可以促進(jìn)植株對(duì)營養(yǎng)的吸收，同時(shí)能提供更全面的營養(yǎng)，因此，在一定濃度范圍內(nèi)，莖鮮重和干重也隨植物源營養(yǎng)素濃度的增加而增加。

表1 不同濃度的植物源營養(yǎng)素對(duì)黃瓜幼苗莖和葉片生長的影響

2.3 植物源營養(yǎng)素不同施用方法對(duì)黃瓜生長和品質(zhì)的影響

2.3.1 植物源營養(yǎng)素不同施用方法對(duì)黃瓜植株生長的影響 由表3可知，植物源營養(yǎng)素處理的黃瓜各指標(biāo)都優(yōu)于清水對(duì)照，而植物源營養(yǎng)素根部噴施處理的效果優(yōu)于葉面噴施。其中，根部噴施處理植株的莖粗、葉片數(shù)、節(jié)間長和葉面積均顯著高于對(duì)照，分別增長20.03%、28.17%、37.30%和17.72%，而株高與對(duì)照無顯著差別；葉面噴施處理植株除節(jié)間長與對(duì)照相比顯著增長了15.93%外，其他各指標(biāo)雖有所增長但均未達(dá)顯著差異水平。

2.3.2 植物源營養(yǎng)素不同施用方法對(duì)黃瓜葉片光合速率的影響 植物源營養(yǎng)素不同施用方法對(duì)黃瓜葉片光合速率的影響不同，葉面噴施處理、根部噴施處理和對(duì)照組的光合速率分別為16.03、15.32、10.43 μmol/m2·s。其中葉面噴施處理和根部噴施處理分別比對(duì)照提高53.67%和46.85%，說明植物源營養(yǎng)素可以提高黃瓜葉片的光合速率。

表2 不同濃度的植物源營養(yǎng)素對(duì)黃瓜幼苗鮮重、干重的影響

表3 植物源營養(yǎng)素不同施用方法對(duì)黃瓜植株生長的影響

2.3.3 植物源營養(yǎng)素不同施用方法對(duì)黃瓜開花情況的影響 由圖2可知，植物源營養(yǎng)素處理的黃瓜開花初期和盛花期的開花數(shù)都高于對(duì)照。開花初期，葉面噴施和根部噴施處理植株的開花數(shù)分別比對(duì)照提高33.33%和344.44%，說明根部噴施有助于黃瓜早期開花；盛花期，葉面噴施和根部噴施處理的開花數(shù)分別比對(duì)照提高13.24%和41.18%，根部噴施處理植株的開花數(shù)比葉面噴施處理提高24.68%?？梢姡参镌礌I養(yǎng)素采用根部噴施能顯著增加黃瓜開花數(shù)，說明根部噴施其營養(yǎng)物質(zhì)更易于積累在黃瓜生殖器官上。

圖2 植物源營養(yǎng)素不同施用方法對(duì)黃瓜開花情況的影響

2.3.4 植物源營養(yǎng)素不同施用方法對(duì)黃瓜干物質(zhì)積累和產(chǎn)量的影響 表4顯示，植物源營養(yǎng)素處理的黃瓜干物質(zhì)積累和產(chǎn)量等指標(biāo)均優(yōu)于對(duì)照。其中，葉面噴施處理的根鮮重、根干重顯著高于對(duì)照，而根部噴施處理黃瓜較對(duì)照有所增長但差異不顯著；葉面噴施處理植株的地上鮮重、地上干重較對(duì)照有較大幅度增長，而根部噴施處理較對(duì)照略有增長；根部噴施處理的瓜干重較對(duì)照增長顯著，而葉面噴施組較對(duì)照處理有所增長但差異不顯著；對(duì)于瓜鮮重、結(jié)瓜數(shù)和產(chǎn)量，根部噴施處理較對(duì)照有較大幅度增長，而葉面噴施處理較對(duì)照略有增長?？梢?，葉面噴施植物源營養(yǎng)素有利于黃瓜后期的營養(yǎng)生長，而根部噴施有利于植株后期的生殖生長。

表4 植物源營養(yǎng)素不同施用方法對(duì)黃瓜干物質(zhì)積累和產(chǎn)量的影響

2.3.5 植物源營養(yǎng)素不同施用方法對(duì)黃瓜品質(zhì)的影響 表5顯示，植物源營養(yǎng)素處理的黃瓜品質(zhì)優(yōu)于對(duì)照，而根部噴施處理優(yōu)于葉面噴施。其中，植物源營養(yǎng)素處理黃瓜的可溶性蛋白和可溶性氨基酸含量比對(duì)照增長顯著，葉面噴施和根部噴施處理植株的可溶性蛋白含量分別比對(duì)照提高50.62%和65.43%；可溶性氨基酸含量方面，葉面噴施和根部噴施處理分別比對(duì)照提高25.00%和32.76%。植物源營養(yǎng)素處理黃瓜中的硝酸鹽含量顯著低于對(duì)照，其在葉面噴施和根部噴施處理黃瓜中的含量分別比對(duì)照降33.62%和35.36%。與對(duì)照相比，植物源營養(yǎng)素處理黃瓜的可溶性糖和維生素C含量雖有增長但差異不顯著?？梢?，植物源營養(yǎng)素可有效提高黃瓜中可溶性蛋白和可溶性氨基酸的含量，同時(shí)對(duì)硝酸鹽在黃瓜中的積累有一定的抑制作用。

表5 植物源營養(yǎng)素不同施用方法對(duì)黃瓜品質(zhì)的影響

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)研究了植物源營養(yǎng)素對(duì)黃瓜種子萌發(fā)、生長和品質(zhì)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，植物源營養(yǎng)素可以提高黃瓜種子的發(fā)芽率，有效促進(jìn)黃瓜幼苗的生長，但不同的施用方法對(duì)黃瓜植株生長和瓜果品質(zhì)的影響不同。低濃度（0.2 mg/L）的植物源營養(yǎng)素使黃瓜種子發(fā)芽率提高了12.94%，植株莖粗、葉面積、葉片鮮重、葉片干重等也分別提高了11.43%、145.71%、26.59%和25.79%；高濃度（10 mg/L）的植物源營養(yǎng)素抑制了黃瓜種子的發(fā)芽和生長，而且隨著濃度的增加抑制作用越明顯。可見，植物源營養(yǎng)素濃度過高或過低都不利于黃瓜種子發(fā)芽和幼苗生長，在實(shí)際應(yīng)用中要注意控制使用濃度。在研究植物源營養(yǎng)素不同施用方法對(duì)黃瓜生長及品質(zhì)的影響時(shí)，發(fā)現(xiàn)根部噴施和葉面噴施均能促進(jìn)黃瓜生長和提高黃瓜品質(zhì)，其中根部噴施更有利于黃瓜生長初期的營養(yǎng)生長和后期的生殖生長，而葉面噴施則有利于黃瓜生長后期的營養(yǎng)生長。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，在植株生長初期可采用根部噴施，生長后期可根據(jù)不同目的采用不同施用方法。

植物源營養(yǎng)素是以中醫(yī)農(nóng)業(yè)為思想而開發(fā)的，由多種中草藥混合而成，有機(jī)質(zhì)含量高，營養(yǎng)元素平衡，可提升植物品質(zhì)，是一種新型、高效、環(huán)保、天然有機(jī)植物營養(yǎng)產(chǎn)品。植物源營養(yǎng)素中含有多種營養(yǎng)物質(zhì)，具有提高種子發(fā)芽率、提高種苗成活率、促進(jìn)作物生長、提高作物品質(zhì)和產(chǎn)量、改良土壤等作用。植物源營養(yǎng)素中含有的中藥活性成分在促進(jìn)植物生長方面發(fā)揮著重要作用，主要是因?yàn)橹兴幪崛∥镏胁粌H含有植物生長所需要的營養(yǎng)元素，而且還含有一些次生代謝物質(zhì)。例如，虎杖、何首烏等中藥提取物含有大量多酚類物質(zhì)，植物多酚是植物界最為重要的次生代謝產(chǎn)物之一，酚和醌可以相互轉(zhuǎn)化，植物多酚的酚羥基極易被氧化，具有很強(qiáng)的清除活性氧和自由基能力，一方面可通過還原反應(yīng)降低植物內(nèi)環(huán)境中氧含量，另一方面可作為供氫體釋放出氫與植物體內(nèi)的自由基結(jié)合，中止自由基引發(fā)的鏈鎖反應(yīng)，從而阻止氧化的繼續(xù)進(jìn)行，既是氧的活化劑，又是氧的載體，提高了植物適應(yīng)環(huán)境的能力［17-19］。中藥提取物中還含有多種營養(yǎng)物質(zhì)，有利于土壤微生物的生長繁殖，調(diào)節(jié)土壤的微生物菌群，利用土壤微生物的固定、分解、分泌作用，從而影響土壤中營養(yǎng)養(yǎng)分的變化，進(jìn)而起到有效改良土壤的作用［20-22］。例如，張淑紅等［23］發(fā)現(xiàn)苦參提取物能調(diào)節(jié)茄子根際微生物；周寶利等［24］利用苦參提取物處理茄子，發(fā)現(xiàn)其增加了茄子根際細(xì)菌、放線菌數(shù)量，抑制了真菌生長，增加了多種酶活性，進(jìn)而改善了茄子生長和根際土壤微生態(tài)環(huán)境。

中醫(yī)農(nóng)業(yè)是一個(gè)既古老又嶄新的領(lǐng)域，古老是因?yàn)槠湮镔|(zhì)基礎(chǔ)是傳統(tǒng)的中草藥，嶄新是因?yàn)槿谌肓爽F(xiàn)代高新科技，是傳統(tǒng)科學(xué)與現(xiàn)代科技的跨界融合［7］。中醫(yī)農(nóng)業(yè)不同于常規(guī)農(nóng)業(yè)，在生態(tài)種植和有機(jī)種植方面具有巨大優(yōu)勢，是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然方向，因此以中醫(yī)農(nóng)業(yè)為思想而產(chǎn)生的植物源營養(yǎng)素將具有廣闊的市場前景。植物源營養(yǎng)素是多種中草藥提取物混合而成，無環(huán)境污染問題，對(duì)人畜安全，而且還有不產(chǎn)生抗性、無藥害、肥效好、可兼治病蟲害、提高作物品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，為發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)提供了有效支持，將使大規(guī)模生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展成為可能，但植物源營養(yǎng)素在市場上的全面應(yīng)用還需要在更多的農(nóng)作物、園藝植物上做應(yīng)用試驗(yàn)，以進(jìn)一步驗(yàn)證其功效。

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