岳天，茆學(xué)華，程樂樂，馮曉慧

(杭州三得農(nóng)業(yè)科技有限公司，浙江 杭州 311199)

有機(jī)肥替代化肥是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)之一[1-6]。其中，有機(jī)水溶肥受到廣泛關(guān)注，其較好的溶解性可以迅速提高土壤速效養(yǎng)分的含量[7]、促進(jìn)團(tuán)聚體的形成[8]、加速有機(jī)質(zhì)的分解[9]、利于土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化[10]，從而為植物生長提供良好的環(huán)境條件，促進(jìn)作物生長，提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[11-12]。

有機(jī)水溶肥中的大分子有機(jī)碳(相對(duì)分子質(zhì)量≥5 ku)，分解慢，難以被微生物快速利用，但對(duì)提高團(tuán)聚體有機(jī)碳有一定的貢獻(xiàn)率[13]。而相對(duì)分子質(zhì)量≤1 ku的小分子有機(jī)碳，可以快速增強(qiáng)土壤微生物的活性，促進(jìn)大團(tuán)聚體的形成而增強(qiáng)土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性，有利于土壤對(duì)作物的穩(wěn)定輸出[13-14]。Weiss等[15]認(rèn)為，相對(duì)分子質(zhì)量<600 u的有機(jī)物可以為作物提供直接營養(yǎng)源。也有研究表明，小分子量碳的外源加入，可以增強(qiáng)土壤的礦化強(qiáng)度[16]，促進(jìn)植物的營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和吸收利用。同時(shí)，小分子有機(jī)物質(zhì)(以碳為主)的加入可以快速增加土壤中的溶解性有機(jī)碳，快速構(gòu)建土壤微生物群落，促進(jìn)水穩(wěn)性團(tuán)聚體形成[17-18]。但也有研究者指出，外源有機(jī)碳小分子的輸入并不是越多越好，過高的輸入會(huì)導(dǎo)致土壤有機(jī)碳的波動(dòng)，破壞土壤的原生體系[13]，建議以20%～50%進(jìn)行替代效果較好[19-20]。

基于前人的研究結(jié)論，本試驗(yàn)以番茄、黃瓜作為試驗(yàn)對(duì)象，在保持土壤基本性質(zhì)的基礎(chǔ)上，以小分子有機(jī)水溶肥替代常規(guī)肥料的30%，探究小分子有機(jī)水溶肥替代部分常規(guī)肥料后對(duì)番茄、黃瓜在產(chǎn)量、外在品質(zhì)和內(nèi)在品質(zhì)上的不同影響。為小分子有機(jī)水溶肥的應(yīng)用提供實(shí)踐價(jià)值，為我國農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)方面提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地基本情況

試驗(yàn)樣地選在浙江省桐廬縣橫村鎮(zhèn)杜預(yù)村金源蔬菜基地，中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，溫暖濕潤，四季分明，雨量充沛(年降水量為1 420 mm)，平均氣溫15.9 ℃。具有春多雨、夏濕熱、秋氣爽、冬干冷的氣候特征。土壤為紅壤土類的黃紅壤亞類，有機(jī)質(zhì)4.16%，全氮0.31 g·kg-1、堿解氮199.40 mg·kg-1、速效鉀558.60 mg·kg-1、有效磷207.58 mg·kg-1、pH 5.59。

番茄和黃瓜均采用育苗移栽方式，品種分別為浙粉702和夏之光，每畦種植2行，按45 cm的株距開穴，移栽時(shí)間為2018年4月。

1.2 處理設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)3個(gè)處理，試驗(yàn)處理分別為：1)小分子有機(jī)水溶肥+70%常規(guī)施肥處理；2)常規(guī)施肥處理；3)清水對(duì)照處理。3個(gè)處理的施肥用量及施肥時(shí)間見表1。試驗(yàn)小區(qū)面積為20 m2。采用隨機(jī)區(qū)組排列方式，重復(fù)3次。以上各處理均在常規(guī)基肥：每667 m2施腐熟羊糞1 000 kg，45%復(fù)合肥20 kg(含氮、磷、鉀均15%)和生石灰50 kg的基礎(chǔ)上進(jìn)行。基肥在騰茬后均勻撒施地表，再進(jìn)行旋耕入土，整平、作畦。

表1 各個(gè)試驗(yàn)處理施肥時(shí)間及施肥用量

供試肥料為杭州三得農(nóng)業(yè)科技有限公司提供的小分子有機(jī)水溶肥料(原料為甘蔗糖蜜發(fā)酵廢液，有機(jī)質(zhì)含量為250 g·L-1，平均粒徑為76 nm)，常規(guī)肥料為通用型水溶肥(20-20-20，河北中保綠農(nóng)作物科技有限公司產(chǎn))和高鉀型水溶肥(12-8-40，河北中保綠農(nóng)作物科技有限公司產(chǎn))。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 可食用部分生物產(chǎn)量(鮮質(zhì)量)

各小區(qū)單獨(dú)收獲，現(xiàn)場(chǎng)稱重計(jì)算各小區(qū)內(nèi)黃瓜、番茄可食部分的生物產(chǎn)量(鮮質(zhì)量)。每個(gè)小區(qū)各隨機(jī)選取黃瓜、番茄10個(gè)，667 m2產(chǎn)量按株數(shù)進(jìn)行換算。

1.3.2 品質(zhì)特性

對(duì)上述每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取的10個(gè)番茄和黃瓜，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)其單果質(zhì)量、果長、果徑等外觀品質(zhì)。并送至農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品及轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(杭州)測(cè)定其VC含量(參照GB 5009.86—2016)、可溶性糖含量(參照GB 5009.8—2003)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

本試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用3次重復(fù)的平均值，利用Micorsoft Excel 2010和SPSS 13.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素方差分析和最小顯著差數(shù)(LSD)法對(duì)番茄、黃瓜的不同性狀指標(biāo)進(jìn)行顯著性分析和多重比較，顯著性水平設(shè)定為P=0.05和P=0.01。

2 結(jié)果與分析

2.1 小分子有機(jī)水溶肥對(duì)番茄、黃瓜在可食用部分產(chǎn)量的影響

從表2可以看出，小分子有機(jī)水溶肥+70%常規(guī)施肥的處理能顯著提高番茄和黃瓜的可食用部分產(chǎn)量。與清水對(duì)照相比小分子有機(jī)水溶肥+70%常規(guī)施肥處理在番茄上每667 m2增產(chǎn)38.7%，在黃瓜上每667 m2增產(chǎn)29.3%。并且，與常規(guī)施肥相比，小分子有機(jī)水溶肥+70%常規(guī)施肥的處理在番茄上每667 m2增產(chǎn)8.3%，在黃瓜上每667 m2增產(chǎn)7.3%。這說明小分子有機(jī)水溶肥可以替代部分常規(guī)化肥，且有著提高化肥利用率的作用。

表2 不同處理對(duì)番茄、黃瓜在可食用部分產(chǎn)量的影響

2.2 小分子有機(jī)水溶肥對(duì)番茄、黃瓜在外在品質(zhì)的影響

從表3可知，小分子有機(jī)水溶肥+70%常規(guī)施肥與常規(guī)施肥和清水對(duì)照相比，可以顯著提高番茄和黃瓜的外在品質(zhì)。在番茄上，與常規(guī)施肥相比，在果長、果徑、單果質(zhì)量上分別提高6.3%、3.5%和11.0%；在黃瓜上，與常規(guī)施肥相比，在果長、果徑、單果質(zhì)量上分別提高1.1%、6.0%和12.0%。

表3 不同處理對(duì)番茄和黃瓜在外在品質(zhì)的影響

2.3 小分子有機(jī)水溶肥對(duì)番茄、黃瓜在內(nèi)在品質(zhì)的影響

從表4可知，在VC含量上，小分子有機(jī)水溶肥+70%常規(guī)施肥的處理與常規(guī)施肥相比，在番茄上差異顯著，增長率為5.1%；在黃瓜上差異極顯著，增長率為7.5%。對(duì)可溶性糖的影響，3種處理后的番茄和黃瓜均無顯著差異。

表4 不同處理對(duì)番茄和黃瓜在內(nèi)在品質(zhì)的影響

3 討論

小分子有機(jī)物作為肥料添加劑替代部分化肥已被廣泛認(rèn)可[21-23]?，F(xiàn)已證實(shí)，植物根系除吸收礦質(zhì)元素外，還可直接吸收小分子有機(jī)物。可以說，小分子水溶有機(jī)營養(yǎng)為植物生長提供重要的生長動(dòng)力。在本試驗(yàn)中，小分子有機(jī)水溶肥的外源輸入可提高作物產(chǎn)量和外觀品質(zhì)，這說明小分子養(yǎng)分為植物的養(yǎng)分供應(yīng)發(fā)揮了作用，其主要原因可能是：1)本試驗(yàn)中使用的小分子有機(jī)水溶肥平均粒徑為76 nm，存在更小的小分子物質(zhì)可通過微管(直徑約25 nm)、微絲(直徑約7 nm)和胞間連絲管(直徑約5 nm)進(jìn)行物質(zhì)傳輸，尤其對(duì)于同化配位的有機(jī)離子態(tài)元素(傳統(tǒng)意義上認(rèn)為只有糖類、核酸等可以通過胞間連絲)，拓寬了運(yùn)輸途徑，促進(jìn)作物生長；2)本試驗(yàn)中的有機(jī)水溶肥料的更小級(jí)分子處于介觀尺寸(小于1 nm)，即分子本身具有相干性，滿足能量級(jí)需求激發(fā)量子躍遷，可通過隧穿快速進(jìn)入植物體內(nèi)，被植物吸收利用；3)小分子有機(jī)物可更快速為微生物匹配營養(yǎng)，促進(jìn)微生物的分解速度，持續(xù)為作物提供可吸收態(tài)的營養(yǎng)。萬菁娟[24]和張繼旭[25]的研究中也提到小分子肥料作為沖施肥進(jìn)入土壤后，有促進(jìn)土壤的有機(jī)質(zhì)迅速分解、加速土壤礦化、活躍養(yǎng)分和水分、增加微生物活性的作用[13,26-27]。

在內(nèi)在品質(zhì)上，本研究中，隨著小分子碳的輸入，VC含量有所增加，而可溶性糖含量無顯著變化。本研究認(rèn)為，不同來源和配比均會(huì)影響小分子物的輸入效能，導(dǎo)致作物吸收轉(zhuǎn)化的作用途徑不同，從而產(chǎn)生不同的靶向物質(zhì)。例如，外源型D型單糖類結(jié)構(gòu)小分子在植物體內(nèi)定向合成二糖，起到增強(qiáng)光合速率和糖類物質(zhì)的合成[21]的作用。Kaewpradit等[28]認(rèn)為，小分子碳可影響脲酶和淀粉酶的數(shù)量和活性，從而對(duì)作物不同的內(nèi)含物含量產(chǎn)生影響。周麗平等[29]提到，不同小分子量物質(zhì)處理對(duì)玉米葉片中的碳水化合物、酯類物質(zhì)或蛋白質(zhì)類物質(zhì)的含量均存在不同程度的影響。本試驗(yàn)中，對(duì)VC有顯著影響而對(duì)可溶性糖含量無影響的原因可能是，試驗(yàn)所使用的小分子肥料對(duì)芳香性物質(zhì)存在定向轉(zhuǎn)化而非糖類，芳香性物質(zhì)在果質(zhì)的特征風(fēng)味起到一定作用[30-31]。此推斷還需在今后的研究工作中證實(shí)，針對(duì)不同作物進(jìn)行廣泛的小分子肥料試驗(yàn)，以研究其中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化機(jī)理。

目前，市場(chǎng)上的有機(jī)水溶肥多為大分子態(tài)，需要通過微生物的作用促進(jìn)養(yǎng)分釋放達(dá)到培肥利地的作用。而小分子有機(jī)水溶肥不僅可以增加作物的吸收效率，還可以為微生物提供營養(yǎng)環(huán)境，在提高肥料利用率以及代替?zhèn)鹘y(tǒng)化肥上有不可忽視的作用。但值得注意的是，小分子有機(jī)水溶肥施肥量過高會(huì)導(dǎo)致碳氮比失調(diào)，引起氮和磷的生物固定[32]和團(tuán)聚體穩(wěn)定性的下降[33]，導(dǎo)致優(yōu)勢(shì)菌種的形成[34]。并且小分子有機(jī)水溶肥單獨(dú)使用不能完全供給作物充足的營養(yǎng)物質(zhì)，必須通過合理利用有機(jī)養(yǎng)分的資源，實(shí)現(xiàn)有機(jī)-無機(jī)相結(jié)合，才能達(dá)到養(yǎng)分利用最大化，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)性生產(chǎn)。