任鴻濛任玉敏周彥超賈仕軍李 威黃 垚

(1.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院ABT 研究開(kāi)發(fā)中心,北京 100091; 2. 北京艾比蒂生物科技有限公司,北京102200; 3.人人實(shí)驗(yàn)(北京)科技有限公司,北京 102299)

菠菜(SpinaciaoleraceaL.)為速生蔬菜,生長(zhǎng)期短,生長(zhǎng)速度快,營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期需要有充足的氮素供應(yīng)葉叢生長(zhǎng)[1],才能提高產(chǎn)量,增進(jìn)品質(zhì)[2]。氮元素是植物所必需的化學(xué)元素之一,在所有植物的生長(zhǎng)周期都有大量的需求[3]。 有研究表明,無(wú)機(jī)氮肥大量施用會(huì)引起菠菜硝酸鹽、亞硝酸鹽含量的提高[4],而增施緩效氮、有機(jī)態(tài)氮以及銨態(tài)氮可降低菠菜硝酸鹽的含量[5]。

氨基酸在土壤氮元素組成中占據(jù)較大的比例,是植物能夠吸收利用的一種氮源[6],可直接被植物莖葉吸收[7],對(duì)植物生長(zhǎng)以及品質(zhì)等有著重要的影響[8]。 目前,對(duì)于氨基酸葉面肥的研究與應(yīng)用較為廣泛。 氨基酸葉面肥除可以為作物提供營(yíng)養(yǎng),進(jìn)而提高產(chǎn)量外,還具有提高作物抗病性、刺激和調(diào)節(jié)植物快速生長(zhǎng)、增強(qiáng)植物的代謝等功能[9]。 氨基酸種類(lèi)多樣,不同氨基酸具有不同的生理功能。 如丙氨酸和組氨酸對(duì)水稻的營(yíng)養(yǎng)作用效果超過(guò)硫酸銨,而蛋氨酸和苯丙氨酸對(duì)水稻的營(yíng)養(yǎng)作用較差[10]。 多數(shù)氨基酸噴施于芹菜葉面的效果低于等氮量的無(wú)機(jī)氮肥,丙氨酸和絲氨酸甚至?xí)?duì)芹菜的正常生長(zhǎng)起到一定的抑制作用[11]。

甘氨酸是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單、分子量最小的氨基酸[12],是草甘膦、增甘磷等除草劑或調(diào)節(jié)劑的合成原料,作為有機(jī)合成的一種重要的合成原料和中間體,廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品等行業(yè)[13]。研究表明,甘氨酸可以提高番茄葉片的可溶性糖、游離氨基酸以及各器官的氮元素含量[14],且在一定程度上番茄植株干物質(zhì)量、總氮量、地上部和根系游離氨基酸、可溶性蛋白、地上部可溶性糖含量隨甘氨酸濃度上升而增加。 彭勇等在冬棗的研究中發(fā)現(xiàn),甘氨酸可以提高冬棗果實(shí)的著色個(gè)數(shù)、著色面積以及果實(shí)中可溶性糖含量[15]。 宋世威研究了相同濃度的無(wú)機(jī)氮和氨基酸態(tài)氮對(duì)甜瓜幼苗的影響,結(jié)果表明甘氨酸能夠作為甜瓜的良好氮源,可以提高甜瓜根系的氮素分配比例[16]。

目前,關(guān)于甘氨酸的肥料應(yīng)用研究多集中于水培和土壤施肥方面,對(duì)于其葉面噴施商品化應(yīng)用的研究較少。 本研究以大葉菠菜為試驗(yàn)材料,研究葉面噴施不同濃度的甘氨酸水溶肥對(duì)盆栽大葉菠菜生長(zhǎng)指標(biāo)的影響,確定合適的葉面噴施使用濃度,為甘氨酸葉面肥研發(fā)和商品化應(yīng)用提供理論參考。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2021 年10 ～12 月在北京艾比蒂生物科技有限公司溫室內(nèi)進(jìn)行,試驗(yàn)采用的大葉菠菜種子采購(gòu)于壽光欣欣然園藝有限公司。 菠菜栽培采用32 孔穴盤(pán),育苗基質(zhì)采用V 草炭∶V 珍珠巖∶V 有機(jī)肥= 7 ∶2 ∶1,商品有機(jī)肥采購(gòu)于中化(煙臺(tái))作物營(yíng)養(yǎng)有限公司。

1. 2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)以噴施清水為空白對(duì)照,設(shè)甘氨酸水溶肥100 ～500 倍5 個(gè)濃度梯度,共計(jì)6 個(gè)處理。試驗(yàn)采用單因素完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),每穴盤(pán)為1次重復(fù),每個(gè)處理3 次重復(fù),每個(gè)重復(fù)32 株,試驗(yàn)菠菜總計(jì)576 株。

將菠菜種子直接播種于32 孔穴盤(pán)中,每孔播種5 粒,以保證出苗整齊。 幼苗第2 片真葉葉長(zhǎng)達(dá)到2 cm 以上時(shí),進(jìn)行間苗,每穴保留1 株健壯的菠菜苗。 隨后進(jìn)行第1 次葉面肥噴施,噴施時(shí),葉片正面、葉背噴施均勻,以葉面噴濕為準(zhǔn),每次噴施葉面肥溶液250 ml(3 盤(pán))。 第1 次葉面施肥后,間隔14 d 進(jìn)行第2 次葉面施肥,共噴施2 次。

配制甘氨酸含量不低于100 g/L、微量元素(Cu、Fe、Mn、Zn、B、Mo)含量不低于20 g/L 的液體含氨基酸水溶肥料[17]。

1. 3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

第2 次噴施完15 d 后,每處理每穴盤(pán)隨機(jī)選取24 株幼苗進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。 株高、根長(zhǎng)采用毫米刻度尺測(cè)量,基徑粗采用游標(biāo)卡尺測(cè)量,葉片數(shù)量采用人工計(jì)數(shù),葉綠素SPAD 含量及葉片氮含量采用TYS-4N 手持式SPAD 葉綠素儀測(cè)定,地上部干鮮質(zhì)量用精度為0.001 的電子天秤稱(chēng)量。

1. 4 數(shù)據(jù)處理

采用WPS Office 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、制表;采用DPS V 9.01 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,采用LSD 法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)(α=0.05)。

2 結(jié)果與分析

2. 1 甘氨酸噴施濃度對(duì)菠菜植株生長(zhǎng)的影響

甘氨酸噴施濃度對(duì)菠菜植株生長(zhǎng)的影響見(jiàn)表1。

由表1 可知,甘氨酸不同噴施濃度對(duì)菠菜苗株高有顯著影響。 10%甘氨酸400 倍葉面噴施處理菠菜苗平均株高最大,為9. 46 cm;10%甘氨酸100 倍葉面噴施菠菜苗平均株高處理最低,為8.52 cm。 各處理間大小順序?yàn)?400 倍＞CK＞500倍＞300 倍＞200 倍＞100 倍,其中清水和10%甘氨酸400 倍、500 倍葉面噴施處理的菠菜苗平均株高顯著高于100 倍處理,其余各處理無(wú)顯著差異。

表1 甘氨酸噴施濃度對(duì)菠菜植株生長(zhǎng)的影響Table 1 Effects of glycine spraying concentration on the growth of spinach

甘氨酸噴施濃度對(duì)菠菜苗根長(zhǎng)無(wú)顯著影響。其中,10%甘氨酸100 倍葉面噴施處理的菠菜苗平均根系長(zhǎng)度最大,為17.28 cm;CK 處理的菠菜苗平均根系長(zhǎng)度最小,為15.57 cm。 各處理間大小順序?yàn)?100 倍＞300 倍＞400 倍＞200 倍＞500 倍＞CK。

甘氨酸噴施濃度對(duì)菠菜苗基徑粗有顯著影響。 CK 處理的菠菜苗平均基徑粗最大, 為1.26 mm;10%甘氨酸200 倍葉片噴施處理的菠菜苗平均基徑粗最小,為1. 05 mm。 各處理間大小順序?yàn)?CK ＞100 倍＞300 倍＞500 倍＞400 倍＞200 倍,其中CK 處理的菠菜苗平均基徑粗顯著高于200 倍、400 倍和500 倍處理,200 倍處理的菠菜苗平均基徑粗顯著低于CK 和100 倍處理。

綜上,高濃度甘氨酸水溶肥葉面噴施抑制菠菜苗株高的生長(zhǎng),株高明顯低于低濃度葉噴及清水對(duì)照;甘氨酸噴施濃度對(duì)菠菜苗根的生長(zhǎng)均有促進(jìn)作用,對(duì)菠菜基徑粗的生長(zhǎng)均有抑制作用。

2. 2 甘氨酸噴施濃度對(duì)菠菜葉片形態(tài)的影響

甘氨酸噴施濃度對(duì)菠菜葉片數(shù)量和形態(tài)的影響見(jiàn)表2。

S32X將性能提高10倍，為應(yīng)用程序內(nèi)的軟件開(kāi)發(fā)工作減少90%，跨應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)減少40%以上；令汽車(chē)安全，防護(hù)和空中(OTA)能力邁上新臺(tái)階。以此來(lái)面對(duì)不斷汽車(chē)不斷的更新?lián)Q代，也為未來(lái)汽車(chē)上市的速度加快步伐。

表2 甘氨酸噴施濃度對(duì)菠菜葉片數(shù)量和形態(tài)的影響Table 2 Effects of glycine spraying concentration on leaf number and leaf morphology of spinach

由表2 可知,甘氨酸噴施濃度對(duì)菠菜苗平均葉片數(shù)無(wú)顯著影響。 其中,10%甘氨酸500 倍葉面噴施處理的單株平均葉片數(shù)最多為8. 21 片;400 倍處理的單株平均葉片數(shù)最少為7. 75 片。各處理間平均葉片數(shù)大小順序?yàn)?500 倍＞CK ＞200 倍＞300 倍＞100 倍＞400 倍。

甘氨酸噴施濃度對(duì)菠菜苗葉片長(zhǎng)度有顯著影響。 10%甘氨酸500 倍葉面噴施處理的菠菜苗平均葉片長(zhǎng)度最大為4.02 cm;100 倍處理的菠菜苗平均葉片長(zhǎng)度最小為3.25 cm。 各處理間大小順序?yàn)?500 倍＞400 倍＞300 倍＞200 倍＞CK ＞100倍,其中500 倍處理的菠菜苗平均葉片長(zhǎng)度顯著大于CK 和100 倍、200 倍處理,100 倍處理的菠菜苗平均葉片長(zhǎng)度顯著小于其余各處理。

甘氨酸噴施濃度對(duì)菠菜苗葉片寬度有顯著影響,10%甘氨酸300 倍葉面噴施處理的菠菜苗平均葉片寬度最大為1.84 cm;200 倍處理的菠菜平均苗葉片寬度最小為1.57 cm。 各處理間大小順序?yàn)?300 倍＞500 倍＞CK ＞400 倍＞100 倍＞200倍,其中300 倍處理的菠菜苗平均葉片寬度顯著大于100 倍和200 倍處理。

甘氨酸噴施濃度對(duì)菠菜苗葉片厚度有顯著影響,10%甘氨酸300 倍葉面噴施處理的菠菜苗平均葉片厚度最大為0. 58 mm;500 倍處理的菠菜苗平均葉片厚度最小為0.53 mm。 各處理間大小順序?yàn)?300 倍＞400 倍＞CK＞200 倍＞100 倍＞500倍,其中300 倍處理的菠菜苗平均葉片厚度顯著高于100 倍、200 倍和500 倍處理;100 倍和500倍處理的菠菜苗平均葉片厚度顯著低于300 倍和400 倍處理。

綜上,高濃度甘氨酸水溶肥葉面噴施有利于葉片長(zhǎng)度、寬度和厚度的增長(zhǎng),低濃度甘氨酸葉面噴施有利于葉片數(shù)量的增加。

2. 3 甘氨酸噴施濃度對(duì)菠菜葉片葉綠素和氮含量的影響

甘氨酸噴施濃度對(duì)菠菜葉片葉綠素和氮含量的影響見(jiàn)表3。 由表3 可知,甘氨酸噴施濃度對(duì)菠菜苗葉片SPAD 葉綠素含量有顯著影響。 10%甘氨酸100 倍葉面噴施處理的菠菜苗葉片SPAD值最高為34.06;300 倍處理的菠菜苗葉片SPAD值最小為29.79。 各處理間大小順序?yàn)?100 倍＞200 倍＞400 倍＞500 倍＞CK ＞300 倍,其中100 倍和200 倍處理的葉片SPAD 值顯著大于CK 和300 倍處理,300 倍處理的葉片SPAD 值顯著低于其余各處理。

表3 甘氨酸噴施濃度對(duì)菠菜葉片的影響Table 3 Effects of glycine spraying concentration on spinach leaves

甘氨酸噴施濃度對(duì)菠菜苗葉片氮含量有顯著影響。 10%甘氨酸100 倍葉面噴施處理的菠菜苗葉片氮含量最高為13. 43 mg/g;300 倍處理的菠菜苗葉片氮含量最低為12. 08 mg/g。 各處理間大小順序?yàn)?100 倍＞200 倍＞400 倍＞500 倍＞CK＞300 倍,其中100 倍和200 倍處理的葉片SPAD 值顯著大于CK 和300 倍處理,300 倍處理的葉片SPAD 值顯著低于其余各處理。綜上,10%甘氨酸100 倍和200 倍葉面噴施,可顯著提高葉片SPAD 葉綠素含量和氮含量。

2. 4 甘氨酸噴施濃度對(duì)菠菜植株干鮮重的影響

甘氨酸噴施濃度對(duì)菠菜植株干鮮重的影響見(jiàn)表4。

表4 甘氨酸噴施濃度對(duì)菠菜植株干鮮重的影響Table 4 Effects of glycine spraying concentration on dry and fresh weight of spinach

由表4 可知,甘氨酸噴施濃度對(duì)菠菜苗地上部鮮重有顯著影響。 10%甘氨酸300 倍葉面噴施處理的菠菜苗平均單株鮮重最大,為2.54 g;100倍處理的菠菜苗平均單株鮮重最小,為1. 78 g。各處理間大小順序?yàn)?300 倍＞400 倍＞500 倍＞CK＞200 倍＞100 倍,其中10%甘氨酸300 倍葉面噴施處理的菠菜苗平均單株地上部鮮重顯著大于CK、100 倍、200 倍和500 倍處理,100 倍處理的菠菜苗地上部鮮重顯著低于其余各處理。

甘氨酸噴施濃度對(duì)菠菜苗地上部干重有顯著影響。 10%甘氨酸300 倍葉面噴施處理的菠菜苗平均單株地上部干重最大,為0.22 g;100 倍處理的菠菜苗平均單株地上部干重最小,為0. 16 g。各處理間大小順序?yàn)?300 倍＞400 倍＞500 倍＞CK＞200 倍＞100 倍,其中10%甘氨酸300 倍葉面噴施處理的菠菜苗平均單株地上部干重顯著大于其余各處理,100 倍處理的菠菜苗地上部干重顯著低于其余各處理。

甘氨酸噴施濃度對(duì)菠菜苗地上部干鮮比有顯著影響。 10%甘氨酸100 倍葉面噴施處理的平均地上部干鮮比最大,為9.19%;500 倍處理的平均地上部干鮮比最小,為8. 27%。 各處理間大小順序?yàn)?100 倍＞200 倍＞CK ＞300 倍＞400 倍＞500倍,其中100 倍處理的地上部干鮮比顯著高于CK、300 倍、400 倍和500 倍處理,500 倍處理的地上部干鮮比顯著低于CK、100 倍、200 倍和300 倍處理。

綜上,10%甘氨酸300 倍葉面噴施可使菠菜單株鮮重提高20. 59%,干重提高20. 55%,地上部干鮮比降低了0.11%。 100 倍葉面噴施抑制了地上部干鮮重的提高,但地上部比對(duì)照增長(zhǎng)提高了4.94%。

3 討論與結(jié)論

本研究表明,甘氨酸水溶肥葉面噴施對(duì)菠菜不同部位的生長(zhǎng)具有不同的作用。 其中,不同濃度甘氨酸葉面噴施對(duì)菠菜根長(zhǎng)生長(zhǎng)具有不同程度的促進(jìn)作用,這與王小麗等在白菜上的研究結(jié)果相似[18]。 甘氨酸分子量較小,可發(fā)揮自身氨基酸態(tài)氮的特性,易于被植物吸收利用,直接對(duì)植株生長(zhǎng)產(chǎn)生影響,適宜濃度甘氨酸能顯著促進(jìn)植株尤其是根系的生長(zhǎng),促進(jìn)植株對(duì)于礦質(zhì)元素的吸收,保障植株的健康生長(zhǎng)[19]。

高濃度甘氨酸水溶肥葉面噴施有利于葉片長(zhǎng)度、寬度、厚度以及SPAD 葉綠素含量、氮含量的提高,有利于地上部干鮮比的增長(zhǎng),但不利于葉片數(shù)量的增加,也會(huì)對(duì)菠菜的株高生長(zhǎng)起到抑制作用。

這與李科等在菠菜施肥研究的結(jié)果有一定差異,可能是由于植物葉面和根系補(bǔ)充氮肥的吸收利用原理不同有關(guān)[1]。 李秋菊研究發(fā)現(xiàn),氨基酸葉面肥可顯著提高白菜單株產(chǎn)量[20],但對(duì)株高、株幅、葉球高度等沒(méi)有顯著影響,可能是因?yàn)榘被崛~面肥對(duì)植株單一方面的生長(zhǎng)影響有限,但提高了超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)及氮代謝關(guān)鍵酶等的活性[21],使葉綠素含量增加,通過(guò)多個(gè)方面的疊加影響,最終提高了菠菜的產(chǎn)量[22]。

有研究表明,適宜濃度的有機(jī)態(tài)氮甘氨酸可作為氮源促進(jìn)白菜的生長(zhǎng),低濃度下作用效果隨濃度的增加而升高,但濃度過(guò)高反而抑制白菜的生長(zhǎng)[23]。 10%甘氨酸水溶肥100 倍和200 倍葉面噴施抑制菠菜莖葉生長(zhǎng),300 ～500 倍葉面噴施可促進(jìn)菠菜莖葉生長(zhǎng),其中300 倍葉面噴施可使菠菜單株鮮重提高20. 59%,干重提高20. 55%,是對(duì)菠菜產(chǎn)量增長(zhǎng)促進(jìn)作用最明顯的使用濃度。但本次試驗(yàn)僅在菠菜上進(jìn)行了10%甘氨酸水溶肥100 ～500 倍葉面噴施2 次的試驗(yàn),其在其他作物葉面噴施的最適濃度和使用次數(shù)有待進(jìn)一步進(jìn)行探究。