自制功能型营养液对缓解芹菜盐胁迫的效果研究

Study on Effects of Self-Made Functional Nutrient Solutions on Alleviating Celery Salt Stress

doi: 10.3969/j.issn.2096-7047.2024.02.004

赵玉静 Yujing ZHAO , 孙凯宁 Kaining SUN , 崔子良 Ziliang CUI

1 山东省淄博市临淄区农业技术服务中心山东淄博 255400 Agricultural Technology Service Center of Linzi District, Zibo City, Shandong Province, Zibo, Shandong 255400, China 2 山东省农业科学院山东济南 250100 Shandong Academy of Agricultural Sciences, Jinan, Shandong 250100, China 3 青岛农业大学山东青岛 266109 Qingdao Agricultural University, Qingdao, Shandong 266109, China

Author notes:

Correspondence to: 孙凯宁(1985—)，男，博士，副研究员，主要从事蔬菜营养与品质提升方面的工作；sunkaining-123@163.com

摘要：

以动物(虾粉、鱼粉、骨粉、角粉)、植物(豆粕、蘑菇、海藻、海带)的废弃物为主原料，通过酶解法分别制得动物营养液(DW)、植物营养液(ZW)，并以DW和ZW按体积比1∶1混合制得植物－动物混合营养液(ZD)。采用盆栽试验，研究了3种营养液在土壤含盐质量分数为0.3%条件下对芹菜生长的影响。试验共设11个处理，以不含盐土壤未施营养液的处理为对照1(CK1), 以含盐土壤未施营养液的处理为对照2(CK2)。结果表明：CK2处理受盐胁迫后，芹菜生长明显受到抑制；ZD稀释500倍的处理可增加芹菜株高，达到14.9 cm；ZW稀释1 000倍的处理分蘖数最多，根体积达到9.3 cm³，地上部的干、鲜质量以及地下部的鲜质量均高于其他处理的，叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量也最多。ZW稀释1 000倍的处理可明显提高芹菜的耐盐胁迫能力，促进其生长。

关键词：

酶解; 营养液; 盐胁迫; 芹菜; 品质;

Abstract：

Animal nutrient solution (DW) and plant nutrient solution (ZW) are prepared by enzymatic hydrolysis using wastes from certain animals (shrimp powder, fish powder, bone powder, horn powder) and plants (soya bean meal, mushroom, seaweed, kelp) as main raw materials and plant-animal mixed nutrient solution (ZD) are prepared by mixing DW and ZW in a 1∶1 volume ratio. A pot experiment is carried out to study the effects of these three nutrient solutions on the growth of celery in soil with a salt mass fraction of 0.3%. A total of 11 treatments are set up in the experiment, with the treatment of non-saline soil without nutrient solution as control 1 (CK1) and the treatment of saline soil without nutrient solution as control 2 (CK2). The results show that the growth of celery of treatment CK2 under salt stress is significantly inhibited. Treatment ZD diluted 500 times can increase the height of celery plants, reaching 14.9 cm. Treatment ZW diluted 1 000 times has the highest number of tillers with a root volume of 9.3 cm³; the dry and fresh weight of the aboveground parts and the fresh weight of the underground parts are higher than those of other treatments; chlorophyll a, chlorophyll b, and total chlorophyll content are also the highest. Treatment ZW diluted 1 000 times can significantly improve the ability of celery to tolerate salt stress and promote its growth.

Keyword：

enzymatic hydrolysis; nutrient solution; salt stress; celery; quality;

有机肥能够增加土壤的团粒结构，协调水分和空气的矛盾，稳定土壤温度，增强保水保肥性，丰富土壤微生物多样性^[1]。与普通有机肥类似，水溶性有机肥含有水溶性有机碳、氨基酸以及大量、中量和微量元素等组分，具有促生、抗逆、增产、提质、改良土壤等重要作用^[2-3]。与普通有机肥相比，水溶性有机肥因具有可水溶、肥效快、能被作物根系或叶面直接吸收等特点，使其在降低劳动强度和提高肥料利用率等方面呈现明显的优势^[4]。目前，水溶性有机肥主要采用腐殖酸、氨基酸、糖蜜、木醋液等可溶性有机物生产，受原料来源限制，难以大规模应用^[5-6]。

作物苗期是对盐胁迫最为敏感的时期，盐分过高会严重影响作物幼苗的正常生长^[7]。山东省设施菜田盐渍化已日趋严重^[8]，过多的盐分累积势必对作物生长产生盐胁迫。基于以上分析，本文以豆粕、蘑菇、海藻、虾粉、鱼粉、骨粉等废弃物为主原料，采用复合酶法制备水溶性有机酶解液，研究经复配后的酶解液对芹菜生长的影响，以期拓宽生产有机水溶肥的物料来源，为蔬菜在设施菜田盐渍化条件下的增产提质提供数据支持。

1 试验材料与方法

1.1 供试材料

1.1.1 功能型营养液的制备

以动物(虾粉、鱼粉、骨粉、角粉)、植物(豆粕、蘑菇、海藻、海带)废弃物为主原料，采用低温酶解工艺制得酶解原液，均采用蓝口瓶冷藏保存。对各类酶解原液进行适当稀释，使各类酶解液的可溶性盐浓度(EC值)基本接近。4种动物源物料的酶解液按照体积比1∶1∶1∶1复配得到动物营养液(DW)，4种植物源物料的酶解液按照体积比1∶1∶1∶1复配得到植物营养液(ZW)，将ZW和DW按照体积比1∶1复配制得植物－动物营养液(ZW)。各类酶解原液的pH、EC值及元素含量见表 1。

表 1

各类酶解原液的pH、EC值及元素含量

编号	原料	pH	EC值/(μS·cm^-1)	ρ(有机质)/(g·L^-1)	ρ(全氮)/(mg·L^-1)	ρ(全磷)/(mg·L^-1)	ρ(全钾)/(mg·L^-1)	ρ(总钠)/(mg·L^-1)
L1	虾粉	7.35	2 898	221.5	124.25	102	34	100
L2	鱼粉	7.06	3 926	238.7	145.25	86	139	52
L3	骨粉	8.50	3 106	125.7	173.25	95	155	40
L4	角粉	7.03	811.7	138.7	8.75	49	131	23
L5	豆粕	4.73	16 300	287.5	136.5	88	134	268
L6	蘑菇	4.99	8 448	86.7	14	93	105	194
L7	海藻	6.19	5 692	158.6	21	105	18	210
L8	海带	7.21	5 242	147.8	18	71	47	158

1.1.2 商品有机水溶肥

玉米提取液，ρ(有机质)为230 g/L，ρ(N+P₂O₅+K₂O)为180 g/L，诸城市浩辰生物科技有限公司；氨基酸，ρ(有机质)为220 g/L，ρ(N+P₂O₅+K₂O)为190 g/L，江苏麦安吉农业科技有限公司；蛋白肽，ρ(有机质)为200 g/L，ρ(N+P₂O₅+K₂O)为150 g/L，河南省中原化工研究院有限公司。

1.1.3 供试土壤

供试土壤取自山东省济南市济阳区曲堤镇连作20 a的黄瓜大棚，土质为潮土。采集0~20 cm土层土壤，多点随机取样，风干后过2 mm筛备用。供试土壤基本理化性状见表 2。

表 2

供试土壤基本理化性状

pH(1∶5)	EC值(1∶5)/(μS·cm^-1)	w(有机质)/(g·kg^-1)	w(全氮)/(g·kg^-1)	w(有效磷)/(mg·kg^-1)	w(速效钾)/(mg·kg^-1)
6.33	4 935	69.14	5.626	302.1	27

1.1.4 供试作物

供试作物为芹菜，品种为寿禾。

1.2 试验设计

采用盆栽试验，每个花盆(上口直径11.0 cm，底部直径8.7 cm，高9.9 cm)装干土280 g，试验设计见表 3。除了CK1外，其他各处理的土壤均加入NaCl并与土壤充分混匀，使土壤含盐质量分数为0.3%。选取长势一致的芹菜苗定植于花盆中，每个处理重复3次，共33盆。整个试验周期为35 d，结束后采集植物样品测定相应指标。盆栽置于培养室中统一管理，各处理的营养液分次、同时施入，每次施用量为50 mL，浇施时间视土壤干湿状况而定。

表 3

试验设计

处理	浇施的营养液
CK1	与动植物营养液等量的霍格兰营养液
CK2	与动植物营养液等量的霍格兰营养液
ZW1	植物营养液，稀释500倍
ZW2	植物营养液，稀释1 000倍
DW1	动物营养液，稀释500倍
DW2	动物营养液，稀释1 000倍
ZD1	植物－动物营养液，稀释500倍
ZD2	植物－动物营养液，稀释1 000倍
YM	玉米提取液，稀释500倍
AJS	氨基酸，稀释500倍
DT	蛋白肽，稀释1 000倍

1.3 测定指标

1.3.1 芹菜生长指标

用尺子测量芹菜株高，观察分蘖数；将植株从根茎部位切断，根浸入装水的量筒中，量筒内水量的体积变化即代表根系体积；称量植株地上部和地下部鲜质量；将植株地上部及地下部放入烘箱中于105 ℃杀青30 min，继续在70 ℃烘至质量不变，称量记录。

1.3.2 芹菜光合指标

叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量采用丙酮比色法测定；叶绿素相对含量(SPAD值)采用SPAD-502 PLUS便携式叶绿素检测仪(日本)测定。

1.3.3 芹菜品质指标

维生素C含量采用2, 6-二氯靛酚钠比色法测定；可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝法测定；硝酸盐含量采用比色法测定。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2007对试验数据进行处理和作图。采用SPSS 17.0软件对试验数据进行方差分析和LSD法多重比较。

2 结果与分析

2.1 自制功能型营养液对芹菜生长指标的影响

由图 1(其中不同小写字母表示处理间差异显著，P < 0.05，下同)可知，与CK2处理相比，ZW1、ZW2、ZD1和ZD2处理增加了芹菜幼苗的株高，其中ZW组增高约3%，ZD组增高约5%。由图 2可知，除ZW2处理的分蘖数较CK2处理的增加7%外，其余各处理的分蘖数均略有减少。由图 3可知，除DT处理外，其他各处理的根体积较CK2处理的均有所增加，其中ZW2处理的显著增加115%，其余处理的增加幅度约为50%。与CK1处理相比，CK2处理的株高降低36%，分蘖数减少4%，根体积显著减少60%。同原料两个浓度梯度对株高的影响无显著性差异，DW1处理的分蘖数较DW2处理的显著降低，ZW2处理的根体积较ZW1处理的显著增加。

图 1

不同处理的芹菜株高

图 2

不同处理的芹菜分蘖数

图 3

不同处理的芹菜根体积

由表 4可知：ZW2和ZD1处理的地上部鲜质量分别较CK2处理的增加了19.4%和8.2%，ZW1处理与CK2处理相近，而AJS处理的显著减少了37.5%；ZW2和ZD2处理的地下部鲜质量较CK2处理的增加约1倍，AJS处理的则减少了7.6%，其余各处理的增幅为5.2%~40.7%。

表 4

不同处理的芹菜地上部、地下部鲜质量和干质量

处理	地上部		地下部
处理	鲜质量/g	干质量/g	鲜质量/g	干质量/g
CK1	27.09±1.83 a	2.54±0.43 a	9.57±0.95 a	1.05±0.31 a
CK2	12.53±1.39 bcd	1.18±0.10 c	3.83±0.41 c	0.59±0.11 cd
ZW1	12.78±2.98 bcd	1.64±0.16 b	4.96±1.59 c	0.37±0.03 de
ZW2	14.96±1.32 b	1.86±0.18 b	7.77±1.60 ab	0.48±0.08 de
DW1	9.24±0.70 de	0.94±0.11 cd	4.03±0.99 c	0.40±0.02 de
DW2	10.26±3.66 cde	1.24±0.27 c	4.86±1.23 c	0.33±0.03 e
ZD1	13.56±2.60 bc	1.07±0.29 cd	5.39±0.73 c	0.71±0.04 bc
ZD2	12.43±0.93 bcd	0.97±0.25 cd	7.47±1.44 b	0.87±0.14 ab
YM	10.71±0.63 cde	0.85±0.08 cd	5.14±1.17 c	0.34±0.05 e
AJS	7.83±1.64 e	0.87±0.05 cd	3.54±0.53 c	0.29±0.04 e
DT	8.02±0.58 e	2.54±0.12 d	4.39±0.60 c	0.38±0.09 de
注：1)同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著(P < 0.05)，下同

2.2 自制功能型营养液对芹菜光合指标的影响

由表 5可看出：自制功能型营养液各处理按叶绿素总量由大到小排序为ZW2＞ZD1＞ZD2＞ZW1＞DW2＞DW1，其中ZW2、ZD1、ZD2处理的叶绿素总量较CK2处理的分别显著增加了81.2%、61.7%、42.9%，ZW1、DW2、DW1处理的叶绿素总量与CK2处理的接近；YM、DT、AJS处理的叶绿素总量较CK2处理的分别降低了7.5%~17.3%；就同一营养液不同浓度而言，ZW2处理的叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量较ZW1处理的显著增加，ZD2、ZD1处理则呈现相反的趋势。

表 5

不同处理的芹菜叶片叶绿素含量mg/L

处理	ρ(叶绿素a)	ρ(叶绿素b)	ρ(叶绿素总量)
CK1	1.98±0.20 a	1.01±0.04 a	2.99±0.17 a
CK2	0.84±0.09 e	0.49±0.03 ef	1.33±0.07 fg
ZW1	1.05±0.09 d	0.49±0.05 ef	1.54±0.13 e
ZW2	1.59±0.12 b	0.82±0.07 b	2.41±0.18 b
DW1	0.79±0.03 e	0.56±0.06 de	1.35±0.08 efg
DW2	0.87±0.11 e	0.60±0.11 d	1.47±0.13 ef
ZD1	1.43±0.07 c	0.72±0.05 c	2.15±0.12 c
ZD2	1.27±0.03 c	0.63±0.04 d	1.90±0.07 d
YM	0.82±0.09 e	0.41±0.03 f	1.23±0.07 gh
AJS	0.71±0.03 e	0.39±0.03 f	1.10±0.05 h
DT	0.76±0.05 e	0.44±0.04 f	1.20±0.04 gh

由图 4可知：与CK2处理相比，ZD2处理可以显著增加芹菜叶片的SPAD值，增幅达到13.8%；ZW1、ZW2、DW2、ZD1处理的芹菜叶片SPAD值有所增加，但差异未达到显著性水平；DW1、YM、AJS、DT处理的芹菜叶片SPAD值则有所降低，其中AJS、DT处理的降幅分别为13.8%、10.8%；同一营养液不同浓度处理间的芹菜叶片SPAD值无显著性差异。

图 4

不同处理的芹菜叶片SPAD值

2.3 自制功能型营养液对芹菜品质指标的影响

由图 5和图 6综合来看：ZW1、ZW2、ZD1、ZD2处理可以缓解盐分胁迫对芹菜维生素C和可溶性蛋白含量产生的负面影响，其中表现最好的是ZD2处理，较CK2处理可分别增加芹菜维生素C和可溶性蛋白含量达9.1%、38.2%，其次是ZW1处理，分别较CK2处理的提高7.5%和35.1%；DW1、YM、AJS和DT处理的则有所降低。

图 5

不同处理的芹菜维生素C含量

图 6

不同处理的芹菜可溶性蛋白含量

由图 7可知：各处理的芹菜硝酸盐含量较CK2处理的均有所降低，其中ZW1处理的降幅最大，达15.2%；ZD1和DW1处理的分别降低了6.1%和5.3%。

图 7

不同处理的芹菜硝酸盐含量

3 结语

研究表明，氨基酸类物质作为一种植物生物刺激素可以缓解植物遭受的盐胁迫，显著提高植物的耐盐性，缓解盐胁迫对植物生长发育的抑制程度，同时改善植物的生理特性^[9-10]。本研究通过酶解法对多种植物和动物原料进行处理，制得的功能型营养液中含有多种氨基酸和生物活性物质。在盐胁迫下，本研究中的动植物源营养液均可促进根系生长，而植物源营养液可以增加幼苗鲜质量，促进芹菜的正常生长发育，如ZW2处理可增加根体积115%，同时可增加地上部鲜质量19.4%、地上部干质量57.6%。

叶片是植物进行光合作用的主要器官，高浓度NaCl会严重破坏植物叶片的结构和功能，使得叶绿素含量下降，减弱叶片的光合作用^[11-13]。外源氨基酸可提高作物叶片叶绿素含量，增强幼苗光合作用。ZW2处理的叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量均高于其他处理的，其中叶绿素总量达到2.41 mg/L，较CK2处理的增加81.2%。

综合考虑生长、生理和品质指标，本研究中ZW2处理的效果较好，可以有效缓解盐胁迫对芹菜生长的胁迫效应。

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