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本文作者:王廷芹作者單位:廣東海洋大學農學院
莧菜是莧科莧屬1a生植物,又名米莧、赤莧、雁來紅等,莧菜按其顏色分紅莧、綠莧和紅綠雜色3種。其營養價值豐富,并具有較好的醫用價值[1]。我國醫學認為,莧菜還是一種保健蔬菜[2]。另外,莧菜抗病蟲能力強,是一種天然的無公害綠色食品[3]。海綠素原材料是來自大西洋海域中的天然海藻,呈現獨特的海洋綠色,含天然海藻酸大于40g/L,富含螯合態微量元素以及氮、磷、鉀等多種養分,是目前中國唯一的采用保護性工藝生產的無公害海藻類營養劑,對作物安全無毒,可迅速植物吸收,具有促根保苗、增強抗病、改善品質、增加產量等多重作用。在黃瓜、番茄、小麥、大豆、花生、葡萄等作物所做的試驗表明,使用海藻肥可提高種子發芽率,促進根系發育和主莖的粗大,刺激根莖對土壤養分的吸收,對作物的產量、品質、保鮮以及抗病蟲害方面均具有極大的作用[4-7]。在國外,海藻肥作為苗木、花卉、果樹、農作物及草坪等的肥料廣泛使用,南非、英國、新西蘭是生產海藻肥最為成功的國家,每年都生產上千噸的海藻液體肥[8]。我國對海藻肥的研究比較晚,孫盈萍等[9]在棉花生產上試驗表明,海綠素對棉花的生長發育具有促進作用,對棉花黃萎病有一定的抑制作用。該試驗研究海綠素在莧菜上的應用價值,以期為莧菜生產提供一定理論基礎。
1材料與方法
1.1試驗材料
供試材料為湛江偉坤牌尖葉白骨莧菜。海綠素由北京新禾豐農化資料有限公司提供,主要成分為天然海藻酸。天然海藻酸≥40g/L,富含純天然植物源生長素、細胞分裂素、赤霉素等調節劑和海藻酸、維生素、低聚糖等植物活性因子。N+P2O5+K2O≥440g/L;Cu+Fe+Mn+Zn+B≥20g/L。
1.2試驗方法
試驗于廣東海洋大學主校區后山基地進行。2009年7月1日播種,每個小區面積為2m2。采用條播方式,10cm×10cm的密度進行間苗。常規管理,選擇1.20mL/L(處理1)、1.70mL/L(處理2)、2.20mL/L(處理3)3種濃度的海綠素分別在7月25日(播后25d)、7月30日(播后30d)、8月4日(播后35d)對莧菜進行葉面噴施,清水作為對照(CK)。分別在7月27日(播后27d)、8月1日(播后32d)、8月6日(播后37d)、8月9日(播后40d)取樣測定指標,3次重復。
1.3項目測定
分別于播后27、32、37和40d取對照和其它處理的莧菜樣品10株,利用游標卡尺在每株莧菜的真葉上面1cm處進行樣品2個對立方向的植株莖的粗度測定。利用直尺從每株莧菜下端生根處開始到上端生長點處為止測量植株的株高。利用直尺測量每株莧菜葉片的最大長度(a)和最大寬度(b),并統計葉數(n)[10],計算葉面積。于播后40d,從各處理中各取有代表性的莧菜樣品10株,利用電子天平稱量樣品的單株鮮重、地上部鮮重和地下部鮮重。烘干后稱量單株干重、地上部干重和地下部干重。播后27、32、37和40d取功能葉,測定葉綠素含量[11]、可溶性蛋白含量[12]、可溶性糖含量[12]、維生素C含量[12]、氨基酸含量[12]、游離脯氨酸含量[12]和丙二醛含量[12]。
2結果與分析
2.1對植株莖粗的影響
由表1可知,播后27d,除處理1低于對照外,其它處理均高于對照,只有處理2與處理1及對照達到顯著差異,其它無顯著差異;播后32d,除處理3低于對照外,其它處理均高于對照,除處理2和處理3及對照存在顯著性差異,其它處理與對照差異不顯著;播后37d,各處理的莖粗均高于對照,處理間差異情況與播后27d類似。播后40d,各處理的莖粗均高于對照,只有處理1、處理2與對照達到顯著性差異,處理中,只有處理2與處理3存在顯著性差異。可見適宜濃度海綠素處理可增加莧菜的莖粗,并且在莧菜的不同生長發育期,其作用效應是有所不同的。
2.2對植株株高的影響
由表2可知,播后27d,除處理3與對照的株高相同外,其它處理的株高均高于對照,除處理2與對照、處理3間存在顯著性差異外,其它處理間無顯著性差異;播后32d,各處理的株高均高于對照,處理2的株高最大,達到9.40cm,處理間差異情況與播后27d類似;播后37d,處理的株高均大于對照,處理2的株高最大,達到16.74cm,處理間差異情況與播后27d類似;播后40d,除處理3的株高低于對照外,其它處理均高于對照,只有處理2與對照間存在顯著性差異,其它處理間無顯著性差異。可見海綠素處理可增加莧菜的株高,并且在莧菜的不同生長發育期,其作用效應是有所不同的。
2.3對植株葉面積的影響
由表3可知,播后27d,各處理間無顯著性差異,其中處理3的葉面積最大,對照次之,最小的是處理1;播后32d,各處理間無顯著性差異,處理1的葉面積最大,對照最小;播后37d,各處理的葉面積均高于對照,除處理2與其它處理均存在顯著性差異外,其它處理間無顯著性差異;播后40d,各處理間均無顯著性差異,處理2的葉面積最大。可見海綠素處理可增加莧菜的葉面積,以1.70mL/L增大效果最好。并且在莧菜的不同生長發育期,其作用效應是有所不同的。
2.4對植株葉片數的影響
由表4可知,播后27d,處理3的葉片數最高,處理2次之,處理1和對照相同,各處理間均無顯著性差異;播后32d,處理2的葉片數最高,各處理的葉片數均高于對照,處理1、2與對照達到顯著性差異,其它處理間無顯著性差異;播后37d,處理2的葉片數最高,除處理1、處理2與對照間和處理1、2與處理3間存在顯著性差異外,其它無顯著性差異;播后40d,處理2與其它處理均達到顯著性差異,處理1與處理3間存在顯著性差異,其它處理間無差異。可見海綠素處理可增加莧菜的葉片數,并且在莧菜的不同生長發育期,其作用效應是有所不同的。
2.5對莧菜單株鮮重和地上部鮮重/地下部鮮重的影響
由表5可知,各處理的單株鮮重均高于對照,其中處理2的單株鮮重最重,達到5.02g,處理1次之,處理3與對照相差不大,只有處理2與對照、處理3間達到顯著性差異,其它處理間無顯著性差異,說明1.70mL/L濃度的海綠素增產效果最好。地上部鮮重/地下部鮮重的值只有處理2高于對照,處理2的地上部鮮重/地下部鮮重的值最大,達到10.90。處理2與其它處理、對照之間均達到了顯著性差異,而其它處理間均不存在顯著性差異。說明過高或過低的濃度都會降低地上部鮮重/地下部鮮重的比值。
2.6對葉片葉綠素含量的影響
由表6可知,播后27d,各處理的葉片葉綠素含量均高于對照;除處理1、2與對照達到顯著性差異外,其它處理間無顯著性差異;播后32d,只有處理3的葉綠素含量低于對照,處理2與對照、處理3間達到顯著性差異,其它處理間無顯著性差異;播后37d,只有處理3的葉綠素含量低于對照,處理2與其它處理間均達到顯著性差異,其它處理間無顯著性差異;播后40d,只有處理3的葉綠素含量低于對照,除處理1、2與對照間和處理1、2與處理3間存在顯著性差異外,其它處理間無差異。可見,適宜濃度海綠素可提高葉片葉綠素的含量,過高的濃度反而降低了葉片葉綠素的含量,在莧菜的不同生長發育期,其作用效應也是有所不同的。
2.7對莧菜葉片脯氨酸含量的影響
由圖1可知,在莧菜生長發育過程中,3個濃度海綠素處理和對照的葉片脯氨酸含量變化趨勢基本一致,脯氨酸含量先下降再逐漸上升,上升到一定高度后又下降。由表7可知,播后27d,各處理的脯氨酸含量均高于對照,處理2的含量最大,達19.92μg/g,只有處理2與對照達到顯著性差異,其它處理間均無顯著性差異;播后32d,各處理的脯氨酸含量均高于對照,處理1的含量最大,達22.55μg/g,除處理1、2與對照存在顯著性差異外,其它處理間無差異;播后37d,各處理的脯氨酸含量均高于對照,處理2的含量最大,達到42.42μg/g,只有處理2與對照達到顯著性差異,其它處理間均未達到顯著性差異;播后40d,只有處理3的脯氨酸含量低于對照,除處理2與對照、處理3存在顯著性差異外,其它處理間均無顯著性差異。可見,海綠素處理可提高脯氨酸的含量,1.70mL/L海綠素效果最好,不同濃度處理在不同生育期,其作用效應有所不同。
2.8對莧菜葉片丙二醛含量的影響
由圖2可知,在莧菜的生長過程中丙二醛的變化趨勢是先上升,后緩慢下降,再急劇下降,最后基本保持不變。由表8可知,播后27d,只有處理2的丙二醛含量高于對照,處理2、對照與處理1、3達到顯著性差異;播后32d,各處理的丙二醛含量均低于對照,除處理1與對照、處理1與處理3不存在顯著性外,其它處理間均存在顯著性差異;播后37d,各處理的丙二醛含量均低于對照,各處理與對照均達到顯著性差異,處理間均無顯著性差異,播后40d,除處理1、2與對照間和處理1、2與處理3間存在顯著性差異外,其它處理間無顯著性差異。可見,海綠素處理可以降低莧菜丙二醛含量,不同濃度處理在不同生育期,其作用效應有所不同。
2.9對莧菜品質的影響
由表9可知,只有處理3的可溶性總糖含量低于對照,除處理2與對照、處理3達到顯著性差異外,其它處理間均無顯著性差異,說明中、低濃度的海綠素有利于提高莧菜的可溶性總糖含量,處理2的效果最好。各處理的維生素C含量均低于對照,除處理3與對照未達到顯著性差異外,其它處理與對照均存在顯著性差異,說明海綠素處理會降低維生素C的含量。只有處理3的可溶性蛋白含量低于對照,除處理2與對照、處理3存在差異顯著外,其它處理間無顯著性差異,說明中、低濃度海綠素有利于提高可溶性蛋白的含量。只有處理3的氨基酸含量低于對照,處理2與處理3、對照存在顯著性差異,處理1與處理3達到顯著性差異,說明中、低濃度海綠素有利于提高葉片的氨基酸含量,高濃度海綠素會降低葉片氨基酸的含量。各處理的干物質含量均低于對照,處理2的干物質含量最低,只有9.75%。其次是處理1,處理3與對照相同,且各處理間都沒有達到顯著性差異,說明海綠素處理會降低干物質含量。
2.10對莧菜產量和經濟系數的影響
由表10可知,各處理的地上部鮮重均高于對照,只有處理2與對照達到顯著性差異;處理間均未達到顯著性差異。處理中,以處理2的地上部鮮重最重,達4.56g。各處理的經濟系數都比對照高,只有處理2與對照、處理3間達到顯著性差異,其它處理間無顯著性差異。可見,海綠素處理可提高莧菜的地上部鮮重及經濟系數,從而提高莧菜的產量。
3討論
海綠素中是含海藻酸水溶性肥料,海藻酸水溶性肥料是一種新型的葉面肥料。配方中添加生物源植物助劑,可迅速被植物葉、莖、枝、果吸收利用,使用效果明顯[13]。噴施海藻肥可增加番茄植株的株高,提高番茄植株的根冠比[14],施用海藻酸肥料的大豆比正常施肥有效分枝數增加,增加了百粒重[15]。在莧菜生長的不同時期噴施海綠素,可以促進莧菜的生長發育。該試驗中,莧菜的過程中,生長初期,各處理的株高,莖粗,葉面積都與對照沒有很大的差異性。播后32d,1.70mL/L海綠素處理的植株株高、莖粗大于對照,其它處理間相差不大。生長后期,海綠素處理的株高、莖粗均比對照高,以1.70mL/L海綠素處理效果最好,其次是1.20mL/L,最差的是2.20mL/L。說明,中等濃度的海綠素最能促進莧菜的生長發育,高濃度處理促進效果最差。海綠素的藥效發揮慢,但發揮時間長。此研究結果與其它研究者在大豆[15]、蘋果[16]、桃[17]、番茄[18]、棉花[9]上的報道一致。
葉綠素含量是表征植物光合作用強弱的重要參數,葉綠素含量的下降是葉片衰老最明顯的表現[19]。海綠素可以提高棉花[9]和番茄[20]葉片的葉綠素含量。該試驗中,莧菜生長初期,低、中、高濃度海綠素肥處理均有增加葉綠素含量的作用,中、低濃度的處理效果比高濃度好,生長中期,高濃度處理的葉片葉綠素含量比對照少,生長后期,低濃度處理的葉片葉綠素含量下降的速度很快。說明,適宜濃度的海綠素肥處理具有增加葉綠素含量和穩定葉綠素的效應,高濃度海綠素的增加效果不明顯,低濃度的海綠素發揮時間快,但后勁較差。可見,適宜濃度的海綠素處理能夠提高莧菜的葉綠素含量,從而提高植物的光合性能,促進植株生長。
海綠素能增強植株的抗逆性,它通過強化作物自身營養,調節植株生理進程,有效提高作物對干旱、寒冷、高溫、鹽堿等逆境的適應能力[21]。該試驗中,在莧菜的生長過程,各處理的莧菜的丙二醛含量均低于對照,播后27d,2.20mL/L濃度海綠素處理的莧菜的丙二醛(MDA)上升的最緩慢,播后32d,中、低濃度處理和對照的丙二醛含量呈下降趨勢,但是高濃度處理還是成緩慢上升的趨勢,說明高濃度海綠素處理的發揮作用的時間比較晚且效果最好。由于海藻液肥中的甜菜堿等活性物質的存在而誘導了脯氨酸含量的提高,對番茄的抗逆性具有重要的意義[22]。在莧菜生長過程中,除了播后40d,除高濃度處理的脯氨酸含量與對照無顯著差異外,其它處理的莧菜的脯氨酸含量基本都高于對照。在生長前期,各處理對脯氨酸含量的影響相差不大,播后37d,1.70mL/L濃度海綠素處理增加脯氨酸的含量效果最好。說明,適宜海綠素處理有助于提高莧菜的脯氨酸含量,提高其抗逆性。
可溶性總糖、蛋白質、氨基酸及維生素C的含量是蔬菜重要的品質指標。蛋白質是一切生命的物質基礎,蛋白質是構成各類細胞原生質的主要物質,核蛋白及其相應的核酸是遺傳的物質基礎。蔬菜里含有可溶性總糖,它是對人體健康非常有益的營養物質。植物體內碳素營養狀況以及農產品的品質性狀,常以可溶性總糖含量作為重要指標[23]。氨基酸是一種重要的生命物質,是組成蛋白質的基本單位,也是蛋白質的分解產物,由于參與機體正常代謝和許多生理機能而受到重視。
鄭懷訓等[24]研究表明,海藻肥料可以提高番茄蔗糖、還原糖和維生素C含量,但經海綠素處理的莧菜的維生素C含量是下降的,這一結果有待進一步研究。該試驗中,中等濃度海綠素處理的葉片的可溶性總糖和可溶性蛋白含量最大,其次是低濃度海綠素處理,但是高濃度海綠素處理的可溶性總糖和可溶性蛋白含量低于對照,說明中、低濃度海綠素有助于提高可溶性總糖和可溶性蛋白的含量,而高濃度海綠素處理不利于可溶性總糖和可溶性蛋白的積累。但是所有的海綠素處理的維生素C含量均低于對照,并且隨著海綠素濃度的增加,維生素C的含量也隨著增加,說明海綠素處理會降低莧菜維生素C的含量。
在番茄[17]、大白菜[25]、荷蘭彩椒[26]上的試驗都表明,海藻肥料有明顯的增產效果。該試驗中,低、中、高濃度海綠素肥處理均有增產的作用,以中等濃度海綠素處理的莧菜的整株鮮重、地上部鮮重、經濟系數都是最大的,高、低濃度海綠素處理的整株鮮重、地上部鮮重、經濟系數相差不大。但是,中等濃度的海綠素處理的干物質含量是最小的,其它2個處理與對照相差不大。說明中等濃度的海綠素處理的莧菜存在高產低質的趨勢。
隨著栽培技術的不斷進步,蔬菜的生長期已越來越短,而隨著環境污染的加劇,蔬菜的病蟲害也越來越重,絕大部分蔬菜需要連續多次放藥后才能成熟上市。綠色蔬菜作為未來的發展趨勢,我們需要做的是既要促進蔬菜產量品質的提高,又要減輕蔬菜的農藥殘留問題。解決這一問題的一種有效而又快速的方法是施用降農藥殘留促作物生長的葉面肥。海綠素是目前采用保護性工藝生產的無公害海藻類營養劑,有效提高作物抗逆性能,對藥害有明顯的緩解作用,改善作物品質、增加產量[21]。