李俊鵬 陳日遠 劉厚誠 宋世威 蘇 蔚 孫光聞

（華南農(nóng)業(yè)大學園藝學院，廣東廣州 510642）

有機碳肥主要是指在水中能夠快速溶解、植物容易吸收的有機碳化合物肥料，如糖、醇、酸等，根據(jù)結(jié)構(gòu)復雜程度分為簡單有機碳肥（如氨基酸、單糖等）和復雜有機碳肥（如腐殖酸、多糖等）（廖宗文 等，2017）。項國棟和鄒德乙（2017）研究表明，葉面噴施600 倍液液態(tài)腐殖酸肥料（可溶性腐殖酸≥3%，養(yǎng)分含量N+P2O5+K2O≥15%）的甘藍產(chǎn)量顯著高于清水對照，增產(chǎn)13.48%。林翠蘭等（2006）研究表明，葉面噴施800 倍液天露腐殖酸有機碳肥（腐殖酸含量≥40 g·L-1，NPK 含量≥200 g·L-1），菜薹（菜心）增產(chǎn)10.0%～16.2%，苦瓜增產(chǎn)14.2%～18.7%。

在植物生長過程中，碳營養(yǎng)主要通過自然界中的CO2獲得，但這種天然補碳方式難以滿足植物對碳的大量需求，導致植物產(chǎn)生缺碳現(xiàn)象。同時碳是光合作用中必需的底物，植物體中缺乏碳元素，會限制植物正常的生長發(fā)育。雖然目前研究發(fā)現(xiàn)有機碳肥對植物生長發(fā)育具有一定影響，但有機碳肥如何影響植物內(nèi)在生理活動和代謝水平仍需進一步探討。

葉用萵苣（Lactuca sativaL.）又名生菜，為菊科萵苣屬一、二年生草本植物，按照葉片的形態(tài)可以分為結(jié)球、皺葉和散葉類型。其含有多種營養(yǎng)物質(zhì)，市場需求量大，生長周期較短，是人們餐桌上常見的蔬菜種類之一。本試驗采用水培方式，以全年耐抽薹生菜為試材，研究葉面噴施不同濃度液態(tài)有機碳肥對葉用萵苣生長、品質(zhì)以及碳、氮代謝相關(guān)酶活性的影響，從而確定有機碳肥在水培葉用萵苣上的最佳使用濃度，以期為有機碳肥在蔬菜生產(chǎn)中應(yīng)用提供理論依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗于2020 年10—12 月在華南農(nóng)業(yè)大學園藝學院設(shè)施園藝溫室內(nèi)進行。供試葉用萵苣品種為全年耐抽薹生菜，高華種子有限公司生產(chǎn)，以水培方式進行栽培。供試肥料為超級活力碳液態(tài)有機碳肥，加拿大黑土有限責任公司生產(chǎn)，主要成分為腐殖酸，含量為12%。

設(shè)置5 個有機碳肥濃度處理：CK，清水；T1，有機碳肥稀釋1 600 倍；T2，有機碳肥稀釋1 200 倍；T3，有機碳肥稀釋800 倍；T4，有機碳肥稀釋400 倍。每處理4 次重復，每重復10 株。

10 月27 日播種育苗，育苗基質(zhì)為泥炭∶椰糠＝1∶1（體積比）；幼苗三葉一心時，定植于15 L 水培箱中，營養(yǎng)液為1/2 霍格蘭配方營養(yǎng)液。定植7 d 后，進行不同濃度有機碳肥處理，均勻、定量噴施于葉片的正面和背面，對照噴施等量清水；每隔7 d 噴施1 次，共噴施3 次，第1 次每株噴施5 mL，第2、3 次每株噴施10 mL。之后常規(guī)栽培管理，12 月15 日采收，每處理隨機選取6 株，測定生長指標、總?cè)~綠素含量、氮積累量；剩余植株液氮速凍研磨，-80 ℃冰箱保存，后續(xù)測定品質(zhì)指標和碳、氮代謝相關(guān)酶活性。

1.2 測定項目及方法

1.2.1 生長指標 使用直尺測量株高、最大葉長、最大葉寬；植株根部用自來水清洗干凈，并用吸水紙吸干，從莖基部分開，使用電子天平分別稱量地上部、根鮮質(zhì)量，然后分別置于烘箱105 ℃殺青15 min，75 ℃烘干至恒重，再使用萬分之一電子天平分別稱量地上部、根干質(zhì)量。

1.2.2 總?cè)~綠素含量 取新鮮葉片0.5 g，采用分光光度法測定總?cè)~綠素含量（張憲政，1986）。

1.2.3 品質(zhì)指標 取速凍研磨后的樣品，采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量，采用考馬斯亮藍法測定可溶性蛋白質(zhì)含量，采用鉬藍比色法測定VC含量，采用水楊酸法測定硝酸鹽含量（李合生，2000）。

1.2.4 碳、氮代謝酶活性 取速凍研磨后的樣品，參照張志良和瞿偉菁（2003）的方法測定蔗糖磷酸合成酶（SPS）、蔗糖合成酶（SS）活性；參照李合生（2000）的方法測定硝酸還原酶（NR）活性；參照Magalhaes 和Huber（1991）的方法測定谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸脫氫酶（GDH）活性；參照Singh 和Srivastava（1986）的方法測定谷氨酸合成酶（GOGAT）活性。

1.2.5 植株地上部氮積累量 取地上部烘干樣品，研磨成粉，采用硫酸-雙氧水消煮，凱氏定氮法（鮑士旦，2000）測定氮含量，計算氮積累量。

地上部氮積累量＝地上部氮含量×地上部干質(zhì)量

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)處理與分析均使用SPSS 22.0 軟件，作圖采用Excel 軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度有機碳肥對葉用萵苣生長指標和總?cè)~綠素含量的影響

由表1 可以看出，葉面噴施有機碳肥各濃度處理的葉用萵苣株高、最大葉長、最大葉寬、地上部及根鮮干質(zhì)量均高于對照，其中1 200 倍液（T2）處理的效果最佳，各指標均顯著高于對照。

表1 不同濃度有機碳肥對葉用萵苣生長指標和總?cè)~綠素含量的影響

隨著有機碳肥施用濃度的增加，葉用萵苣葉片總?cè)~綠素含量呈先增加后減少的變化趨勢，1 200倍液（T2）處理下達到最大值（表1）。

2.2 不同濃度有機碳肥對葉用萵苣品質(zhì)的影響

由表2 可以看出，隨著有機碳肥施用濃度的增加，葉用萵苣葉片可溶性蛋白質(zhì)含量和VC 含量呈先增加后減少的變化趨勢，均在1 200 倍液（T2）處理下達到最大值，且VC 含量顯著高于對照。而800 倍液（T3）處理的可溶性糖含量最高，硝酸鹽含量最低。

表2 不同濃度有機碳肥對葉用萵苣品質(zhì)的影響

2.3 不同濃度有機碳肥對葉用萵苣碳、氮代謝相關(guān)酶活性的影響

由圖1 可見，葉面噴施不同濃度有機碳肥的葉用萵苣葉片蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性均高于對照，除1 600 倍液（T1）處理外均與對照差異達顯著水平，且在1 200 倍液（T2）處理下SPS 活性最高；蔗糖合成酶（SS）活性同樣在1 200 倍液（T2）處理下最高，但各處理間差異不顯著。

圖1 不同濃度有機碳肥對葉用萵苣碳代謝相關(guān)酶活性的影響

由圖2 可見，與對照相比，1 200 倍液（T2）、800 倍液（T3）和400 倍液（T4）有機碳肥處理均顯著提高了葉用萵苣葉片硝酸還原酶（NR）活性，1 600 倍液（T1）和1 200 倍液（T2）處理顯著提高了谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸合成酶（GOGAT）活性，1 200 倍液（T2）和800 倍液（T3）處理顯著提高了谷氨酸脫氫酶（GDH）活性；NR、GS、GDH、GOGAT 活性均為1 200 倍液（T2）處理最高。

圖2 不同濃度有機碳肥對葉用萵苣氮代謝相關(guān)酶活性的影響

2.4 不同濃度有機碳肥對葉用萵苣地上部氮積累量的影響

由圖3 可見，葉面噴施有機碳肥各濃度處理的葉用萵苣地上部氮積累量均顯著高于對照，其中1 200 倍液（T2）處理下達到最大值。

圖3 不同濃度有機碳肥對葉用萵苣地上部氮積累量的影響

3 結(jié)論與討論

碳元素是植物必需的基礎(chǔ)元素之一，施用有機碳肥對植物生長發(fā)育具有一定的促進作用。例如，竹炭處理對甘藍（卷心菜）葉綠素含量、光合作用和熒光特性均有促進影響，從而提高了其光能利用效率，對干物質(zhì)的積累產(chǎn)生積極效果（張敏霞 等，2016）。本試驗結(jié)果表明，葉面噴施液態(tài)有機碳肥促進了葉用萵苣生長和生物量積累，其中1 200 倍液處理的效果最佳，株高、最大葉長、最大葉寬、地上部及根鮮干質(zhì)量均顯著高于對照。葉用萵苣干質(zhì)量的增加可能是由于有機碳肥通過擴大葉用萵苣的葉長和葉寬，使葉面積得到增加，光合色素含量也相應(yīng)增多，因此光合作用產(chǎn)生更多光合產(chǎn)物促進生物量的提高從而影響其干質(zhì)量，而且總?cè)~綠素含量顯著高于對照，碳代謝中SPS 活性顯著增加，也表明有更多的光合產(chǎn)物生成，對干質(zhì)量的增加具有積極影響；葉用萵苣鮮質(zhì)量增加可能是由于有機碳肥使葉面積增加促進蒸騰作用，導致吸水量增多。

周超等（2013）研究表明，葉面噴施600 倍液腐殖酸葉面肥的西瓜產(chǎn)量顯著高于對照，增產(chǎn)43.75%；并且顯著改善西瓜品質(zhì)，可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、VC 含量均顯著增加。柳洪鵑等（2011）研究表明，施用腐殖酸可以顯著提高收獲期甘薯塊根中可溶性糖含量。本試驗中，與對照相比，1 200倍液液態(tài)有機碳肥處理能夠增加水培葉用萵苣可溶性蛋白質(zhì)和可溶性糖含量，顯著增加VC 含量，同時降低硝酸鹽含量。可溶性蛋白質(zhì)含量的增加可能與氮代謝相關(guān)酶活性的顯著增加有關(guān)。液態(tài)有機碳肥稀釋1 200 倍時，NR、GS、GDH、GOGAT 等氮代謝相關(guān)酶活性與對照相比顯著增加，從而促進了葉用萵苣氮代謝過程，形成更多氨基酸，蛋白質(zhì)含量也因此增加，同樣NR 活性提高有利于硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化，從而使硝酸鹽含量降低?？扇苄蕴呛康脑黾涌赡芘c碳代謝相關(guān)酶SPS 的活性增強有關(guān)。SPS 是催化蔗糖合成的相關(guān)酶，液態(tài)有機碳肥稀釋1 200 倍處理可以顯著增加SPS 活性，從而促進蔗糖的生成，而由于糖類的增加，通過半乳糖、糖醛酸等途徑所形成VC 所需底物也相應(yīng)增多，因此VC 含量亦增加（劉永立 等，2006）。吳婷婷等（2021）研究表明，葉面噴施有機碳肥能夠顯著提高鐵皮石斛中蔗糖合成酶活性，進而提高可溶性多糖含量。潘慶民等（2002）、孫蕾（2021）的研究也表明，植物中蔗糖的含量與蔗糖磷酸合成酶活性呈顯著正相關(guān)關(guān)系。

碳代謝是植物最基本的代謝過程之一，通過光合作用、呼吸作用和糖代謝從而對植物的生長發(fā)育產(chǎn)生影響。SPS、SS 是蔗糖代謝中2 種關(guān)鍵的酶。適宜濃度的有機碳肥處理可以增加甜菜葉片中SPS 活性，同時對甜菜生育期后期塊根中的SS、SPS 活性均具有促進作用（劉娜 等，2015）。代重陽（2020）研究表明，殼聚糖處理能夠提高菜用大豆葉片和根系中SPS 活性，從而顯著提高葉片和根系中蔗糖及還原性糖含量。本試驗中，當液態(tài)有機碳肥稀釋倍數(shù)為1 200 倍時，水培葉用萵苣SPS 活性顯著高于對照，且達到最大值，這與水培葉用萵苣在1 200 倍液液態(tài)有機碳肥處理時可溶性糖含量與對照相比增加表現(xiàn)一致，這表明適宜濃度的液態(tài)有機碳肥噴施水培葉用萵苣，可以相應(yīng)提高SPS 活性，促進蔗糖合成，使可溶性糖含量增加，而糖類的增加，通過半乳糖、糖醛酸等途徑可增加VC 的合成量，從而提高水培葉用萵苣品質(zhì)。

張曉宇等（2021）研究表明，施用黃腐酸明顯提高了辣椒GOGAT、GS 和GDH 活性，提高了氮素利用效率，進而促進氮代謝。龐強強等（2015）研究表明，外源添加黃腐酸可以提高普通白菜（小白菜）氮代謝相關(guān)酶（NR、GS、GOGAT、GDH）活性，降低葉片中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量。杜丹鳳（2021）研究表明，施用腐殖酸可提高玉米氮代謝相關(guān)酶活性，增加NR、拔節(jié)期GOGAT 和GS 活性。本試驗中，葉面噴施1 200 倍液液態(tài)有機碳肥處理的水培葉用萵苣NR、GS、GDH、GOGAT 活性均達到最大值，顯著高于對照進而增強植株氮代謝水平，提高氨基酸和蛋白質(zhì)的合成效率，形成更多有機氮，有利于其品質(zhì)的提升，減少硝酸鹽含量，同時還可增加植株干、鮮質(zhì)量。這與1 200 倍液處理葉用萵苣地上部和根干鮮質(zhì)量顯著高于對照的表現(xiàn)一致；該處理的地上部氮積累量也達到最大值，亦與對照差異顯著。

本試驗結(jié)果表明，當液態(tài)有機碳肥稀釋倍數(shù)為1 200 倍時，水培葉用萵苣地上部氮積累量顯著增加，這可能是由于有機碳肥的噴施，促進了葉用萵苣地上部干質(zhì)量的增加，從而使氮積累量顯著增加。

綜上，葉面噴施有機碳肥可以通過促進葉用萵苣相關(guān)碳、氮代謝酶活性的提高，增強碳、氮代謝效率，增加氮積累量，提高總?cè)~綠素含量，產(chǎn)生更多有機物質(zhì)，減少硝酸鹽含量，進而促進生物量的增加。其中，1 200 倍液處理的效果最佳，葉用萵苣株高、最大葉長、最大葉寬、地上部及根鮮干質(zhì)量、總?cè)~綠素含量均顯著高于對照，品質(zhì)亦得到改善，VC 含量顯著高于對照。