摘要：水溶性氨基酸肥料是一種新型的植物功能性有機肥料。為探究水溶氨基酸肥對植物生長的影響，本文以魚產(chǎn)品下腳料為原料，通過合理優(yōu)化料水比、蛋白酶種類和酶量以及水解條件制備水溶性氨基酸肥料。進而通過水培試驗以不同稀釋倍數(shù)的魚蛋白水溶肥對小麥百農(nóng)矮抗58進行施肥，確定最適稀釋倍數(shù)，并分別采取噴施與澆施兩種方法對番茄新中蔬四號進行施肥，研究水溶性氨基酸肥不同施肥處理對農(nóng)作物生長發(fā)育的影響。結(jié)果表明：以1∶3料液比、添加0.1%堿性蛋白酶、50℃酶解4 h條件下，利用魚蛋白下腳料可以制備可溶氨基酸總量為16.925 mg·g?1，且植物易利用氨基酸比例高（約50%）的魚蛋白水溶肥。水培試驗表明魚蛋白氨基酸水溶肥的最適施用濃度為稀釋100倍（DB100）。DB100顯著提高了小麥種子萌發(fā)率和種子活力指數(shù)，促進了小麥幼苗的根長和根冠比（P＜0.05）。以DB100作為稀釋標準，盆栽番茄噴施氨基酸肥顯著提高了番茄幼苗的株高（22.9%）、葉面積（38%）和葉片葉綠素含量（33.3%）（P＜0.05），且降低了番茄葉片丙二醛含量（26.7%，P＜0.05）。而水溶肥澆施與對照CK相比無顯著差異（P＞0.05）。盆栽試驗說明葉面噴施水溶肥能夠直接為植物提供營養(yǎng)物質(zhì)，植物易吸收和利用，從而促進番茄的生長發(fā)育，增強植物葉光合作用效率，提高植物抗氧化能力。綜上所述，合理使用水溶氨基酸肥可以顯著促進植物種子萌發(fā)和幼苗生長，而葉面噴施水溶氨基酸肥顯著促進了植物葉片的光合效率和植株的生長。

關(guān)鍵詞：魚產(chǎn)品加工下腳料；水溶氨基酸肥制備；稀釋倍數(shù)；施肥方式；促進植物生長中圖分類號：S145.2文獻標志碼：A文章編號：0253?2301（2024）10?0021?08 DOI：10.13651/j.cnki.fjnykj.2024.10.004

林湘雪，何詠梅，辛愷達，等.魚蛋白水溶氨基酸肥的制備及其對植物生長發(fā)育的影響[J].福建農(nóng)業(yè)科技，2024，55（10）：21?28.

Preparation of Fish Protein Water-soluble Animo Acid Fertilizer and Its Uitilization Effect onCrop Growth and Development

LIN Xiang-xue，HE Yong-mei，XIN Kai-da，ZHANG Ting，LI Xin，TIAN Bao-yu*

（Fujian University Key Laboratory of Cellular Stress Response and Metabolic Regulation，College of Life Science，F(xiàn)ujian Normal University，F(xiàn)uzhou，F(xiàn)ujian 350108，China）

Abstract：The water-soluble amino acid fertilizers are a novel type of functional organic fertilizers for plants.In order to explore the influence of water-soluble amino acid fertilizers on plant growth，in this paper，the fish product waste was utilized as the raw material，and the water-soluble amino acid fertilizers were prepared by reasonably optimizing the ratio of feed to water，the types and amounts of proteases，and the hydrolysis conditions.Subsequently，throughhydroponic experiments，the fish protein water-soluble fertilizers with different dilution multiples were applied to the wheat Bainong Aikang 58 to determine the optimal dilution multiple.Moreover，the two fertilization methods of spraying and pouring were respectively used to fertilize the tomato Xinzhongshu No.4，thus to investigate the effects of different fertilization treatments of water-soluble amino acid fertilizers on the growth and development of crops.The results indicated that under the condition of 1∶3 liquid-solid ratio，with the addition of 0.1%alkaline protease and enzymatic hydrolysis at 50℃for 4 hours，the fish protein waste could be used to prepared the fish protein water-soluble fertilizer with a total soluble amino acid content of 16.925 mg·g?1 and a high proportion of amino acids（about 50%）that could be easily used by plants.The hydroponic experiments indicated that the optimal application concentration of the fish protein amino acid water-soluble fertilizer was diluted 100 times（DB100）.DB100 significantly enhanced the germination rate and vitality indexof wheat seeds，and promoted the root length and root-shoot ratio of wheat seedlings（r＜0.05）.With DB100 as the dilution standard，the foliar spraying of amino acid fertilizer on the potted tomato seedlings significantly increased the plant height（22.9%），leaf area（38%），and leaf chlorophyll content（33.3%）of tomato seedlings（r＜0.05），and decreased the malondialdehyde content in tomato leaves by 26.7%（r＜0.05）.However，there was no significant difference between the application of water-soluble fertilizer through irrigation and the control CK（r＞0.05）.The pot experiment demonstrated that foliar spraying of water-soluble fertilizer could directly provide nutrients to plants，which were readily absorbed and utilized，thereby promoting the growth and development of tomatoes，enhancing the photosynthetic efficiency of plant leaves，and improving the antioxidant capacity of plants.In conclusion，the rational use of water-soluble amino acid fertilizer could significantly promote plant seed germination and seedling growth，while the foliar spraying of water-soluble amino acid fertilizer significantly promoted the photosynthetic efficiency of plant leaves and the growth of plants.

Key words：Fish product processing scraps；Preparation of water-soluble amino acid fertilizer；Dilution ratio；Fertilizer utilization method；Plant growth promotion

隨著人們生活水平的提高，對蔬菜和水果等高經(jīng)濟價值的農(nóng)產(chǎn)品的需求不斷增加。為追求更高的產(chǎn)量與更優(yōu)的品質(zhì)，長期且過量施用無機化肥的現(xiàn)象日益嚴重[1]。這一做法不僅導致土壤理化性質(zhì)退化[2]，阻礙植物對營養(yǎng)元素的有效吸收，且對環(huán)境與食品安全構(gòu)成潛在威脅[3]。對于大多數(shù)蔬菜類經(jīng)濟作物來說，其生長周期短，要求化肥經(jīng)濟無害、環(huán)境友好、低殘留且見效快。原農(nóng)業(yè)部在《到2020年化肥使用量零增長行動方案》中積極倡導推進有機肥資源的開發(fā)利用，并鼓勵積極探索有機養(yǎng)分資源利用的有效模式[4]。我國有機肥種類豐富，其中畜禽糞尿是目前國內(nèi)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的主要有機肥來源[5]。然而，畜禽糞尿用作有機肥時氮損失率高、攜帶病原微生物、寄生蟲等，不僅會造成環(huán)境污染，也對食品安全與人畜健康造成一定威脅[6]。因此，尋找一種既能提供充足養(yǎng)分又安全環(huán)保的有機肥料替代品顯得尤為重要[7]。

我國水產(chǎn)資源十分豐富，福建省憑借得天獨厚的海洋環(huán)境和海洋資源，擁有13.6萬km2的海域面積、3 752 km的大陸海岸線和2 214個的海島，其海洋資源總量位居全國第2。2021年，福建省漁業(yè)產(chǎn)值達到1 675.42億元，位居全國第4[8]。然而，在水產(chǎn)品的加工過程中會產(chǎn)生大量難以高值化利用的有機廢料，如魚頭、魚骨、內(nèi)臟、鱗片、鰭等。這些有機下腳料主要用于低值動物飼料或丟棄到海洋中，造成嚴重的環(huán)境污染[9]。將廢棄魚料進行資源化利用，是改善這一狀況的有效手段。廢棄魚料的蛋白質(zhì)含量很高，可經(jīng)過酶解降解生成富含低分子短肽和氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)的水溶性氨基酸肥料（WAAF）。水溶性氨基酸肥料（WAAF）是一種新型的功能性有機肥料，為植物提供了易于吸收的氮源，促進蛋白質(zhì)合成和光合作用[10]，增強植物的抗壓性和營養(yǎng)吸收效率[11]。鄭偉[12]研究發(fā)現(xiàn)魚蛋白液肥可促進白菜生長，提高其產(chǎn)量，也可促進茶葉萌發(fā)，提高總萌芽數(shù)。李方勇等[13]在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上噴施魚蛋白水溶肥，提升了松花菜品質(zhì)和產(chǎn)量。谷旭琳[14]通過在草莓溫室中沖施魚蛋白肥，增加草莓產(chǎn)量，提高果實品質(zhì)。

由于氨基酸肥料完全溶于水，可以方便地通過噴霧器、灌溉系統(tǒng)等方式施用，且不會在土壤中產(chǎn)生鹽堆積或化學殘留，對植物無毒，符合發(fā)展環(huán)境友好的可持續(xù)農(nóng)業(yè)要求[15]。此外，氨基酸肥料有助于改善土壤結(jié)構(gòu)，提升土壤有機質(zhì)的分解和養(yǎng)分的循環(huán)利用效率，減緩土壤酸化[16]，促進有益微生物的活動，從而提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[17]，同時減少農(nóng)藥使用，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。研究表明，氨基酸肥料在提高植物生長和光合性能方面，比傳統(tǒng)肥料更有效，并能夠減少氮的浸出損失，提高土壤中的氮吸收效率[18]。總體而言，氨基酸水溶性肥料不僅能有效促進作物的健康生長和優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，還能改善土壤質(zhì)量，具有重要的農(nóng)業(yè)和環(huán)境保護意義。

番茄是一種兼具一年生與多年生特性的草本植物[19]。據(jù)糧農(nóng)組織（FAO）統(tǒng)計，中國是全球最大的番茄生產(chǎn)國，2020年種植面積和產(chǎn)量分別占世界總量的22%和34.72%[3]。小麥作為世界第一大糧食作物，全球約有2/5的人口以小麥為主要糧食[20?21]。本研究分別以小麥和番茄作為材料，以制備的魚蛋白水溶氨基酸肥作供試肥料，首先通過水培試驗探究不同稀釋倍數(shù)的水溶肥對小麥百農(nóng)矮抗58種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，并確定最適的氨基酸水溶肥稀釋倍數(shù)。隨后，分別采取噴施與澆施兩種方法對番茄新中蔬四號進行施肥，研究水溶性氨基酸肥施肥方式對植物光合作用效率和生長發(fā)育的影響。本研究將為開發(fā)安全且環(huán)境友好的新型氮源肥料及其在蔬菜和重要農(nóng)作物的科學合理施用提供參考依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗材料

魚下腳料（主要為魚內(nèi)臟、鱗以及魚頭魚鰓等加工下腳料）來自福建省福州市倉山程埔頭市場。蛋白酶購于滄州夏盛酶生物技術(shù)有限公司。平板水培試驗測試種子萌發(fā)和根促生效果選用小麥百農(nóng)矮抗58種子；盆栽試驗測試葉面噴施施肥效果選用番茄新中蔬四號品種。

1.2魚蛋白水溶肥的制備

稱取適量魚產(chǎn)品下腳料于燒杯中，分別按料液比1∶1，1∶3和1∶5（m/v）加入蒸餾水，用S18-LA180型碎肉機攪拌直至料液為勻漿狀。分別按0.1%的添加量加入堿性蛋白酶、復合蛋白酶、風味蛋白酶、胰蛋白酶和胃蛋白酶，在相應的最適pH和最適反應溫度條件下水浴酶解4 h，雙層紗布過濾于?20℃保存?zhèn)溆肹22]。原液和水解上清液根據(jù)凱氏定氮法（GB 5009.5?2016《食品中蛋白質(zhì)的測定》）測定總含氮量，根據(jù)GB 5009.124?2016《食品中氨基酸的測定》[23]對樣品中的氨基酸種類和含量進行測定。

1.3施肥方案設(shè)計

1.3.1水培試驗制備的魚蛋白水溶肥分別稀釋10倍（DB10）、100倍（DB100）、1 000倍（DB1000）3個不同濃度用于平板水培實驗，以蒸餾水處理為對照組（CK）。小麥種子按董淑琦等[24]的方法進行消毒處理。用鑷子將消毒后的小麥種子均勻擺放在鋪有兩層濾紙的無菌培養(yǎng)皿中，并在培養(yǎng)皿中加入1 mL無菌水潤濕濾紙。小麥種子在暗處培養(yǎng)12h吸水膨大后，分別加入1 mL不同濃度的魚蛋白肥，并轉(zhuǎn)至室溫光照條件下培養(yǎng)。如有必要中間用無菌水或相應稀釋水溶肥補充損失水分，保持濾紙濕潤狀態(tài)，培養(yǎng)至第3 d、第8 d后分別測量和計算種子萌發(fā)率和植物生長指標。每種處理設(shè)5次重復。

1.3.2盆栽試驗以上述制備的水溶氨基酸肥和確定的稀釋倍數(shù)為基礎(chǔ)，以番茄作為試驗材料，通過盆栽試驗比較葉面噴施和地面澆施兩種不同施肥方式（以不施肥僅澆水的處理作對照）對植物生長的影響。盆的規(guī)格為口徑20 cm，高13 cm。葉面噴施每隔1周噴施1次，用噴壺加壓均勻?qū)被岱蕠姙⒃谌~面上（約20 mL）；地面澆施氨基酸肥每隔1個月施加1次，每盆施加20 mL[25]。待番茄長至8葉1心采樣測定生理指標。

1.4植物生長指標和理化項目的測定

1.4.1植物生長指標按Zhang等[26]的方法測定種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率，按梁晶等[27]的方法計算發(fā)芽指數(shù)、根冠比以及種子活力指數(shù)，按郭琳琳等[28]的方法計算幼苗含水量。按《番茄種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標準》測定株高莖粗[29]。葉面積計算按照龔雪文等[30]的方法執(zhí)行，選取頂端前3張完全展開的功能葉，用直尺測量其葉長、葉寬，求平均數(shù)。采取新鮮葉片用精密電子天平稱量植株鮮重，然后于110℃殺青，60℃烘干至恒重后測定干重[31]。

1.4.2葉片葉綠素含量的測定按照李合生[32]的辦法計算葉片的葉綠素含量。

1.4.3葉片丙二醛含量的測定收集50 mg新鮮番茄葉剪碎，加入500 mL 80%乙醇，在4℃條件下孵育1 h后，于4℃以20 000 r·min?1離心10 min，收集上清液并等分為兩份，分別與等量下列兩種溶液混合：（1）含有20%（質(zhì)量體積比）三氯乙酸（TCA）及0.5%（質(zhì)量體積比）硫代巴比妥酸（TBA）的混合液；（2）純20%（質(zhì)量體積比）三氯乙酸溶液。

兩份混合液充分混勻后，分別在95℃條件下孵育40 min。孵育后將樣品冷卻并在4℃條件下以2 000 r·min?1離心5 min。收集上清液分別在440、532以及600 nm波長下讀取吸光度值，并按式（1）、（2）、（3）計算MDA含量[33]，結(jié)果以nmol·mg?1的形式表示。

A=Abs532i一Abs600i一（Abs532ii一Abs600ii）（1）

B=0：0571x（Abs440i一Abs600i）（2）

MDA equivalents（nmol·ml一1）=157 0（A一）00（B）x 106（3）

1.5數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析

數(shù)據(jù)利用Microsoft Excel 2016進行統(tǒng)計、整理、分析，使用SPSS 16.0軟件對數(shù)據(jù)進行顯著性差異分析，并用Prism 9軟件繪圖。

2結(jié)果與分析

2.1魚蛋白水溶氨基酸肥的制備和氨基酸含量測定

通過對料水比、蛋白酶種類、酶量以及反應條件優(yōu)化，最終得到合適的魚蛋白水解氨基酸工藝。將魚產(chǎn)品下腳料按料液比1∶3（m/v）加入蒸餾水，攪拌至料液為勻漿狀后按0.1%的添加量添加堿性蛋白酶，在50℃水浴條件下酶解4 h，雙層紗布過濾后即制備得到水溶性氨基酸肥。

魚蛋白水溶肥是以氨基酸為主要營養(yǎng)成分，植物可直接吸收利用的液體氮源肥。對魚下腳料酶解所得的水溶氨基酸肥進行氨基酸檢測，可以發(fā)現(xiàn)水溶肥中氨基酸總量為16.925 mg·g?1，且含有種類豐富的氨基酸種類（表1）。其中，谷氨酸、甘氨酸、天門冬氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、賴氨酸和精氨酸等植物易吸收的氨基酸[34]在總氨基酸量中占比約50%，作物吸收效果較差的脯氨酸、擷氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸[35]占總氨基酸量的25.9%。而對植物生長起抑制作用的蛋氨酸[36]僅占2.9%。魚蛋白水溶肥中氨基酸不僅為土壤提供了必要的有機氮源，還通過螯合作用和改善土壤結(jié)構(gòu)，促進植物對營養(yǎng)元素的吸收，從而提高作物的生長速度和產(chǎn)量[37]。

2.2魚蛋白水溶肥不同濃度處理對小麥種子萌發(fā)特性的影響

由圖1可知，與CK（蒸餾水）相比，DB100

處理對小麥種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和種子活力指數(shù)均有顯著提高，分別提高了36.7%、21.1%、27.8%、61.4%；而DB10處理抑制了小麥種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率，降低種子發(fā)芽指數(shù)與活力指數(shù)，DB1000處理與CK相比無顯著差異。結(jié)果表明，DB100（氨基酸水溶肥稀釋100倍）處理最有利與小麥種子萌發(fā)。

2.3魚蛋白水溶肥不同濃度處理對小麥萌發(fā)期幼苗形態(tài)指標的影響

由圖2可知，與CK（蒸餾水）相比，DB100處理對小麥幼苗根長、根冠比、鮮重均有顯著提升，分別提升了39.9%、29.3%、32.7%；而DB10處理顯著降低了小麥幼苗的根長、根冠比、鮮重，DB1000處理與CK無顯著差異。結(jié)果表明，DB-100處理（氨基酸水溶肥稀釋100倍）有利于小麥幼苗生長。

2.4魚蛋白水溶肥對番茄生長狀況的影響

根據(jù)魚蛋白水溶肥不同稀釋倍數(shù)處理組對小麥種子萌發(fā)與幼苗生長的影響結(jié)果，選用DB100（氨基酸水溶肥稀釋100倍）對番茄進行噴施和澆施兩種方式，來探究魚蛋白水溶肥對番茄生長狀況的影響。由圖3可知，噴施處理組番茄的株高、葉面積較對照組顯著提升，分別增加了22.9%（r<0.05）、38%（r＜0.05）。澆施處理組與對照組無顯著差異。結(jié)果表明水溶肥采用噴施的方式對番茄生長狀況有顯著的促進作用。

2.5魚蛋白水溶肥對番茄葉片葉綠素含量的影響

葉綠素含量是反映植物光合能力的重要指標之一，且與植物凈光合強度呈顯著正相關(guān)[38]。由圖4可知，與對照組相比，噴施組對葉綠素含量具有顯著提升的效果，提升了33.3%；而澆施組與對照組無顯著差異。結(jié)果表明，葉面噴施魚蛋白水溶肥更有利于番茄葉綠素合成。

2.6魚蛋白水溶肥對番茄葉片丙二醛含量的影響

丙二醛常被用作脂質(zhì)過氧化的指標，以表示細胞膜脂過氧化的程度以及植物對逆境條件反應的強弱[39]。由圖5可知，與對照組相比，噴施處理組可顯著降低番茄葉片丙二醛含量，降低了26.7%；澆施處理組與對照組無顯著差異，表明葉面噴施魚蛋白水溶肥可以提高番茄的抗逆性，減輕作物在逆境環(huán)境中的脂質(zhì)過氧化作用。

3討論與結(jié)論

魚蛋白水溶肥作為一種氨基酸水溶肥，不僅富含氨基酸、生物活性物質(zhì)，營養(yǎng)價值高且對環(huán)境十分友好[40]，適應當今農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向，體現(xiàn)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的新型理念。本研究選用魚下腳料為原料制備氨基酸水溶肥，不僅可以充分利用當?shù)刎S富的漁業(yè)加工廢棄物，減少環(huán)境污染，而且對制備的水溶肥的氨基酸成分分析表明，魚蛋白下腳料制備得氨基酸水溶肥氨基酸種類豐富，植物易吸收利用氨基酸比例高。通過對不同水解蛋白酶的對比發(fā)現(xiàn)，復合蛋白酶和堿性蛋白酶對魚蛋白下腳料水解效果更好，最終工藝選用價格相對便宜的堿性蛋白酶，這與先前報道的水產(chǎn)品加工蛋白酶結(jié)果篩選結(jié)果基本一致[41?42]。按料液比1∶3（m/v）混勻攪拌至勻漿狀，添加堿性蛋白酶酶解，不僅可以有效提高魚蛋白的水解效率，而且更易獲得氨基酸含量高且易儲存使用的水溶肥。通過水培試驗篩選出魚蛋白水溶肥的最適濃度為稀釋100倍，DB100在促進種子萌發(fā)和提高種子活力方面具有顯著效果，并且促進小麥幼苗的生長發(fā)育。

本研究用DB100對番茄進行噴施和澆施兩種施肥方式，結(jié)果表明水溶肥噴施對番茄的株高、葉面積、葉片葉綠素含量和葉片丙二醛含量均有顯著提升，而澆施組與對照組差異不顯著。先前郭蘭等[43]研究發(fā)現(xiàn)噴施魚蛋白水溶肥可促進水稻生長，提高其產(chǎn)量。王立平等[44]在大白菜施用水溶肥的研究發(fā)現(xiàn)葉面噴施氨基酸水溶肥可以顯著促進大白菜生長發(fā)育，提高大白菜產(chǎn)量、單株質(zhì)量和Vc含量。葉面噴施氨基酸水溶肥能夠更為顯著地促進蔬菜和作物的生長發(fā)育，改善植物產(chǎn)品質(zhì)量，原因可能是噴施為植物直接提供營養(yǎng)物質(zhì)，使水溶氨基酸肥通過葉面的氣孔和表皮細胞快速被植物吸收和利用，更為有效的增強植物葉面光合作用效率。而澆施魚蛋白肥需要通過土壤傳遞營養(yǎng)，植物的根系從土壤中吸收營養(yǎng)成分，該過程相對較慢且利用效率較低，容易被土壤中的微生物分解。

普通化學氮肥通常只提供氮元素，而魚蛋白氨基酸水溶肥不僅含有豐富的氨基酸和氮源，后續(xù)還可以作為有機肥溶液基質(zhì)，配合磷、鉀等大量元素，以及鈣、鎂、硫等中量元素和鋅、銅、鐵、錳等微量元素形成高值的氨基酸復合肥[45]。其中的養(yǎng)分以有機形式存在，分解緩慢，能夠長時間持續(xù)供給作物養(yǎng)分[46]，避免了化學氮肥快速釋放帶來的養(yǎng)分流失問題，減少了施肥頻次和肥料浪費。從長遠來看，施加有機肥具有長期改良土壤和提高肥力的效益[47]。

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（責任編輯：陳文靜）