蚯蚓发酵液对果蔬品质的影响_张燕.pdf

102作物杂志 Crops2018 年第 1 期蚯蚓发酵液对果蔬品质的影响张 燕1尹 翠1曹云娥2（1宁夏万辉生物环保科技有限公司，750021，宁夏银川；2宁夏大学农学院，750021，宁夏银川）摘 要 为探索蚯蚓发酵液对果蔬品质的影响，以番茄、黄瓜、辣椒、枸杞、葡萄、西瓜和甜瓜为材料，设置不施肥（CK1）、单施化肥（CK2）、施用蚯蚓发酵液（T）3 种施肥处理，测定了维生素 C（Vc）、可溶性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸、有机酸等果蔬营养品质指标和硝酸盐含量。结果表明施用蚯蚓发酵液可显著增加 7 种果蔬的 Vc、可溶性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸含量，显著降低有机酸和硝酸盐含量，即蚯蚓发酵液有利于营养品质的形成，并能改善果蔬的适口性。关键词 蚯蚓发酵液；Vc；蛋白质；可溶性糖；游离氨基酸；硝酸盐作者简介张燕，中级工程师，专业是蔬菜学曹云娥为通信作者，副教授，从事作物生理与营养调控研究基金项目宁夏回族自治区科技支撑计划课题“宁夏设施园艺‘一特三高’生产关键技术研究与示范”（2016BN01）收稿日期2017-10-29；修回日期2017-12-21蚯蚓（ Pheretima）属于单向蚓亚目陆生无脊椎动物，种类多，约有 2 500 多种[1]。蚯蚓一般喜居在潮湿、疏松而富于有机物的泥土中，被称为“生态系统工程师”，具有处理生活及商业垃圾、消除公害、净化土壤作用[2]，尤其在改善土壤结构方面，能增加土壤团聚体的稳定性[3]，利于土壤剖面发育，提高土壤通透性，促进土壤养分的生物地球化学循环[4-5]。蚯蚓数量是评价土壤质量的直观指标，通过其组成和丰度变化来反映农艺措施对土壤质量的影响[4-5]。据测定[1]，蚯蚓的蛋白质含量占干重的 5067，脂肪为 58，灰分为 823，碳水化合物为 11.017.4，维生素D 为 0.0400.073，含 17 种氨基酸，Mn 含量为1.19mg/kg、Zn 为 3.00mg/kg、Ca 为 1.11mg/kg、Cu 为0.36mg/kg、Mg 为 35.4mg/kg、Fe 为 7.62mg/kg、Na 为70.8mg/kg、K 为 328.4mg/kg、Se 为 0.2mg/kg。蚯蚓体内含有地龙素、地龙解毒素、黄嘌呤、抗组织胺等多种药用成分。蚯蚓发酵液是由蚯蚓肉体发酵形成的高浓度新型有机液体肥，含有大量的生物活性酶、有益活性菌群、生命活性物质以及植物生长所需的各种营养元素及氨基酸、腐植酸等有益成分，含量全且均衡，具有促进植株根系发育，增强作物抗逆性能，提高作物品质及产量的作用。有益微生物覆盖全，能保护植物表面，避免致病菌感染，减轻作物病害，对多种致病菌都有明显的抑制作用，生物修复能力强，是纯天然植物生长营养调节剂，能全面活化土壤、改良盐碱地，既可以用作冲施肥也可以用作叶面肥。蚯蚓发酵液是一种绿色肥料，能被作物直接吸收，吸收速率高，施入土壤后，营养成分可直达根系，无需经过长时间的化学变化过程，并且大大降低了某些营养成分被土壤固定的数量。与固体化肥相比其利用率明显提高，不但降低了成本和化肥的使用量，同时减少了对作物和环境的污染[6]。蚯蚓发酵液生物活性高，具有修复土壤结构、改善作物品质、提高产量、增加经济效益等优势，在促进有机质积累以及调节土壤碳氮磷循环等生态过程中具有重要作用。大力开发、科学合理施用液体化肥，不仅能降低农业生产成本、提高农产品的经济效益，而且能够促进农业和化肥工业的可持续发展[7]。本研究以宁夏主栽园艺作物为对象，研究了蚯蚓发酵液体肥对果蔬品质的影响，旨在为进一步开发蚯蚓发酵液体肥农用产品提供科学依据和数据支撑，同时也为蚯蚓发酵液在园艺作物上使用提供科学理论依据，从而达到减少化肥施用、改善农田养分状况、保护农业生态环境的目的。1 材料与方法1.1 供试材料及试验地供试番茄为抗病毒品种“粉宴1号”、黄瓜（ Cucumis sativus L.）为“德尔 88”、辣椒（ Capsicum annuum L.）为“洋大帅”、枸杞（ Lycium barbarum L.）为 2 年生的“宁杞 7 号”、葡萄（ Vitis L.）为 5 年生“红地球葡萄”、甜瓜（ Cucumis melo）为“京玉 1 号”、作物杂志 Crops 2018（1）102-106 DOI10.16035/j.issn.1001-7283.2018.01.016103总第 182 期表 1 土壤类型及其理化性质Table 1 Agrotype and soil physical and chemical properties表 2 蚯蚓发酵液矿物元素含量Table 2 Liquid mineral element content of earthworm fermentation broth作物 Crop土壤类型AgrotypepH电导率Electrical conductivitymS/cm有机质Organic matterg/kg全氮Total Ng/kg全钾Total Kg/kg全磷Total Pg/kg有效氮Available Nmg/kg有效磷Available Pmg/kg有效钾Available Kmg/kg番茄 Tomato 壤土 8.68 0.32 9.34 0.22 0.59 0.18 8.06 3.20 178.4黄瓜 Cucumber 粉砂壤土 8.21 0.25 5.02 0.34 0.46 0.58 12.58 19.82 156.2辣椒 Hot pepper 壤土 8.75 0.34 9.52 0.25 0.61 0.20 9.22 3.18 184.4枸杞 Medlar 沙质轻壤土 8.33 0.43 5.25 3.70 52.31 0.59 162.4 10.91 371.43葡萄 Grape 黏质土 8.44 0.55 9.23 4.86 58.29 0.68 34.23 15.65 423.00西瓜 Watermelon 砂质土 8.29 0.48 4.38 0.31 0.44 0.12 5.34 2.73 145.67甜瓜 Muskmelon 砂质土 8.29 0.48 4.38 0.31 0.44 0.12 5.34 2.73 145.67全氮 g/100gTotal N全磷 g/100gTotal P全钾 g/100gTotal K有效氮 g/kgAvailable N有效磷 g/kgAvailable P有效钾 g/kgAvailable K 有机质 g/kgOrganic matter6.30 0.61 0.86 56.00 1.65 7.64 12.45表 3 试验设计Table 3 Experiment design作物 Crop 蚯蚓发酵液 Earthworm fermentation T 常规施肥 Routine fertilization CK2番茄Tomato开花后追施 1 次，施用量 75kg/hm2，第一穗果核桃大小时连续追施 5 次，每次追施150kg/hm2开花后追施1次，磷酸二氢铵30kg/hm2，硝酸钾45kg/hm2，尿 素 75k g / h m2；第一穗果核桃大小时连续追施 5 次，磷酸二氢铵 15kg/hm2，硝酸钾 45kg/hm2，尿素 30kg/hm2黄瓜Cucumber黄瓜开花后追施 1 次，施用量 75kg/hm2，第 2 位结瓜后连续追施 5 次，每次追施150kg/hm2黄瓜开花后追施 1 次，磷酸二氢铵 7.5kg/hm2，硝酸钾 45kg/hm2，尿素 75kg/hm2；第 2 位结瓜后连续追施 5 次，每次追施磷酸二氢铵 15kg/hm2，硝酸钾 45kg/hm2，尿素 30kg/hm2辣椒Hot pepper苗期施用 1 次，施用量 75kg/hm2，蕾期及开花期施用 1 次，施用量 150kg/hm2，盛果期连续施用 4 次，每次施用量 150kg/hm2苗期施用 1 次，磷酸二氢铵 30kg/hm2，硝酸钾 45kg/hm2，尿素 75kg/hm2；蕾期及开花期施用 1 次，磷酸二氢铵 45kg/hm2，硝酸钾 75kg/hm2，尿素 75kg/hm2；盛果期连续施用 4 次，每次追施磷酸二氢铵 30kg/hm2、硝酸钾 45kg/hm2、尿素 30kg/hm2枸杞Medlar每次追施 300kg/hm2，共追施 3 次 生育期内追肥3次，每次追施尿素75kg/hm2，磷酸二氢铵225kg/hm2，硫酸钾75kg/hm2葡萄Grape萌芽期施 150kg/hm2，幼果膨大期施 300kg/hm2，转色期施 450kg/hm2萌芽前追施速效氮肥 225kg/hm2，开花期追肥硼肥 22.5kg/hm2，在果实迅速膨大期施复合肥 225kg/hm2，在果实开始转色时施用钾肥 300kg/hm2并喷施 0.2 的磷酸二氢钾 5 次西瓜Watermelon苗期追施 1 次，施用量 75kg/hm2，花期追施 2 次，每次施用量 75kg/hm2，结果期追施 4 次，每次施用量 150kg/hm2苗期追施 1 次，磷酸二氢铵 2.22kg/hm2，硝酸钾 5kg/hm2，硝酸钙 8kg/hm2，尿素3kg/hm2；花期追施 2 次，每次追施硝酸钾 5kg/hm2，硝酸钙 5kg/hm2，尿素 3kg/hm2；结果期追施 4 次，每次施硝酸钾 8kg/hm2，硝酸钙 8kg/hm2甜瓜Muskmelon苗期追施 1 次，施用量 75kg/hm2，花期追施 2 次，每次施用量 75kg/hm2，结果期追施 4 次，每次施用量 150kg/hm2苗期追施 1 次，磷酸二氢铵 33.3kg/hm2，硝酸钾 75kg/hm2，硝酸钙 120kg/hm2，尿素45kg/hm2；花期追施2次，每次施硝酸钾75kg/hm2，硝酸钙75kg/hm2，尿素45kg/hm2；结果期追施 4 次，每次施硝酸钾 120kg/hm2，硝酸钙 120kg/hm2西瓜（ Citrullus lanatus）为“黄金宝”。各种作物试 验地的土壤类型及理化性质见表 1。供试肥料为蚯蚓粪有机质≥45，腐植酸2035，粗蛋白 5.09.0，总养分（NP2O5K2O）≥5，pH 在 5.3 左右，有益活菌数≥2 亿/g（鲜重）。蚯蚓发酵液为褐色清液且无明显的异味，pH 4.93，有效活菌数为 2 亿/g，腐植酸≥40（其他指标见表 2），由宁夏万辉生物环保科技有限公司提供。施用方法采用施肥器，将蚯蚓发酵液通过滴灌（滴头间距 0.3m，滴头流量 2.3L/h，滴灌工作压力为 0.3MPa）滴入土壤。1.2 试验设计试验于 2017 年 2 月 -2017 年 10 月进行，底肥施蚯蚓粪 60t/hm2，追肥设置 3 个处理，分别为不施肥（CK1）、常规施肥（CK2）和施用蚯蚓发酵液（T），施肥处理具体情况见表 3。试验为完全随机区组设计，每个处理 3 次重复，随机排列，其他栽培管理措施一致。张燕等 蚯蚓发酵液对果蔬品质的影响104作物杂志 Crops2018 年第 1 期表 5 不同处理果实可溶性总糖含量Table 5 Total soluble sugar content of fruit under different treatments g/100g表 6 不同处理果实可溶性蛋白含量Table 6 Soluble protein content of fruit under different treatments mg/g处理 Treatment 番茄 Tomato 黄瓜 Cucumber 辣椒 Hot pepper 枸杞 Medlar 葡萄 Grape 西瓜 Watermelon 甜瓜 MuskmelonCK1 4.411.31b 0.1880.04a 0.520.04a 8.190.65b 16.542.94b 6.530.32b 4.260.36bCK2 4.421.72b 0.1850.07a 0.510.05a 8.431.32b 16.851.24b 6.000.97c 4.521.15bT 5.731.15a 0.2040.02a 0.630.04a 9.180.94a 17.992.74a 7.920.53a 5.860.76a处理 Treatment 番茄 Tomato 黄瓜 Cucumber 辣椒 Hot pepper 枸杞 Medlar 葡萄 Grape 西瓜 Watermelon 甜瓜 MuskmelonCK1 20.382.06b 5.921.25c 4.251.33c 1.530.19a 1.220.24a 0.560.05a 1.270.28bCK2 18.731.87c 6.271.88b 4.761.15b 1.480.18a 1.290.17a 0.630.02a 1.200.17bT 29.931.92a 6.501.54a 6.281.26a 1.840.22a 1.430.11a 0.900.06a 1.780.15a表 4 不同处理果实 Vc含量Table 4 Vitamin C content of fruit under different treatments mg/100g注同列数据后不同字母表示处理间差异达 5 显著水平。T 为蚯蚓发酵液。下同Note Values followed by different letters within the same column are significant among treatments at the 5 level. T means earthworm fermentation. The same below处理 Treatment 番茄 Tomato 黄瓜 Cucumber 辣椒 Hot pepper 枸杞 Medlar 葡萄 Grape 西瓜 Watermelon 甜瓜 MuskmelonCK1 17.640.56c 10.840.63c 131.2313.21c 21.241.11b 29.760.33c 3.890.16b 5.070.38bCK2 22.461.12b 13.150.19b 145.4611.90b 20.110.24b 27.891.21b 4.220.28b 4.110.41bT 26.080.89a 21.780.74a 188.0121.06a 28.160.92a 35.081.08a 6.080.21a 7.210.45a1.3 果实的采集与分析在盛果期采集果实进行品质测定，采用 2，6-二氯靛酚钠比色法测定 Vc含量，采用茚三酮比色法测定游离氨基酸含量[8]，采用蒽酮法测定可溶性总糖含量，采用考马斯亮蓝 G-250 法测定可溶性蛋白含量[9]，采用 NaOH 滴定法测定可滴定酸含量，采用浓硫酸 - 水杨酸硝化比色法测定硝酸盐含量[10]。1.4 数据处理采用 SPSS 18.0 软件对数据进行统计分析，选用 LSD 法在 P 0.05 水平上进行显著性分析。采用SPSS 18.0 中 Pearson 相关分析法分析了各指标间的相关性。2 结果与分析2.1 对果实 Vc含量的影响由表 4 可知，与 CK 相比，蚯蚓发酵液可以增加果实 Vc含量。其中番茄、黄瓜、辣椒和葡萄处理间 Vc含量差异均显著，枸杞、西瓜和甜瓜 Vc含量 CK1 与 CK2 差异不显著，蚯蚓发酵液处理番茄、黄瓜、辣椒、枸杞、葡萄、西瓜及甜瓜 Vc含量较CK2 分别提高 16.17、65.62、29.25、40.03、25.78、44.08、75.42，由此可知甜瓜 Vc含量增幅最大，其次是黄瓜。2.2 对果实可溶性总糖含量的影响由表 5 可知，与 CK 相比，蚯蚓发酵液对可溶性总糖含量的影响因作物种类不同而异。蚯蚓发酵液对黄瓜和辣椒可溶性总糖含量影响不显著，但显著影响其他作物的可溶性总糖含量，CK1 西瓜可溶性总糖含量显著高于 CK2。2.3 对果实可溶性蛋白含量的影响由表 6 可知，与 CK 相比，蚯蚓发酵液对枸杞、葡萄及西瓜可溶性蛋白含量影响差异不显著，但显著提高了番茄、辣椒、黄瓜以及甜瓜的可溶性蛋白含量。除甜瓜外，番茄、辣椒、黄瓜可溶性蛋白含量 CK1 与 CK2 差异也达到显著水平。蚯蚓发酵液处理可溶性蛋白质含量较 CK1 和 CK2 增幅番茄为46.86、59.80，甜瓜为 40.16、48.33，辣椒为 31.93、48.33，黄瓜为 3.67、9.80。2.4 对果实游离氨基酸含量的影响由表 7 可知，与 CK 相比，蚯蚓发酵液可以显著提高果实游离氨基酸含量，番茄、辣椒、西瓜和甜瓜的 CK1 与 CK2 处理游离氨基酸含量也达到显著性差异。与 CK1 和 CK2 相比，蚯蚓发酵液处理游离氨基酸含量增幅枸杞为 19.93、36.54，西105总第 182 期表 7 不同处理果实游离氨基酸含量Table 7 Free amino acid content of fruit under different treatments mg/g表 8 不同处理果实有机酸含量Table 8 Organic acid content of fruit under different treatments 处理 Treatment 番茄 Tomato 黄瓜 Cucumber 辣椒 Hot pepper 枸杞 Medlar 葡萄 Grape 西瓜 Watermelon 甜瓜 MuskmelonCK1 20.341.81c 18.950.96ab 81.8811.88c 2.600.11b 123.4712.53b 34.514.75c 16.371.63cCK2 23.180.51b 17.460.89b 83.8312.45b 2.960.13b 125.234.44b 38.353.67b 18.331.44bT 27.470.96a 20.381.51a 102.451.95a 3.550.21a 136.6612.43a 47.704.87a 21.441.91a表 9 不同处理果实硝酸盐含量Table 9 Nitrate content of fruit under different treatments mg/100g处理 Treatment 番茄 Tomato 黄瓜 Cucumber 辣椒 Hot pepper 枸杞 Medlar 葡萄 Grape 西瓜 Watermelon 甜瓜 MuskmelonCK1 0.490.04a 1.720.15b 0.560.08a 0.180.02a 0.320.08a 2.180.20a 2.480.14aCK2 0.510.03a 1.980.11a 0.520.05a 0.170.01a 0.370.02a 2.220.28a 2.340.16aT 0.440.03a 1.560.13c 0.450.60a 0.130.01b 0.290.05a 1.780.16b 1.969.11b处理 Treatment 番茄 Tomato 黄瓜 Cucumber 辣椒 Hot pepper 枸杞 Medlar 葡萄 Grape 西瓜 Watermelon 甜瓜 MuskmelonCK1 16.341.48ab 41.123.89b 36.492.45b 62.515.41a 5.780.34a 41.862.51b 38.563.73bCK2 16.741.21a 47.331.12a 56.387.67a 56.628.25b 5.340.55a 50.502.71a 45.343.12aT 14.890.89b 38.372.37c 28.821.74c 48.254.40c 4.980.79a 40.213.67b 33.733.79c瓜 为 24.38、36.19， 番 茄 为 18.51、34.46，甜瓜为 16.80、30.97，辣椒为 22.21、25.12，黄瓜为 7.55、16.72，葡萄为 9.13、10.68。2.5 对果实有机酸含量的影响由表 8 可知，蚯蚓发酵液对果实有机酸含量的影响因作物种类不同而异，对番茄、辣椒和葡萄的有机酸含量影响差异不显著，但可以显著降低其他作物的有机酸含量。除黄瓜外，其他作物的 CK1 与CK2 间有机酸含量无显著性差异。蚯蚓发酵液处理的黄瓜、枸杞、西瓜及甜瓜有机酸含量较 CK1 和CK2 分 别 降 低 9.30、21.21，23.53、27.78，18.34、19.82，16.24、20.97，其中枸杞的有机酸含量降幅最大。2.6 对果实硝酸盐含量的影响果实硝酸盐含量的高低是评价果实安全品质标准的重要指标[11]。由表 9 可知，蚯蚓发酵液对葡萄果实硝酸盐含量影响不显著，但能够显著降低其他作物的硝酸盐含量，黄瓜、辣椒、枸杞、西瓜和甜瓜的 CK1 与 CK2 间硝酸盐含量差异达到显著水平。3 讨论与结论蚯蚓发酵液是蚯蚓躯体经过微生物菌剂发酵获得的高效有机发酵液料，含有大量的有益微生物和养分。宋春阳等[12]研究表明，复合蚯蚓液含有亮氨酸、酪氨酸等 15 种氨基酸，K、Fe、Ca、Zn等 10 种矿物质元素和 5 种维生素，并含有具有抗病和促进动物生长多肽和可溶性的小分子蛋白。本研究所用蚯蚓发酵液含有16种氨基酸，总量为5.253g/100g，（NP2O5K2O）的总量为 7.77g/100g，有机质为 12.45g/kg，无重金属。果蔬中可溶性糖、可溶性蛋白质、Vc、游离氨基酸及硝酸盐含量是评价果蔬营养品质和贮藏性能的重要指标[13]。在果蔬安全品质方面，硝酸盐是衡量蔬菜安全品质的重要指标，而果实是硝酸盐富集的主要器官，人体吸收的硝酸盐 81.2 来自果蔬，果蔬中硝酸盐含量高低直接影响其品质和食用价值[14]。本研究表明，蚯蚓发酵液处理的硝酸盐含量低于对照（CK1 和 CK2），一方面由于蚯蚓发酵液含有大量微生物，土壤中 NH4经过矿化、硝化形成硝态氮，而蚯蚓发酵液释放硝酸盐平缓，不会在植物体内大量积累[15]，另一方面可能由于蚯蚓粪具有保水性能，可以有效调控土壤含水量，减少蒸发，抑制作物的蒸腾作用，减少对氮源的利用，从而减少果蔬中硝酸盐的富集[16]，为品质提高提供了有力的保证。在果蔬营养品质方面，可溶性糖、Vc、可溶性蛋白质和可滴定酸含量决定着果蔬的口感及商品价值[17]。本研究表明，蚯蚓发酵液有益于作物生长发张燕等 蚯蚓发酵液对果蔬品质的影响106作物杂志 Crops2018 年第 1 期育，改善品质，促进果实内 Vc、可溶性糖、可溶性蛋白和游离氨基酸含量的提高，显著降低了果实中有机酸含量。番茄、辣椒、黄瓜以及枸杞生育期长，结果次数多，养分需求多，即需要较长时间的养分供应。由于蚯蚓发酵液含有丰富的 N、P、K，以及大量微生物，肥效缓效期长，可满足作物各生育期对养分的需要，并利于作物叶片中光合有机产物的转化、运输和分配，促进作物果实内有机物积累，显著提高作物的品质。蚯蚓发酵液含有较多的糖、酚及醛类等化合物[15]，能吸附和固定土壤中重金属及有害物质，活化土壤中有效养分，降低土壤环境风险，促进作物对磷钾的吸收，利于营养品质的形成，改善了果蔬的适口性。因此，从安全品质和营养价值双重因素考虑，蚯蚓发酵液处理能降低果实中硝酸盐含量，提升营养指标含量，可在园艺作物上广泛推广应用。参考文献[1]李典友，潘根兴，向昌国，等. 土壤中蚯蚓资源的开发应用研究及展望. 中国农学通报，2005，1021340-347. 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The results showed that the contents of vitamin C, soluble sugar, soluble protein, free amino acid, glucose, fructose and sucrose were significantly increased but the contents of organic acid and nitrate were significantly decreased under the treatment of earthworm fermentation broth. That meant that earthworm fermentation broth was good for the ation of nutritional quality, and improving the palatability for fruits and vegetables.Key words Earthworm fermentation liquid; Vitamin C; Protein; Soluble sugar; Free amino acid; Nitrate