酵母、海藻和绿茶提取物在降低假连翘（Duranta repens L.）施肥中NPK肥料用量的协同潜力

《Frontiers in Plant Science》：Synergistic potential of yeast, seaweed, and green tea extracts for reducing the application of NPK fertilizers in Duranta repens L. fertilization

　　

引言：施肥对于观赏及药用灌木的栽培至关重要，但化学肥料的过量施用会造成环境污染，并可能对人类健康及有益土壤微生物产生不利影响。天然生物刺激素（biostimulants），如活性干酵母（active dry yeast, ADY）、海藻（seaweed, SW）和绿茶（green tea, GT）提取物，含有养分、生物活性化合物和促生长物质，可促进植物生长。然而，这些提取物与减量NPK施肥联合用于假连翘（Duranta repens L.）此前尚未见研究。本研究评估了这些天然生物刺激素在维持植株生长和品质的同时减少矿物肥料需求量的潜力。方法：采用随机完全裂区设计（randomized complete split-plot design），以3个NPK施肥水平（推荐剂量的50%、75%和100%）为主区。推荐剂量分别为每株18、12和6 g硫酸铵、过磷酸钙和硫酸钾。副区处理包括未处理对照、ADY + GT、ADY + SW、SW + GT和ADY + SW + GT。结果：在两个生长季中，75% NPK处理显著增加了株高、分枝数、叶面积、叶绿素指数、地上部和根部鲜重与干重、总碳水化合物及叶片氮、磷含量。该处理还增强了过氧化物酶（peroxidase, POD）和多酚氧化酶（polyphenol oxidase, PPO）活性、总酚类化合物含量及抗氧化活性（antioxidant activity, AOA），而过氧化氢酶（catalase, CAT）活性呈不显著增加。相比之下，100% NPK处理产生最高的茎粗、相对含水量（relative water content, RWC）和叶片钾含量。与未处理对照相比，所有生物刺激素处理均显著改善了植株生长和生化特性。施肥水平与生物刺激素的互作表明，75% NPK与ADY + SW + GT组合产生最高的地上部生物量、叶绿素指数、叶片养分含量、碳水化合物、总酚、抗氧化活性和过氧化氢酶活性。同时，75% NPK与ADY + SW组合使株高、分枝数和根部生物量最大化，而75% NPK与SW + GT组合在改善相对含水量和氧化酶活性方面最为有效。讨论：这些结果表明，将ADY、SW和GT与推荐NPK剂量的75%结合使用，可在维持或增强假连翘生长和生理表现的同时减少化学肥料用量。

该研究发表于《Frontiers in Plant Science》，旨在探讨利用天然生物刺激素减少化学肥料投入的可行性。假连翘（Duranta repens L.）是广泛用于园林绿化和具有药用价值的常绿观赏灌木，其生长高度依赖氮、磷、钾等化学肥料。然而，过量施用化学肥料不仅导致土壤酸化、养分失衡和水体富营养化，还可能危害人类健康与土壤有益微生物。活性干酵母（active dry yeast, ADY）、海藻（seaweed, SW）和绿茶（green tea, GT）提取物因富含营养元素、植物激素、酚类化合物和抗氧化物质，具有促进植物生长的潜力，但三者与减量NPK施肥联合用于假连翘的研究此前尚未开展。因此，研究人员通过在埃及卡夫雷尔谢赫大学农学院园艺系农场开展两个连续生长季的盆栽试验，系统评价不同NPK水平、天然提取物及其互作对假连翘营养生长、生理生化特性的影响，以期在减少化肥用量的同时维持或提升植株质量，降低环境污染。

研究人员采用随机完全裂区设计，以50%、75%和100%推荐NPK剂量为主区，以不喷施对照、ADY + GT、ADY + SW、SW + GT和ADY + SW + GT为副区，共15个处理组合，每处理3次重复。推荐剂量为每株18 g硫酸铵、12 g过磷酸钙和6 g硫酸钾。供试材料为苗龄3个月、株高约19 cm的假连翘移栽苗，来源于该校园艺系苗圃；生长介质为黏土与沙1:1混合。天然提取物采用叶面喷施，ADY浓度为3 g L^-1，SW为1.5 mL L^-1，GT为0.5 g L^-1。测定了株高、分枝数、茎粗、叶面积、叶绿素指数、地上部和根部鲜干重、叶片相对含水量、过氧化氢酶、过氧化物酶和多酚氧化酶活性、总酚类化合物、抗氧化活性以及叶片氮、磷、钾和总碳水化合物含量。数据采用方差分析和邓肯多重极差检验进行统计分析。

### 3.1 营养生长参数

在NPK单因素效应中，75% NPK处理在两个生长季均显著提高株高、分枝数、叶面积、叶绿素指数、地上部和根部鲜重与干重；100% NPK处理则产生最高的茎粗。天然提取物处理均显著改善营养生长指标，其中ADY + SW处理在株高、分枝数和根部生物量方面表现最佳；ADY + SW + GT处理在茎粗、叶面积、叶绿素指数和地上部生物量方面最高。互作效应表明，75% NPK与ADY + SW组合获得最高的株高、分枝数和根部鲜干重；75% NPK与ADY + SW + GT组合获得最高的茎粗、叶面积、叶绿素指数和地上部鲜干重。

### 3.2 叶片相对含水量

100% NPK和75% NPK处理的叶片相对含水量相近且均高于50% NPK处理。天然提取物中，ADY + GT与SW + GT处理的相对含水量显著高于对照。互作效应在第一生长季不显著，在第二生长季多数处理差异显著；75% NPK与SW + GT组合在两个生长季均获得最高的相对含水量。

### 3.3 叶片总碳水化合物及氮、磷、钾含量

75% NPK处理的总碳水化合物含量最高，75%和100% NPK处理的氮、磷、钾含量相近且均高于50% NPK处理。天然提取物中，ADY + SW + GT处理的总碳水化合物、氮、磷、钾含量均最高。互作效应显示，75% NPK与ADY + SW + GT组合处理获得最高的总碳水化合物、氮和钾含量；而50% NPK与ADY + SW + GT组合在磷含量上表现最佳。

### 3.4 叶片过氧化氢酶、过氧化物酶和多酚氧化酶活性

75% NPK处理下的过氧化氢酶、过氧化物酶和多酚氧化酶活性均高于50%和100% NPK处理。天然提取物处理中，ADY + SW + GT处理的过氧化氢酶活性最高，ADY + GT处理以及ADY + SW + GT处理的过氧化物酶和多酚氧化酶活性最高且差异不显著。互作效应对过氧化氢酶和过氧化物酶活性影响不显著，但对多酚氧化酶活性影响显著；75% NPK与ADY + GT组合处理的过氧化物酶和多酚氧化酶活性最高，75% NPK与ADY + SW + GT组合处理的过氧化氢酶活性最高。

### 3.5 总酚类化合物与抗氧化活性

75% NPK处理显著提高总酚类化合物含量和抗氧化活性，100% NPK处理次之，50% NPK处理最低。天然提取物中，ADY + SW + GT处理的总酚含量和抗氧化活性最高。互作效应显示，75% NPK分别与ADY + SW + GT、ADY + SW、ADY + GT组合均获得较高的总酚含量；75% NPK和100% NPK与ADY + SW + GT组合处理的抗氧化活性最高。

讨论部分指出，75%推荐NPK剂量可能是假连翘的适宜施肥水平，而100%推荐剂量可能超过其养分需求，过量施肥会降低养分利用效率并带来环境风险。ADY、SW和GT提取物富含大量与微量元素、维生素、氨基酸、植物激素、多糖和酚类物质，能够促进细胞分裂与伸长、增强光合作用、提高碳水化合物积累、刺激抗氧化酶活性并清除活性氧，从而改善植株生长和生化表现。将75% NPK与ADY + SW + GT联合使用，可同时提供充足矿质养分和多种生物活性物质，在减少25%化学肥料用量的情况下，仍能维持甚至增强假连翘的生长与生理功能。

研究结论：本研究强调了将NPK肥料与ADY、SW和GT提取物相结合以增强假连翘整体生长表现及化学和生化组成的潜力。天然提取物作为化学肥料的部分替代品具有应用前景，因其对植物细胞内的生理、化学和生化过程具有积极作用，包括促进细胞分裂和伸长。这些效应共同促进了植物生长特性的改善。研究结果表明，推荐NPK剂量的75%与3 g L^-1 ADY + 1.5 mL L^-1 SW + 0.5 g L^-1 GT组合是提升用于园林景观和药用目的的假连翘营养、化学和生化参数的最适宜处理。此外，该施肥策略可能有助于减少因过量施用化学肥料造成的环境污染。建议进一步研究不同生长阶段观赏乔木和灌木的施肥方案，采用化学肥料与天然提取物的组合，以确定每种植物最有效的施肥策略。