貴州黃壤小白菜生長、品質(zhì)、光合特性及氮素利用對新型肥料的響應(yīng)*

趙 歡張 萌秦 松安江勇王正銀肖厚軍**

(1.貴州省土壤肥料研究所 貴陽 550006;2.農(nóng)業(yè)部貴州耕地保育與農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站 貴陽 550006; 3.西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院 重慶 400716;4.貴州師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 貴陽 550006)

貴州黃壤小白菜生長、品質(zhì)、光合特性及氮素利用對新型肥料的響應(yīng)*

趙 歡1,2張 萌1,2秦 松1,2安江勇1,4王正銀3肖厚軍1,2**

(1.貴州省土壤肥料研究所 貴陽 550006;2.農(nóng)業(yè)部貴州耕地保育與農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站 貴陽 550006; 3.西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院 重慶 400716;4.貴州師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 貴陽 550006)

為探究不同新型肥料對貴州省酸性黃壤小白菜產(chǎn)量、品質(zhì)、光合特性及肥料利用的影響,同時篩選出適合貴州黃壤施用的新型肥料產(chǎn)品,以貴州酸性黃壤為基礎(chǔ),通過盆栽試驗(yàn)設(shè)置對照(CK,不施氮肥)、西洋復(fù)合肥(常規(guī)施肥)、保水型功能性肥和穩(wěn)定性緩釋肥4個處理,研究了新型肥料對小白菜產(chǎn)量、品質(zhì)、光合特性以及養(yǎng)分吸收利用的影響。結(jié)果表明：施用保水型功能性肥和穩(wěn)定性緩釋肥可顯著增加小白菜播種后34 d的生物量,較常規(guī)施肥處理相比鮮重分別增加4.16%和22.28%,干重分別增加41.55%和62.35%;施用新型肥料還可以改善小白菜的營養(yǎng)品質(zhì),與常規(guī)施肥處理相比,保水型功能性肥可顯著降低硝酸鹽含量18.61%,而還原性糖、Vc和游離氨基酸含量分別增加25.74%、130.95%和16.91%;而穩(wěn)定性緩釋肥則使硝酸鹽、還原糖和Vc含量分別提高26.68%、15.35%和50.00%,但是游離氨基酸含量則較常規(guī)施肥相比降低14.43%;而且新型肥料還增強(qiáng)了小白菜葉片的光合能力(凈光合速率Pn、氣孔導(dǎo)度gs、胞間CO2濃度Ci以及蒸騰速率Tr),其中以穩(wěn)定性緩釋肥處理的小白菜光合能力最佳,且氣孔因素是導(dǎo)致凈光合速率增加的主要原因。施用新型肥料小白菜對氮素的吸收顯著增加,氮肥利用效率顯著提高,新型肥料處理的氮肥農(nóng)學(xué)效率(AEN)、偏生產(chǎn)力(PFPN)、生理利用率(PEN)和表觀利用率(REN)平均分別為48.30 kg·kg-1、59.85 kg·kg-1、95.46 kg·kg-1和52.79%,以穩(wěn)定性緩釋肥處理的氮肥利用效率最佳,尤其是氮肥表觀利用率達(dá)66.66%。此外,相關(guān)性分析結(jié)果顯示,小白菜產(chǎn)量與葉片凈光合速率Pn、氣孔導(dǎo)度gs以及蒸騰速率Tr均呈顯著正相關(guān)關(guān)系,說明提高小白菜葉片的氣體交換參數(shù)Pn、gs和Tr可以增加小白菜產(chǎn)量;同時小白菜葉片氮含量與氮肥生理利用率和氮肥表觀利用率存在極顯著相關(guān)性,r值分別為-0.937和0.978,表明增加小白菜葉片氮含量可以提高小白菜對氮肥的利用效率。綜上所述,新型肥料對貴州酸性黃壤上小白菜的生物增產(chǎn)效應(yīng)以及光合特性提高等效果顯著,可為將來在貴州農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中推廣應(yīng)用提供參考和理論依據(jù)。

酸性黃壤 小白菜 新型肥料 生物量 光合特性 氮肥利用效率

新型肥料主要包括復(fù)合型、緩釋型、穩(wěn)定性和生物有機(jī)肥等[1],具有肥效時間長、養(yǎng)分利用率高等特性[2-8],它作為作物提產(chǎn)增質(zhì)和肥效提升新途徑已得到科學(xué)界廣泛認(rèn)可,其技術(shù)開發(fā)及相關(guān)應(yīng)用也日益增多[9-14]。目前,國家發(fā)布了《“十三五”農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃》,提出化肥減施增效,爭取到2020年實(shí)現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)化肥“零增長”的發(fā)展目標(biāo)。因此,充分發(fā)展和利用新型肥料對實(shí)現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展及保障糧食安全具有重要意義。

目前關(guān)于新型肥料的研究報道已有很多,隨著化工合成行業(yè)快速發(fā)展,通過添加保水劑和生化抑制劑等方法制成的保水型、穩(wěn)定性緩釋肥料被相繼研發(fā)出來[1],其施用效果也得到了肯定。如韓玉玲[15]研究發(fā)現(xiàn),保水型肥料能夠顯著促進(jìn)辣椒(Capsicum annuum L.)植株生長,并提高其水分和肥料的利用;王斌等[14]對水稻(Oryza sativa L.)的研究指出,控釋尿素和穩(wěn)定性尿素均能增強(qiáng)水稻光合效率和光合能力,提升水稻產(chǎn)量和肥料利用率?？梢?新型肥料在提高肥效、穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)等方面已經(jīng)得到了認(rèn)證。盡管如此,新型肥料在貴州省黃壤上的研究卻相對缺乏。貴州農(nóng)業(yè)屬于山地特色農(nóng)業(yè),黃壤面積占42%,且多數(shù)屬于喀斯特地貌,土層相對較薄且肥力偏低,施用普通肥料無法使養(yǎng)分長期保存,再加上雨水季節(jié)性分配不均勻,極易導(dǎo)致作物生長期發(fā)生干旱缺水、缺肥現(xiàn)象[16-17],急需保水型、穩(wěn)定性等肥料來解決這一系列問題。此外,以往關(guān)于新型肥料的研究大多是從肥料利用率等方面進(jìn)行評價,綜合考慮作物生長、品質(zhì)、光合特性以及肥料利用效率等方面的研究相對缺乏。本試驗(yàn)針對貴州省土壤特性及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀,選取幾種有代表性的新型肥料作為研究對象,通過盆栽試驗(yàn)探究貴州酸性黃壤上小白菜(Brassica campestris L.)的增產(chǎn)效應(yīng)、光合作用對不同新型肥料的響應(yīng),同時明確不同肥料品種的氮肥利用效率,旨在篩選出適合貴州黃壤施用的新型肥料產(chǎn)品,以期為實(shí)現(xiàn)新型肥料在貴州黃壤上的高效利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2015年7—9月在貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所溫室大棚進(jìn)行。供試土壤為采自貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)基地的黃壤,其基本理化性質(zhì)為：pH 6.08,有機(jī)質(zhì)38.37 g·kg-1,全氮1.57 g·kg-1,有效磷12.30 mg·kg-1,速效鉀119.00 mg·kg-1。供試肥料包括3種：復(fù)合型肥料(化肥復(fù)合肥,為農(nóng)民習(xí)慣施肥品種,N∶P2O5∶K2O為15∶15∶15)、保水型功能性肥(肥料中添加保水劑,由貴州省土壤肥料研究所自主研發(fā)生產(chǎn),N∶P2O5∶K2O為16∶10∶16)和穩(wěn)定性緩釋肥(肥料中添加脲酶抑制劑,由貴州驊龍肥料有限公司提供,N∶P2O5∶K2O為16∶10∶16)。供試作物為速生型小白菜。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)共設(shè)置4個處理,分別為：1)不施氮肥,只施用磷鉀肥(CK);2)施化肥復(fù)合肥(FH);3)施保水型功能性肥(BS);4)施穩(wěn)定性緩釋肥(WD)。試驗(yàn)用土為過2 mm篩的風(fēng)干土,試驗(yàn)容器選用2 L的塑料盆,每盆裝土1.5 kg。各施肥處理的施肥量除CK處理不施氮肥外,各處理的氮、磷、鉀肥用量相同,肥料用量按每千克土N 0.15 g,P2O50.1 g和K2O 0.15 g施用,肥料不足的用單質(zhì)肥料尿素(含N 46%)、過磷酸鈣(含P2O512%)、硫酸鉀(含K2O 50%)補(bǔ)充,即每盆N、P2O5和K2O用量均分別為0.225 g、0.15 g和0.225 g。每個處理設(shè)9次重復(fù),共計36盆,每盆栽種1棵小白菜。小白菜種植前將肥料與土充分混勻后裝入盆中,肥料均作為基肥一次性施入,將小白菜種子播撒于土壤表面后進(jìn)行適量澆水,然后覆蓋一層薄土以便于小白菜出苗。試驗(yàn)過程中保持每盆土壤水分狀況一致,每次加水量保持相同。

1.3 樣品采集與測定

小白菜整個生育期共采集3次樣品(播種后17 d、播種后34 d和播種后50 d),每次各處理選擇3盆能夠代表整體長勢的小白菜植株進(jìn)行取樣并帶回實(shí)驗(yàn)室供測。

1.3.1 土壤基本理化性質(zhì)測定

試驗(yàn)布置前,將所有供試土壤充分混合均勻后,取一部分在自然條件下經(jīng)風(fēng)干磨細(xì)過篩后,測定土壤基本理化性質(zhì)。具體方法為：土壤pH按照水土比2.5∶1,pH計法測定;有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀容量法測定;全氮用半微量開氏法,標(biāo)準(zhǔn)酸滴定測定;有效磷采用0.5 mol·L-1NaHCO3浸提,鉬銻抗比色法測定;速效鉀采用1.0 mol·L-1NH4OAc浸提,火焰光度法測定[18]。

1.3.2 植物樣品測定

植物樣品采集后,先稱取鮮重,然后取一部分鮮樣放入105℃干燥箱中殺青30 min,再在60℃下烘干至恒重稱重,粉碎后采用H2SO4-H2O2聯(lián)合消煮-凱氏定氮儀測定植株全氮含量[18]。同時,另取一部分新鮮樣品用于測定衛(wèi)生品質(zhì)(硝酸鹽)和營養(yǎng)品質(zhì)(還原糖、Vc和游離氨基酸)[18]。

1.3.3 氣體交換參數(shù)測定

在小白菜旺盛生長期的晴天選取長勢均勻的小白菜3株,于上午9：00—11：30,用Li-6400XT便攜式光合測定儀(LI-COR,USA)測定小白菜功能性葉片的凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(gs)、胞間CO2濃度(Ci)和蒸騰速率(Tr)。測定時設(shè)置光強(qiáng)1 200 μmol·m-2·s-1,葉室溫度25℃,CO2濃度為400 μmol·mol-1,氣體流速300 mol·s-1。氣孔限制值(Ls)按照以下公式計算：

式中：Ca為設(shè)定CO2濃度。

1.4 相關(guān)參數(shù)計算

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用Microsoft Excel 2003軟件進(jìn)行計算處理,利用SPSS 20.0和DPS軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析,采用Origin 8.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 新型肥料對小白菜地上部生物量的影響

施用新型肥料對小白菜生物量的影響存在差異(表1)。施肥后小白菜生物量顯著增加,播種后17 d 時,與FH處理相比,BS和WD處理小白菜鮮重分別降低 9.30%和 32.56%,干重則分別低 6.67%和40.00%,其中WD處理顯著低于FH和BS處理;播種后34 d時,小白菜生物量不斷增加,與FH處理相比,BS和WD處理鮮重分別增加4.16%和22.28%,干重分別增加41.55%和62.35%,且顯著高于FH處理;至播種后50 d時,FH、BS和WD處理的小白菜生物量均無明顯差異。

表1 不同新型肥料對播后不同時間小白菜地上部生物量的影響Table 1 Effects of different new-type fertilizers on aboveground biomass of Chinese cabbage at different times after sowing

2.2 新型肥料對小白菜品質(zhì)的影響

由表2可以看出,施用不同類型新型肥料對小白菜品質(zhì)有一定的改善作用(表2)。FH和BS兩個處理顯著降低了小白菜葉片的硝酸鹽含量,與CK處理相比分別降低18.99%和34.06%,而WD處理的硝酸鹽含量略有增加;FH、BS和WD處理可顯著增加小白菜還原糖含量14.12%～43.50%,與FH處理相比, BS和WD處理還原糖含量分別增加25.74%和15.35%;同樣,不同類型新型肥料對小白菜Vc和游離氨基酸含量也有明顯改善,FH、BS和WD處理的Vc含量較CK處理分別顯著提高12.00%、158.67%和68.00%,其中BS和WD處理分別較FH處理增加130.95%和50.00%;FH和BS處理的游離氨基酸含量較CK處理分別顯著提高13.70%和32.92%,但WD處理則降低2.70%。

2.3 新型肥料對小白菜氣體交換參數(shù)的影響

從播種后34 d不同施肥處理小白菜葉片氣體交換參數(shù)可以看出,施氮顯著影響小白菜葉片的Pn、gs和Tr,對Ci和Ls影響較小(表3)。不施氮(CK)處理Pn、gs和Tr均顯著低于其他各施氮處理,說明施用氮肥可提高小白菜光合能力。與FH處理相比,BS 和WD處理的凈光合速率Pn分別增加27.40%和117.81%,氣孔導(dǎo)度gs分別增加29.41%和58.82%,蒸騰速率Tr分別增加38.81%和86.79%,而胞間CO2濃度Ci增幅較小,僅為2.92%和3.47%,以WD處理的小白菜光合能力最佳,BS處理次之。此外,施用氮肥可降低氣孔限制值Ls,尤其以WD處理降低幅度最大,但各施肥處理間無明顯差異。

表2 不同新型肥料對小白菜品質(zhì)的影響Table 2 Effects of different new-type fertilizers on quality of Chinese cabbage

表3 不同施肥處理對小白菜葉片氣體交換參數(shù)的影響(播種后34 d)Table 3 Leaf gas exchange parameters of Chinese cabbage in different new-type fertilizers treatments(34 days after sowing)

2.4 新型肥料對小白菜氮素含量與氮素累積的影響

隨著小白菜生長時間的推進(jìn),各處理小白菜葉片氮含量均呈現(xiàn)出下降趨勢,平均由36.63 g·kg-1降至14.88 g·kg-1,再降至10.57 g·kg-1(圖1)。小白菜播種后17 d,BS和WD處理小白菜葉片氮含量顯著高于FH處理,平均高16.67 g·kg-1;播種后34 d時, WD處理小白菜葉片含氮量顯著高于CK、FH和BS處理,分別高8.90 g·kg-1、7.04 g·kg-1和4.26 g·kg-1,各施氮處理間的氮含量差異顯著;播種后50 d時, WD處理小白菜葉片氮含量仍顯著高于其他處理,其他施氮處理間差異不明顯。

不同類型新型肥料對小白菜氮素累積影響顯著(圖1)。與CK處理相比,施用新型肥料顯著增加了小白菜的氮素累積,其中播種后17 d時增幅480.6%～714.7%,BS處理的氮素累積增幅顯著高于其他施肥處理,但FH與WD處理間無顯著差異;播種后34 d時, WD處理的氮素累積顯著增加,比其他施氮處理平均提高85.04%,且處理間差異達(dá)極顯著水平;播種后50 d時,WD處理的氮素累積仍顯著高于其他施氮處理,但FH與BS兩個處理的氮素累積則無顯著差異。

2.5 新型肥料對小白菜氮肥利用效率的影響

由表4可看出,施用不同類型新型肥料對小白菜氮肥利用效率存在差異(表4)。氮肥農(nóng)學(xué)效率(AEN)反映了單位施氮量下作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的增加情況,施用新型肥料的AEN為47.41～49.78 kg·kg-1,各處理間無顯著差異;氮肥偏生產(chǎn)力(PFPN)反映了單位施氮量對產(chǎn)量的貢獻(xiàn),施用新型肥料的PFPN以WD處理最高,為61.33 kg·kg-1,比其他施肥處理增加2.07～2.37 kg·kg-1,但各處理間差異不顯著;氮肥生理利用率(PEN)反映了作物地上部每吸收單位肥料中的氮所獲得的籽粒產(chǎn)量的增加量,不同新型肥料處理中,BS處理的氮肥生理利用率PEN最高,達(dá)114.36 kg·kg-1,顯著高于WD處理,FH處理的次之;就氮肥表觀利用率(REN)而言,WD處理的REN達(dá)66.66%,顯著高于FH和BS處理,FH的REN次之,為49.29%,BS處理的REN最低,僅為42.42%。

2.6 小白菜生物量和葉片氮含量與氣體交換參數(shù)以及氮肥利用效率的相關(guān)性分析

對比分析小白菜生物量與氣體交換參數(shù)的相關(guān)性可以發(fā)現(xiàn)(表5),無論鮮重還是干重,小白菜生物量均與葉片凈光合速率Pn、氣孔導(dǎo)度gs以及蒸騰速率Tr呈顯著正相關(guān)關(guān)系;小白菜干重還與胞間CO2濃度Ci呈顯著正相關(guān),而小白菜鮮重則與其不存在顯著相關(guān)性。從小白菜葉片氮含量與氮肥利用效率的相關(guān)性分析可看出,氮含量與氮肥生理利用率PEN達(dá)極顯著負(fù)相關(guān),而與氮肥表觀利用率REN達(dá)極顯著正相關(guān),說明小白菜葉片氮含量可以顯著影響氮肥利用效率。

表4 不同施肥處理小白菜的氮肥利用效率Table 4 N fertilizer use efficiency of Chinese cabbage under different new-type fertilizers treatments

表5 小白菜生物量和葉片氮含量與氣體交換參數(shù)以及氮肥利用效率的相關(guān)性(r值)Table 5 Correlation coefficients between biomass,N content and gas exchange parameters,N use efficiency(r value)

3 討論與結(jié)論

新型肥料較普通肥料相比,有利于作物產(chǎn)量的增加和品質(zhì)的改善[11-14]。本研究發(fā)現(xiàn),施用新型肥料可以顯著增加小白菜中期的生物量,但對收獲期小白菜鮮重和干重則無明顯影響,說明新型肥料可能對作物生長過程中的影響較大,而對作物的最終產(chǎn)量影響并不明顯。這與朱國梁等[19]和唐拴虎等[20]在黃瓜(Cucumis sativus L.)和辣椒(Capsicum annuum L.)上的研究結(jié)果類似,這一方面說明新型肥料對作物的影響可能并不單單表現(xiàn)在作物產(chǎn)量上,只有對作物生長周期進(jìn)行分時段的觀測研究才能獲得更加準(zhǔn)確可能的結(jié)果;另一方面,通過在不同類型土壤中的施肥效果發(fā)現(xiàn),新型肥料對黑土、潮土和紫色土的土壤養(yǎng)分影響差異較大,尤其是對作物生長過程中的土壤養(yǎng)分影響最為明顯,這也可能是導(dǎo)致作物生長差異明顯的一個重要原因[21-23]。同時本研究也發(fā)現(xiàn),在小白菜生長前期(播種后17 d)施用穩(wěn)定性緩釋肥(WD)的小白菜長勢明顯不如復(fù)合肥(FH)和保水型功能性肥(BS)處理效果好,這可能是與穩(wěn)定性緩釋肥的養(yǎng)分釋放特性有關(guān),穩(wěn)定性緩釋肥在小白菜生育前期養(yǎng)分釋放量較低,但在中后期卻能夠在短時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分的高效利用,從而不會造成養(yǎng)分前期過度釋放而造成后期“脫肥”的問題[24]。此外,本研究中各施肥處理對小白菜的營養(yǎng)品質(zhì)影響不一：施用復(fù)合型(FH)和保水型功能性肥(BS)可以顯著降低小白菜葉片硝酸鹽含量,尤其是保水型功能性肥處理降幅達(dá)34.07%,這可能與肥料中保水劑對NO-N的吸附有關(guān)[25-27],而穩(wěn)定性緩釋肥(WD)處理小白菜硝酸鹽含量盡管較CK相比略有升高,含量仍遠(yuǎn)低于國家安全標(biāo)準(zhǔn)(≤3 000 mg·kg-1),并未產(chǎn)生硝酸鹽含量超標(biāo)的風(fēng)險;與此同時,FH、BS和WD處理小白菜還原糖含量較CK顯著增加13.85%～43.71%,BS和WD處理的Vc含量較FH處理分別顯著提高130.55%和50.00%,而BS處理的游離氨基酸較FH處理顯著提高16.90%。由此可見,新型肥料對小白菜營養(yǎng)品質(zhì)改善具有明顯作用。

光合作用是作物生長發(fā)育以及產(chǎn)量形成的重要影響因素之一,凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度和蒸騰速率等是反映作物光合能力的重要指標(biāo)[28]。本研究發(fā)現(xiàn),新型肥料對小白菜葉片的凈光合速率Pn、氣孔導(dǎo)度gs、胞間CO2濃度Ci以及蒸騰速率Tr均有所提高,綜合來看以穩(wěn)定性緩釋肥(WD)處理對小白菜葉片氣體交換參數(shù)的作用效果最優(yōu)。研究指出,影響作物光合速率的因素包括氣孔和非氣孔限制兩個方面,根據(jù)氣孔導(dǎo)度gs的變化可以進(jìn)行初步判斷,但是判斷葉片光合速率增加的主要原因究竟是氣孔還是非氣孔限制的最可靠依據(jù)則是Ci與氣孔限制值Ls的變化方向：若Ci增加且Ls降低說明是氣孔因素引起的;反之,則為非氣孔因素[29-30]。從本試驗(yàn)結(jié)果可以看出,WD處理的Pn和gs明顯高于其他施肥處理,比較其Ci和氣孔限制值Ls發(fā)現(xiàn),WD處理Ci增加的同時,氣孔限制值Ls也出現(xiàn)下降,表明氣孔因素是導(dǎo)致WD處理凈光合速率增加的主要原因,說明穩(wěn)定性緩釋肥可以改善小白菜葉片的氣孔環(huán)境,通過提高氣孔因素進(jìn)而提高光合速率。

目前,我國化肥當(dāng)季氮肥利用率約為30%～35%,新型肥料在提高氮肥利用效率方面發(fā)揮了積極作用[8,31]。朱國梁等[19]研究了不同緩釋肥料對黃瓜養(yǎng)分利用率的影響,結(jié)果顯示緩釋復(fù)合肥料的氮、磷、鉀素利用率較普通復(fù)合肥分別提高13.9～23.7、9.6～14.5和17.0～22.9個百分點(diǎn);周麗平等[32]研究發(fā)現(xiàn)潮土夏玉米(Zea mays L.)施用新型尿素比普通尿素的氮肥利用率提高17.5%。本研究發(fā)現(xiàn),施用新型肥料后可以明顯提高氮肥利用效率,尤其是施用穩(wěn)定性緩釋肥,其AEN、PFPN、PEN和REN分別為49.78 kg·kg-1、61.33 kg·kg-1、75.02 kg·kg-1和66.66%,明顯優(yōu)于普通復(fù)合肥(FH)處理。分析其中原因可能是：一方面,添加脲酶抑制劑可以減緩肥料中氮素的釋放,使NH和NO能夠在土壤中長期保存,從而增加作物對氮素的吸收利用[33];另一方面,脲酶抑制劑能夠有效降低土壤脲酶活性,減少氨揮發(fā)損失,從而提高氮素利用效率[34-36]。

綜上所述,新型肥料對貴州黃壤區(qū)小白菜的施用效果是顯著的,但是,本研究是在盆栽試驗(yàn)條件下模擬進(jìn)行的,外界因素可能會導(dǎo)致新型肥料的施用效果存在差異。因此,本研究下階段將結(jié)合田間試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證新型肥料的施用效果,以期通過實(shí)踐生產(chǎn)為新型肥料在貴州蔬菜中的推廣應(yīng)用提供堅實(shí)可靠的理論依據(jù)。

References

[1]趙秉強(qiáng).新型肥料[M].北京：科學(xué)出版社,2013：7-8 Zhao B Q.New Fertilizers[M].Beijing：Science Press,2013：7-8

[2]Van Zwieten L,Kimber S,Morris S,et al.Effects of biochar from slow pyrolysis of paper mill waste on agronomic performanceand soilfertility[J].Plantand Soil,2010, 327(1-2)：235-246

[3]Demirbas A.Effects of temperature and particle size on bio-char yield from pyrolysis of agricultural residues[J].Journal of Analytical and Applied Pyrolysis,2004,72(2)：243-248

[4]Sohi S,Krull E,Lopez C E,et al.Biochar,climate change and soil：A review to guide future research[R].CSIRO Land and Water Science Report,2009：17-31

[5]Yuan J H,Xu R K.Theamelioration effectsof low temperature biochar generated from nine crop residues on an acidic Ultisol[J].Soil Use and Management,2011,27(1)：110-115

[6]Haefele S M,Konboon Y,Wongboon W,et al.Effects and fate of biochar from rice residues in rice-based systems[J].Field Crops Research,2011,121(3)：430-440

[7]閆湘,金繼運(yùn),何萍,等.提高肥料利用率技術(shù)研究進(jìn)展[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,41(2)：450-459 Yan X,Jin J Y,He P,et al.Recent advances and prospects on the technology to increase fertilizer use efficiency[J].Scientia Agricultura Sinica,2008,41(2)：450-459

[8]韓曉日.新型緩/控釋肥料研究現(xiàn)狀與展望[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2006,37(1)：3-8 Han X R.Current situation and prospects of new type slow and controlled releasing fertilizers[J].Journal of Shenyang Agricultural University,2006,37(1)：3-8

[9]王斌,李玉娥,萬運(yùn)帆,等.控釋肥和添加劑對雙季稻溫室氣體排放影響和減排評價[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2014,47(2)：314-323 Wang B,Li Y E,Wan Y F,et al.Effect and assessment of controlled release fertilizerand additive treatments on greenhouse gases emission from a double ricefield[J]. Scientia Agricultura Sinica,2014,47(2)：314-323

[10]何緒生,張樹清,佘雕,等.生物炭對土壤肥料的作用及未來研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2011,27(15)：16-25 He X S,Zhang S Q,She D,et al.Effects of biochar on soil and fertilizer and future research[J].Chinese Agricultural Science Bulletin,2011,27(15)：16-25

[11]張娜,李佳,劉學(xué)歡,等.生物炭對夏玉米生長和產(chǎn)量的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2014,33(8)：1569-1574 Zhang N,Li J,Liu X H,et al.Effects of biochar on growth and yield of summer maize[J].Journal of Agro-Environment Science,2014,33(8)：1569-1574

[12]邱現(xiàn)奎,董元杰,胡國慶,等.新型包膜緩釋肥對大白菜生理特性、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J].土壤學(xué)報,2011,48(2)：375-382 Qiu X K,Dong Y J,Hu G Q,et al.Effects of homemade coated controlled release fertilizers on physiological characteristics yield and quality of Chinese cabbage[J].Acta Pedologica Sinica,2011,48(2)：375-382

[13]王宜倫,盧艷麗,劉舉,等.專用緩釋肥對夏玉米產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收利用的影響[J].中國土壤與肥料,2015(1)：29-32 Wang Y L,Lu Y L,Liu J,et al.Effects of special slow-release fertilizer on yield and nutrient absorption and utilization of summer maize[J].Soil and Fertilizer Sciences in China, 2015(1)：29-32

[14]王斌,萬運(yùn)帆,郭晨,等.控釋尿素、穩(wěn)定性尿素和配施菌劑尿素提高雙季稻產(chǎn)量和氮素利用率的效應(yīng)比較[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報,2015,21(5)：1104-1112 Wang B,Wan Y F,Guo C,et al.A comparison of the effects of controlled release urea,stable urea and microorganisms increasing double rice yield and nitrogen use efficiency[J]. JournalofPlantNutrition and Fertilizer,2015,21(5)：1104-1112

[15]韓玉玲.保水劑對辣椒生長及水肥高效利用的研究[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué),2013 Han Y L.Effects of super absorbent polymers on growth and high-efficientuse ofwaterand fertilizerofpepper[D]. Nanjing：Nanjing Agricultural University,2013

[16]趙歡,劉海,何佳芳,等.不同肥料組合對馬鈴薯產(chǎn)量、生物性狀和土壤肥力的影響[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,41(12)：110-114 Zhao H,Liu H,He J F,et al.Effects of different fertilizer combination on potato yield,biologicaltraitsand soil fertility[J].Guizhou Agricultural Sciences,2013,41(12)：110-114

[17]呂慧峰,王小晶,趙歡,等.肥料組合對馬鈴薯產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤肥力的影響[J].長江蔬菜：學(xué)術(shù)版,2010(22)：46-48 Lü H F,Wang X J,Zhao H,et al.Effects of fertilizer combinations on yield,quality and soil fertility of potato[J]. Journal of Changjiang Vegetables,2010(22)：46-48

[18]鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].3版.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社, 2000 Bao S D.Soil and Agricultural Chemistry Analysis[M].3rd ed. Beijing：China Agricultural Press,2000

[19]朱國梁,畢軍,夏光利,等.不同緩釋肥料對黃瓜產(chǎn)量、品質(zhì)及養(yǎng)分利用率的影響[J].中國土壤與肥料,2013(1)：68-73 Zhu G L,Bi J,Xia G L,et al.Effects of different slow-release fertilizers on cucumbers’yield,quality and nutrient use efficiency[J].Soil and Fertilizer Sciences in China,2013(1)：68-73

[20]唐拴虎,張發(fā)寶,黃旭,等.緩/控釋肥料對辣椒生長及養(yǎng)分利用率的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2008,19(5)：986-991 Tang S H,Zhang F B,Huang X,etal.Effectsof slow/controlled release fertilizers on the growth and nutrient use efficiency of pepper[J].Chinese Journal of Applied Ecology,2008,19(5)：986-991

[21]韓蔚娟,王寅,陳海瀟,等.黑土區(qū)玉米施用新型肥料的效果和環(huán)境效應(yīng)[J].水土保持學(xué)報,2016,30(2)：307-311 Han W J,Wang Y,Chen H X,et al.Study on the effect of new-type fertilizer application on spring maize production and its environmental impact in black soil area[J].Journal of Soil and Water Conservation,2016,30(2)：307-311

[22]王小明,謝迎新,張亞楠,等.新型肥料施用對玉米季土壤硝態(tài)氮累積的影響[J].水土保持學(xué)報,2009,23(5)：232-236 Wang X M,Xie Y X,Zhang Y N,et al.Effect of new type fertilizers application on accumulation of soil nitrate nitrogen in the maize season[J]. Journal of Soil and Water Conservation,2009,23(5)：232-236

[23]胡小鳳,王正銀,孫倩倩,等.緩釋復(fù)合肥料在不同pH值紫色土中氨揮發(fā)特性[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2009,25(6)：100-103 Hu X F,Wang Z Y,Sun Q Q,et al.Characteristics of ammoniavolatilization of slow release compound fertilizer in different pH values of purple soils[J].Transactions of the CSAE,2009, 25(6)：100-103

[24]樊小林,劉芳,廖照源,等.我國控釋肥料研究的現(xiàn)狀和展望[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報,2009,15(2)：463-473 Fan X L,Liu F,Liao Z Y,et al.The status and outlook for the study ofcontrolled-release fertilizersin China[J].Plant Nutrition Fertilizer Science,2009,15(2)：463-473

[25]肖青亮,鄭詩樟,牛德奎.施肥對蔬菜累積硝酸鹽影響的研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2007,35(6)：1732-1734 Xiao Q L,Zheng S Z,Niu D K.Effect of fertilization on the nitrate accumulation in vegetable crop[J].Journal of Anhui Agricultural Sciences,2007,35(6)：1732-1734

[26]Blaylock A D,Kaufmann J,Dowbenko R D.Nitrogen fertilizer technologies[C]//Western Nutrient Management Conference.Salt Lake City,UT,2005,6：8-13

[27]Tang S H,Yang S H,Chen J S,et al.Studies on the mechanism of single basal application of controlled-release fertilizers for increasing yield of rice(Oryza safiva L.)[J]. Agricultural Sciences in China,2007,6(5)：586-596

[28]吳志莊,王道金,厲月橋,等.施用生物炭肥對黃連木生長及光合特性的影響[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報,2015,24(6)：992-997 Wu Z Z,Wang D J,Li Y Q,et al.Effects of biochar fertilizer application on growth properties and photosynthetic and physiological characteristics of Pistacia chinensis Bunge[J]. Ecology and Environmental Sciences,2015,24(6)：992-997

[29]陳根云,陳娟,許大全.關(guān)于凈光合速率和胞間CO2濃度關(guān)系的思考[J].植物生理學(xué)通訊,2010,46(1)：64-66 Chen G Y,Chen J,Xu D Q.Thinking about the relationship between netphotosynthetic rate and inter-cellular CO2concentration[J].Plant Physiology Communications,2010, 46(1)：64-66

[30]許大全.光合作用氣孔限制分析中的一些問題[J].植物生理學(xué)通訊,1997,33(4)：241-244 Xu D Q.Some problems in stomatal limitation analysis of photosynthesis[J].Plant Physiology Communications,1997, 33(4)：241-244

[31]Zhang Z W,Wang J X,Lu Y,et al.Effects of slow-release fertilizer and balanced fertilization on nitrogen,phosphorus and potassium uptake in peppers[J].Agricultural Science& Technology,2015,16(7)：1457-1461

[32]周麗平,楊俐蘋,白由路,等.不同氮肥緩釋化處理對夏玉米田間氨揮發(fā)和氮素利用的影響[J/OL].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報,http：//www.cnki.net/kcms/detail/11.3996.S.20160504. 1617.002.html Zhou L P,Yang L P,Bai Y L,et al.Comparison of several slow-released nitrogen fertilizers in ammonia volatilization and nitrogen utilization in summer maize field[J/OL].Journal of Plant Nutrition and Fertilizer,http：//www.cnki.net/kcms/ detail/11.3996.S.20160504.1617.002.html

[33]楊利軍,韓曉日,戰(zhàn)秀梅,等.新型緩釋尿素對玉米和水稻產(chǎn)量、氮肥利用率及無機(jī)氮?dú)埩舻挠绊慬J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2012,43(2)：184-188 Yang L J,Han X R,Zhan X M,et al.Effects of slow-release nitrogen fertilizers on yield of maize and rice,nitrogen use efficiency and inorganic N residue[J].Journal of Shenyang Agricultural University,2012,43(2)：184-188

[34]李雨繁.不同類型高氮復(fù)混(合)肥氨揮發(fā)特性及氮素轉(zhuǎn)化研究[D].長春：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué),2014 Li Y F.Ammonia volatilization characteristics and nitrogen transformation of different kinds of high-nitrogen compound fertilizers[D].Changchun：Jilin Agricultural University,2014

[35]陳序根,徐衛(wèi)紅,王崇力,等.脲酶硝化雙抑制劑緩釋肥提高番茄產(chǎn)量及 NPK養(yǎng)分吸收[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2015, 31(21)：168-176 Chen X G,Xu W H,Wang C L,et al.Slow-release fertilizer containing urease inhibitor and nitrification inhibitor improving nitrogen release characteristic and uptake and utilization of nitrogen,phosphorus and potassium in tomato[J]. Transactions of the CSAE,2015,31(21)：168-176

[36]張文學(xué),孫剛,何萍,等.脲酶抑制劑與硝化抑制劑對稻田氨揮發(fā)的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報,2013,19(6)：1411-1419 Zhang W X,Sun G,He P,et al.Effects of urease and nitrification inhibitors on ammonia volatilization from paddy fields[J].Plant Nutrition and Fertilizer Science,2013,19(6)：1411-1419

Response of Chinese cabbage growth,quality,photosynthesis and nitrogen utilization to new fertilizers in Guizhou yellow soil*

Acid yellow soil;Chinese cabbage;New fertilizer;Biomass;Photosynthetic characteristics;Nitrogen fertilizer use efficiency

圖1 播種后不同時間不同施肥處理小白菜氮素含量和氮素累積量
Fig.1 N content and accumulation of Chinese cabbage under different new-type fertilizers treatments at different times after sowing

S<143.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A class="emphasis_bold">143.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1671-3990(2016)10-1320-08143.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

1671-3990(2016)10-1320-08

A 文章編號:1671-3990(2016)10-1320-08

10.13930/j.cnki.cjea.160384

* 貴州省科學(xué)技術(shù)基金項目(黔科合LH字[2014]7706號)和貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院自主創(chuàng)新項目(黔農(nóng)科院自主創(chuàng)新科研專項字[2014]007號)資助

**通訊作者：肖厚軍,主要從事植物營養(yǎng)、農(nóng)業(yè)資源利用研究。E-mail：xiao-hjnky@163.com

趙歡,主要從事植物營養(yǎng)資源利用研究。E-mail：zhaohuancnm@163.com

2016-04-29 接受日期：2016-06-28

**Corresponding author,E-mail：xiao-hjnky@163.com

Received Apr.29,2016;accepted Jun.28,2016

* This work was supported by the Science and Technology Project of Guizhou Province(2014-7706)and the Independent Innovation Project of Guizhou Academy of Agricultural Sciences(2014-007).

ZHAO Huan1,2,ZHANG Meng1,2,QIN Song1,2,AN Jiangyong1,4,WANG Zhengyin3,XIAO Houjun1,2**
(1.Guizhou Institute of Soil and Fertilizer,Guiyang 550006,China;2.Field Monitoring Experimental Station for Cultivated Land Preservation and Agro-environment in Guizhou,Ministry of Agriculture,Guiyang 550006,China;3.College of Resources and Environment, Southwest University,Chongqing 400716,China;4.College of Life Sciences,Guizhou Normal University,Guiyang 550006,China)

Abstract

The effects of new fertilizers on the yield,quality,photosynthetic characteristics and fertilizer utilization of Chinese cabbage in Guizhou acid yellow soils were investigated in a pot experiment.The soil used in the experiment was typical yellow soil with pH 6.08,collected from the experimental base of Academy of Agricultural Sciences of Guizhou.The four treatments studied in the experiment included the contrast treatment(CK,no nitrogen fertilizer),compound fertilizer(FH, conventional fertilizer),water retaining fertilizer(BS)and stable slow-release fertilizer(WD).The biomass,contents of nitrate, reducing sugar,Vc and free amino acid as well as leaf gas exchange parameters and nitrogen content and utilization of Chinese cabbage were investigated at different times after sowing.The results showed that at 34 days after sowing,BS and WD treatments significantly increased Chinese cabbage biomass.Compared with FH treatment,BS and WD treatments increased Chinese cabbage fresh weights by 4.16%and 41.55%,and dry weights by 22.28%and 62.35%,respectively.Application of new fertilizers also improved nutritional quality of Chinese cabbage.Compared with FH treatment,BS treatment significantly reduced nitrate content by 18.61%while increased contents of reducing sugar,Vc and free amino acid,respectively,by 25.74%, 130.95%and 16.91%.However,WD treatment increased nitrate,reducing sugar and Vc contents,respectively,by 26.68%, 15.35%and 50.00%,while decreased free amino acid content by 14.43%.The application of the new fertilizers also enhanced the photosynthetic capacity of Chinese cabbage leaves,including the net photosynthetic rate(P

n

),stomatal conductance(g

s

), intercellular CO

2

concentration(C

i

)and transpiration rate(T

r

),for which WD treatment had the best performance.The stomata regulation was the main enhancement factor for photosynthetic capacity.Nitrogen uptake of Chinese cabbage obviously increased and nitrogen use efficiency apparently enhanced as well.Average agronomic nitrogen efficiency(AE

N

),partial factor productivity(PFP

N

),physiological utilization(PE

N

)and recovery efficiency(RE

N

)for new fertilizer treatments were respectively 48.30 kg·kg

-1

,59.85 kg·kg

-1

,95.46 kg·kg

-1

and 52.79%.Then the treatment with the best efficiency was WD treatment,especially for nitrogen recovery efficiency(which was 66.66%).Correlation analysis showed that yield and net photosynthetic rate(P

n

),stomatal conductance(g

s

)and transpiration rate(T

r

)had significant positive correlations.This suggested that improvement in net photosynthetic rate(P

n

),stomatal conductance(g

s

)and transpiration rate(T

r

)increased yield of Chinese cabbage.Concurrently,there was a significant correlation between nitrogen content,physiological utilization (PE

N

)and recovery efficiency(RE

N

),with r values of-0.937 and 0.978,respectively.This suggested that increase in nitrogen content improved nitrogen utilization efficiency.Furthermore,the new fertilizers significantly enhanced biological yield and photosynthetic characteristics of Chinese cabbage in Guizhou acid yellow soils.The study laid a solid scientific reference and theoretical basis for future applications of new fertilizers in agricultural production in Guizhou Province.