不同灌水下限及氮素形態(tài)配比對(duì)西蘭花干物質(zhì)分配、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

車(chē)旭升，呂 劍，馮 致，張國(guó)斌，秦啟杰，張 輝，金 寧，李金武，羅 建

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

其中，硝酸鹽含量是衡量蔬菜品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)；礦質(zhì)元素是作物生長(zhǎng)發(fā)育、提高產(chǎn)量和品質(zhì)的物質(zhì)基礎(chǔ)，在調(diào)控作物生理代謝和品質(zhì)形成過(guò)程中作用明顯[15]。氮、磷、鉀、鈣、鎂、鐵、銅、鋅是植物生長(zhǎng)發(fā)育所需的主要礦質(zhì)元素[16]。同時(shí)，礦質(zhì)元素也是人體必須攝入的營(yíng)養(yǎng)元素，對(duì)人體的重要作用主要體現(xiàn)在鈣、鎂參與人體組織的構(gòu)成，調(diào)節(jié)人體生理機(jī)能，且鈣參與酶的活動(dòng), 是植物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)者，鎂是許多酶的組成或激活劑；銅包含在酶和蛋白質(zhì)之中，參與人體的各種代謝作用，是人體不可缺少的微量元素，而人體對(duì)礦質(zhì)元素的攝入主要來(lái)源于日常飲食，尤其是蔬菜。且鈣、鎂、銅等礦質(zhì)元素在西蘭花食用器官中蘊(yùn)含豐富，因此，研究西蘭花中礦質(zhì)元素含量多少顯得尤為重要。

植物對(duì)鈣、鎂、銅等元素的吸收和在體內(nèi)的分布受許多因素影響(如蔬菜種類(lèi)、pH值、陽(yáng)光輻射、大氣溫度及溶液溫度)，氮素形態(tài)是重要的影響因素[17]，同時(shí)，水分也是影響吸收礦質(zhì)元素最活躍的因素[18]，前人研究表明，外界水分不足會(huì)導(dǎo)致土壤中的離子分布發(fā)生改變[19-20]，當(dāng)植物吸收硝態(tài)氮后會(huì)引起介質(zhì)變堿，吸收銨態(tài)氮后會(huì)引起土壤酸化，根系pH發(fā)生變化，影響其對(duì)礦質(zhì)元素的吸收，進(jìn)而影響其含量。近年來(lái)，農(nóng)民為了追求蔬菜高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)效益最大化，“大水大肥”管理是普遍的解決措施，且在肥料施用過(guò)程中還存在施用氮肥形態(tài)單一的問(wèn)題，導(dǎo)致蔬菜體內(nèi)硝酸鹽含量高、礦質(zhì)元素含量下降。因此，本試驗(yàn)以西蘭花為研究對(duì)象，利用水肥一體化技術(shù)，探索不同灌水下限和氮素形態(tài)配比對(duì)西蘭花干物質(zhì)量積累、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，旨在篩選出最佳水氮組合，為西蘭花高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)栽培提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

本試驗(yàn)于2019年6月在甘肅省蘭州市榆中縣清水驛鄉(xiāng)稠泥河村進(jìn)行，該地區(qū)平均海拔1 790 m，年平均氣溫6.6 ℃。年降水量300～400 mm，蒸發(fā)量為1 343.1 mm，無(wú)霜期150 d左右。供試土壤為壤土，肥力均勻。耕層(0～20 cm)基本理化性質(zhì)為：全氮、全磷、全鉀含量分別為0.17，0.39，12.25 g/kg，堿解氮含量為59.5 mg/kg，容重1.43 g/cm3，pH值8.11，EC 289 μs/cm，最大田間持水量為33.08%。試驗(yàn)供試作物為西蘭花，品種碧綠，肥料為：硝酸鉀、硫酸銨、硫酸鉀和磷酸二氫鉀。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3 測(cè)定指標(biāo)

1.3.1 產(chǎn)量 在西蘭花生長(zhǎng)到采收標(biāo)準(zhǔn)以后，在每處理選取6 m2面積測(cè)定西蘭花的產(chǎn)量，然后算出小區(qū)的產(chǎn)量，再折算出公頃產(chǎn)量。

1.3.2 花球品質(zhì) 品質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定參照張志良等[21]《植物生理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》進(jìn)行。在采收期選取3株用于測(cè)定西蘭花品質(zhì)。采用紫外吸收法測(cè)定硝酸鹽含量；維生素C含量采用 2，6-二氯酚靛酚鈉染色法測(cè)定；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán) G-250 溶液法測(cè)定；采用蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖含量。

1.3.3 礦質(zhì)元素含量 樣品的前處理K采用H2SO4-H2O2消解法，Ca、Mg、Fe、Cu、Zn采用干式灰化法處理樣品，元素測(cè)定均采用火焰原子吸收光譜法。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及處理Tab.1 The design and treatment of experiment

1.4 數(shù)據(jù)處理分析

用 Microsoft Excel 2010軟件處理數(shù)據(jù)和作圖，用SPSS 19.0軟件LSD和Duncan′s法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同灌水下限及氮素形態(tài)配比對(duì)西蘭花干質(zhì)量的影響

由表2可知，雙因素結(jié)果表明，西蘭花葉和莖干質(zhì)量受水氮交互作用，花球和根干質(zhì)量受水分影響大于氮素形態(tài)影響。在相同水分處理?xiàng)l件下，莖、花球干質(zhì)量以N3最高；根干質(zhì)量在N1處理下最大。在相同氮素配比條件下, 西蘭花葉、莖、根干質(zhì)量隨著灌水量的減小呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)；在N2條件下，花球干物質(zhì)在W3處理時(shí)最大，較W1和W2分別增加17.68%和5.04%，在N1、N3條件下，與葉、莖、根趨勢(shì)一致；根冠比在相同氮素形態(tài)下隨著灌水量的減小表現(xiàn)為遞增的趨勢(shì)。綜合分析表明，W2N3處理的葉、莖及花球的干質(zhì)量最大。

表2 不同灌水下限及氮素形態(tài)配比對(duì)西蘭花干質(zhì)量的影響Tab.2 Effects of different irrigation lower limit and nitrogen form ratio on the quality of broccoli dry matter

2.2 不同灌水下限及氮素形態(tài)配比對(duì)西蘭花產(chǎn)量的影響

灌水對(duì)西蘭花產(chǎn)量影響大于氮素形態(tài)配比的影響。在N1條件下，花球質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、生物產(chǎn)量隨著灌水量的減少呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，經(jīng)濟(jì)系數(shù)則依次遞增；在N2條件下，花球質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)系數(shù)以W2最高，W1次之，W3最低，生物產(chǎn)量則表現(xiàn)為W1>W2>W3；在N3條件下，花球質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)系數(shù)均隨著灌水量的減少呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，生物產(chǎn)量依次遞減。其中，生物產(chǎn)量W1較W2、W3處理顯著增加7.43%，23.90%。雙因素方差結(jié)果顯示，西蘭花經(jīng)濟(jì)系數(shù)受水氮交互作用。綜合分析，W2N3處理花球質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)系數(shù)高于其他處理，但花球質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量不顯著。

表3 不同灌水下限及氮素形態(tài)配比對(duì)西蘭花產(chǎn)量的影響Tab.3 Effects of different irrigation lower limit and nitrogen form ratio on yield of broccoli ball

2.3 不同灌水下限及氮素形態(tài)配比對(duì)西蘭花營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

圖中不同小寫(xiě)字母表示在P<0.05水平差異顯著。圖2同。 Different small letters in the figure indicate significant difference at P<0.05 level. The same as Fig.2.

表4 不同灌水下限及氮素形態(tài)配比對(duì)西蘭花營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的雙因素方差分析(F值)Tab.4 Two factor analysis of variance (F value) of broccoli nutritional quality with different irrigation lower limit and nitrogen form ratio

2.4 不同灌水下限及氮素形態(tài)配比對(duì)西蘭花花球礦質(zhì)元素的影響

表5 不同灌水下限及氮素形態(tài)配比對(duì)西蘭花礦質(zhì)元素的影響Tab.5 Effects of different irrigation lower limit and nitrogen form ratio on mineral elements in broccoli

在相同氮素配比條件下，不同的灌溉下限對(duì)西蘭花的礦質(zhì)元素有不同的影響。其中，在N1條件下，K、Ca、Mg含量隨著灌水量的減少而降低，F(xiàn)e、Zn含量均以W2最高，較W1和W3分別增加了6.50%，2.54%和25.29%，1.30%；在N2條件下，K、Ca、Mg含量與N1變化趨勢(shì)一致，F(xiàn)e含量隨灌水量的減少依次遞增，Zn含量主要表現(xiàn)為：W2>W1>W3；在 N3條件下，Ca、Mg、Fe、Zn含量隨灌水量的減少呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，K含量隨著灌水量的減少而顯著增加，W3處理較W1和W2處理分別增加了43.05%，29.59%，且處理間差異均達(dá)顯著水平，Cu含量以W1最高，W2次之，W3最低。雙因素方差結(jié)果顯示，西蘭花花球K、Ca、Mg、Fe、Zn含量受水氮互作影響極顯著，Cu僅受氮素影響極顯著。

2.5 不同灌水下限及氮素形態(tài)配比對(duì)西蘭花水分利用效率與氮肥偏生產(chǎn)力的影響

由圖2-A可知，在相同水分處理?xiàng)l件下, 西蘭花水分利用效率均以N3處理最高，在相同氮素配比條件下W2、W3處理的水分利用效率顯著高于W1處理。由圖2-B可知，在相同水分處理?xiàng)l件下，西蘭花氮肥偏生產(chǎn)力以N3最高，其中，在W1條件下，西蘭花N3較N1和N2處理分別增加6.83%，0.22%，在W2條件下，西蘭花N3較N1和N2處理分別增加3.44%，5.45%，在W3條件下，西蘭花N3較N1和N2處理分別增加1.59%和4.20%，在相同氮素配比條件下，西蘭花氮肥偏生產(chǎn)力在W2條件下均達(dá)到最高。雙因素方差結(jié)果(表6)顯示，西蘭花水分利用效率與氮肥偏生產(chǎn)力受灌溉影響極顯著。

圖2 不同灌水下限及氮素形態(tài)配比對(duì)西蘭花水分利用效率與氮肥偏生產(chǎn)力的影響Fig.2 Effects of different irrigation lower limit and nitrogen form ratio on water utilizing efficiency and N partial factor productivity of broccoli

表6 不同灌水下限及氮素形態(tài)配比對(duì) 西蘭花水分利用效率與氮肥偏生產(chǎn)力 的雙因素方差分析(F值)Tab.6 Two factor analysis of variance (F value) of broccoli nutritional quality with different irrigation lower limit and nitrogen form ratio

3 結(jié)論與討論

作物水分利用效率實(shí)質(zhì)上是作物利用單位水分可以生產(chǎn)的同化物質(zhì)的量[36]，是評(píng)價(jià)植物生長(zhǎng)適宜度的綜合指標(biāo)之一。符崇梅等[37]指出，隨著灌溉量的減少水分利用率先增加后降低。孫園園等[38]研究結(jié)果表明，適度水分脅迫 (-25 kPa) 結(jié)合適宜的銨硝配比 (硝態(tài)氮含量≤50%) , 能夠提高水稻水分利用效率。本試驗(yàn)結(jié)果同樣表明，在相同氮素形態(tài)配比條件下，W2和W3處理西蘭花水分利用效率最高。肥料偏生產(chǎn)力是指作物施肥后的產(chǎn)量與施肥用量的比值，它反映了作物吸收肥料和土壤所產(chǎn)生的邊際效應(yīng)，是評(píng)價(jià)肥料效應(yīng)的適宜指標(biāo)。樊衛(wèi)國(guó)等[39]在臍橙上的研究結(jié)果表明，硝態(tài)氮與銨態(tài)氮為75∶25時(shí)能顯著提高氮肥利用效率。同時(shí)，李春春[40]研究表明，硝銨態(tài)氮配比為 50∶50和75∶25時(shí)，均可促進(jìn)氮肥偏生產(chǎn)力的提高。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在相同水分處理?xiàng)l件下，N3提高了西蘭花氮肥偏生產(chǎn)力，這與上述研究結(jié)果相似。