三種功能水溶肥對芥藍生長、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

姚紅艷，谷建田，何洪巨

(1．北京農(nóng)學(xué)院 植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京102206；2．北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心，北京100097)

芥藍是十字花科蕓薹屬一二年生草本植物，是甘藍的一個變種[1]。芥藍原產(chǎn)于中國南部，是中國著名的特產(chǎn)蔬菜之一。芥藍中富含維生素、胡蘿卜素、礦質(zhì)元素等，被譽為營養(yǎng)蔬菜[2-3]。芥藍中含有的硫代葡萄糖苷，它的降解產(chǎn)物具有抗炎、保護心血管和降低癌癥風(fēng)險的功效，且與植物風(fēng)味、抗病蟲性以及誘蟲性等有關(guān)[4]。

中國土地資源緊張，種植戶為追求高產(chǎn)長期過量使用化肥，導(dǎo)致農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分失衡，過量施肥不但無法提高產(chǎn)量，而且造成肥料資源浪費，蔬菜品質(zhì)降低，土壤板結(jié)、鹽堿化等一系列問題[5-6]。植物的生產(chǎn)和保護應(yīng)以促進其生長和發(fā)育為基礎(chǔ)，同時減少對人類和環(huán)境的危害，并確保安全的高質(zhì)量農(nóng)產(chǎn)品[7]。生物刺激素可以改善作物營養(yǎng)和健康狀況，農(nóng)藥效果和肥料的利用率，為作物創(chuàng)造良好的生長環(huán)境，提高作物的抗病能力，最終改善作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，對未來農(nóng)業(yè)的發(fā)展起到很重要的作用[8]。隨著人類對綠色健康優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的需求不斷增加，基于生物刺激素研發(fā)的功能水溶肥成為近幾年來研究的熱點。不同類別的生物刺激素的功能和作用機理存在差異，對于作用功效和應(yīng)用技術(shù)等的研究一直十分缺乏[9]。現(xiàn)以芥藍為試材，研究不同種類功能水溶肥對芥藍的作用效果，為基于生物刺激素研發(fā)的功能水溶肥在蔬菜生產(chǎn)上的實際應(yīng)用和產(chǎn)品的改進提供依據(jù)。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗地土壤概況

試驗于2019 年9—11月于北京市海淀區(qū)上莊鎮(zhèn)昌寧農(nóng)莊2號塑料大棚中進行，前茬種植茄子， 0～20 cm耕層土壤含有機質(zhì)48.5 g/kg、全氮2.09 g/kg、有效磷182 mg/kg、速效鉀156 mg/kg，pH值7.81，質(zhì)地為壤土。

1.2 試驗材料

供試芥藍為廣東和利農(nóng)種業(yè)股份有限公司提供的利寶芥藍，供試的肥料為海銳普水溶肥(含海藻酸水溶肥，有機質(zhì)≥100 g/L，N+P2O5+K2O≥200 g/L，pH 5～7，)，市購；普利登魚蛋白肥濃縮型(含氨基酸水溶肥，有機質(zhì)≥320 g/L，N+P2O5+K2O≥6%，pH 3～5)，市購；華孚愛農(nóng)肥(含腐殖酸水溶肥，腐殖酸≥30 g/L，N+P2O5+K2O≥200 g/L，pH 4～10)，由河北廊坊市安次區(qū)華孚有機農(nóng)業(yè)有限公司提供。

1.3 試驗設(shè)計

隨機小區(qū)試驗，小區(qū)面積3 m2，4個處理，3次重復(fù)，種植前均勻施入商品有機肥400 kg(有機質(zhì)≥45%，N+P2O5+K2O≥5%)，穴盤育苗，10月9日定植芥藍，株行距25 cm×20 cm，采用滴灌進行澆水，定植成活后追施1次大量元素水溶肥(20-20-20+TE)，11月19日收獲。以噴施清水為對照T0，噴施海銳普水溶肥為T1，噴施普利登魚蛋白肥為T2，噴施華孚愛農(nóng)肥為T3，每種肥料稀釋800倍，10月17日第一次噴施，以后每間隔10 d噴施1次，整個生長期噴施3次，常規(guī)管理。

1.4 取樣及測定

定植12 d后，每個小區(qū)選取5株有代表性的植株，每隔5 d觀察芥藍綠葉數(shù)、葉片大小；定植40 d后采收，采收后測量芥藍株高、莖粗、單株重、收獲株數(shù)和產(chǎn)量；每個小區(qū)收取8株植株，3株取鮮樣測定糖、酸和維生素C的含量，5株均勻切成1 cm的小塊后于真空冷凍干燥機凍干，粉碎后于-80 ℃冰箱中保存用于測定粗纖維、蛋白質(zhì)、β-胡蘿卜素、礦質(zhì)元素和硫代葡萄糖苷含量。蒽酮法測定可溶性糖含量[10]，酸堿滴定法測定有機酸含量[11]，采用丹麥FOSS生產(chǎn)的纖維素分析儀FibertecTM8000測定粗纖維含量[12]，采用丹麥FOSS生產(chǎn)的Kjeletc 8400凱氏定氮儀測定蛋白質(zhì)含量[13]，采用日本島津生產(chǎn)的電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀ICPE-9000測定礦質(zhì)元素含量[14]，采用日本島津生產(chǎn)的UFLCSHIMAPZU高效液相色譜儀測定維生素C、β-胡蘿卜素、硫代葡萄糖苷含量[15-17]。

2 結(jié)果與分析

2.1 功能水溶肥對芥藍生長的影響

圖1是噴施3種功能水溶肥后，芥藍葉片數(shù)量和葉片大小隨時間的變化情況。從統(tǒng)計結(jié)果可以看出，11月11日之前芥藍的綠葉數(shù)增加量和葉片大小變化比較一致，11月11日以后芥藍的綠葉數(shù)快速增加，噴施普利登魚蛋白肥和華孚愛農(nóng)肥的芥藍綠葉數(shù)較對照分別增加了9.73%和9.10%，達到顯著水平，而葉片大小的變化量減小，三種肥料的處理結(jié)果差異不明顯。圖2為采收時各處理和對照間莖粗和株高的對比情況。三種功能水溶肥對芥藍株高的影響不顯著，對莖粗的促進比較明顯，其中處理T2(普利登魚蛋白肥)和T3(華孚愛農(nóng)肥)的莖粗分別比對照增加6.53%和6.13%，達到顯著水平。

2.2 功能水溶肥對芥藍產(chǎn)量的影響

三種功能水溶肥對芥藍產(chǎn)量有明顯的促進作用(表1)。噴施普利登魚蛋白肥和華孚愛農(nóng)肥的芥藍單株重較對照分別增加了17.45%和22.70%，達到顯著水平，收獲株數(shù)分別增加了6.56%和4.71%，噴施普利登魚蛋白肥的芥藍的產(chǎn)量較對照提高了17.77%，達到顯著水平。噴施海銳普水溶肥的芥藍的單株重和收獲株數(shù)沒有顯著增加，產(chǎn)量較對照沒有顯著增加。

2.3 功能水溶肥對芥藍營養(yǎng)物質(zhì)含量的影響

表2是3種功能水溶肥處理后幾個主要營養(yǎng)指標(biāo)的變化情況。從方差分析的結(jié)果看，三種肥料對芥藍產(chǎn)品中可溶性糖、粗纖維、蛋白質(zhì)、維生素C、β-胡蘿卜素、干物質(zhì)含量沒有顯著影響。有機酸的變化比較突出。噴施普利登魚蛋白肥的芥藍可溶性糖、粗纖維、蛋白質(zhì)、維生素C、β-胡蘿卜素、干物質(zhì)含量較對照分別增加了6.12%、2.93%、11.11%、0.09%、9.67%、5.30%，有機酸的含量增加了23.14%，達到顯著水平。噴施海銳普水溶肥的芥藍有機酸含量較對照增加了28.38%，達到顯著水平，干物質(zhì)含量增加了5.30%，可溶性糖、維生素C和β-胡蘿卜素含量與對照相比降低了1.02%、5.16%和6.83%。噴施華孚愛農(nóng)肥的芥藍干物質(zhì)含量比對照降低了0.60%，可溶性糖含量降低了3.57%。

表1 功能水溶肥對芥藍產(chǎn)量的影響

表2 功能水溶肥對芥藍營養(yǎng)物質(zhì)含量的影響Tab.2 Effects of functional water-soluble fertilizers on content of nutritional quality of Chinese kale

2.4 功能水溶肥對芥藍礦質(zhì)元素含量的影響

表3是三種功能水溶肥處理后9種礦質(zhì)元素含量的變化情況。從方差分析的結(jié)果來看各處理之間的礦質(zhì)元素含量差異不顯著。

表3 功能水溶肥對芥藍礦質(zhì)元素含量的影響Tab.3 Effects of functional water-soluble fertilizers on mineral content of Chinese kale

2.5 功能水溶肥對芥藍硫代葡萄糖苷含量的影響

三種功能水溶肥處理后芥藍產(chǎn)品中總硫苷和主要硫苷含量的變化情況見表4。硫代葡萄糖苷(Glucosinolates，簡稱硫苷)，這里指所測不同種類硫苷之和，即總硫苷。噴施海銳普水溶肥和噴施普利登魚蛋白肥的芥藍總硫苷含量較對照分別增加了4.16%和14.40%，噴施華孚愛農(nóng)肥的芥藍總硫苷含量較對照降低了1.38%，各處理之間差異不顯著。噴施普利登魚蛋白肥的芥藍總脂肪族硫苷和總吲哚族硫苷較對照增加了15.28%和9.69%，各處理之間差異不顯著；4種脂肪族硫苷2-羥基-3-丁烯基硫苷(Progoilrin，PRO)、2-丙烯基硫苷(Sinigrin，SIN)、4-甲基硫氧丁基硫苷(Glucoraphanin，RAA)、3-丁烯基硫苷(Gluconapin，NAP)的含量比對照增加了25.91%、14.62%、14.91%、15.12%；3種吲哚族硫苷4-羥基吲哚基-3-甲基硫苷(4-Hydmxygucobmssicin，4OH)、3-甲基吲哚基硫苷(Glucobrassicin，GBC)、4-甲氧基吲哚基-3-甲基硫苷(4-Methoxyglucobrassicin，4ME)的含量較對照增加了130%、6.42%、39%，4OH的含量達到顯著水平，1-甲氧基吲哚基-3-甲基硫苷(Neoglucobrassicin，NEO)的含量比對照降低了4.48%。噴施海銳普水溶肥和華孚愛農(nóng)肥的芥藍中8種硫苷含量較對照差異不顯著。芥藍中的硫苷以脂肪族硫苷為主，約占總硫苷含量的80%以上，RAA和NAP為硫苷的主要成分。

表4 功能水溶肥對芥藍硫代葡萄糖苷含量的影響Tab.4 Effects of functional water-soluble fertilizers on glucosinolate content of Chinese kale μmol/g

3 討 論

綜合分析上述結(jié)果，發(fā)現(xiàn)不同的功能水溶肥處理對芥藍效果存在差異。供試的三種功能水溶肥中，普利登魚蛋白肥處理的芥藍的各項營養(yǎng)物質(zhì)含量較對照均有所提高，優(yōu)于其它兩種功能水溶肥。經(jīng)普利登魚蛋白肥處理的芥藍后期葉片數(shù)、莖粗、產(chǎn)量以及營養(yǎng)指標(biāo)方面都表現(xiàn)出一定的促進作用。芥藍以其花薹和嫩葉為食用部分[18]，開始抽薹后，新生葉片顯著變小，葉片數(shù)量迅速增加，莖不斷增粗，采收時，莖的粗度和菜薹向下5～6片葉對產(chǎn)量影響比較大。普利登魚蛋白肥處理后，芥藍花莖顯著增粗，綠葉數(shù)顯著增加，這可能是其促進產(chǎn)量提高的原因之一。除了單株收獲產(chǎn)品的重量外，單位面積收獲株數(shù)對產(chǎn)量也有很大影響[19-20]。芥藍生長過程中，由于種子個體的差異及局部環(huán)境的不同，一些植株生長受阻，無法達到采收標(biāo)準(zhǔn)，這種現(xiàn)象勢必影響蔬菜產(chǎn)量。普利登魚蛋白肥不僅促進芥藍花莖增粗，可收獲的植株比例也增加，從而促使產(chǎn)量顯著提高。本試驗的研究結(jié)果與前人在生菜、芹菜上噴施氨基酸水溶肥可有效提高產(chǎn)量[21～22]的結(jié)果一致。

隨著生活水平的提高，人們對蔬菜的消費不再局限于量的滿足，越來越注重產(chǎn)品的多樣性、風(fēng)味和營養(yǎng)保健功能。這些指標(biāo)與遺傳基因有很多關(guān)系，但在一定程度上，蔬菜生長過程中生態(tài)環(huán)境因子的變化，包括生產(chǎn)中的施肥過程，也會給產(chǎn)品的風(fēng)味和營養(yǎng)物質(zhì)含量帶來不同的影響。不同的功能水溶肥對蔬菜產(chǎn)生不同的效果，同一種肥料處理對不同的檢測指標(biāo)有不同的效應(yīng)。在生產(chǎn)中需要針對不同的蔬菜、不同的功能水溶肥相應(yīng)調(diào)整。

芥藍中所含的硫代葡萄糖苷是十字花科蔬菜中十分重要的生物活性物質(zhì)，普利登魚蛋白肥對芥藍產(chǎn)品中硫苷含量的促進作用比較明顯。普利登魚蛋白肥含有Phe、Trp、Gly、Glu、Cys等19種氨基酸以及Ca、Mg、S、Fe、Zn、Cu等多種中、微量元素。硫苷是以氨基酸為前體的含氮、硫次生代謝物，其含量及組分不僅受遺傳、環(huán)境和氣候條件等因子影響，也受大量及微量營養(yǎng)元素供應(yīng)狀況的制約[24]。宋敏[25]通過對芥藍噴施不同種類氨基酸發(fā)現(xiàn)：Phe、Trp、Gly、Glu和Cys處理均提高了其總硫苷含量，Cys、Phe和Gly處理提高了其脂肪族硫苷總含量。這可能是普利登魚蛋白肥可以提高芥藍中硫代葡萄糖苷含量的原因。

噴施三種功能水溶肥后的芥藍礦質(zhì)元素含量沒有顯著提高，個別元素含量較對照降低了，這和前人研究的結(jié)果有所差異[23]，原因有待進一步研究。從本試驗的結(jié)果來看，普利登魚蛋白肥比較適合在芥藍生產(chǎn)中應(yīng)用,但為防止芥藍生長過快導(dǎo)致礦物質(zhì)含量降低，應(yīng)輔施中微量元素和磷酸二氫鉀。