不同形態(tài)鉬肥對(duì)小白菜產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

劉智琛，李啟彪，黃刊，武松偉，胡承孝，譚啟玲，孫學(xué)成

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)新型肥料湖北省工程實(shí)驗(yàn)室/微量元素研究中心，武漢 430070

小白菜（Brassica campestrisL.），十字花科蔬菜作物，具有極高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，是老百姓餐桌上的常見(jiàn)蔬菜之一。近年來(lái)人們對(duì)小白菜產(chǎn)品的需求日益增長(zhǎng)，小白菜的種植面積呈逐年增加的趨勢(shì)。在產(chǎn)量提高的同時(shí)，小白菜的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和食用安全性也越來(lái)越受人們關(guān)注。

鉬作為作物必需微量元素之一，參與了植物中的生物固氮、硝態(tài)氮同化、植物激素合成及活性氧代謝等諸多生物過(guò)程，在提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)方面具有不可替代的作用。秦世玉等［1］在鉬高低積累品種的甘藍(lán)型油菜大田試驗(yàn)中，研究發(fā)現(xiàn)施用鉬肥提高了鉬高效品種ZS11和鉬低效品種L0917甘藍(lán)型油菜的產(chǎn)量；聶兆君等［2］以小白菜為試驗(yàn)對(duì)象，在盆栽試驗(yàn)中施鉬肥可增產(chǎn)58%。在提高蔬菜產(chǎn)量的同時(shí)，施鉬還能顯著改善蔬菜品質(zhì)，如提高小白菜維生素C、可溶性蛋白、游離氨基酸和可溶性糖含量，也有研究表明施鉬可降低小白菜和薺菜中的硝酸鹽含量［3］，顯著增加油菜籽粒的含油量，并顯著降低硬脂酸含量，有效提高作物品質(zhì)［4］。鉬不僅能提高作物的產(chǎn)量及品質(zhì)，還能在增強(qiáng)作物抗寒性、抗倒伏性能及提高農(nóng)藝性狀等方面發(fā)揮重要作用［5-7］。綜上所述，合理施用鉬肥可以改良作物的鉬營(yíng)養(yǎng)狀況，促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育，從而達(dá)到增產(chǎn)提質(zhì)的效果。

目前已有研究證實(shí)納米級(jí)肥料相較傳統(tǒng)肥料更適合作為營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑，肥效更佳［8-9］，但關(guān)于不同形態(tài)的鉬化合物尤其是納米態(tài)鉬對(duì)作物影響的研究，大多都集中在其對(duì)植物產(chǎn)生的氧化毒性及負(fù)面影響［10-11］，而納米三氧化鉬與常規(guī)三氧化鉬及離子態(tài)的鉬酸銨、鉬酸鉀作為鉬肥對(duì)蔬菜產(chǎn)量及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)強(qiáng)化效應(yīng)差異的研究卻鮮有報(bào)道。本研究在習(xí)慣施肥的基礎(chǔ)上配施納米三氧化鉬、常規(guī)三氧化鉬、鉬酸鉀和鉬酸銨4種鉬肥，以小白菜“上海青”和“矮腳黃”為試驗(yàn)對(duì)象，分別進(jìn)行田間和盆栽試驗(yàn)，通過(guò)測(cè)定小白菜的產(chǎn)量、品質(zhì)及礦質(zhì)元素含量，探究不同形態(tài)鉬肥對(duì)小白菜綜合影響的差異，以期為納米三氧化鉬作為肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的施用提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)所需“上海青”和“矮腳黃”小白菜種子購(gòu)于武漢市華中農(nóng)業(yè)大學(xué)附近農(nóng)資市場(chǎng)；納米三氧化鉬（MoO3NPs）購(gòu)自中澳納米材料技術(shù)有限公司，納米顆粒粒徑范圍60～80 nm，純度為99.9%；鉬酸鉀、鉬酸銨、三氧化鉬、其他化學(xué)肥料及化學(xué)試劑均為實(shí)驗(yàn)室用分析純。

田間試驗(yàn)位于華中農(nóng)業(yè)大學(xué)校內(nèi)柑橘生態(tài)園（30°28′N(xiāo)，114°21′E），該區(qū)域?yàn)楸眮啛釒Ъ撅L(fēng)性濕潤(rùn)氣候，年平均氣溫為15.8～17.5 ℃，年降雨量約1 269 mm。土壤類(lèi)型為黃棕壤，試驗(yàn)所用土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)如下：pH 6.06，有機(jī)質(zhì)21.36 g/kg，堿解氮42.64 mg/kg，速效磷19.20 mg/kg，速效鉀53.26 mg/kg，有效鉬0.15 mg/kg。

盆栽試驗(yàn)所用土壤為缺鉬土，取自湖北省武漢市新洲區(qū)的黃棕壤，基礎(chǔ)理化性質(zhì)如下：pH 6.19，有機(jī)質(zhì)15.2 g/kg，堿解氮48.92 mg/kg，速效磷5.42 mg/kg，速效鉀59.47 mg/kg，有效鉬0.09 mg/kg。

1.2 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間試驗(yàn)小白菜品種為“上海青”，設(shè)計(jì)6 組處理，分別為：不施肥（CK）、習(xí)慣施肥（NPK）、習(xí)慣施肥+鉬酸鉀（NPK+KMo）、習(xí)慣施肥+鉬酸銨（NPK+AMo）、習(xí)慣施肥+三氧化鉬（NPK+BMo）和習(xí)慣施肥+納米三氧化鉬（NPK+NMo）。每組處理4 個(gè)重復(fù)。大量元素N、P2O5、K2O 用量分別為180、90 和90 kg/hm2，Mo 用量為0.75 kg/hm2，肥源分別為尿素、聚磷酸銨和氯化鉀，基肥施用25%，隨水施入，之后每隔7 d 追肥1 次，隨水施入，每次追肥25%，共追肥3 次。需要注意的是，常規(guī)條件下三氧化鉬和納米三氧化鉬不溶于水，每次施用時(shí)需將預(yù)先配制的納米/常規(guī)三氧化鉬與去離子水混合的懸濁液充分振蕩，迅速使用移液槍抽取。

每個(gè)小區(qū)大小為1 m×2 m，株距20 cm，行距20 cm。將肥料溶于水后均勻撒施在土壤上，翻土后撒播小白菜種子。種子發(fā)芽后，田間管理一致，10 d 后開(kāi)始間苗，留取長(zhǎng)勢(shì)一致的小白菜幼苗。

1.3 盆栽試驗(yàn)設(shè)計(jì)

盆栽試驗(yàn)采用內(nèi)附聚乙烯塑料薄膜的聚乙烯塑料盆，試驗(yàn)小白菜品種為“矮腳黃”。1 kg 土壤中N、P2O5、K2O 用量分別為0.2、0.2、0.15 g，Mo 用量為0.3 mg。每盆土壤2 kg，試驗(yàn)處理與本文“1.2”中處理一致，每個(gè)處理設(shè)4 個(gè)重復(fù)，肥源相同。將準(zhǔn)備好的肥料用白色塑料瓶裝置，并用800 mL 去離子水將小瓶?jī)?nèi)肥料多次溶解、沖洗，直接澆灌在盆栽土壤表面，之后在土壤表面撒上20 粒小白菜種子，再覆上一層薄薄的干土，生長(zhǎng)期間水分管理一致，第10 天每盆留取長(zhǎng)勢(shì)一致的小白菜幼苗定植至6株。

1.4 土壤基本性質(zhì)的測(cè)定

試驗(yàn)處理前采用5點(diǎn)取樣法，取0～20 cm土層土樣，自然風(fēng)干、研磨、過(guò)篩、裝袋，備用。pH 值采用電位法測(cè)定，有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定，堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定，速效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定，速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度法測(cè)定［12］。

土壤有效鉬含量測(cè)定：稱(chēng)取1 g 土壤樣品于聚乙烯塑料瓶中，加入10 mL 草酸-草酸銨浸提劑（稱(chēng)取24.9 g 草酸銨和12.6 g 草酸溶于水，定容至1 L），瓶塞蓋緊，在振蕩器上恒溫（25 ℃）震蕩0.5 h（振蕩器震蕩180 次/min），用6 mol/L 鹽酸處理過(guò)的中速濾紙過(guò)濾，過(guò)濾時(shí)棄去最初的部分濾液。收集剩余濾液于25 mL 試管中，如濾液渾濁則使用0.45 μm 濾頭再次過(guò)濾，同時(shí)制備空白樣品。待樣品澄清后用移液槍吸取2.50 mL 濾液至25 mL 試管中并用水定容至刻度，最后使用ICP-MS對(duì)溶液鉬含量進(jìn)行測(cè)定。試管中，如樣液渾濁，經(jīng)0.45 μm 微孔濾膜再過(guò)濾。

1.5 小白菜采樣方法及產(chǎn)量的測(cè)定

1）盆栽小白菜。植物樣品收獲后，測(cè)定植物樣品鮮質(zhì)量。取一部分植物樣品放入液氮中猝滅，-80 ℃保存，用于測(cè)定相關(guān)品質(zhì)指標(biāo)指標(biāo)。另一部分將根和葉片用自來(lái)水、2%硝酸洗凈后，用去離子水沖洗，擦干，再放入恒溫烘箱，105 ℃殺青30 min后在55 ℃下烘至恒質(zhì)量，測(cè)定相關(guān)指標(biāo)。盆栽小白菜于2020 年11月9日播種，2020年12月19日采樣收獲。

2）田間小白菜。用鋒利的刀片取下菜心，留下上部幼嫩的莖葉、花蕾和2 片嫩葉，放入保溫盒的液氮中冷凍，帶回實(shí)驗(yàn)室-80 ℃保存，測(cè)定相關(guān)指標(biāo)。另取完整的小白菜，測(cè)定植物樣品鮮質(zhì)量，測(cè)定后用鋒利的刀片取下菜心，同時(shí)將根、地上部及菜心用自來(lái)水、2%硝酸和去離子水洗凈后，再放入恒溫烘箱，105 ℃殺青30 min后在55 ℃下烘干至恒質(zhì)量，測(cè)定相關(guān)指標(biāo)。田間小白菜于2020 年11 月6 日播種，2021年1月23日采樣收獲。

1.6 小白菜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及礦質(zhì)養(yǎng)分含量測(cè)定

取盆栽小白菜地上部及田間小白菜菜心測(cè)定各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)。維生素C總量用2，4-二硝基苯肼比色法［12］測(cè)定；還原型維生素C 含量采用2，6-二氯靛酚滴定法［13］測(cè)定；可溶性糖含量用蒽酮比色法［13］測(cè)定；可溶性蛋白質(zhì)含量用考馬斯亮藍(lán)G-250 染色法［13］測(cè)定；硝酸鹽含量用水楊酸比色法［12］測(cè)定；礦質(zhì)養(yǎng)分含量采用硝化法上ICP-AES進(jìn)行測(cè)定［14］。

1.7 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)中所測(cè)定數(shù)據(jù)用Excel 2010 軟件進(jìn)行處理，SPSS 25.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并對(duì)各處理組小白菜指標(biāo)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)（α=0.05），采用Origin 2018 軟件進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 小白菜產(chǎn)量

如表1 所示，各施肥處理相比CK 處理均顯著提高了田間小白菜的鮮質(zhì)量、干質(zhì)量及根鮮質(zhì)量；相比NPK 處理，各施鉬處理均可顯著提高菜心的產(chǎn)量，但各處理間對(duì)提升田間小白菜菜心鮮質(zhì)量的提升效果有所差異，其中以NPK+AMo 處理的提升效果更佳，相比NPK 處理提高了32.3%，且相比NPK+BMo 處理顯著提高了小白菜的菜心鮮質(zhì)量。如表2所示，相比CK，施肥各處理組均顯著提高了盆栽小白菜的地上部鮮、干質(zhì)量及根質(zhì)量。其中NPK+NMo 和NPK+AMo 處理相比NPK 處理顯著提高了鮮質(zhì)量，分別提升30.8%和30.2%，同時(shí)NPK+NMo也顯著提升了小白菜的地上部干質(zhì)量。

表1 不同形態(tài)鉬肥對(duì)田間小白菜單株質(zhì)量及根質(zhì)量的影響Table 1 Effects of different molybdenum fertilizers on yield and root weight of field Chinese cabbageg

表2 不同形態(tài)鉬肥對(duì)盆栽小白菜單株質(zhì)量及根質(zhì)量的影響Table 2 Effects of different molybdenum fertilizers on yield and root weight of potted Chinese cabbageg

2.2 小白菜品質(zhì)及硝酸鹽含量

如圖1所示，各施鉬處理均可提高小白菜菜心的可溶性蛋白、維生素C 和還原性糖含量，并降低硝酸鹽含量。如圖1A 所示，NPK+AMo 和NPK+NMo處理相比NPK處理顯著降低了小白菜菜心的硝酸鹽含量，降低幅度分別為18.9%和14.9%；如圖1 B、C所示，相比CK 處理，各施肥處理均可顯著提高小白菜菜心的可溶性蛋白和維生素C 含量，相比NPK 處理，NPK+NMo 處理顯著提高了可溶性蛋白和維生素C 含量，分別提高了25.8%和50.2%，而其他3 個(gè)施鉬處理均未達(dá)顯著性差異；如圖1D 所示，各施鉬處理相比CK 和NPK 處理均顯著提高了小白菜菜心的還原性糖含量，其中NPK+AMo 和NPK+NMo相比NPK 處理可顯著提高還原性糖的含量，分別提高了23.8%和30.2%。

圖1 不同形態(tài)鉬肥對(duì)田間小白菜菜心硝酸鹽含量（A）及品質(zhì)（B，C，D）的影響Fig 1 Effects of different forms of molybdenum fertilizer on the nitrate content（A）and quality（B，C，D）of flowering cabbage in the field

如圖2所示，各施鉬處理均提高了小白菜地上部的可溶性蛋白、維生素C 和還原性糖含量，降低了硝酸鹽含量。NPK+AMo 和NPK+NMo 處理相比NPK 處理顯著降低了小白菜地上部的硝酸鹽含量，分別降低了27.8%和29.4%（圖2A）；相比CK 處理，各施肥處理均可顯著提高小白菜地上部的可溶性蛋白、維生素C 及還原性糖含量，相比NPK 處理，NPK+NMo 處理可顯著提高可溶性蛋白、維生素C和還原性糖含量，分別提高了86.5%、64.0% 和22.2%，而其他3 個(gè)施鉬處理均未達(dá)顯著性差異（圖2B、C、D）。

圖2 不同形態(tài)鉬肥對(duì)盆栽小白菜地上部硝酸鹽含量（A）及品質(zhì)（B，C，D）的影響Fig.2 Effects of different forms of molybdenum fertilizer on shoot nitrate content（A）and quality（B，C，D）of potted Chinese cabbage

2.3 礦質(zhì)養(yǎng)分

如表3所示，相較于CK，各施肥處理均可增加田間小白菜菜心Cu、Mg、Mo、Zn 元素的含量。與NPK處理相比，各施鉬處理均增加了小白菜菜心Cu、Mg、Mo 和Zn 含量，其中Cu、Mo 含量增幅顯著，相較于NPK處理，NPK+NMo處理下小白菜菜心Mg和Mo含量提升效果更好，達(dá)到顯著水平，分別提高了55.7%和79.2%。

表3 不同形態(tài)鉬肥對(duì)田間小白菜菜心礦質(zhì)元素含量的影響Table 3 Effect of different molybdenum fertilizer on metal elements content in flowering cabbage in the fieldmg/kg

如表4所示，相較于CK，各施肥處理均可增加盆栽小白菜地上部的Cu、Mg、Mo、Zn元素的含量，其中Mg 含量增加顯著。與NPK 處理相比，NPK+NMo處理下，小白菜Mg、Mo 含量增幅顯著，分別為74.31%和96.88%，而NPK+AMo 處理下Zn 含量與NPK 處理呈顯著差異，提高了52.2%。以上結(jié)果表明在習(xí)慣施肥的基礎(chǔ)上增施不同形態(tài)的鉬肥，均可提高小白菜鎂、鉬和鋅元素的含量。

表4 不同形態(tài)鉬肥對(duì)盆栽小白菜地上部礦質(zhì)元素含量的影響Table 4 Effect of different molybdenum fertilizer on metal elements content in shoot of potted Chinese cabbagemg/kg

3 討 論

近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)納米級(jí)肥料相比常規(guī)肥料的增產(chǎn)能力更強(qiáng)［8，15-16］。本研究結(jié)果表明，在習(xí)慣施肥的基礎(chǔ)上增施不同形態(tài)的鉬肥，均提高了小白菜及其菜心的產(chǎn)量，產(chǎn)量提高能力從高到低依次為：NMo、AMo、KMo、BMo，證明了納米態(tài)鉬肥相比常規(guī)鉬肥對(duì)作物的提產(chǎn)效果最佳。但本研究中田間及盆栽小白菜生物量差異較大，分析其原因如下：一是品種差異；二是生長(zhǎng)周期不同，盆栽小白菜生長(zhǎng)期為40 d，而田間小白菜生長(zhǎng)期為77 d；三是盆栽小白菜始終在溫室中生長(zhǎng)，生長(zhǎng)環(huán)境穩(wěn)定，而在室外，氣溫較往年過(guò)高，導(dǎo)致提前抽苔，生物量增加。

還原性糖不僅是小白菜的品質(zhì)指標(biāo)之一，也是反映葉片光合能力的重要指標(biāo)；還原性糖、可溶性蛋白和維生素C 不僅是保護(hù)細(xì)胞、生物膜的重要物質(zhì)，還是評(píng)價(jià)蔬菜品質(zhì)的重要指標(biāo)，同時(shí)蔬菜中硝酸鹽含量過(guò)高還會(huì)影響人體健康，且人體攝入的絕大部分的硝酸鹽都來(lái)自于蔬菜，故在蔬菜品質(zhì)評(píng)價(jià)中需將硝酸鹽含量作為一項(xiàng)重要的安全質(zhì)量指標(biāo)。多項(xiàng)研究表明，施鉬可有效提高作物品質(zhì)及提高食用安全性［1，4，6，17-18］，施鉬提升蔬菜品質(zhì)的機(jī)制實(shí)際上是鉬參與植物體內(nèi)的碳氮代謝、維生素C 的氧化還原及再生過(guò)程［19］，促使植物體內(nèi)蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂質(zhì)形成和積累，促進(jìn)碳向糖的轉(zhuǎn)化［17］，但過(guò)量施鉬會(huì)促進(jìn)TCA 循環(huán)和氨基酸代謝，使氨基酸、有機(jī)酸與過(guò)量的鉬絡(luò)合［20］。本研究結(jié)果表明，施鉬處理在顯著增加小白菜還原性糖、可溶性蛋白及維生素C 含量的同時(shí)，還顯著降低了硝酸鹽含量，其中施NMo 的效果更佳，這可能是NMo 具有納米材料的特性，在土壤中的遷移性較小，同時(shí)更小顆粒的納米Mo 直接進(jìn)入植物根部被吸收利用，土壤Mo 的有效性提高，從而增加了小白菜Mo 含量。因此，施用NMo 作為鉬肥提高小白菜品質(zhì)指標(biāo)與食用安全性效果更好。

本研究結(jié)果表明，在習(xí)慣施肥的基礎(chǔ)上增施不同形態(tài)的鉬肥，均可提高小白菜鎂、鉬和鋅元素的含量，其原因可能是土壤有效鎂和有效鋅含量增加后，促進(jìn)了小白菜對(duì)鎂、鋅營(yíng)養(yǎng)的吸收，表明鉬和鋅、鎂具有協(xié)同效應(yīng)，這也與前人研究施鉬可增加作物體內(nèi)多種礦質(zhì)元素含量［21-23］的結(jié)果一致，而提高小白菜鎂、鉬和鋅元素含量效果更佳的鉬肥為NMo 和AMo，多種礦質(zhì)養(yǎng)分參與作物體內(nèi)各種化合物的合成和生理代謝過(guò)程，以維持小白菜的生長(zhǎng)發(fā)育。

由于本研究中田間和盆栽試驗(yàn)所用小白菜非同一品種，本試驗(yàn)未能分析施肥次數(shù)及不同生育期Mo 肥對(duì)小白菜的影響，后續(xù)需要進(jìn)一步研究。