4thUI與尿素配施方式對(duì)結(jié)球白菜生長(zhǎng)和部分品質(zhì)指標(biāo)的影響

王趁義， 董 磊， 張雪怡， 趙羽寒， 黃兆瑋

(浙江萬(wàn)里學(xué)院 生物與環(huán)境學(xué)院， 寧波 315100)

脲酶抑制劑能延緩?fù)寥乐心蛩氐乃猓瑴p少氨的揮發(fā)損失[9-10]。選擇合適的脲酶抑制劑一直是解決國(guó)內(nèi)外氮肥利用率低下、提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的重要途徑之一[1-2]。在世界肥料市場(chǎng)上的3大類脲酶抑制劑，即金屬鹽類、有機(jī)物小分子類和植物提取物類，由于毒性大、易失活、藥效短、有殘留等問(wèn)題，不易為農(nóng)民接受[3,10]，均難以得到推廣應(yīng)用。

目前，具有良好的抑酶、抗病毒、殺菌、抗腫瘤等多種生物活性的Schiff堿配合物受到了廣泛關(guān)注[1,3]，此類抑制劑被Chen等[1,10-11]命名為第四類脲酶抑制劑(簡(jiǎn)寫(xiě)為4thUI)。但針對(duì)4thUI的研究，學(xué)者們大多偏向?qū)﹄迕富钚灾行慕Y(jié)構(gòu)和性質(zhì)的小分子模擬、催化性質(zhì)和結(jié)構(gòu)表征等方面[1,4]，而在植物營(yíng)養(yǎng)、農(nóng)用化學(xué)品與土壤環(huán)境等領(lǐng)域中的應(yīng)用研究極少[2-3]。采用尿素緩釋技術(shù)，既是抑制肥料“爆裂效應(yīng)”、緩慢輸送植物營(yíng)養(yǎng)、提高作物的產(chǎn)量、品質(zhì)和氮素利用率的重要方法[1-2]，又是防治土壤水土流失和養(yǎng)分流失最常見(jiàn)的方法[12]。脲酶抑制劑型緩釋肥料被譽(yù)為21世紀(jì)肥料工業(yè)的重要發(fā)展方向[13]，然而脲酶抑制劑摻入尿素的不同方式對(duì)植物生長(zhǎng)及其品質(zhì)指標(biāo)的影響仍未明晰。本文以4thUI、尿素、結(jié)球白菜等為受試對(duì)象，利用脲酶抑制劑的調(diào)控技術(shù)，通過(guò)盆栽試驗(yàn)，研究4thUI摻入尿素的3種不同方式對(duì)結(jié)球白菜生長(zhǎng)、產(chǎn)量及其品質(zhì)指標(biāo)的影響，以期為4thUI型緩釋尿素在生產(chǎn)中的合理施用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試作物選用成熟周期短的結(jié)球白菜Chinese cabbage(BrassicacampestrisL.)，其生長(zhǎng)周期為30～40 d。供試土壤為中國(guó)南方黃壤，取自當(dāng)?shù)厮痉N植區(qū)，風(fēng)干過(guò)2 mm篩備用，供試土壤的基本理化性質(zhì)為pH 4.75，電導(dǎo)率EC 237 us/cm，水分含量13.31%，有機(jī)質(zhì)2.56%，總氮2.23 g/kg，堿解氮0.53 g/kg，總磷564 mg/kg，有效磷62.09 mg/kg，總鉀398.26 mg/kg，速效鉀78.53mg/kg。結(jié)球白菜種子購(gòu)于上海興綠蔬菜種苗研究所，含氮量46.3%的大顆粒尿素購(gòu)于山西天澤煤化工集團(tuán)股份公司(工業(yè)級(jí))，4thUI(C15H14N3O2SClCu)參照文獻(xiàn)[1,14]方法合成，它是一種Schiff堿金屬配合物型脲酶抑制劑。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將經(jīng)水浸泡24 h后的結(jié)球白菜種子，以每孔3～4顆撒入若干上口為95 mm×78 mm×75 mm的方形育苗穴盤中，然后置于溫度25 ℃、濕度85%的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)7 d。再選取12個(gè)上口直徑155 mm、高125 mm的圓形種植花盆，每盆裝土850 g，再取50 g土與相對(duì)應(yīng)組的肥料混合均勻撒入盆中，然后挑選長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗，于2020年8月8日開(kāi)始移栽，再以50 g土覆蓋表層，試驗(yàn)在室外防雨棚里進(jìn)行。

試驗(yàn)分成4種處理組，分別記為A組、B組、C組和D組，其中A組為無(wú)尿素空白對(duì)照組，B組、C組和D組為4thUI與尿素的3種不同配施方式處理組，4種處理組均重復(fù)3次，共12個(gè)批號(hào)，每種處理均用4株植株，各處理組的尿素施用量均為3.6 g/kg土，試驗(yàn)于2020年9月15日結(jié)束，試驗(yàn)期間的溫度在30 ℃～15 ℃。

B組[11]是在施入尿素時(shí)分別混合性地加入尿素用量0、0.2%、1%、2%的4thUI；C組[13]是在制備含脲酶抑制劑的雙核緩釋尿素的過(guò)程中摻入尿素用量0、0.2%、1%、2%的脲酶抑制劑；D組[15]是先制備不含脲酶抑制劑的雙核緩釋尿素，然后在施入此緩釋尿素的同時(shí)分別混合性地加入尿素用量0.2%、1%、2%的脲酶抑制劑，相應(yīng)的試驗(yàn)批號(hào)參見(jiàn)表1。其中，雙核緩釋尿素的制備方法是參照文獻(xiàn)[13]方法。同時(shí)為了消除其他營(yíng)養(yǎng)元素的影響，根據(jù)需肥規(guī)律，按照1 kg土施0.2 g N，0.2 g P2O5，0.2 g K2O的配比，在12個(gè)處理組的背景中加入等量的氮磷鉀做基肥，所用的肥料分別是硫酸銨、過(guò)磷酸鈣、硫酸鉀。

表1 組別與處理方法

1.2.2 結(jié)球白菜培植及其生理指標(biāo)測(cè)定

測(cè)定倒數(shù)第6片葉中葉綠素含量在12、24和36 d等3個(gè)時(shí)間梯度內(nèi)的變化，選擇其含量最高的植株生長(zhǎng)旺盛期取樣，并參照文獻(xiàn)[10]，利用直尺測(cè)第6片的葉長(zhǎng)、葉寬和整株株高，采用SPAD-502手持式葉綠素儀測(cè)定其葉綠素含量，蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖含量，H2SO4-H2O2消化-凱氏定氮法測(cè)定總氮含量，鉬銻抗比色法(NY/T 2421—2013)測(cè)定總磷含量；采用文獻(xiàn)[16]中的ɑ-萘胺比色法測(cè)定根系活力。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用SPSS16.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析、Origin8.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 抑制劑摻入尿素的3種不同方式對(duì)結(jié)球白菜葉綠素含量的影響

葉綠素作為植物光合作用的反應(yīng)場(chǎng)所，其含量間接地反映了葉菜類蔬菜的生長(zhǎng)及品質(zhì)指標(biāo)，如表2所示，在3個(gè)觀察時(shí)間點(diǎn)(12、24和36 d)的葉綠素含量中，各組內(nèi)葉綠素值都于第24天達(dá)到最高值，4組試驗(yàn)中達(dá)到最高值的都為C組：CT9(12 d)、CT8(24 d)、CT9(36 d)。在抑制劑濃度相同的情況下，與BT2(僅施入尿素)相比，差異性顯著(P<0.05)。3個(gè)觀察時(shí)間點(diǎn)上分別增加22.7%、14.59%和9.69%。這說(shuō)明24 d左右是植株生長(zhǎng)的旺盛期，光合作用強(qiáng)；C組摻入方式為4thUI的最佳摻入方式，且C組中不同的脲酶抑制劑濃度對(duì)葉綠素含量的影響不大。至于第36天時(shí)葉綠素明顯下降的原因可能是結(jié)球白菜臨近成熟，葉片生長(zhǎng)基本停止。在每個(gè)組別內(nèi)都是中低濃度用量的抑制劑有利于提升葉綠素含量，原因是較高用量的抑制劑會(huì)抑制植物對(duì)尿素的吸收，使得葉綠素含量降低。

表2 12個(gè)試驗(yàn)處理組對(duì)結(jié)球白菜葉片葉綠素含量的影響

2.2 抑制劑摻入尿素的3種不同方式對(duì)結(jié)球白菜生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

從表3可以看出，在3種不同摻入方式下，與未添加抑制劑的BT2(僅施入尿素)相比，結(jié)球白菜的生長(zhǎng)指標(biāo)均有不同程度提高。在鮮重方面，3個(gè)組別(B、C、D)的結(jié)球白菜鮮重質(zhì)量均呈上升趨勢(shì)，其中B組(即BT2～BT5)中的BT4、C組(即CT6～CT9)中的CT7、D組(即DT10～DT12)中的DT10增重最明顯，但以C組方式摻入增重顯著(P<0.05)，與BT2相比，CT7、CT8、CT9處理分別提高80.49%、67.21%和76.81%，表明在C組方式摻入低濃度的脲酶抑制劑處理產(chǎn)量略高于高濃度脲酶抑制劑處理。在株高方面，B、C、D組中提高較多的分別為BT4、CT7和DT10，分別提高36.75%、48.41%和32.08%；在葉長(zhǎng)和葉寬方面，B、C、D組中增加最多的也是BT4、CT7和DT10，其中葉長(zhǎng)分別增加34.0%、39.14%和30.06%，葉寬分別增加37.98%、49.25%和31.83%，其中CT7的各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)顯著高于其他試驗(yàn)組(P<0.05)。3種不同方式的處理效果較尿素均有所提高，其中，以C組方式摻入低中濃度的脲酶抑制劑對(duì)株高及葉長(zhǎng)葉寬的增長(zhǎng)效果最佳。

2.3 抑制劑摻入尿素的3種不同方式對(duì)結(jié)球白菜生理及部分品質(zhì)指標(biāo)的影響

2.3.1 對(duì)結(jié)球白菜總氮含量的影響

2.3.2 對(duì)結(jié)球白菜總磷含量的影響

2.3.3 對(duì)結(jié)球白菜可溶性糖含量的影響

可溶性糖是植物光合作用的產(chǎn)物，能為植物體內(nèi)合成有機(jī)物提供碳骨架和能量來(lái)源，是評(píng)價(jià)蔬菜品質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)之一[19]。由表3可知，3個(gè)組別(B、C、D)中結(jié)球白菜的可溶性糖含量都高于僅有尿素的BT2組，且均呈顯著性差異(P<0.05)，其中CT8為最高，其對(duì)應(yīng)增加率為166.96%，而B(niǎo)和D組中最高增長(zhǎng)為BT5的114.29%和DT11的95.54%，說(shuō)明使用1%脲酶抑制劑的C 組摻入方式對(duì)白菜光合作用有最佳的促進(jìn)作用，可能原因是此濃度的脲酶抑制劑與雙核緩釋尿素的協(xié)同作用能調(diào)節(jié)改善土壤微生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)生有益菌物質(zhì)，從而提高結(jié)球白菜可溶性糖含量。C組中摻入不同濃度抑制劑的各細(xì)分組內(nèi)所對(duì)應(yīng)的可溶性糖含量基本相當(dāng)，說(shuō)明C組摻入方式下脲酶抑制劑用量不會(huì)顯著影響可溶性糖的含量，考慮性價(jià)比，仍然選用0.2%脲酶抑制劑濃度為最佳抑制劑用量。

表3 12個(gè)試驗(yàn)處理組對(duì)結(jié)球白菜生長(zhǎng)、生理及部分品質(zhì)指標(biāo)的影響

2.3.4 對(duì)結(jié)球白菜根系活力的影響

植物根的生長(zhǎng)狀況和活力大小直接影響著植物地上部分的營(yíng)養(yǎng)吸收、生長(zhǎng)發(fā)育以及作物的產(chǎn)量[19]。表3顯示，各組內(nèi)的根系活力不存在顯著差異，且均高于空白對(duì)照組AT1和僅有尿素的BT2組，與BT2比較，CT8達(dá)到最高值增長(zhǎng)率為26.49%；B、D兩組最高為BT3的16.32%和DT10的20.67%。說(shuō)明C組摻入方式有利于增強(qiáng)根系活力，其中添加1%脲酶抑制劑的C組配施方式CT8對(duì)作物根系生長(zhǎng)改善效果最佳，但相比C組其他細(xì)分組增加不明顯，由于抑制劑對(duì)根系活力影響不大，綜合考慮選擇加入0.2%脲酶抑制劑為最佳用量。

3 結(jié)論

與普通尿素(BT2)相比，以C組方式摻入中低濃度的第四類脲酶抑制劑型雙核緩釋尿素增產(chǎn)最高達(dá)80.49%(CT7)，總氮和總磷含量也有顯著提升，最高分別提高61.36%、78.85%，明顯優(yōu)于其他2種抑制劑摻入方式；同時(shí)抑制劑的摻入有利于提升葉綠素含量和植株根系活力，促進(jìn)植株對(duì)氮、磷元素的吸收。另外表現(xiàn)出中低濃度促進(jìn)，高濃度抑制現(xiàn)象。綜合考慮，選擇C組處理方式為最佳配施方式，尿素用量0.2%為最佳抑制劑用量。