不同施肥處理對“紫芽青”蘿卜生長·品質(zhì)及抗逆酶活性的影響

程 瑞,趙建鋒,孫玉東,王 欣,王 瑋,羅德旭,汪國蓮*

(1.江蘇徐淮地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所/淮安市設(shè)施蔬菜重點實驗室,江蘇淮安 223001;2.江蘇省環(huán)洪澤湖生態(tài)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)重點實驗室(淮陰師范學(xué)院),江蘇淮安 223001;3.江蘇省洪澤湖漁業(yè)管理委員會,江蘇淮安 223001)

蘿卜是重要的十字花科大宗蔬菜作物之一,在我國栽培歷史悠久[1]。蘿卜含有豐富的礦物質(zhì)、氨基酸、維生素C和粗蛋白質(zhì)等,能增強(qiáng)機(jī)體免疫功能、除體內(nèi)熱毒、助消化,具有很強(qiáng)的食用和藥用價值[2]。青蘿卜,又稱綠皮蘿卜、水果蘿卜,其品質(zhì)新鮮、皮色翠綠、口感脆嫩多汁、甘甜微辣,既可熟食,亦可鮮食,深受消費者歡迎[3]。我國是青蘿卜重要原產(chǎn)地,有天津沙窩蘿卜、濰縣青蘿卜等地理標(biāo)志品牌?！白涎壳唷碧}卜是江蘇淮安地區(qū)的優(yōu)良地方品種,品質(zhì)好,根肉清脆爽口,大小適中,外形美觀,是市民重要的休閑“水果”,深受當(dāng)?shù)孛癖娤矏邸Ｒ蚱湫娜~為紫紅色,肉質(zhì)根為青綠色,故得名‘紫芽青’,具有鮮明的地方特色,具有產(chǎn)量高、口感好、易于栽培等優(yōu)點,極具經(jīng)濟(jì)價值[3]。

合理施肥不僅能有效促進(jìn)農(nóng)作物增產(chǎn)和改善品質(zhì),還可以增強(qiáng)植株抗逆性。近年來,隨著蔬菜生產(chǎn)面積的擴(kuò)大和單位面積有機(jī)肥用量的明顯減少,蔬菜生產(chǎn)依賴于化肥供應(yīng)的程度日趨增加[4],不科學(xué)的施肥現(xiàn)象普遍存在,過量施用化肥致使土壤中化肥的實際使用率不足40%[5],土壤質(zhì)量下降和生態(tài)平衡系統(tǒng)遭到破壞等問題日益突出,出現(xiàn)土壤板結(jié)、鹽堿化、土壤重金屬與有毒元素累積、土壤微生物活動降低、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降等問題[6-7]。隨著“雙碳”目標(biāo)的提出,農(nóng)業(yè)越來越重視以提高農(nóng)作物品質(zhì)和保護(hù)生態(tài)環(huán)境為主要目的施肥方式。有機(jī)肥含有豐富的有機(jī)物質(zhì),能夠改良土壤肥力、改善土壤板結(jié)、提高肥料利用率和增加作物產(chǎn)量等,與化肥聯(lián)合施用是提高作物產(chǎn)量、品質(zhì)和抗逆性的有效途徑之一[8]。研究表明,施用有機(jī)肥可增加蘿卜產(chǎn)量、改善品質(zhì)和提高抗逆性[9]。Khatri等[10]研究認(rèn)為施用有機(jī)肥可顯著促進(jìn)蘿卜生長發(fā)育;李益洋等[11]研究認(rèn)為施用有機(jī)肥能提高產(chǎn)量,提高蘿卜中維生素C和可溶性糖含量;李銀平等[12]研究表明施用生物有機(jī)肥能顯著提高櫻桃蘿卜的產(chǎn)量和品質(zhì)。馬江燕[13]研究表明有機(jī)肥和化肥搭配施用能顯著增加蘿卜維生素C和可溶性糖的含量。植株抗逆性是作物生產(chǎn)的重要習(xí)性,合理施肥能改善作物抗逆性[14-15]。過氧化物酶(peroxidase,POD)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、過氧化氫酶(catalase,CAT)是植物抗氧化酶系統(tǒng)的重要成員,是植物抗逆性的重要評價指標(biāo)[16-17];丙二醛(Malondialdehyde,MDA)是細(xì)胞膜脂過氧化的產(chǎn)物,細(xì)胞膜被破壞的程度用其含量的多少來衡量,可以反映植物的抗逆性[18]。筆者以江蘇地方品種“紫芽青”蘿卜為試材,研究不同施肥處理對其生長、產(chǎn)量、品質(zhì)及抗逆酶活的影響,旨在為改善其營養(yǎng)品質(zhì)、調(diào)控生理代謝以及促進(jìn)蘿卜高效栽培提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況試驗于2020—2021年在淮安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院科研創(chuàng)新基地(119°03′E,33°58′N)普通塑料大棚內(nèi)進(jìn)行,溫帶季風(fēng)氣候,年平均氣溫在13.6～14.7 ℃。年無霜期240 d左右,年平均降水量約940 mm,年平均日照時數(shù)2 130～2 430 h。地力水平為有機(jī)質(zhì)含量30.0 g/kg,堿解氮160 mg/kg,有效磷158.4 mg/kg,速效鉀810 mg/kg,pH 7.2。

1.2 試驗材料供試品種為“紫芽青”蘿卜,由淮安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院蔬菜研究中心提供。供試生物有機(jī)肥為復(fù)合微生物肥(以下簡稱生物有機(jī)肥),總養(yǎng)分(N+P2O5+K2O)為6%,有效活菌數(shù)≥0.2億/g,普通有機(jī)肥總養(yǎng)分≥5%,2種有機(jī)肥均由江陰市聯(lián)業(yè)生物科技有限公司提供;復(fù)合肥為進(jìn)口雅苒復(fù)合肥(氮磷鉀含量為12-11-18,以下簡稱復(fù)合肥),購自雅苒商貿(mào)(上海)有限公司,追施化肥為農(nóng)用硫酸鉀(K2O含量為52%),購自中農(nóng)(上海)化肥有限公司。

1.3 試驗設(shè)計試驗在淮安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院科研創(chuàng)新基地8 m單棚進(jìn)行,小區(qū)長3.0 m,寬1.8 m,面積5.4 m2,兩端分別設(shè)保護(hù)行,共設(shè)12個處理(表1),3次重復(fù),隨機(jī)區(qū)組排列。以不施肥為對照,分別以施普通有機(jī)肥+復(fù)合肥、生物有機(jī)肥+復(fù)合肥為底肥,追肥使用農(nóng)用硫酸鉀,設(shè)置0、12、24、36 g/m24個梯度。為消除處理間水肥滲透的影響,將塑料膜埋70 cm 深進(jìn)行隔離。所有基肥于整地時一次性施入,鉀肥(硫酸鉀)于播種后45 d作追肥施入。蘿卜播種、栽培、采收均按照商品生產(chǎn)進(jìn)行。播種100 d后到采收期,采收蘿卜進(jìn)行形態(tài)指標(biāo)、質(zhì)地指標(biāo)、可溶性糖、有機(jī)酸、蛋白質(zhì)、維生素C、MDA含量及POD、SOD、CAT活性測定。

表1 不同施肥處理

1.4 測定指標(biāo)與方法每個處理小區(qū)隨機(jī)選取10株植株進(jìn)行測試,用電子天平稱蘿卜葉重、肉質(zhì)根重、主根重,游標(biāo)卡尺測量肉質(zhì)根長、直徑,直尺測定葉片長及主根長。采用烘干法進(jìn)行干物質(zhì)和含水量測定。采用 CT3 質(zhì)構(gòu)儀(美國博勒菲公司)進(jìn)行蘿卜穿刺測試測定蘿卜肉質(zhì)根質(zhì)地,具體試驗參數(shù)參照程瑞等[19]的試驗方法。植物生理生化指標(biāo)參照李合生[20]的試驗方法進(jìn)行,可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定,維生素C含量采用2,6-二氯靛酚染料滴定法測定,有機(jī)酸含量采用NaOH滴定法測定,蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍(lán)法測定,葉綠素采用丙酮∶乙醇(1∶1)浸提法測定;過氧化物酶(POD)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性、過氧化氫酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)含量參照黃升謀等[21]的方法。

1.5 數(shù)據(jù)分析試驗數(shù)據(jù)用Excel 2019整理后,再用SPSS 18進(jìn)行方差分析及多重比較,用Excel 2019作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥對青蘿卜生長、產(chǎn)量及質(zhì)地的影響由表2可知,當(dāng)追施硫酸鉀在12～36 g/m2時,以普通有機(jī)肥為底肥,蘿卜地上部分鮮重比施用生物有機(jī)肥和不施有機(jī)肥高,不施追肥或追肥用量較高時,蘿卜地上部分生長量受到一定抑制。不施追肥條件下,施用普通有機(jī)肥產(chǎn)量高于施用生物有機(jī)肥,但追施不同濃度鉀肥對產(chǎn)量無顯著影響。由表3可知,不同施肥處理肉質(zhì)根硬度、脆度無顯著差異,說明蘿卜肉質(zhì)根質(zhì)地特性受施肥影響較小。通過比較蘿卜的經(jīng)濟(jì)系數(shù)(肉質(zhì)根重/地上鮮重)發(fā)現(xiàn),施用普通有機(jī)肥蘿卜的經(jīng)濟(jì)系數(shù)最高,施用生物有機(jī)肥的經(jīng)濟(jì)系數(shù)最低;施用生物有機(jī)肥或不施底肥時,隨著追施鉀肥量的增加,蘿卜的經(jīng)濟(jì)系數(shù)呈一定上升趨勢,說明施用化肥對蘿卜肉質(zhì)根增產(chǎn)的作用較明顯,能有效改善蘿卜經(jīng)濟(jì)系數(shù)。

表2 不同施肥處理對青蘿卜產(chǎn)量及生長的影響

表3 不同施肥處理對青蘿卜肉質(zhì)根力學(xué)特性的影響

2.2 施肥對青蘿卜品質(zhì)的影響由圖1可知,施生物有機(jī)肥肉質(zhì)根含水量最低,地上部分含水量較高(處理①),未施有機(jī)肥處理的肉質(zhì)根含水量最高,地上部分含水量最低(處理⑤),說明施用有機(jī)肥能增加蘿卜肉質(zhì)根的干物質(zhì)積累。以生物有機(jī)肥為底肥時,隨著追施鉀肥濃度的增高肉質(zhì)根水分含量呈先升后降趨勢,普通有機(jī)肥作為底肥時,隨著追施鉀肥濃度的增加肉質(zhì)根含水量呈先降后升趨勢,而不施基肥時,隨著追施鉀肥濃度的增加蘿卜肉質(zhì)根含水量整體呈下降趨勢,說明施用一定鉀肥能增加蘿卜肉質(zhì)根干物質(zhì)的積累。營養(yǎng)品質(zhì)方面,施用有機(jī)肥作為底肥可溶性糖含量改善不顯著,但同一基肥處理內(nèi)隨著施用鉀肥濃度增加,蘿卜肉質(zhì)根可溶性糖含量整體呈先降低后上升趨勢(圖2A)。施用有機(jī)肥不能明顯提高蘿卜維生素C含量(處理①、⑤、⑨),但隨著鉀肥的增施,蘿卜肉質(zhì)根VC含量呈整體降低趨勢(圖2B)。僅施用普通有機(jī)肥的蘿卜肉質(zhì)根有機(jī)酸含量最高,但隨著鉀肥的增施,其有機(jī)酸含量顯著降低,而以生物有機(jī)肥為底肥或者不施底肥時,隨著鉀肥的增施,蘿卜有機(jī)酸含量呈上升趨勢,說明以普通有機(jī)肥為底肥,追施鉀肥更易促進(jìn)蘿卜體內(nèi)有機(jī)酸向糖分轉(zhuǎn)換(圖2C)。以普通有機(jī)肥為底肥處理的蘿卜蛋白質(zhì)含量最高(200.23 μg/g),而以生物有機(jī)肥為底肥時蘿卜可溶性粗蛋白含量比對照低(155.56 μg/g),且以生物有機(jī)肥為底肥,隨著鉀肥增施,可溶性蛋白含量整體呈上升趨勢(圖2D,處理①、②、③、④),以普通有機(jī)肥為底肥,隨著鉀肥增施,可溶性蛋白含量整體呈下降趨勢(圖2D,處理⑨、⑩、、)。

注:不同小寫字母表示不同處理間存在顯著差異(P≤0.05)。Note:Different lowercases indicated significant difference between different treatments (P≤0.05).

注:不同小寫字母表示不同處理間存在顯著差異(P≤0.05)。Note:Different lowercases indicated significant difference between different treatments (P≤0.05).

2.3 不同施肥處理對青蘿卜抗逆性的影響SOD、POD和CAT是植物體內(nèi) 3 種最常見的抗氧化酶,在誘導(dǎo)植物體免受活性氧危害、維持植物體抗逆性方面起著重要作用,其活性的大小代表了清除細(xì)胞內(nèi)活性氧能力的高低。MDA是膜脂過氧化物的重要產(chǎn)物,其含量可以反映細(xì)胞膜脂過氧化的水平及細(xì)胞受傷害的程度[3,20]。以上指標(biāo)在植物自身抗逆過程中均起到重要作用,對不同施肥處理的“紫芽青”青蘿卜采收后進(jìn)行SOD、POD、CAT活性及MDA含量測定,結(jié)果表明,以生物有機(jī)肥或普通有機(jī)肥為底肥處理與對照之間SOD、POD、CAT活性差異不顯著,但追施不同量鉀肥對其活性有顯著影響,當(dāng)施用24 g/m2的K2SO4時,蘿卜中POD、SOD活性明顯升高;以生物有機(jī)肥為底肥或不施底肥追施K2SO436 g/m2時,CAT活性達(dá)最大值。MDA含量在各處理之間無顯著差異。表明生物有機(jī)肥能有效增強(qiáng)蘿卜抗逆酶活性,普通有機(jī)肥次之,但作用均無追施鉀肥的作用顯著,增施鉀肥能顯著增強(qiáng)蘿卜抗逆性(圖3)。

注: 不同小寫字母表示不同處理間存在顯著差異(P≤0.05)。Note:Different lowercases indicated significant difference between different treatments (P≤0.05).

3 結(jié)論與討論

在我國農(nóng)民蔬菜生產(chǎn)投資中化肥約占50%[22],過度依賴化肥使用不僅造成肥料利用效率低下,且?guī)磔^為嚴(yán)重的污染問題。研究表明,有機(jī)肥能有效改善土壤理化性狀,是化肥的良好替代品,近年來有機(jī)肥發(fā)展迅速,也逐步被農(nóng)民接受。但如何合理使用肥料仍是生產(chǎn)中需要解決的問題。該研究分別以生物有機(jī)肥、普通有機(jī)肥為底肥和不施底肥為對照,并分別追施不同濃度鉀肥(K2SO4),通過測定蘿卜的生長指標(biāo)、產(chǎn)量、質(zhì)地、品質(zhì)性狀及抗逆相關(guān)酶活,探究不同施肥處理對蘿卜生長、品質(zhì)、產(chǎn)量及抗逆性的影響,旨在為蘿卜生產(chǎn)實踐提供科學(xué)指導(dǎo)。結(jié)果表明,施用有機(jī)肥能增加蘿卜肉質(zhì)根生長量,提高產(chǎn)量和增加蘿卜肉質(zhì)根干物質(zhì)積累,但不同施肥處理對蘿卜肉質(zhì)根質(zhì)地影響不顯著,說明蘿卜質(zhì)地可能更多受遺傳因素影響。以有機(jī)肥為底肥,隨著追施K2SO4的增加,蘿卜肉質(zhì)根重有一定上升,但不明顯,產(chǎn)量間無顯著差異。施用有機(jī)肥的青蘿卜除葉重外,肉質(zhì)根產(chǎn)量、干物質(zhì)等指標(biāo)均有提高,與Umar等[23]的研究結(jié)果基本一致,說明有機(jī)肥提供的營養(yǎng)元素,促進(jìn)了作物生長。王建偉等[2]、王煌平等[24]研究認(rèn)為有機(jī)肥+化肥對蘿卜生長具有明顯優(yōu)勢,因該研究在試驗設(shè)置及供試土壤基礎(chǔ)肥力和肥料用量方面存在差異,不具有比較性,但總體結(jié)果基本一致。

蛋白質(zhì)是衡量蔬菜營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo),施用有機(jī)肥能明顯提高青蘿卜的蛋白質(zhì)含量,但隨著施鉀量的增加,蘿卜可溶性粗蛋白含量呈下降趨勢,可能原因是增施有機(jī)肥提高了硝態(tài)氮供應(yīng)量從而提高硝酸還原酶的活性,而硝酸還原酶的活性與植物體的蛋白質(zhì)含量呈正相關(guān)[25]。維生素C是人體不可或缺的營養(yǎng)物質(zhì),該研究表明施用有機(jī)肥顯著降低了蘿卜的維生素C含量和蘿卜肉質(zhì)根中的有機(jī)酸含量,這與王建偉等[2]的研究結(jié)果一致;隨著鉀肥增施,以普通有機(jī)肥為底肥或未施底肥的處理中蘿卜有機(jī)酸含量呈上升趨勢,只有以生物有機(jī)肥為底肥的蘿卜有機(jī)酸含量呈下降趨勢,說明生物有機(jī)肥與鉀肥搭配施用可以促進(jìn)有機(jī)酸向可溶性等次生代謝物轉(zhuǎn)化。施用有機(jī)肥不能改善青蘿卜中可溶性糖含量,但隨著鉀肥的增施,可溶性糖含量呈上升趨勢,說明鉀元素能有效增強(qiáng)蘿卜光合產(chǎn)物在肉質(zhì)根中的積累。

SOD、POD和CAT是植物體內(nèi) 3 種最常見的抗氧化酶,在誘導(dǎo)植物體免受活性氧危害、維持植物體抗逆性方面起著重要作用,其活性的大小代表了清除細(xì)胞內(nèi)活性氧能力的高低。MDA是細(xì)胞膜脂過氧化作用的一種產(chǎn)物,其含量能夠在一定程度上反映植物的抗逆性。該研究表明,蘿卜施用普通有機(jī)肥、生物有機(jī)肥與對照在抗逆酶活及丙二醛含量方面無顯著差異,但隨著鉀肥增施,蘿卜抗逆酶活顯著升高,說明施用鉀肥能有效增強(qiáng)蘿卜抗逆性,但鉀肥過高時,相關(guān)酶活呈下降趨勢,說明生產(chǎn)實踐中應(yīng)科學(xué)合理施用肥料,不應(yīng)一味追求多施。

綜上,合理施肥能提高蘿卜產(chǎn)量和品質(zhì),生產(chǎn)中可以施用有機(jī)肥代替部分化肥,不僅能提高蘿卜產(chǎn)量,改善蘿卜的營養(yǎng)和風(fēng)味品質(zhì);追施一定量的鉀肥,能明顯改善蘿卜抗逆性。