王遠(yuǎn), 高兵倩, 王珧, 翁宗寬,戴習(xí)彬, 朱國鵬, 曹清河
1. 海南大學(xué) 園藝學(xué)院,???570228;2. 江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所/中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘薯研究所,江蘇 徐州 221121
菜用甘薯是一種新型的營養(yǎng)蔬菜, 可食用部分一般是莖尖10~15 cm的鮮嫩組織, 具有良好的食療保健作用. 美國將其列為航天食品, 日本稱其為“長壽菜”, 而中國香港地區(qū)則稱其為“蔬菜皇后”[1]. 菜用甘薯不僅適應(yīng)性強(qiáng), 再生能力強(qiáng), 而且生長速度快, 對土壤要求不高, 喜歡高溫和高濕, 對病蟲害耐受性高, 易種植. 隨著陽臺農(nóng)業(yè)的發(fā)展, 越來越多的城市居民喜歡在陽臺上種菜, 尤其是在綠葉菜短缺、 葉類蔬菜生產(chǎn)較少的夏季, 因此菜用甘薯可以作為伏夏缺菜的有益補(bǔ)充. 如何在盆栽種植條件下減少施肥次數(shù), 做到一次性施肥即可滿足菜用甘薯整個生長發(fā)育的養(yǎng)分需要, 并且能持續(xù)提供植株養(yǎng)分是值得研究的課題. 緩釋肥料是環(huán)保型肥料, 對環(huán)境影響小, 肥效持久, 理化性質(zhì)穩(wěn)定, 可以滿足植物在生長季節(jié)的營養(yǎng)需求, 減少肥料的使用和施肥過程中不必要的人力、 物力和財力成本[2-3]. 本文從不同緩釋肥入手, 探討了不同緩釋肥對盆栽菜用甘薯的植物學(xué)特性、 產(chǎn)量和品質(zhì)以及對酶活性的影響, 旨在篩選出適宜盆栽菜用甘薯種植的底肥, 為陽臺盆栽菜用甘薯一次性施肥提供技術(shù)指導(dǎo), 也為其他盆栽蔬菜輕簡化施肥提供參考.
供試菜用甘薯品種為“薯綠一號”, 由徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所提供. 盆栽基質(zhì)為草炭、 珍珠巖、 蛭石、 椰糠, 草炭購于吉林山景草炭土加工有限公司, 椰糠購于上海格谷農(nóng)業(yè)科技有限公司, 珍珠巖、 蛭石購于淘寶. 普通復(fù)合肥(CK)購于中農(nóng)集團(tuán)控股股份有限公司, 美樂棵控釋肥(T1)購于施可得賽拉公司, 史丹利緩釋肥(T2)購于史丹利化肥股份有限公司, 德沃多緩釋摻混肥(T3)購于河北德沃多生物科技有限公司, 奧綠緩釋肥(T4)購于江蘇京東海元貿(mào)易有限公司, 綠盼緩釋肥(T5)購于四川綠盼環(huán)??萍加邢薰荆?/p>
盆栽實(shí)驗(yàn)在江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所實(shí)驗(yàn)樓玻璃溫室進(jìn)行, 供試菜用甘薯于2022年8月8日種植, 從8月22日開始第1次采摘測產(chǎn), 此后每15 d采摘1次, 至10月21日采摘結(jié)束, 共采摘5次. 以大田常用普通復(fù)合肥為對照(CK), 實(shí)驗(yàn)設(shè)5個不同緩釋肥處理, 每處理重復(fù)3次, 隨機(jī)區(qū)組排列. 盆栽容器尺寸為60 cm×24.5 cm×18.5 cm, 栽培基質(zhì)為草炭、 珍珠巖、 蛭石、 椰糠的混合基質(zhì), 其體積比為1∶1∶1∶5, 選擇種苗粗壯、 節(jié)間較短、 葉肥厚、 大小均勻一致、 老嫩適度和健康無病蟲害的頂端苗, 每盆定植32株, 4行, 8列, 株行距為8 cm×6 cm. 栽培基質(zhì)基本農(nóng)化性狀: 容重為0.16 g/cm3, 總孔隙度為56.57%, pH值為5.83, 電導(dǎo)率為1.25 ms/cm, 堿解氮為45.5 mg/kg, 速效磷為71.53 mg/kg, 速效鉀為1 098.67 mg/kg, 有機(jī)質(zhì)為45.46%, 全氮為392%. 肥料均一次性基施, 各處理每667 m2純氮投入量均為10 kg, 純磷投入量均為6 kg, 純鉀投入量均為7 kg, 各處理氮磷鉀肥由尿素(含N 46%)、 過磷酸鈣(含P2O512%)、 硫酸鉀(含K2O 52%)補(bǔ)齊. 具體實(shí)驗(yàn)設(shè)計及肥料施用量見表1. 各小區(qū)除了實(shí)驗(yàn)設(shè)計所規(guī)定的處理差異外, 其他管理措施均一致.
表1 肥料施用量
1.3.1 生長指標(biāo)測定
各處理于定植后15 d, 30 d, 45 d, 60 d, 75 d時取樣, 于每次取樣時采摘莖尖并測定產(chǎn)量, 共采摘測產(chǎn)5次. 取樣時選取整齊有代表性的植株5株, 調(diào)查莖粗、 葉柄長、 節(jié)間距、 莖尖采摘數(shù)及葉色值. 莖粗用游標(biāo)卡尺測量采摘的莖尖基部處的粗度; 節(jié)間距用直尺測量靠摘斷莖尖節(jié)部的第1節(jié)間長度; 葉柄長度用直尺測量靠摘斷莖尖基部第1片葉的葉柄長度; 莖尖采摘數(shù)是用計數(shù)法測定各處理莖尖采摘數(shù)量.
1.3.2 產(chǎn)量和葉色值測定
每15 d采摘1次, 連續(xù)采摘測產(chǎn)5次, 各個小區(qū)以12 cm左右的鮮嫩莖尖為標(biāo)準(zhǔn)采摘, 計總產(chǎn)量; 用SPAD-502葉綠素儀測定葉綠素相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)(SPAD).
1.3.3 品質(zhì)指標(biāo)測定
可溶性總糖測定: 蒽酮比色法.
亞硝酸鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定: 稱取0.05 g組織干樣加入0.5 mL提取液1(硼酸鈉溶液), 置沸水浴中煮15 min, 冷卻后加入0.5 mL提取液2(亞鐵氰化鉀), 震蕩搖勻, 加0.5 mL提取液3(醋酸鋅溶液), 最后用鑷子加約1 mg的粉劑4(活性炭), 靜置30 min, 25 ℃, 8 500 r/min離心15 min, 取上清液備用, 采用蘇州科銘亞硝酸鹽試劑盒, 按照說明書進(jìn)行測定計算.
可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定: 稱取0.1 g組織加入1 mL酶提取緩沖液, 10 000 r/min, 4 ℃離心10 min, 得上清液備用, 采用酶聯(lián)生物BCA法蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定試劑盒, 按照說明書測定計算.
維生素C(Vc)質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定: 稱取0.1 g組織加入1 mL乙酸提取液, 4 ℃, 8 500 r/min離心20 min, 得上清液置于冰上待測, 采用蘇州科銘Vc測定試劑盒, 按照說明書進(jìn)行測定.
1.3.4 酶活性指標(biāo)測定
采用蘇州科銘試劑盒測定菜用甘薯葉片丙二醛(MAD)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、 超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化物酶(POD)活性.
使用Microsoft Office Excel 2016整理數(shù)據(jù)并作圖, 使用SPSS 23.0軟件進(jìn)行分析, 采用Duncan 新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn).
由表2可知, 在不同緩釋肥處理下, 菜用甘薯生長期內(nèi)各生長指標(biāo)均于定植后趨于逐步增長狀態(tài). 菜用甘薯生長期內(nèi)莖粗平均值在2.92~3.16 mm之間, 其中以T5處理的菜用甘薯莖粗在定植30 d時達(dá)到最大, 為3.43 mm, 高于T1, T3處理, 但差異無統(tǒng)計學(xué)意義; 菜用甘薯生長期內(nèi)節(jié)間長度均值在2.13~2.39 cm之間, 以T3處理達(dá)到最大, T5處理最小; 在菜用甘薯生長期內(nèi)葉柄長度以T5處理最大, 為4.16 cm, 在30d時顯著高于CK, T1, T2, T3處理, 高于T4處理但差異無統(tǒng)計學(xué)意義; 莖尖數(shù)于定植后呈穩(wěn)步增長狀態(tài), 以T5處理下均值達(dá)到最多, T1處理次之, 分別為56.13個, 51.00個. CK, T2處理莖尖數(shù)較少, 為31.07個, 41.87個.
表2 不同緩釋肥對菜用甘薯生長指標(biāo)的影響
由表3可知, 各緩釋肥處理均提高了菜用甘薯的產(chǎn)量, 不同緩釋肥處理后5次采摘菜用甘薯的總產(chǎn)量由高到低依次為T5,T3,T1,T4,T2,CK, 其中以T5處理菜用甘薯每667 m2產(chǎn)量最高, 為2 327.80 kg, CK處理產(chǎn)量最低, 為1 599.08 kg. 各個緩釋肥處理產(chǎn)量顯著高于CK處理, 較CK處理分別增產(chǎn)29.05%, 13.82%, 4.55%, 28.89%, 45.57%. T5處理比CK, T1-T4處理分別增產(chǎn)了45.57%, 12.80%, 27.89%, 8.19%, 12.94%.
表3 不同緩釋肥處理對菜用甘薯產(chǎn)量的影響 /kg
由表4可知, 不同緩釋肥處理下菜用甘薯的葉色值均值由大到小依次為T5,T4,T3,T2,CK,T1. 在定植15 d時, T5處理最大, 為36.54, 與T3處理間差異有統(tǒng)計學(xué)意義, 與其余處理間差異無統(tǒng)計學(xué)意義; 在定植30 d時, T4, T5處理顯著高于其余處理, 為38.97, 37.74; 在定植45 d時, T5處理顯著高于其余處理, 為41.38; 在定植60 d時, T4處理顯著高于其余處理, 但與T3, T5處理間差異無統(tǒng)計學(xué)意義; 在定植75 d時, T5處理顯著高于其余處理, 為42.56.
表4 不同緩釋肥對菜用甘薯葉色值的影響
由表5可知, 不同緩釋肥處理各亞硝酸鹽平均累積量由低到高依次為CK,T5,T1,T4,T2,T3, 其中以CK處理亞硝酸鹽的平均累積量最低, 為2.73 mg/kg, 其次為T5處理, 為3.04 mg/kg; T3處理的平均累積量最高, 達(dá)到了4.19 mg/kg; T1-T4處理在整個生長期的亞硝酸鹽累積量比CK處理分別超出了35.53%, 47.99%, 53.48%, 42.12%, 比T5處理的亞硝酸鹽平均累積量分別超出了21.71%, 32.89%, 37.83%, 27.63%.
表5 不同緩釋肥對菜用甘薯亞硝酸鹽累積量的影響 /(mg·kg-1)
由表6可知, 不同緩釋肥處理下菜用甘薯的可溶性總糖均值從大到小依次為T5,T4,T3,T2,CK,T1, 以T5處理最高, T4處理次之, 分別為6.42%, 5.55%. 在生長期間T5處理均顯著高于CK處理(15 d時除外), T1處理低于CK處理但差異無統(tǒng)計學(xué)意義(15 d時除外), T2-T5處理比CK處理分別高出了7.44%, 21.04%, 79.61%, 107.77%.
表6 不同緩釋肥對菜用甘薯可溶性總糖的影響 /%
由表7可知, 不同緩釋肥處理下菜用甘薯的可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值從大到小依次為T5,T2,T4,T3,CK,T1. T5處理可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值最高, 為21.77 mg/g, 顯著高于CK, T1處理; T1處理可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值最低, 為11.87 mg/g. T5處理比其余處理分別高出48.80%, 83.40%, 1.59%, 35.39%, 30.05%.
表7 不同緩釋肥對菜用甘薯可溶性蛋白的影響 /(mg·g-1)
由表8可知, 不同緩釋肥處理下菜用甘薯的Vc質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值從大到小依次為T5,T2,CK,T4,T3,T1. T5處理質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高, T2處理次之, 為2 118.31 mg/kg, 1 328.39 mg/kg, 在生長期間T5處理的Vc質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于CK處理(75 d時除外). T5處理比其余處理分別高出7.85%, 21.99%, 23.04%, 45.03%, 9.45%.
表8 不同緩釋肥對菜用甘薯Vc的影響 /(mg·kg-1)
MDA是膜脂質(zhì)過氧化的最終產(chǎn)物. 在生物體內(nèi), 脂質(zhì)被自由基過氧化, 最終的產(chǎn)物丙二醛會導(dǎo)致生命大分子如蛋白質(zhì)和核酸的交聯(lián), 具有細(xì)胞毒性, 其質(zhì)量分?jǐn)?shù)的多少能夠反映植物受損害的程度. 由表9可知, 不同緩釋肥處理菜用甘薯的MAD質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著定植時間的延長呈先增長后下降的趨勢(T2, T4除外). 其均值由大到小為T2,T1,T3,CK,T4,T5, CK處理下MAD質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值整體高于T4,T5處理, T5處理MAD質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值最低, T2處理MAD質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值最高, T1處理次之.
表9 不同緩釋肥對菜用甘薯MAD的影響 /(μmol·g-1)
SOD主要功能是消除生物體在新陳代謝過程中產(chǎn)生的有害物質(zhì), SOD活性越高其清除自由基的能力就越強(qiáng), 從而植物的抗逆性也就越強(qiáng). 由表10可知, 在生長期不同緩釋肥處理下SOD活性均值均高于CK處理, T5處理SOD均值最大, T2處理次之, 分別為1 475.53 U/g, 779.83 U/g. 不同緩釋肥SOD均值較CK處理分別高出19.95%, 26.29%, 17.05%, 10.77%, 138.95%. 在定植15 d時以T1處理SOD活性最大, 與T4, T5處理差異有統(tǒng)計學(xué)意義; 在定植45~75 d時均以T5處理下SOD活性最大, 且顯著高于其余處理, 分別為1 268.95 U/g, 333.89 U/g, 4 165.31 U/g.
表10 不同緩釋肥對菜用甘薯SOD活性的影響 /(U·g-1)
POD是一種高度活躍的適應(yīng)性酶, 反映了植物的發(fā)育、 內(nèi)部代謝以及對外部環(huán)境的適應(yīng)性, 植株受到脅迫, 體內(nèi)的保護(hù)系統(tǒng)就會激發(fā)POD活性以提高其抗性, 從而抵御外界帶來的傷害. 由表11可知, 在菜用甘薯不同定植天數(shù)下T5處理POD活性均顯著高于其余肥料處理(60d時除外), 分別為8 293.33 U/g, 6 373.33 U/g, 5 693.33 U/g, 24 773.33 U/g. T5處理POD均值比其余處理分別高出42.01%, 48.43%, 60.70%, 53.21%, 70.63%; T1-T4處理的POD均值均低于CK處理, 但差異無統(tǒng)計學(xué)意義.
表11 不同緩釋肥對菜用甘薯POD活性的影響 /(U·g-1)
由表12可知, 不同緩釋肥處理下菜用甘薯的產(chǎn)量與菜用甘薯的葉色值(SPAD)、 可溶性蛋白、 Vc呈極顯著正相關(guān), 與亞硝酸鹽呈顯著正相關(guān); SPAD與可溶性蛋白、 Vc呈極顯著正相關(guān); 可溶性總糖與亞硝酸鹽呈顯著正相關(guān). 以上結(jié)果表明, 各個生理指標(biāo)間的關(guān)系密切, 用葉綠素儀測定菜用甘薯的SPAD可以預(yù)測菜用甘薯的產(chǎn)量及品質(zhì).
表12 不同肥料處理各生理指標(biāo)間相關(guān)性
肥料未來的開發(fā)與推廣重點(diǎn)是如何提高肥料的利用率, 怎樣在保持現(xiàn)有產(chǎn)量和品質(zhì)的前提下減少化肥的使用[4-5]. 緩釋肥不但節(jié)省勞動力, 節(jié)省肥料, 而且不需要追肥, 同時能減少化肥的使用量, 提高肥料利用率, 減少環(huán)境污染, 改善作物品質(zhì)[6]. 近年來緩釋肥用于茭白、 茄子等作物上的實(shí)驗(yàn)表明緩釋肥能夠提高產(chǎn)量, 改善品質(zhì)[7-8], 已經(jīng)成為未來肥料發(fā)展的趨勢.
在產(chǎn)量方面, 緩釋肥可提高農(nóng)藝性狀、 促進(jìn)作物地上部分與地下部分干物質(zhì)的積累、 增加作物產(chǎn)量. 袁雪嬌等[9]研究了春玉米在緩釋肥處理下對干物質(zhì)積累及轉(zhuǎn)運(yùn)方面的影響, 結(jié)果表明在緩釋肥+尿素處理組春玉米的干物質(zhì)積累量、 籽粒產(chǎn)量最高. 張忠武等[10]將2種緩釋肥和平衡推薦施肥應(yīng)用于干制辣椒, 研究結(jié)果表明, 施用緩釋復(fù)合肥對果實(shí)干質(zhì)量、 氮磷鉀的累積吸收量均顯著增大, 同時減少了20%~50%的氮施用量. 趙霞等[11]采用大田實(shí)驗(yàn), 將緩釋肥應(yīng)用于夏玉米簡化栽培中, 結(jié)果表明在株高、 根條數(shù)、 葉面積指數(shù)、 干物質(zhì)量、 產(chǎn)量等方面緩釋肥都高于其余肥料處理. 王成等[12]研究表明, 與常規(guī)施肥相比, 常規(guī)和減量施緩釋肥都能顯著提高干物質(zhì)積累和韭菜產(chǎn)量. 李通等[13]將緩釋肥應(yīng)用于蓮藕上, 研究了不同緩釋肥對蓮藕光合特性、 產(chǎn)量及品質(zhì)的影響, 結(jié)果表明施用緩釋肥蓮藕產(chǎn)量和品質(zhì)得到了顯著提升. 胡小鳳等[14]將緩釋復(fù)合肥應(yīng)用于大白菜上, 研究發(fā)現(xiàn)緩釋復(fù)合肥提高了大白菜產(chǎn)量, 改善了大白菜品質(zhì). 本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明適宜的緩釋肥可以促進(jìn)菜用甘薯的生長, 提高菜用甘薯產(chǎn)量, 這可能是由于緩釋肥的釋放速度和時間與作物的吸收規(guī)律相似, 確保了在植物生長的各個階段有持續(xù)的養(yǎng)分供應(yīng), 從而促進(jìn)了植物生長.
葉綠素是植物葉片光合作用的主要色素, 葉片中葉綠素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對植物光吸收起著重要的調(diào)控作用, 可以間接反映植物光合作用的強(qiáng)弱[15-16]. 各個生理指標(biāo)間的關(guān)系密切, 測定菜用甘薯的葉色值可以預(yù)測菜用甘薯的產(chǎn)量及品質(zhì). 李旭錚等[17]研究表明緩釋肥的施用維持了生育后期較高的光合速率及葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù), 促進(jìn)較多的光合同化物向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn), 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)增產(chǎn). 本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明T2-T5處理的葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于對照處理, 以T5處理達(dá)到最高, T4處理次之. T4、 T5處理中氮占比最高, 與孟忠雷等[18]、 曾建敏等[19]的結(jié)果一致. 施用緩釋肥可以增加菜用甘薯的葉色值, 這可能是因?yàn)榫忈尫书L時間的釋放增加了肥料的利用效率, 從而增加了土壤中養(yǎng)分的供給.
在品質(zhì)方面, 可溶性總糖和可溶性蛋白是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì), 具有很強(qiáng)的吸水性. Vc廣泛存在于新鮮水果、 蔬菜、 食品以及各種藥物中[20-21]. 李通等[13]將緩釋肥應(yīng)用于蓮藕, 研究結(jié)果表明合理施用緩釋肥可以提高蓮藕品質(zhì). 韓桂琪等[22]研究表明緩釋肥在改善辣椒根系生長、 提高果實(shí)Vc和氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)方面效果較好. 李彥華等[23]將緩釋肥應(yīng)用于黃瓜上, 結(jié)果表明2種專用緩釋肥降低了黃瓜的硝酸鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù), 對總干物質(zhì)量、 果實(shí)干物質(zhì)量、 果實(shí)的氨基酸和Vc質(zhì)量分?jǐn)?shù)均有顯著提高. 本實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)合理施用緩釋肥可以提高菜用甘薯可溶性糖、 可溶性蛋白和Vc的質(zhì)量分?jǐn)?shù), 緩釋肥處理較對照處理整體提高了菜用甘薯的品質(zhì), 與薛娟等[8]、 張發(fā)寶等[24]研究結(jié)果相似, 這可能是因?yàn)榉柿虾突|(zhì)中富含有機(jī)質(zhì), 從而有效改善了菜用甘薯的品質(zhì).
在酶活性方面, 本研究發(fā)現(xiàn)通過T5處理即施加綠盼緩釋肥可以在菜用甘薯生長期顯著提高SOD和POD活性, 使其生長期葉片仍能保持較高的活性水平, 降低了菜用甘薯整個生長過程中MDA的質(zhì)量分?jǐn)?shù), 從而延緩了生長期葉片的衰老速度.
本實(shí)驗(yàn)對盆栽菜用甘薯施肥因素進(jìn)行了初步探究, 明確了在不同緩釋肥處理下對菜用甘薯生長發(fā)育、 產(chǎn)量、 品質(zhì)及酶活性的影響, 為盆栽菜用甘薯高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培提供了理論依據(jù), 也為盆栽菜用甘薯生育期一次性施肥提供了技術(shù)指導(dǎo). 對于菜用甘薯每次采收后的氮磷鉀養(yǎng)分的需肥規(guī)律和如何吸收利用還有待進(jìn)一步研究.
對不同緩釋肥處理下的菜用甘薯產(chǎn)量、 農(nóng)藝性狀、 品質(zhì)和酶活性等指標(biāo)的分析結(jié)果表明, 適宜的緩釋肥對菜用甘薯植株的生長發(fā)育具有更好的促進(jìn)作用, 能夠提高其產(chǎn)量及品質(zhì), 也能提高SOD和POD活性, 降低MDA的質(zhì)量分?jǐn)?shù). 綜合本實(shí)驗(yàn)結(jié)果, 盆栽菜用甘薯可選擇適當(dāng)尺寸的栽培容器(60 cm×24.5 cm×18.5 cm), 每盆定植菜用甘薯32株, 栽培基質(zhì)可選擇草炭、 珍珠巖、 蛭石、 椰糠的混合基質(zhì), 其體積比為1∶1∶1∶5, 施用綠盼緩釋肥12.5 g, 過磷酸鈣115.63 g, 硫酸鉀31.38 g.