不同氮钾肥配施对两种紫色土白菜产量和品质的影响

杨仕曦，陈 益，杨 东，金珂旭，唐 静，黄 云，王正银*

（1.西南大学资源环境学院，重庆 400716；2.重庆市巴南区农业委员会，重庆 401320；3.重庆市武隆区农业委员会，重庆 408500）

蔬菜是人类生活中必不可少的植物类食物之一，它可为人类提供丰富的维生素、矿物质和碳水化合物等营养物质，在维持人类正常生理功能上有重要作用［1］。白菜（Brassica rapa pekinensis）属于十字花科芸苔属叶用蔬菜，其富含维生素、膳食纤维、硫甙等有益次生代谢物，是食物中黄酮类物质的重要来源之一［2］，且白菜适应性广，生长周期短，产量高［3］，在我国南北各地普遍栽培，是我国城乡居民的主要蔬菜之一。近年来，随着人们生活水平的不断提高，人们对食品安全越来越重视，对绿色环保及优质白菜的市场需求也日益增加。然而，在白菜生产中存在氮肥施用过量以及钾肥和有机肥施用不足等诸多不合理施肥现象，导致白菜产量和品质下降、土壤酸化加剧和环境污染等问题［4］。因此，合理施用氮钾肥、提高白菜产量和营养品质、探索白菜高效施肥技术的研究显得尤为重要。

研究表明，白菜等蔬菜对氮磷钾养分三要素的需求以钾素最多、氮素次之［5］。适宜的氮钾配比施用可促进植株生长发育，对提高白菜产量和营养品质有不可替代的作用。但是目前有关于作物氮钾配施的研究多集中在水稻、小麦、玉米等粮食和经济作物，蔬菜氮钾配施的研究却相对较少，且已有的研究多侧重于作物产量效应，很少结合作物品质、养分形态、利用效率等开展氮钾配施营养效应系统研究［6-7］。紫色菜园土壤的施肥效应虽有一些报道［8］，但很少涉及不同土壤氮钾配施对白菜营养效应的研究。为此，本文采用田间试验与化学分析相结合，在重庆市九龙坡区蔬菜种植基地选择两个具有代表性的酸性和碱性紫色土壤研究不同氮钾配比对白菜的产量和营养品质效应，旨在为该地区发展高产优质白菜生产和合理利用土壤氮钾资源提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验区位于重庆市九龙坡区含谷镇，选择两种不同酸碱性的紫色土壤进行试验，其中酸性土试验位于宝洪村（东经 106°24′，北纬 29°47′），碱性土试验位于含金村（东经 106°25′，北纬 29°46′），两种土壤均为侏罗纪遂宁组紫色页岩风化物发育的红棕紫泥土，土壤的基本农化性状见表1。

表1 供试土壤基本农化性状

1.2 供试材料

供试作物为白菜，品种为三角早熟五号。供试肥料为尿素（N 46%）、磷酸二氢铵（P2O544%，N 11%）、氯化钾（K2O 60%）。

1.3 试验方法

田间试验于2017年8月26日～11月30日进行，在常规施肥的基础上，增施一定量的氮肥和钾肥，设置5个不同氮钾组合（表2），各处理重复4次，同时每个小区施用P2O590 kg·hm-2，采用随机区组设计。酸性紫色土试验小区面积12 m2；碱性紫色土试验小区面积8.8 m2。白菜采用每小区定量挖穴、种子直播方法种植，8月26日将磷肥和钾肥作为底肥一次性施入各小区，9月2日播种，氮肥（尿素）在白菜莲座期、开盘期、旺长期分别以30%、40%、30%的比例作追肥施入。11月30日收获，记录白菜产量，同时取可食部分样品测定品质。

表2 试验处理方案与施肥量 （kg·hm-2）

1.4 测定内容及方法

土壤基本农化性状：pH采用电位法（土水比为1 ∶1）［9］，有机质采用重铬酸钾容量法［9］，碱解氮采用扩散法［9］，有效磷采用Olsen法［9］，速效钾采用火焰光度法［9］；白菜硝酸盐用紫外分光光度法测定［9］，Vc用2，6-二氯靛酚法测定［9］，糖组分用硫酸铜-碘量法测定［10］；氨基酸组分采用植株样品烘干后用6 mol·L-1盐酸水解，在西南大学药学院用日立L-8800型全自动氨基酸分析仪测定。

1.5 统计分析方法

试验数据采用Excel 2010和SPSS 18.0软件［11］进行处理和分析。

2 结果与分析

2.1 氮钾配施对白菜产量的影响

表3显示，酸性土氮钾配施较NMK0处理白菜产量均显著提高，增产率为9.4%～16.4%，各处理产量表现为 NHKH＞NHKM＞NMKH＞NMKM＞NMK0。在适氮适钾（NMKM）的基础上，增施氮肥（NHKM）的增产效果（1 564 kg·hm-2）优于增施钾肥（NMKH）的效果（1 230 kg·hm-2）。碱性土壤白菜产量明显高于酸性土壤，这可能与白菜生长较适应微碱性土壤和该土壤氮磷钾含量较高（表1）有关。碱性土氮钾配施较NMK0处理均显著提高白菜产量，增产率为11.7%～19.2%，各处理产量表现与酸性土一致。在适氮适钾（NMKM）的基础上，增施氮肥（NHKM）的增产效果（2 671 kg·hm-2）优于增施钾肥（NMKH）的效果（1 384 kg·hm-2）。在两种紫色土中，施用氮肥的增产效果优于钾肥；此外，虽然NHKH处理的产量最高，但均与NHKM处理差异不显著，考虑肥料成本及减少化肥投入的原则，因此NHKM为最优施肥方案。

表3 不同处理的白菜产量

2.2 氮钾配施对白菜Vc和硝酸盐含量的影响

表4表明，酸性紫色土NMKM和NMKH处理较NMK0处理均显著降低白菜Vc含量；NHKM和NHKH处理则与NMK0处理差异不显著。碱性紫色土白菜Vc含量高于酸性土，NMKM和NHKM处理较NMK0处理均显著提高白菜Vc含量，而NMKH和NHKH处理与NMK0处理差异不显著，表明碱性土上适量钾肥的施用对白菜Vc有一定的提高作用。

两种土壤氮钾配施处理较NMK0处理白菜硝酸盐含量均显著降低，且两种土壤均以NHKM处理降幅最大，表明在这两种速效钾含量较低的土壤中，增施钾肥有利于降低白菜硝酸盐含量，提高白菜卫生品质和食用安全性。各处理白菜硝酸盐含量均较高，可能与该种白菜自身喜硝态氮的营养特性有关。白菜硝酸盐含量以酸性土＞碱性土，原因可能是碱性土白菜产量高于酸性土，对硝酸盐有一定“稀释作用”，且与碱性土中与氮素代谢的密切相关的养分（如钼等）不易缺乏有关。

表4 不同处理的白菜Vc和硝酸盐含量

2.3 氮钾配施对白菜糖组分含量的影响

从表5可知，白菜总糖含量以碱性紫色土＞酸性紫色土。酸性土白菜葡萄糖含量氮钾配施处理较NMK0处理均显著提高；果糖、还原糖和总糖含量以NMKM和NHKM处理显著提高，NMKH和NHKH处理显著降低；蔗糖含量除NMKM处理显著提高外，其余处理均显著降低。碱性土中各处理较NMK0处理均显著提高葡萄糖含量；果糖含量以NMKM和NHKM处理显著提高，NMKH和NHKH处理显著降低；还原糖含量除NMKH处理差异不显著外，其余处理较NMK0处理均显著提高；除NMKM处理显著提高白菜蔗糖含量外，其余处理均显著降低；白菜总糖含量除NMKH处理显著降低外，其余处理均显著提高。两种土壤中，蔗糖含量以NMKM处理最高，葡萄糖、果糖、还原糖和总糖含量均以NHKM处理最高，表明高量钾肥的施用不利于提高白菜糖含量，而适量施用钾肥和增施氮肥有利于提高白菜糖含量，对白菜营养品质有良好作用。

表5 不同处理的白菜糖组分百分含量 （%）

2.4 氮钾配施对白菜氨基酸含量的影响

表6可知，酸性紫色土氮钾配施对白菜必需氨基酸含量和营养价值影响较大，白菜除蛋氨酸（Met）含量以NHKH处理最高外，其余必需氨基酸含量均以NHKM处理最高。在适氮水平下，增加适量钾肥，蛋氨酸含量有显著提高，异亮氨酸（Ile）和组氨酸（His）含量显著降低；增施高量钾肥，除蛋氨酸含量无显著差异，其余必需氨基酸含量均显著降低。在适钾水平下，增加氮肥用量可显著提高白菜必需氨基酸含量，表明氮肥利于白菜必需氨基酸含量的提高，而高量钾肥则不利于白菜必需氨基酸含量的提高（蛋氨酸除外）。碱性紫色土白菜氨基酸含量低于酸性土，说明酸性环境下更有利于白菜必需氨基酸的形成。碱性土除蛋氨酸含量以NMKH处理最高外，其余白菜必需氨基酸含量均以NHKM处理最高。在适量氮肥基础上，增施钾肥则显著降低白菜各必需氨基酸含量（蛋氨酸除外）；而在适钾基础上，增施氮肥则显著提高各必需氨基酸含量（蛋氨酸除外）。两种土壤白菜必需氨基酸总量（Total）均以NHKM处理最高，合理的氮钾配施能显著提高白菜必需氨基酸含量，提高白菜的营养品质。

表6 不同处理的白菜必需氨基酸含量

2.5 氮钾配施对白菜氨基酸品质性状的影响

表7可见，酸性紫色土白菜各处理氨基酸品质性状含量占氨基酸总量的百分数以苦味氨基酸＞鲜味氨基酸＞甜味氨基酸，白菜甜味氨基酸和鲜味氨基酸含量之和占氨基酸总量的一半以上。与NMK0处理相比，白菜甜味氨基酸、苦味氨基酸和氨基酸总量均以NHKM处理显著提高，NMKM处理差异不显著、NMKH和NHKH处理显著降低；除NHKM处理显著提高鲜味氨基酸含量外，其余处理较NMK0处理均显著降低。碱性紫色土白菜各处理氨基酸各品质性状含量占氨基酸总量的百分数与酸性土白菜一致。与NMK0处理相比，碱性紫色土白菜鲜味氨基酸、苦味氨基酸和氨基酸总量以NHKM和NHKH处理显著提高，NMKM和NMKH处理显著降低，甜味氨基酸含量以NHKM和NHKH处理显著提高，NMKM和NMKH处理差异不显著。

表7 不同处理的白菜氨基酸品质性状

3 讨论

蔬菜的产量与氮素吸收利用密切相关，研究表明适量钾肥的施用能促进蔬菜氮素的同化吸收，氮钾配施能显著地提高蔬菜产量，降低施氮对品质造成的负面影响，使氮、钾间表现出良好的交互效应［14-15］。在本研究中，供试酸性紫色土和碱性紫色土氮钾配施对白菜产量的影响趋势一致，氮钾配施各处理均能显著提高白菜产量。两种土壤中各处理白菜氮肥的增产效应在适钾（KM）时较高，钾肥的增产效应在适氮（NM）时较高。单位养分效应的高低受氮钾配比和氮钾营养水平的影响，氮钾营养充足、氮钾比例适宜可以增加白菜产量和提高施肥效益。

Vc含量是评估蔬菜品质的一个重要指标，人体自身不能合成Vc，主要依靠各类新鲜蔬菜和水果获得［16］。有研究表明［17-18］，适量钾肥施用可显著提高蔬菜Vc含量，而钾肥过量施用则不利于Vc的合成。本研究结果显示，白菜Vc含量以酸性紫色土＜碱性紫色土，这可能与碱性土中养分配比更适宜（表1）有关；此外，酸性土壤通常会出现缺镁，镁对蔬菜Vc的合成有促进作用，蔬菜生长期间缺镁导致Vc合成受到影响［14，19］。供试碱性土适量钾肥（KM）显著提高白菜Vc含量，表明在低钾土壤上适量的氮钾肥配施能改善白菜营养品质，提高食用价值。

蔬菜硝酸盐含量常常作为重要的卫生指标，当蔬菜硝酸盐累积达到一定水平时就会对人类健康产生潜在危害［20］。有研究表明人类摄取的硝酸盐70%～80%来自蔬菜［21］，因此通过施肥措施降低蔬菜硝酸盐含量对保护人体健康有积极意义。本研究结果显示，白菜硝酸盐含量以酸性紫色土＞碱性紫色土，两种土壤氮钾配施处理较NMK0处理白菜硝酸盐含量均有所降低，且均以NHKM处理含量最低，表明氮钾配施对白菜的卫生品质具有显著改善作用，在提高施氮量的情况下，配施钾肥有利于降低因施氮过多而引起的硝酸盐累积。白菜中硝酸盐含量与硝酸还原酶的活性密切相关，钾肥能提高硝酸还原酶的活性，促进硝酸根离子还原，从而降低硝酸盐含量［22］，由此可见，氮钾肥平衡配施对降低白菜硝酸盐含量有显著促进作用。

糖分含量的高低对蔬菜品质极为重要，且对其贮藏和运输有着重要影响［23］。氮钾配施在一定范围内能提高蔬菜可溶性糖含量，提高糖酸比［24］。本研究结果表明，白菜总糖含量以碱性紫色土＞酸性紫色土，两种土壤白菜总糖含量均以NHKM处理最高，表明适量钾时增施氮有利于白菜糖含量的提高；两种土壤NMKM处理较NMK0处理白菜糖各组分含量均有所增加，表明施用适量钾肥能在一定程度上减少氮肥的负面影响。钾肥效果随氮肥用量和土壤性质的不同而变化，因此只有将氮、钾肥平衡施用对白菜产量的提高和品质的改善才会产生积极的作用。

氨基酸不仅是蔬菜重要的营养成分，也是蔬菜营养品质和风味的重要物质，其含量高低和各组分配比合理性是判断蔬菜营养价值的一个重要指标［25-26］。有研究表明，不同的施肥方法能显著影响作物氨基酸含量［27］。本研究中两种土壤白菜各种必需氨基酸含量均以NHKM处理最高（蛋氨酸除外）。在适钾水平下，增加氮肥施用量可显著增加白菜必需氨基酸总量，表明氮肥有利于白菜氨基酸的合成，原因是氮素是植物体内氨同化和氨基酸合成的重要来源，是植物生理生化过程的重要营养物质［28］。供试两种紫色土各处理白菜氨基酸品质性状含量占氨基酸总量的百分数均以苦味氨基酸＞鲜味氨基酸＞甜味氨基酸，白菜甜味氨基酸和鲜味氨基酸含量之和均占氨基酸总量的一半以上，而白菜风味品质以甜味氨基酸和鲜味氨基酸含量增加，苦味氨基酸降低最好，可见，合理氮钾配施能调节白菜不同品质氨基酸比例，改善白菜营养品质。

4 结论

在重庆地区酸性和碱性紫色土壤氮钾肥配施均能显著提高白菜产量，以NHKM处理，即高氮适钾效果最优；氮钾肥平衡施用显著降低白菜硝酸盐含量，提高糖组分和总糖含量，增加必需氨基酸含量和提高氨基酸品质性状，对于改善白菜多种营养品质具有显著的作用，本研究条件中，各处理效果均以NHKM处理最好。综合产量品质效益、经济效益和生态效益，两种紫色土均以NHKM处理（N、P2O5、K2O施用量分别为375、90、150 kg·hm-2）最优。