三种功能水溶肥对芥蓝生长、产量和品质的影响

姚红艳，谷建田，何洪巨

(1．北京农学院 植物科学技术学院，北京102206；2．北京市农林科学院蔬菜研究中心，北京100097)

芥蓝是十字花科芸薹属一二年生草本植物，是甘蓝的一个变种[1]。芥蓝原产于中国南部，是中国著名的特产蔬菜之一。芥蓝中富含维生素、胡萝卜素、矿质元素等，被誉为营养蔬菜[2-3]。芥蓝中含有的硫代葡萄糖苷，它的降解产物具有抗炎、保护心血管和降低癌症风险的功效，且与植物风味、抗病虫性以及诱虫性等有关[4]。

中国土地资源紧张，种植户为追求高产长期过量使用化肥，导致农田生态系统的养分失衡，过量施肥不但无法提高产量，而且造成肥料资源浪费，蔬菜品质降低，土壤板结、盐碱化等一系列问题[5-6]。植物的生产和保护应以促进其生长和发育为基础，同时减少对人类和环境的危害，并确保安全的高质量农产品[7]。生物刺激素可以改善作物营养和健康状况，农药效果和肥料的利用率，为作物创造良好的生长环境，提高作物的抗病能力，最终改善作物的产量和品质，对未来农业的发展起到很重要的作用[8]。随着人类对绿色健康优质农产品的需求不断增加，基于生物刺激素研发的功能水溶肥成为近几年来研究的热点。不同类别的生物刺激素的功能和作用机理存在差异，对于作用功效和应用技术等的研究一直十分缺乏[9]。现以芥蓝为试材，研究不同种类功能水溶肥对芥蓝的作用效果，为基于生物刺激素研发的功能水溶肥在蔬菜生产上的实际应用和产品的改进提供依据。

1 试验材料与方法

1.1 试验地土壤概况

试验于2019 年9—11月于北京市海淀区上庄镇昌宁农庄2号塑料大棚中进行，前茬种植茄子， 0～20 cm耕层土壤含有机质48.5 g/kg、全氮2.09 g/kg、有效磷182 mg/kg、速效钾156 mg/kg，pH值7.81，质地为壤土。

1.2 试验材料

供试芥蓝为广东和利农种业股份有限公司提供的利宝芥蓝，供试的肥料为海锐普水溶肥(含海藻酸水溶肥，有机质≥100 g/L，N+P2O5+K2O≥200 g/L，pH 5～7，)，市购；普利登鱼蛋白肥浓缩型(含氨基酸水溶肥，有机质≥320 g/L，N+P2O5+K2O≥6%，pH 3～5)，市购；华孚爱农肥(含腐殖酸水溶肥，腐殖酸≥30 g/L，N+P2O5+K2O≥200 g/L，pH 4～10)，由河北廊坊市安次区华孚有机农业有限公司提供。

1.3 试验设计

随机小区试验，小区面积3 m2，4个处理，3次重复，种植前均匀施入商品有机肥400 kg(有机质≥45%，N+P2O5+K2O≥5%)，穴盘育苗，10月9日定植芥蓝，株行距25 cm×20 cm，采用滴灌进行浇水，定植成活后追施1次大量元素水溶肥(20-20-20+TE)，11月19日收获。以喷施清水为对照T0，喷施海锐普水溶肥为T1，喷施普利登鱼蛋白肥为T2，喷施华孚爱农肥为T3，每种肥料稀释800倍，10月17日第一次喷施，以后每间隔10 d喷施1次，整个生长期喷施3次，常规管理。

1.4 取样及测定

定植12 d后，每个小区选取5株有代表性的植株，每隔5 d观察芥蓝绿叶数、叶片大小；定植40 d后采收，采收后测量芥蓝株高、茎粗、单株重、收获株数和产量；每个小区收取8株植株，3株取鲜样测定糖、酸和维生素C的含量，5株均匀切成1 cm的小块后于真空冷冻干燥机冻干，粉碎后于-80 ℃冰箱中保存用于测定粗纤维、蛋白质、β-胡萝卜素、矿质元素和硫代葡萄糖苷含量。蒽酮法测定可溶性糖含量[10]，酸碱滴定法测定有机酸含量[11]，采用丹麦FOSS生产的纤维素分析仪FibertecTM8000测定粗纤维含量[12]，采用丹麦FOSS生产的Kjeletc 8400凯氏定氮仪测定蛋白质含量[13]，采用日本岛津生产的电感耦合等离子体发射光谱仪ICPE-9000测定矿质元素含量[14]，采用日本岛津生产的UFLCSHIMAPZU高效液相色谱仪测定维生素C、β-胡萝卜素、硫代葡萄糖苷含量[15-17]。

2 结果与分析

2.1 功能水溶肥对芥蓝生长的影响

图1是喷施3种功能水溶肥后，芥蓝叶片数量和叶片大小随时间的变化情况。从统计结果可以看出，11月11日之前芥蓝的绿叶数增加量和叶片大小变化比较一致，11月11日以后芥蓝的绿叶数快速增加，喷施普利登鱼蛋白肥和华孚爱农肥的芥蓝绿叶数较对照分别增加了9.73%和9.10%，达到显著水平，而叶片大小的变化量减小，三种肥料的处理结果差异不明显。图2为采收时各处理和对照间茎粗和株高的对比情况。三种功能水溶肥对芥蓝株高的影响不显著，对茎粗的促进比较明显，其中处理T2(普利登鱼蛋白肥)和T3(华孚爱农肥)的茎粗分别比对照增加6.53%和6.13%，达到显著水平。

2.2 功能水溶肥对芥蓝产量的影响

三种功能水溶肥对芥蓝产量有明显的促进作用(表1)。喷施普利登鱼蛋白肥和华孚爱农肥的芥蓝单株重较对照分别增加了17.45%和22.70%，达到显著水平，收获株数分别增加了6.56%和4.71%，喷施普利登鱼蛋白肥的芥蓝的产量较对照提高了17.77%，达到显著水平。喷施海锐普水溶肥的芥蓝的单株重和收获株数没有显著增加，产量较对照没有显著增加。

2.3 功能水溶肥对芥蓝营养物质含量的影响

表2是3种功能水溶肥处理后几个主要营养指标的变化情况。从方差分析的结果看，三种肥料对芥蓝产品中可溶性糖、粗纤维、蛋白质、维生素C、β-胡萝卜素、干物质含量没有显著影响。有机酸的变化比较突出。喷施普利登鱼蛋白肥的芥蓝可溶性糖、粗纤维、蛋白质、维生素C、β-胡萝卜素、干物质含量较对照分别增加了6.12%、2.93%、11.11%、0.09%、9.67%、5.30%，有机酸的含量增加了23.14%，达到显著水平。喷施海锐普水溶肥的芥蓝有机酸含量较对照增加了28.38%，达到显著水平，干物质含量增加了5.30%，可溶性糖、维生素C和β-胡萝卜素含量与对照相比降低了1.02%、5.16%和6.83%。喷施华孚爱农肥的芥蓝干物质含量比对照降低了0.60%，可溶性糖含量降低了3.57%。

表1 功能水溶肥对芥蓝产量的影响

表2 功能水溶肥对芥蓝营养物质含量的影响Tab.2 Effects of functional water-soluble fertilizers on content of nutritional quality of Chinese kale

2.4 功能水溶肥对芥蓝矿质元素含量的影响

表3是三种功能水溶肥处理后9种矿质元素含量的变化情况。从方差分析的结果来看各处理之间的矿质元素含量差异不显著。

表3 功能水溶肥对芥蓝矿质元素含量的影响Tab.3 Effects of functional water-soluble fertilizers on mineral content of Chinese kale

2.5 功能水溶肥对芥蓝硫代葡萄糖苷含量的影响

三种功能水溶肥处理后芥蓝产品中总硫苷和主要硫苷含量的变化情况见表4。硫代葡萄糖苷(Glucosinolates，简称硫苷)，这里指所测不同种类硫苷之和，即总硫苷。喷施海锐普水溶肥和喷施普利登鱼蛋白肥的芥蓝总硫苷含量较对照分别增加了4.16%和14.40%，喷施华孚爱农肥的芥蓝总硫苷含量较对照降低了1.38%，各处理之间差异不显著。喷施普利登鱼蛋白肥的芥蓝总脂肪族硫苷和总吲哚族硫苷较对照增加了15.28%和9.69%，各处理之间差异不显著；4种脂肪族硫苷2-羟基-3-丁烯基硫苷(Progoilrin，PRO)、2-丙烯基硫苷(Sinigrin，SIN)、4-甲基硫氧丁基硫苷(Glucoraphanin，RAA)、3-丁烯基硫苷(Gluconapin，NAP)的含量比对照增加了25.91%、14.62%、14.91%、15.12%；3种吲哚族硫苷4-羟基吲哚基-3-甲基硫苷(4-Hydmxygucobmssicin，4OH)、3-甲基吲哚基硫苷(Glucobrassicin，GBC)、4-甲氧基吲哚基-3-甲基硫苷(4-Methoxyglucobrassicin，4ME)的含量较对照增加了130%、6.42%、39%，4OH的含量达到显著水平，1-甲氧基吲哚基-3-甲基硫苷(Neoglucobrassicin，NEO)的含量比对照降低了4.48%。喷施海锐普水溶肥和华孚爱农肥的芥蓝中8种硫苷含量较对照差异不显著。芥蓝中的硫苷以脂肪族硫苷为主，约占总硫苷含量的80%以上，RAA和NAP为硫苷的主要成分。

表4 功能水溶肥对芥蓝硫代葡萄糖苷含量的影响Tab.4 Effects of functional water-soluble fertilizers on glucosinolate content of Chinese kale μmol/g

3 讨 论

综合分析上述结果，发现不同的功能水溶肥处理对芥蓝效果存在差异。供试的三种功能水溶肥中，普利登鱼蛋白肥处理的芥蓝的各项营养物质含量较对照均有所提高，优于其它两种功能水溶肥。经普利登鱼蛋白肥处理的芥蓝后期叶片数、茎粗、产量以及营养指标方面都表现出一定的促进作用。芥蓝以其花薹和嫩叶为食用部分[18]，开始抽薹后，新生叶片显著变小，叶片数量迅速增加，茎不断增粗，采收时，茎的粗度和菜薹向下5～6片叶对产量影响比较大。普利登鱼蛋白肥处理后，芥蓝花茎显著增粗，绿叶数显著增加，这可能是其促进产量提高的原因之一。除了单株收获产品的重量外，单位面积收获株数对产量也有很大影响[19-20]。芥蓝生长过程中，由于种子个体的差异及局部环境的不同，一些植株生长受阻，无法达到采收标准，这种现象势必影响蔬菜产量。普利登鱼蛋白肥不仅促进芥蓝花茎增粗，可收获的植株比例也增加，从而促使产量显著提高。本试验的研究结果与前人在生菜、芹菜上喷施氨基酸水溶肥可有效提高产量[21～22]的结果一致。

随着生活水平的提高，人们对蔬菜的消费不再局限于量的满足，越来越注重产品的多样性、风味和营养保健功能。这些指标与遗传基因有很多关系，但在一定程度上，蔬菜生长过程中生态环境因子的变化，包括生产中的施肥过程，也会给产品的风味和营养物质含量带来不同的影响。不同的功能水溶肥对蔬菜产生不同的效果，同一种肥料处理对不同的检测指标有不同的效应。在生产中需要针对不同的蔬菜、不同的功能水溶肥相应调整。

芥蓝中所含的硫代葡萄糖苷是十字花科蔬菜中十分重要的生物活性物质，普利登鱼蛋白肥对芥蓝产品中硫苷含量的促进作用比较明显。普利登鱼蛋白肥含有Phe、Trp、Gly、Glu、Cys等19种氨基酸以及Ca、Mg、S、Fe、Zn、Cu等多种中、微量元素。硫苷是以氨基酸为前体的含氮、硫次生代谢物，其含量及组分不仅受遗传、环境和气候条件等因子影响，也受大量及微量营养元素供应状况的制约[24]。宋敏[25]通过对芥蓝喷施不同种类氨基酸发现：Phe、Trp、Gly、Glu和Cys处理均提高了其总硫苷含量，Cys、Phe和Gly处理提高了其脂肪族硫苷总含量。这可能是普利登鱼蛋白肥可以提高芥蓝中硫代葡萄糖苷含量的原因。

喷施三种功能水溶肥后的芥蓝矿质元素含量没有显著提高，个别元素含量较对照降低了，这和前人研究的结果有所差异[23]，原因有待进一步研究。从本试验的结果来看，普利登鱼蛋白肥比较适合在芥蓝生产中应用,但为防止芥蓝生长过快导致矿物质含量降低，应辅施中微量元素和磷酸二氢钾。