不同肥料增效剂对甘蓝产质量及养分吸收利用率的影响

耿川雄， 鲁 耀， 周 敏， 陈拾华， 杨景华， 周绍松，朱红业， 张 茜，刘 奎， 段宗颜*

(1.云南省农业科学院 农业环境资源研究所，云南 昆明 650205；2.通海县植保植检站，云南 通海 652700)

0 引言

【研究意义】化肥是作物产量形成的重要养分要素，对保障作物产量、提高作物品质以及促进农业发展具有不可替代的作用[1]。据国际肥料工业协会2016年的数据，1961-2016年我国水稻、小麦和玉米三大作物产量则由8 854万t增至60 974万t，增加5.89倍，但就氮肥消耗而言，同时期的氮肥消耗量从88万t急增至2 606万t，增加28.6倍。伴随着大量氮肥的投入，其在所带来产量提高的同时，也出现了严重的报酬递减现象。因此，在农业生产上提高肥料利用效率尤为重要。【前人研究进展】聚天门冬氨酸/盐(PASP)是由天门冬氨酸单体的羧基和氨基进行分子间脱水缩合而成，绿色无毒可降解的聚合物，具有良好的螯合、分散和吸附等性能；黄腐酸(FA)是腐植酸中的水溶性组分，分子量较小，含羧基、酚羟基和醌基等官能团，有较强的离子交换、络合及吸附能力，与一定量的尿素配施可减少氨的挥发[2-3]。杨晋辉等[4]研究报道了聚天门冬氨酸/盐的合成、改性及应用研究进展。张洪生等[5]研究了聚天冬氨酸和保水剂对干旱条件下玉米幼苗生长的影响。冷一欣等[6]对施用聚天冬氨酸增加玉米产量进行了研究报道。王安东等[7]研究了配施含钾黄腐酸对寒地水稻产量的影响。【研究切入点】关于聚天门冬氨酸/盐(PASP)和黄腐酸(FA)用作肥料增效剂的研究主要集中在玉米和水稻等粮食作物上，鲜见其用于种植蔬菜的酸性菜田土上的研究报道。【拟解决的关键问题】选取聚天门冬氨酸钠(PASP)和黄腐酸钾(FA)为肥料增效剂，探明其在酸性土壤施肥条件下对甘蓝产量及养分吸收利用率的影响，以期为生产应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2020年4—7月在云南省玉溪市通海县秀山乡镇大树村农户承包地进行，地处云南省中南部(北纬24°07′、东经102°44′)，海拔1 808 m，气候属中亚热带湿润高原凉冬季风气候，年平均气温15.6℃，年平均降雨量875 mm，但主要集中在5-10月，11月至翌年4月为旱季，平均日照2 226.3 h，日照率为50%。年平均湿度73%，年平均无霜期262 d。土壤的基本理化性状为pH6.9、有机质38.8 g/kg、速效氮221 mg/kg、速效磷156.3 mg/kg、速效钾542 mg/kg。

1.2 材料

1.2.1 供试甘蓝 甘蓝品种为云绿1317，市购。

1.2.2 供试肥料 复合肥(基肥15-15-15，追肥24-6-10)，金正大生态工程集团股份有限公司生产；尿素(N 46%)，河南心连心化肥有限公司生产；硫酸钾(K2O 50%)，唐山三孚钾肥有限公司生产。

1.2.3 肥料增效剂 黄腐酸钾(FA)，山西林海腐殖酸科技有限公司生产；聚天门冬氨酸钠(PASP)，江苏豪隆化工有限公司生产。

1.3 方法

1.3.1 试验设计 试验共设4个处理，对照(CK)，不施肥；处理1，施常规化肥(CF)；处理2，常规化肥配施黄腐酸钾(FA)；处理3，常规化肥配施聚天门冬氨酸钠(PASP)；3次重复，共计12个小区，各处理施用量及方法见表1。小区面积为15 m2(1.5 m×10 m)，小区及处理间沟宽0.2 m，深0.2 m。甘蓝种植行距0.28 m，株距0.28 m，定植数为 5 500株/667m2。试验于2019年4月28日施用底肥，2019年5月2日移栽甘蓝，5月16日第1次追肥，5月30日第2次追肥，6月24日甘蓝测产。

表1 不同处理各肥料的施肥量

1.3.2 田间调查、样品采集与指标测定

1) 田间调查。每小区分采样区和留产区，结合作物生长发育及关键施肥期，分别在苗期-莲座期、膨大期和采摘期分3次进行田间调查，调查内容包括叶片展开度、形状个头(球高、球宽)和整齐度，测定叶绿素含量(SPAD值)。

2) 基础土样。采用5点“S”型混合法，采集基础土壤样品1 kg左右，带回实验室风干后测定土壤pH及有机质、有效氮、磷、钾。土壤有机质含量采用重铬酸钾-外加热法测定，土壤pH采用电位法(水∶土为2.5∶1)测定，土壤碱解氮含量采用碱解扩散法测定，土壤速效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提比色法测定，土壤速效钾含量采用1 mol/L CH3CooNH4浸提火焰光度法测定。

3) 植株样品。产量测定采用小区实际测产法测定商品生物鲜重(t/hm2)及去除腐叶后的经济产量，并计算经济系数；蔬菜成熟采收时每个小区随机采集待测植株样品10株，烘干后称重测定全氮(%)、全磷(%)和全钾(%)含量，并计算氮、磷、钾养分吸收量(kg/667m2)、养分利用效率(%)及其偏生产力(kg/kg)。计算公式：

养分吸收量=生物量×养分含量

养分利用率=(施肥处理养分吸收量-空白处理养分吸收量)/施肥量×肥料养分含量×100%

肥料偏生产力=施肥区作物产量/(施肥量×肥料养分含量)

叶球紧实度=叶球球重/(叶球球高+叶球球宽)×0.5

经济系数=经济产量/生物鲜重

1.4 数据处理与分析

采用Excel 2016 和DPS 7.5对数据进行整理与分析，LSD法进行显著性检验(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 不同处理甘蓝的叶绿素含量及植物学性状

从表2可知，不同处理甘蓝叶绿素含量(SPAD值)及叶球纵茎、叶球横茎和叶球紧实度植物学性状的变化。叶绿素含量和叶球紧实度分别为54.7～69.8和0.47～0.58，依次为处理2>处理3>处理1>CK和处理2>处理1>处理3>CK，均为CK显著低于各施肥处理，各施肥处理间差异不显著。叶球纵茎和横茎分别为126.0～136.0 cm和120.3～136.0 cm，依次为处理1>处理2>处理3>CK和处理1>处理3>处理2>CK，各处理间差异均不显著。

表2 不同处理甘蓝的植物学性状

2.2 不同处理甘蓝的产量

从表3看出，不同处理甘蓝的产量、经济产量和经济系数的变化。产量：各处理为63.2～81.8 t/hm2，依次为处理3>处理1>处理2>CK，CK显著低于处理1和处理3，处理1/处理2/处理3间、CK与处理2间差异不显著。经济产量：各处理为49.9～66.0 t/hm2，依次为处理1>处理2>处理3>CK，CK显著低于各施肥处理，各施肥处理间差异不显著。经济系数：各处理为0.78～0.85，依次为处理2>处理1>CK>处理3。表明，常规化肥配施黄腐酸钾(FA)对甘蓝产量无促进作用，但可减少甘蓝因达不到售卖要求而造成的损耗；常规化肥配施聚天门冬氨酸钠(PASP)对甘蓝产量有一定的促进作用。

表3 不同处理甘蓝的产量

2.3 不同处理甘蓝的养分吸收量及肥料表观利用率

从表4可知，不同处理甘蓝养分吸收量和肥料表观利用率的变化。养分吸收量：各处理甘蓝对氮肥的吸收量为259.0～392.2 kg/hm2，依次为处理3>处理1>处理2>CK，各施肥处理均显著高于CK，各施肥处理间差异不显著。各处理甘蓝对磷肥的吸收量为40.4～58.1 kg/hm2，依次为处理1>处理3>处理2>CK，各施肥处理均显著高于CK，各施肥处理间差异不显著。各处理甘蓝对钾肥的吸收量为255.0～353.8 kg/hm2，依次为处理3>处理1>处理2>CK，处理1和处理3显著高于CK，处理2与CK间、处理1/处理2/处理3间差异均不显著。肥料表观利用率：各施肥处理甘蓝对氮肥的表观利用率为13.8%～16.8%，依次为处理3>处理1>处理2；各施肥处理甘蓝对磷肥的表观利用率为8.7%～9.8%，依次为处理1>处理3>处理2；各施肥处理甘蓝对钾肥的表观利用率为15.5%～21.3%，依次为处理3>处理1>处理2，处理间差异均不显著。综合看，甘蓝对养分的吸收量为处理3>处理1>处理2，对肥料的表观利用率为处理3>处理1>处理2。

表4 不同处理甘蓝的养分吸收量与肥料表观利用率

2.4 不同处理甘蓝的肥料偏生产力

从图1看出，各处理甘蓝的氮肥偏生产力依次为处理3>处理1>处理2>CK，处理3较处理1和处理2分别高0.5%和5.6%，处理1和处理3显著高于CK，处理2与CK间、处理1/处理2/处理3间差异不显著。甘蓝的磷肥偏生产力和钾肥偏生产力变化趋势与氮肥偏生产力一致。说明常规化肥配施聚天门冬氨酸钠(PASP)一定程度上提高了肥料的偏生产力，为减量施肥提供了空间。

注：不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

3 讨论

我国是农业大国同时也是蔬菜种植大国，蔬菜种植面积约占农作物总播种面积的12.5%[8]，长期以来蔬菜种植过程中大量化肥的投入，在产量提升的同时造成了土壤肥料养分的损失和环境的污染[9]。研究结果表明，常规化肥(CF)配施黄腐酸钾(FA)和常规化肥配施聚天门冬氨酸钠(PASP)对甘蓝色泽改善方面均较常规化肥有一定的提高。同时就产量提升而言，常规化肥配施黄腐酸钾(FA)较常规化肥对甘蓝的产量未表现出优势，与前人的研究结果稍有不同[10]，可能是试验选择地块土壤速效养分含量较高，常规化肥配施黄腐酸钾(FA)未发挥出对肥料吸收的增效效应；常规化肥配施聚天门冬氨酸钠(PASP)较常规化肥甘蓝的产量提高0.6%，与陈秉翼等[11-12]的研究结论较一致，但增幅较小。PASP具有降解性，能在土壤酶的作用下水解为天门冬氨基酸[13]，天门冬氨酸可以作为小分子有机态氮源被甘蓝根系直接吸收利用。肥料偏生产力和表观利用效率是评价肥料利用效率高低的重要指标。研究结果表明，PASP增效剂和肥料混和施用比FA增效剂混配肥料和无增效剂施肥均提高了肥料的偏生产力和表观利用效率，优化了肥料的施用效果，降低了有效养分的损失，与徐嘉翼等[14]在水稻上的研究结果较一致。研究选择的FA是风化煤中提取的矿源黄腐酸，且FA施入土壤后很可能发生矿化产生无机氮，被甘蓝根系吸收利用，不但增效作用弱，且与PASP和单施化肥相比也未表现出正效应。可能原因：试验区土壤养分本底值较高，加之当地为复种指数较高的蔬菜主产区，蔬菜生育期化肥投入量高；加上甘蓝生育期相对较短，FA在土壤中成了土壤微生物代谢的供能物质，某些土壤微生物和植物根系形成了一定的养分竞争关系，故FA未表现出优势。具体原因有待进一步通过同位素标记的方法深入研究不同增效物质配施化肥后土壤养分的迁移利用途径。

4 结论

与常规化肥(CF)相比，常规化肥配施聚天门冬氨酸钠(PASP)可提高甘蓝的产量和农艺性状，对甘蓝生长具有促进效应，常规化肥配施黄腐酸钾(FA)对甘蓝的产量无促进作用，但一定程度提高了甘蓝叶绿素含量。增效剂PASP可提高甘蓝对氮肥、磷肥和钾肥的吸收量和肥料表观利用率，FA对肥料偏生产力和表观利用率无促进作用。