不同形态钼肥对小白菜产量及品质的影响

刘智琛，李启彪，黄刊，武松伟，胡承孝，谭启玲，孙学成

华中农业大学新型肥料湖北省工程实验室/微量元素研究中心，武汉 430070

小白菜（Brassica campestrisL.），十字花科蔬菜作物，具有极高的营养价值，是老百姓餐桌上的常见蔬菜之一。近年来人们对小白菜产品的需求日益增长，小白菜的种植面积呈逐年增加的趋势。在产量提高的同时，小白菜的营养品质和食用安全性也越来越受人们关注。

钼作为作物必需微量元素之一，参与了植物中的生物固氮、硝态氮同化、植物激素合成及活性氧代谢等诸多生物过程，在提高作物产量和品质方面具有不可替代的作用。秦世玉等［1］在钼高低积累品种的甘蓝型油菜大田试验中，研究发现施用钼肥提高了钼高效品种ZS11和钼低效品种L0917甘蓝型油菜的产量；聂兆君等［2］以小白菜为试验对象，在盆栽试验中施钼肥可增产58%。在提高蔬菜产量的同时，施钼还能显著改善蔬菜品质，如提高小白菜维生素C、可溶性蛋白、游离氨基酸和可溶性糖含量，也有研究表明施钼可降低小白菜和荠菜中的硝酸盐含量［3］，显著增加油菜籽粒的含油量，并显著降低硬脂酸含量，有效提高作物品质［4］。钼不仅能提高作物的产量及品质，还能在增强作物抗寒性、抗倒伏性能及提高农艺性状等方面发挥重要作用［5-7］。综上所述，合理施用钼肥可以改良作物的钼营养状况，促进作物生长发育，从而达到增产提质的效果。

目前已有研究证实纳米级肥料相较传统肥料更适合作为营养补充剂，肥效更佳［8-9］，但关于不同形态的钼化合物尤其是纳米态钼对作物影响的研究，大多都集中在其对植物产生的氧化毒性及负面影响［10-11］，而纳米三氧化钼与常规三氧化钼及离子态的钼酸铵、钼酸钾作为钼肥对蔬菜产量及营养品质强化效应差异的研究却鲜有报道。本研究在习惯施肥的基础上配施纳米三氧化钼、常规三氧化钼、钼酸钾和钼酸铵4种钼肥，以小白菜“上海青”和“矮脚黄”为试验对象，分别进行田间和盆栽试验，通过测定小白菜的产量、品质及矿质元素含量，探究不同形态钼肥对小白菜综合影响的差异，以期为纳米三氧化钼作为肥料在农业生产中的施用提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验所需“上海青”和“矮脚黄”小白菜种子购于武汉市华中农业大学附近农资市场；纳米三氧化钼（MoO3NPs）购自中澳纳米材料技术有限公司，纳米颗粒粒径范围60～80 nm，纯度为99.9%；钼酸钾、钼酸铵、三氧化钼、其他化学肥料及化学试剂均为实验室用分析纯。

田间试验位于华中农业大学校内柑橘生态园（30°28′N，114°21′E），该区域为北亚热带季风性湿润气候，年平均气温为15.8～17.5 ℃，年降雨量约1 269 mm。土壤类型为黄棕壤，试验所用土壤基础理化性质如下：pH 6.06，有机质21.36 g/kg，碱解氮42.64 mg/kg，速效磷19.20 mg/kg，速效钾53.26 mg/kg，有效钼0.15 mg/kg。

盆栽试验所用土壤为缺钼土，取自湖北省武汉市新洲区的黄棕壤，基础理化性质如下：pH 6.19，有机质15.2 g/kg，碱解氮48.92 mg/kg，速效磷5.42 mg/kg，速效钾59.47 mg/kg，有效钼0.09 mg/kg。

1.2 田间试验设计

田间试验小白菜品种为“上海青”，设计6 组处理，分别为：不施肥（CK）、习惯施肥（NPK）、习惯施肥+钼酸钾（NPK+KMo）、习惯施肥+钼酸铵（NPK+AMo）、习惯施肥+三氧化钼（NPK+BMo）和习惯施肥+纳米三氧化钼（NPK+NMo）。每组处理4 个重复。大量元素N、P2O5、K2O 用量分别为180、90 和90 kg/hm2，Mo 用量为0.75 kg/hm2，肥源分别为尿素、聚磷酸铵和氯化钾，基肥施用25%，随水施入，之后每隔7 d 追肥1 次，随水施入，每次追肥25%，共追肥3 次。需要注意的是，常规条件下三氧化钼和纳米三氧化钼不溶于水，每次施用时需将预先配制的纳米/常规三氧化钼与去离子水混合的悬浊液充分振荡，迅速使用移液枪抽取。

每个小区大小为1 m×2 m，株距20 cm，行距20 cm。将肥料溶于水后均匀撒施在土壤上，翻土后撒播小白菜种子。种子发芽后，田间管理一致，10 d 后开始间苗，留取长势一致的小白菜幼苗。

1.3 盆栽试验设计

盆栽试验采用内附聚乙烯塑料薄膜的聚乙烯塑料盆，试验小白菜品种为“矮脚黄”。1 kg 土壤中N、P2O5、K2O 用量分别为0.2、0.2、0.15 g，Mo 用量为0.3 mg。每盆土壤2 kg，试验处理与本文“1.2”中处理一致，每个处理设4 个重复，肥源相同。将准备好的肥料用白色塑料瓶装置，并用800 mL 去离子水将小瓶内肥料多次溶解、冲洗，直接浇灌在盆栽土壤表面，之后在土壤表面撒上20 粒小白菜种子，再覆上一层薄薄的干土，生长期间水分管理一致，第10 天每盆留取长势一致的小白菜幼苗定植至6株。

1.4 土壤基本性质的测定

试验处理前采用5点取样法，取0～20 cm土层土样，自然风干、研磨、过筛、装袋，备用。pH 值采用电位法测定，有机质采用重铬酸钾容量法测定，碱解氮采用碱解扩散法测定，速效磷采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定，速效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定［12］。

土壤有效钼含量测定：称取1 g 土壤样品于聚乙烯塑料瓶中，加入10 mL 草酸-草酸铵浸提剂（称取24.9 g 草酸铵和12.6 g 草酸溶于水，定容至1 L），瓶塞盖紧，在振荡器上恒温（25 ℃）震荡0.5 h（振荡器震荡180 次/min），用6 mol/L 盐酸处理过的中速滤纸过滤，过滤时弃去最初的部分滤液。收集剩余滤液于25 mL 试管中，如滤液浑浊则使用0.45 μm 滤头再次过滤，同时制备空白样品。待样品澄清后用移液枪吸取2.50 mL 滤液至25 mL 试管中并用水定容至刻度，最后使用ICP-MS对溶液钼含量进行测定。试管中，如样液浑浊，经0.45 μm 微孔滤膜再过滤。

1.5 小白菜采样方法及产量的测定

1）盆栽小白菜。植物样品收获后，测定植物样品鲜质量。取一部分植物样品放入液氮中猝灭，-80 ℃保存，用于测定相关品质指标指标。另一部分将根和叶片用自来水、2%硝酸洗净后，用去离子水冲洗，擦干，再放入恒温烘箱，105 ℃杀青30 min后在55 ℃下烘至恒质量，测定相关指标。盆栽小白菜于2020 年11月9日播种，2020年12月19日采样收获。

2）田间小白菜。用锋利的刀片取下菜心，留下上部幼嫩的茎叶、花蕾和2 片嫩叶，放入保温盒的液氮中冷冻，带回实验室-80 ℃保存，测定相关指标。另取完整的小白菜，测定植物样品鲜质量，测定后用锋利的刀片取下菜心，同时将根、地上部及菜心用自来水、2%硝酸和去离子水洗净后，再放入恒温烘箱，105 ℃杀青30 min后在55 ℃下烘干至恒质量，测定相关指标。田间小白菜于2020 年11 月6 日播种，2021年1月23日采样收获。

1.6 小白菜营养品质及矿质养分含量测定

取盆栽小白菜地上部及田间小白菜菜心测定各项品质指标。维生素C总量用2，4-二硝基苯肼比色法［12］测定；还原型维生素C 含量采用2，6-二氯靛酚滴定法［13］测定；可溶性糖含量用蒽酮比色法［13］测定；可溶性蛋白质含量用考马斯亮蓝G-250 染色法［13］测定；硝酸盐含量用水杨酸比色法［12］测定；矿质养分含量采用硝化法上ICP-AES进行测定［14］。

1.7 数据处理

试验中所测定数据用Excel 2010 软件进行处理，SPSS 25.0 软件进行统计分析，并对各处理组小白菜指标进行显著性检验（α=0.05），采用Origin 2018 软件进行作图。

2 结果与分析

2.1 小白菜产量

如表1 所示，各施肥处理相比CK 处理均显著提高了田间小白菜的鲜质量、干质量及根鲜质量；相比NPK 处理，各施钼处理均可显著提高菜心的产量，但各处理间对提升田间小白菜菜心鲜质量的提升效果有所差异，其中以NPK+AMo 处理的提升效果更佳，相比NPK 处理提高了32.3%，且相比NPK+BMo 处理显著提高了小白菜的菜心鲜质量。如表2所示，相比CK，施肥各处理组均显著提高了盆栽小白菜的地上部鲜、干质量及根质量。其中NPK+NMo 和NPK+AMo 处理相比NPK 处理显著提高了鲜质量，分别提升30.8%和30.2%，同时NPK+NMo也显著提升了小白菜的地上部干质量。

表1 不同形态钼肥对田间小白菜单株质量及根质量的影响Table 1 Effects of different molybdenum fertilizers on yield and root weight of field Chinese cabbageg

表2 不同形态钼肥对盆栽小白菜单株质量及根质量的影响Table 2 Effects of different molybdenum fertilizers on yield and root weight of potted Chinese cabbageg

2.2 小白菜品质及硝酸盐含量

如图1所示，各施钼处理均可提高小白菜菜心的可溶性蛋白、维生素C 和还原性糖含量，并降低硝酸盐含量。如图1A 所示，NPK+AMo 和NPK+NMo处理相比NPK处理显著降低了小白菜菜心的硝酸盐含量，降低幅度分别为18.9%和14.9%；如图1 B、C所示，相比CK 处理，各施肥处理均可显著提高小白菜菜心的可溶性蛋白和维生素C 含量，相比NPK 处理，NPK+NMo 处理显著提高了可溶性蛋白和维生素C 含量，分别提高了25.8%和50.2%，而其他3 个施钼处理均未达显著性差异；如图1D 所示，各施钼处理相比CK 和NPK 处理均显著提高了小白菜菜心的还原性糖含量，其中NPK+AMo 和NPK+NMo相比NPK 处理可显著提高还原性糖的含量，分别提高了23.8%和30.2%。

图1 不同形态钼肥对田间小白菜菜心硝酸盐含量（A）及品质（B，C，D）的影响Fig 1 Effects of different forms of molybdenum fertilizer on the nitrate content（A）and quality（B，C，D）of flowering cabbage in the field

如图2所示，各施钼处理均提高了小白菜地上部的可溶性蛋白、维生素C 和还原性糖含量，降低了硝酸盐含量。NPK+AMo 和NPK+NMo 处理相比NPK 处理显著降低了小白菜地上部的硝酸盐含量，分别降低了27.8%和29.4%（图2A）；相比CK 处理，各施肥处理均可显著提高小白菜地上部的可溶性蛋白、维生素C 及还原性糖含量，相比NPK 处理，NPK+NMo 处理可显著提高可溶性蛋白、维生素C和还原性糖含量，分别提高了86.5%、64.0% 和22.2%，而其他3 个施钼处理均未达显著性差异（图2B、C、D）。

图2 不同形态钼肥对盆栽小白菜地上部硝酸盐含量（A）及品质（B，C，D）的影响Fig.2 Effects of different forms of molybdenum fertilizer on shoot nitrate content（A）and quality（B，C，D）of potted Chinese cabbage

2.3 矿质养分

如表3所示，相较于CK，各施肥处理均可增加田间小白菜菜心Cu、Mg、Mo、Zn 元素的含量。与NPK处理相比，各施钼处理均增加了小白菜菜心Cu、Mg、Mo 和Zn 含量，其中Cu、Mo 含量增幅显著，相较于NPK处理，NPK+NMo处理下小白菜菜心Mg和Mo含量提升效果更好，达到显著水平，分别提高了55.7%和79.2%。

表3 不同形态钼肥对田间小白菜菜心矿质元素含量的影响Table 3 Effect of different molybdenum fertilizer on metal elements content in flowering cabbage in the fieldmg/kg

如表4所示，相较于CK，各施肥处理均可增加盆栽小白菜地上部的Cu、Mg、Mo、Zn元素的含量，其中Mg 含量增加显著。与NPK 处理相比，NPK+NMo处理下，小白菜Mg、Mo 含量增幅显著，分别为74.31%和96.88%，而NPK+AMo 处理下Zn 含量与NPK 处理呈显著差异，提高了52.2%。以上结果表明在习惯施肥的基础上增施不同形态的钼肥，均可提高小白菜镁、钼和锌元素的含量。

表4 不同形态钼肥对盆栽小白菜地上部矿质元素含量的影响Table 4 Effect of different molybdenum fertilizer on metal elements content in shoot of potted Chinese cabbagemg/kg

3 讨 论

近年来的研究发现纳米级肥料相比常规肥料的增产能力更强［8，15-16］。本研究结果表明，在习惯施肥的基础上增施不同形态的钼肥，均提高了小白菜及其菜心的产量，产量提高能力从高到低依次为：NMo、AMo、KMo、BMo，证明了纳米态钼肥相比常规钼肥对作物的提产效果最佳。但本研究中田间及盆栽小白菜生物量差异较大，分析其原因如下：一是品种差异；二是生长周期不同，盆栽小白菜生长期为40 d，而田间小白菜生长期为77 d；三是盆栽小白菜始终在温室中生长，生长环境稳定，而在室外，气温较往年过高，导致提前抽苔，生物量增加。

还原性糖不仅是小白菜的品质指标之一，也是反映叶片光合能力的重要指标；还原性糖、可溶性蛋白和维生素C 不仅是保护细胞、生物膜的重要物质，还是评价蔬菜品质的重要指标，同时蔬菜中硝酸盐含量过高还会影响人体健康，且人体摄入的绝大部分的硝酸盐都来自于蔬菜，故在蔬菜品质评价中需将硝酸盐含量作为一项重要的安全质量指标。多项研究表明，施钼可有效提高作物品质及提高食用安全性［1，4，6，17-18］，施钼提升蔬菜品质的机制实际上是钼参与植物体内的碳氮代谢、维生素C 的氧化还原及再生过程［19］，促使植物体内蛋白质、碳水化合物和脂质形成和积累，促进碳向糖的转化［17］，但过量施钼会促进TCA 循环和氨基酸代谢，使氨基酸、有机酸与过量的钼络合［20］。本研究结果表明，施钼处理在显著增加小白菜还原性糖、可溶性蛋白及维生素C 含量的同时，还显著降低了硝酸盐含量，其中施NMo 的效果更佳，这可能是NMo 具有纳米材料的特性，在土壤中的迁移性较小，同时更小颗粒的纳米Mo 直接进入植物根部被吸收利用，土壤Mo 的有效性提高，从而增加了小白菜Mo 含量。因此，施用NMo 作为钼肥提高小白菜品质指标与食用安全性效果更好。

本研究结果表明，在习惯施肥的基础上增施不同形态的钼肥，均可提高小白菜镁、钼和锌元素的含量，其原因可能是土壤有效镁和有效锌含量增加后，促进了小白菜对镁、锌营养的吸收，表明钼和锌、镁具有协同效应，这也与前人研究施钼可增加作物体内多种矿质元素含量［21-23］的结果一致，而提高小白菜镁、钼和锌元素含量效果更佳的钼肥为NMo 和AMo，多种矿质养分参与作物体内各种化合物的合成和生理代谢过程，以维持小白菜的生长发育。

由于本研究中田间和盆栽试验所用小白菜非同一品种，本试验未能分析施肥次数及不同生育期Mo 肥对小白菜的影响，后续需要进一步研究。