5种不同缓释肥在盆栽菜用甘薯上的应用研究

王远， 高兵倩， 王珧， 翁宗宽，戴习彬， 朱国鹏， 曹清河

1. 海南大学 园艺学院，海口 570228；2. 江苏徐淮地区徐州农业科学研究所/中国农业科学院甘薯研究所，江苏 徐州 221121

菜用甘薯是一种新型的营养蔬菜, 可食用部分一般是茎尖10～15 cm的鲜嫩组织, 具有良好的食疗保健作用． 美国将其列为航天食品, 日本称其为“长寿菜”, 而中国香港地区则称其为“蔬菜皇后”[1]． 菜用甘薯不仅适应性强, 再生能力强, 而且生长速度快, 对土壤要求不高, 喜欢高温和高湿, 对病虫害耐受性高, 易种植． 随着阳台农业的发展, 越来越多的城市居民喜欢在阳台上种菜, 尤其是在绿叶菜短缺、 叶类蔬菜生产较少的夏季, 因此菜用甘薯可以作为伏夏缺菜的有益补充． 如何在盆栽种植条件下减少施肥次数, 做到一次性施肥即可满足菜用甘薯整个生长发育的养分需要, 并且能持续提供植株养分是值得研究的课题． 缓释肥料是环保型肥料, 对环境影响小, 肥效持久, 理化性质稳定, 可以满足植物在生长季节的营养需求, 减少肥料的使用和施肥过程中不必要的人力、 物力和财力成本[2-3]． 本文从不同缓释肥入手, 探讨了不同缓释肥对盆栽菜用甘薯的植物学特性、 产量和品质以及对酶活性的影响, 旨在筛选出适宜盆栽菜用甘薯种植的底肥, 为阳台盆栽菜用甘薯一次性施肥提供技术指导, 也为其他盆栽蔬菜轻简化施肥提供参考．

1 材料与方法

1.1 实验材料

供试菜用甘薯品种为“薯绿一号”, 由徐州农业科学研究所提供． 盆栽基质为草炭、 珍珠岩、 蛭石、 椰糠, 草炭购于吉林山景草炭土加工有限公司, 椰糠购于上海格谷农业科技有限公司, 珍珠岩、 蛭石购于淘宝． 普通复合肥(CK)购于中农集团控股股份有限公司, 美乐棵控释肥(T1)购于施可得赛拉公司, 史丹利缓释肥(T2)购于史丹利化肥股份有限公司, 德沃多缓释掺混肥(T3)购于河北德沃多生物科技有限公司, 奥绿缓释肥(T4)购于江苏京东海元贸易有限公司, 绿盼缓释肥(T5)购于四川绿盼环保科技有限公司．

1.2 实验设计

盆栽实验在江苏徐淮地区徐州农业科学研究所实验楼玻璃温室进行, 供试菜用甘薯于2022年8月8日种植, 从8月22日开始第1次采摘测产, 此后每15 d采摘1次, 至10月21日采摘结束, 共采摘5次． 以大田常用普通复合肥为对照(CK), 实验设5个不同缓释肥处理, 每处理重复3次, 随机区组排列． 盆栽容器尺寸为60 cm×24.5 cm×18.5 cm, 栽培基质为草炭、 珍珠岩、 蛭石、 椰糠的混合基质, 其体积比为1∶1∶1∶5, 选择种苗粗壮、 节间较短、 叶肥厚、 大小均匀一致、 老嫩适度和健康无病虫害的顶端苗, 每盆定植32株, 4行, 8列, 株行距为8 cm×6 cm． 栽培基质基本农化性状: 容重为0.16 g/cm3, 总孔隙度为56.57%, pH值为5.83, 电导率为1.25 ms/cm, 碱解氮为45.5 mg/kg, 速效磷为71.53 mg/kg, 速效钾为1 098.67 mg/kg, 有机质为45.46%, 全氮为392%． 肥料均一次性基施, 各处理每667 m2纯氮投入量均为10 kg, 纯磷投入量均为6 kg, 纯钾投入量均为7 kg, 各处理氮磷钾肥由尿素(含N 46%)、 过磷酸钙(含P2O512%)、 硫酸钾(含K2O 52%)补齐． 具体实验设计及肥料施用量见表1． 各小区除了实验设计所规定的处理差异外, 其他管理措施均一致．

表1 肥料施用量

1.3 测定项目及方法

1.3.1 生长指标测定

各处理于定植后15 d, 30 d, 45 d, 60 d, 75 d时取样, 于每次取样时采摘茎尖并测定产量, 共采摘测产5次． 取样时选取整齐有代表性的植株5株, 调查茎粗、 叶柄长、 节间距、 茎尖采摘数及叶色值． 茎粗用游标卡尺测量采摘的茎尖基部处的粗度; 节间距用直尺测量靠摘断茎尖节部的第1节间长度; 叶柄长度用直尺测量靠摘断茎尖基部第1片叶的叶柄长度; 茎尖采摘数是用计数法测定各处理茎尖采摘数量．

1.3.2 产量和叶色值测定

每15 d采摘1次, 连续采摘测产5次, 各个小区以12 cm左右的鲜嫩茎尖为标准采摘, 计总产量; 用SPAD-502叶绿素仪测定叶绿素相对质量分数(SPAD)．

1.3.3 品质指标测定

可溶性总糖测定: 蒽酮比色法．

亚硝酸盐质量分数测定: 称取0.05 g组织干样加入0.5 mL提取液1(硼酸钠溶液), 置沸水浴中煮15 min, 冷却后加入0.5 mL提取液2(亚铁氰化钾), 震荡摇匀, 加0.5 mL提取液3(醋酸锌溶液), 最后用镊子加约1 mg的粉剂4(活性炭), 静置30 min, 25 ℃, 8 500 r/min离心15 min, 取上清液备用, 采用苏州科铭亚硝酸盐试剂盒, 按照说明书进行测定计算．

可溶性蛋白质量分数测定: 称取0.1 g组织加入1 mL酶提取缓冲液, 10 000 r/min, 4 ℃离心10 min, 得上清液备用, 采用酶联生物BCA法蛋白质量分数测定试剂盒, 按照说明书测定计算．

维生素C(Vc)质量分数测定: 称取0.1 g组织加入1 mL乙酸提取液, 4 ℃, 8 500 r/min离心20 min, 得上清液置于冰上待测, 采用苏州科铭Vc测定试剂盒, 按照说明书进行测定．

1.3.4 酶活性指标测定

采用苏州科铭试剂盒测定菜用甘薯叶片丙二醛(MAD)质量分数、 超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性．

1.4 数据处理

使用Microsoft Office Excel 2016整理数据并作图, 使用SPSS 23.0软件进行分析, 采用Duncan 新复极差法进行差异显著性检验．

2 结果与分析

2.1 不同缓释肥对菜用甘薯生长指标的影响

由表2可知, 在不同缓释肥处理下, 菜用甘薯生长期内各生长指标均于定植后趋于逐步增长状态． 菜用甘薯生长期内茎粗平均值在2.92～3.16 mm之间, 其中以T5处理的菜用甘薯茎粗在定植30 d时达到最大, 为3.43 mm, 高于T1, T3处理, 但差异无统计学意义; 菜用甘薯生长期内节间长度均值在2.13～2.39 cm之间, 以T3处理达到最大, T5处理最小; 在菜用甘薯生长期内叶柄长度以T5处理最大, 为4.16 cm, 在30d时显著高于CK, T1, T2, T3处理, 高于T4处理但差异无统计学意义; 茎尖数于定植后呈稳步增长状态, 以T5处理下均值达到最多, T1处理次之, 分别为56.13个, 51.00个． CK, T2处理茎尖数较少, 为31.07个, 41.87个．

表2 不同缓释肥对菜用甘薯生长指标的影响

2.2 不同缓释肥对菜用甘薯产量的影响

由表3可知, 各缓释肥处理均提高了菜用甘薯的产量, 不同缓释肥处理后5次采摘菜用甘薯的总产量由高到低依次为T5,T3,T1,T4,T2,CK, 其中以T5处理菜用甘薯每667 m2产量最高, 为2 327.80 kg, CK处理产量最低, 为1 599.08 kg． 各个缓释肥处理产量显著高于CK处理, 较CK处理分别增产29.05%, 13.82%, 4.55%, 28.89%, 45.57%． T5处理比CK, T1-T4处理分别增产了45.57%, 12.80%, 27.89%, 8.19%, 12.94%．

表3 不同缓释肥处理对菜用甘薯产量的影响 /kg

2.3 不同缓释肥对菜用甘薯叶绿素相对质量分数的影响

由表4可知, 不同缓释肥处理下菜用甘薯的叶色值均值由大到小依次为T5,T4,T3,T2,CK,T1． 在定植15 d时, T5处理最大, 为36.54, 与T3处理间差异有统计学意义, 与其余处理间差异无统计学意义; 在定植30 d时, T4, T5处理显著高于其余处理, 为38.97, 37.74; 在定植45 d时, T5处理显著高于其余处理, 为41.38; 在定植60 d时, T4处理显著高于其余处理, 但与T3, T5处理间差异无统计学意义; 在定植75 d时, T5处理显著高于其余处理, 为42.56．

表4 不同缓释肥对菜用甘薯叶色值的影响

2.4 不同缓释肥对菜用甘薯亚硝酸盐累积量的影响

由表5可知, 不同缓释肥处理各亚硝酸盐平均累积量由低到高依次为CK,T5,T1,T4,T2,T3, 其中以CK处理亚硝酸盐的平均累积量最低, 为2.73 mg/kg, 其次为T5处理, 为3.04 mg/kg; T3处理的平均累积量最高, 达到了4.19 mg/kg; T1-T4处理在整个生长期的亚硝酸盐累积量比CK处理分别超出了35.53%, 47.99%, 53.48%, 42.12%, 比T5处理的亚硝酸盐平均累积量分别超出了21.71%, 32.89%, 37.83%, 27.63%．

表5 不同缓释肥对菜用甘薯亚硝酸盐累积量的影响 /(mg·kg-1)

2.5 不同缓释肥对菜用甘薯可溶性总糖的影响

由表6可知, 不同缓释肥处理下菜用甘薯的可溶性总糖均值从大到小依次为T5,T4,T3,T2,CK,T1, 以T5处理最高, T4处理次之, 分别为6.42%, 5.55%． 在生长期间T5处理均显著高于CK处理(15 d时除外), T1处理低于CK处理但差异无统计学意义(15 d时除外), T2-T5处理比CK处理分别高出了7.44%, 21.04%, 79.61%, 107.77%．

表6 不同缓释肥对菜用甘薯可溶性总糖的影响 /%

2.6 不同缓释肥对菜用甘薯可溶性蛋白质量分数的影响

由表7可知, 不同缓释肥处理下菜用甘薯的可溶性蛋白质量分数均值从大到小依次为T5,T2,T4,T3,CK,T1． T5处理可溶性蛋白质量分数均值最高, 为21.77 mg/g, 显著高于CK, T1处理; T1处理可溶性蛋白质量分数均值最低, 为11.87 mg/g． T5处理比其余处理分别高出48.80%, 83.40%, 1.59%, 35.39%, 30.05%．

表7 不同缓释肥对菜用甘薯可溶性蛋白的影响 /(mg·g-1)

2.7 不同缓释肥对菜用甘薯Vc质量分数的影响

由表8可知, 不同缓释肥处理下菜用甘薯的Vc质量分数均值从大到小依次为T5,T2,CK,T4,T3,T1． T5处理质量分数最高, T2处理次之, 为2 118.31 mg/kg, 1 328.39 mg/kg, 在生长期间T5处理的Vc质量分数显著高于CK处理(75 d时除外)． T5处理比其余处理分别高出7.85%, 21.99%, 23.04%, 45.03%, 9.45%．

表8 不同缓释肥对菜用甘薯Vc的影响 /(mg·kg-1)

2.8 不同缓释肥对菜用甘薯丙二醛(MAD)的影响

MDA是膜脂质过氧化的最终产物． 在生物体内, 脂质被自由基过氧化, 最终的产物丙二醛会导致生命大分子如蛋白质和核酸的交联, 具有细胞毒性, 其质量分数的多少能够反映植物受损害的程度． 由表9可知, 不同缓释肥处理菜用甘薯的MAD质量分数随着定植时间的延长呈先增长后下降的趋势(T2, T4除外)． 其均值由大到小为T2,T1,T3,CK,T4,T5, CK处理下MAD质量分数均值整体高于T4,T5处理, T5处理MAD质量分数均值最低, T2处理MAD质量分数均值最高, T1处理次之．

表9 不同缓释肥对菜用甘薯MAD的影响 /(μmol·g-1)

2.9 不同缓释肥对菜用甘薯超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响

SOD主要功能是消除生物体在新陈代谢过程中产生的有害物质, SOD活性越高其清除自由基的能力就越强, 从而植物的抗逆性也就越强． 由表10可知, 在生长期不同缓释肥处理下SOD活性均值均高于CK处理, T5处理SOD均值最大, T2处理次之, 分别为1 475.53 U/g, 779.83 U/g． 不同缓释肥SOD均值较CK处理分别高出19.95%, 26.29%, 17.05%, 10.77%, 138.95%． 在定植15 d时以T1处理SOD活性最大, 与T4, T5处理差异有统计学意义; 在定植45～75 d时均以T5处理下SOD活性最大, 且显著高于其余处理, 分别为1 268.95 U/g, 333.89 U/g, 4 165.31 U/g．

表10 不同缓释肥对菜用甘薯SOD活性的影响 /(U·g-1)

2.10 不同缓释肥对菜用甘薯过氧化物酶(POD)活性的影响

POD是一种高度活跃的适应性酶, 反映了植物的发育、 内部代谢以及对外部环境的适应性, 植株受到胁迫, 体内的保护系统就会激发POD活性以提高其抗性, 从而抵御外界带来的伤害． 由表11可知, 在菜用甘薯不同定植天数下T5处理POD活性均显著高于其余肥料处理(60d时除外), 分别为8 293.33 U/g, 6 373.33 U/g, 5 693.33 U/g, 24 773.33 U/g． T5处理POD均值比其余处理分别高出42.01%, 48.43%, 60.70%, 53.21%, 70.63%; T1-T4处理的POD均值均低于CK处理, 但差异无统计学意义．

表11 不同缓释肥对菜用甘薯POD活性的影响 /(U·g-1)

2.11 不同肥料处理各生理指标间相关性分析

由表12可知, 不同缓释肥处理下菜用甘薯的产量与菜用甘薯的叶色值(SPAD)、 可溶性蛋白、 Vc呈极显著正相关, 与亚硝酸盐呈显著正相关; SPAD与可溶性蛋白、 Vc呈极显著正相关; 可溶性总糖与亚硝酸盐呈显著正相关． 以上结果表明, 各个生理指标间的关系密切, 用叶绿素仪测定菜用甘薯的SPAD可以预测菜用甘薯的产量及品质．

表12 不同肥料处理各生理指标间相关性

3 讨论

肥料未来的开发与推广重点是如何提高肥料的利用率, 怎样在保持现有产量和品质的前提下减少化肥的使用[4-5]． 缓释肥不但节省劳动力, 节省肥料, 而且不需要追肥, 同时能减少化肥的使用量, 提高肥料利用率, 减少环境污染, 改善作物品质[6]． 近年来缓释肥用于茭白、 茄子等作物上的实验表明缓释肥能够提高产量, 改善品质[7-8], 已经成为未来肥料发展的趋势．

在产量方面, 缓释肥可提高农艺性状、 促进作物地上部分与地下部分干物质的积累、 增加作物产量． 袁雪娇等[9]研究了春玉米在缓释肥处理下对干物质积累及转运方面的影响, 结果表明在缓释肥+尿素处理组春玉米的干物质积累量、 籽粒产量最高． 张忠武等[10]将2种缓释肥和平衡推荐施肥应用于干制辣椒, 研究结果表明, 施用缓释复合肥对果实干质量、 氮磷钾的累积吸收量均显著增大, 同时减少了20%～50%的氮施用量． 赵霞等[11]采用大田实验, 将缓释肥应用于夏玉米简化栽培中, 结果表明在株高、 根条数、 叶面积指数、 干物质量、 产量等方面缓释肥都高于其余肥料处理． 王成等[12]研究表明, 与常规施肥相比, 常规和减量施缓释肥都能显著提高干物质积累和韭菜产量． 李通等[13]将缓释肥应用于莲藕上, 研究了不同缓释肥对莲藕光合特性、 产量及品质的影响, 结果表明施用缓释肥莲藕产量和品质得到了显著提升． 胡小凤等[14]将缓释复合肥应用于大白菜上, 研究发现缓释复合肥提高了大白菜产量, 改善了大白菜品质． 本实验结果表明适宜的缓释肥可以促进菜用甘薯的生长, 提高菜用甘薯产量, 这可能是由于缓释肥的释放速度和时间与作物的吸收规律相似, 确保了在植物生长的各个阶段有持续的养分供应, 从而促进了植物生长．

叶绿素是植物叶片光合作用的主要色素, 叶片中叶绿素的质量分数对植物光吸收起着重要的调控作用, 可以间接反映植物光合作用的强弱[15-16]． 各个生理指标间的关系密切, 测定菜用甘薯的叶色值可以预测菜用甘薯的产量及品质． 李旭铮等[17]研究表明缓释肥的施用维持了生育后期较高的光合速率及叶绿素质量分数, 促进较多的光合同化物向籽粒的转运, 进而实现增产． 本实验结果表明T2-T5处理的叶绿素质量分数均高于对照处理, 以T5处理达到最高, T4处理次之． T4、 T5处理中氮占比最高, 与孟忠雷等[18]、 曾建敏等[19]的结果一致． 施用缓释肥可以增加菜用甘薯的叶色值, 这可能是因为缓释肥长时间的释放增加了肥料的利用效率, 从而增加了土壤中养分的供给．

在品质方面, 可溶性总糖和可溶性蛋白是植物体内重要的渗透调节物质, 具有很强的吸水性． Vc广泛存在于新鲜水果、 蔬菜、 食品以及各种药物中[20-21]． 李通等[13]将缓释肥应用于莲藕, 研究结果表明合理施用缓释肥可以提高莲藕品质． 韩桂琪等[22]研究表明缓释肥在改善辣椒根系生长、 提高果实Vc和氨基酸质量分数方面效果较好． 李彦华等[23]将缓释肥应用于黄瓜上, 结果表明2种专用缓释肥降低了黄瓜的硝酸盐质量分数, 对总干物质量、 果实干物质量、 果实的氨基酸和Vc质量分数均有显著提高． 本实验研究发现合理施用缓释肥可以提高菜用甘薯可溶性糖、 可溶性蛋白和Vc的质量分数, 缓释肥处理较对照处理整体提高了菜用甘薯的品质, 与薛娟等[8]、 张发宝等[24]研究结果相似, 这可能是因为肥料和基质中富含有机质, 从而有效改善了菜用甘薯的品质．

在酶活性方面, 本研究发现通过T5处理即施加绿盼缓释肥可以在菜用甘薯生长期显著提高SOD和POD活性, 使其生长期叶片仍能保持较高的活性水平, 降低了菜用甘薯整个生长过程中MDA的质量分数, 从而延缓了生长期叶片的衰老速度．

本实验对盆栽菜用甘薯施肥因素进行了初步探究, 明确了在不同缓释肥处理下对菜用甘薯生长发育、 产量、 品质及酶活性的影响, 为盆栽菜用甘薯高产优质栽培提供了理论依据, 也为盆栽菜用甘薯生育期一次性施肥提供了技术指导． 对于菜用甘薯每次采收后的氮磷钾养分的需肥规律和如何吸收利用还有待进一步研究．

4 结论

对不同缓释肥处理下的菜用甘薯产量、 农艺性状、 品质和酶活性等指标的分析结果表明, 适宜的缓释肥对菜用甘薯植株的生长发育具有更好的促进作用, 能够提高其产量及品质, 也能提高SOD和POD活性, 降低MDA的质量分数． 综合本实验结果, 盆栽菜用甘薯可选择适当尺寸的栽培容器(60 cm×24.5 cm×18.5 cm), 每盆定植菜用甘薯32株, 栽培基质可选择草炭、 珍珠岩、 蛭石、 椰糠的混合基质, 其体积比为1∶1∶1∶5, 施用绿盼缓释肥12.5 g, 过磷酸钙115.63 g, 硫酸钾31.38 g．