不同灌水下限及氮素形態配比對西蘭花干物質分配、產量及品質的影響

車旭升，呂 劍，馮 致，張國斌，秦啟杰，張 輝，金 寧，李金武，羅 建

(甘肅農業大學 園藝學院，甘肅 蘭州 730070)

其中，硝酸鹽含量是衡量蔬菜品質的一項重要指標；礦質元素是作物生長發育、提高產量和品質的物質基礎，在調控作物生理代謝和品質形成過程中作用明顯[15]。氮、磷、鉀、鈣、鎂、鐵、銅、鋅是植物生長發育所需的主要礦質元素[16]。同時，礦質元素也是人體必須攝入的營養元素，對人體的重要作用主要體現在鈣、鎂參與人體組織的構成，調節人體生理機能，且鈣參與酶的活動, 是植物生命活動的調節者，鎂是許多酶的組成或激活劑；銅包含在酶和蛋白質之中，參與人體的各種代謝作用，是人體不可缺少的微量元素，而人體對礦質元素的攝入主要來源于日常飲食，尤其是蔬菜。且鈣、鎂、銅等礦質元素在西蘭花食用器官中蘊含豐富，因此，研究西蘭花中礦質元素含量多少顯得尤為重要。

植物對鈣、鎂、銅等元素的吸收和在體內的分布受許多因素影響(如蔬菜種類、pH值、陽光輻射、大氣溫度及溶液溫度)，氮素形態是重要的影響因素[17]，同時，水分也是影響吸收礦質元素最活躍的因素[18]，前人研究表明，外界水分不足會導致土壤中的離子分布發生改變[19-20]，當植物吸收硝態氮后會引起介質變堿，吸收銨態氮后會引起土壤酸化，根系pH發生變化，影響其對礦質元素的吸收，進而影響其含量。近年來，農民為了追求蔬菜高產、穩產、經濟效益最大化，“大水大肥”管理是普遍的解決措施，且在肥料施用過程中還存在施用氮肥形態單一的問題，導致蔬菜體內硝酸鹽含量高、礦質元素含量下降。因此，本試驗以西蘭花為研究對象，利用水肥一體化技術，探索不同灌水下限和氮素形態配比對西蘭花干物質量積累、產量及品質的影響，旨在篩選出最佳水氮組合，為西蘭花高產、優質栽培提供理論依據和技術支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

本試驗于2019年6月在甘肅省蘭州市榆中縣清水驛鄉稠泥河村進行，該地區平均海拔1 790 m，年平均氣溫6.6 ℃。年降水量300～400 mm，蒸發量為1 343.1 mm，無霜期150 d左右。供試土壤為壤土，肥力均勻。耕層(0～20 cm)基本理化性質為：全氮、全磷、全鉀含量分別為0.17，0.39，12.25 g/kg，堿解氮含量為59.5 mg/kg，容重1.43 g/cm3，pH值8.11，EC 289 μs/cm，最大田間持水量為33.08%。試驗供試作物為西蘭花，品種碧綠，肥料為：硝酸鉀、硫酸銨、硫酸鉀和磷酸二氫鉀。

1.2 試驗設計

1.3 測定指標

1.3.1 產量 在西蘭花生長到采收標準以后，在每處理選取6 m2面積測定西蘭花的產量，然后算出小區的產量，再折算出公頃產量。

1.3.2 花球品質 品質指標的測定參照張志良等[21]《植物生理實驗指導》進行。在采收期選取3株用于測定西蘭花品質。采用紫外吸收法測定硝酸鹽含量；維生素C含量采用 2，6-二氯酚靛酚鈉染色法測定；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍 G-250 溶液法測定；采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量。

1.3.3 礦質元素含量 樣品的前處理K采用H2SO4-H2O2消解法，Ca、Mg、Fe、Cu、Zn采用干式灰化法處理樣品，元素測定均采用火焰原子吸收光譜法。

表1 試驗設計及處理Tab.1 The design and treatment of experiment

1.4 數據處理分析

用 Microsoft Excel 2010軟件處理數據和作圖，用SPSS 19.0軟件LSD和Duncan′s法對數據進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同灌水下限及氮素形態配比對西蘭花干質量的影響

由表2可知，雙因素結果表明，西蘭花葉和莖干質量受水氮交互作用，花球和根干質量受水分影響大于氮素形態影響。在相同水分處理條件下，莖、花球干質量以N3最高；根干質量在N1處理下最大。在相同氮素配比條件下, 西蘭花葉、莖、根干質量隨著灌水量的減小呈現先升高后降低的趨勢；在N2條件下，花球干物質在W3處理時最大，較W1和W2分別增加17.68%和5.04%，在N1、N3條件下，與葉、莖、根趨勢一致；根冠比在相同氮素形態下隨著灌水量的減小表現為遞增的趨勢。綜合分析表明，W2N3處理的葉、莖及花球的干質量最大。

表2 不同灌水下限及氮素形態配比對西蘭花干質量的影響Tab.2 Effects of different irrigation lower limit and nitrogen form ratio on the quality of broccoli dry matter

2.2 不同灌水下限及氮素形態配比對西蘭花產量的影響

灌水對西蘭花產量影響大于氮素形態配比的影響。在N1條件下，花球質量、經濟產量、生物產量隨著灌水量的減少呈現先升高后降低的趨勢，經濟系數則依次遞增；在N2條件下，花球質量、經濟產量、經濟系數以W2最高，W1次之，W3最低，生物產量則表現為W1>W2>W3；在N3條件下，花球質量、經濟產量和經濟系數均隨著灌水量的減少呈現先升高后降低的趨勢，生物產量依次遞減。其中，生物產量W1較W2、W3處理顯著增加7.43%，23.90%。雙因素方差結果顯示，西蘭花經濟系數受水氮交互作用。綜合分析，W2N3處理花球質量、經濟產量及經濟系數高于其他處理，但花球質量與經濟產量不顯著。

表3 不同灌水下限及氮素形態配比對西蘭花產量的影響Tab.3 Effects of different irrigation lower limit and nitrogen form ratio on yield of broccoli ball

2.3 不同灌水下限及氮素形態配比對西蘭花營養品質的影響

圖中不同小寫字母表示在P<0.05水平差異顯著。圖2同。 Different small letters in the figure indicate significant difference at P<0.05 level. The same as Fig.2.

表4 不同灌水下限及氮素形態配比對西蘭花營養品質的雙因素方差分析(F值)Tab.4 Two factor analysis of variance (F value) of broccoli nutritional quality with different irrigation lower limit and nitrogen form ratio

2.4 不同灌水下限及氮素形態配比對西蘭花花球礦質元素的影響

表5 不同灌水下限及氮素形態配比對西蘭花礦質元素的影響Tab.5 Effects of different irrigation lower limit and nitrogen form ratio on mineral elements in broccoli

在相同氮素配比條件下，不同的灌溉下限對西蘭花的礦質元素有不同的影響。其中，在N1條件下，K、Ca、Mg含量隨著灌水量的減少而降低，Fe、Zn含量均以W2最高，較W1和W3分別增加了6.50%，2.54%和25.29%，1.30%；在N2條件下，K、Ca、Mg含量與N1變化趨勢一致，Fe含量隨灌水量的減少依次遞增，Zn含量主要表現為：W2>W1>W3；在 N3條件下，Ca、Mg、Fe、Zn含量隨灌水量的減少呈現先升高后降低的趨勢，K含量隨著灌水量的減少而顯著增加，W3處理較W1和W2處理分別增加了43.05%，29.59%，且處理間差異均達顯著水平，Cu含量以W1最高，W2次之，W3最低。雙因素方差結果顯示，西蘭花花球K、Ca、Mg、Fe、Zn含量受水氮互作影響極顯著，Cu僅受氮素影響極顯著。

2.5 不同灌水下限及氮素形態配比對西蘭花水分利用效率與氮肥偏生產力的影響

由圖2-A可知，在相同水分處理條件下, 西蘭花水分利用效率均以N3處理最高，在相同氮素配比條件下W2、W3處理的水分利用效率顯著高于W1處理。由圖2-B可知，在相同水分處理條件下，西蘭花氮肥偏生產力以N3最高，其中，在W1條件下，西蘭花N3較N1和N2處理分別增加6.83%，0.22%，在W2條件下，西蘭花N3較N1和N2處理分別增加3.44%，5.45%，在W3條件下，西蘭花N3較N1和N2處理分別增加1.59%和4.20%，在相同氮素配比條件下，西蘭花氮肥偏生產力在W2條件下均達到最高。雙因素方差結果(表6)顯示，西蘭花水分利用效率與氮肥偏生產力受灌溉影響極顯著。

圖2 不同灌水下限及氮素形態配比對西蘭花水分利用效率與氮肥偏生產力的影響Fig.2 Effects of different irrigation lower limit and nitrogen form ratio on water utilizing efficiency and N partial factor productivity of broccoli

表6 不同灌水下限及氮素形態配比對 西蘭花水分利用效率與氮肥偏生產力 的雙因素方差分析(F值)Tab.6 Two factor analysis of variance (F value) of broccoli nutritional quality with different irrigation lower limit and nitrogen form ratio

3 結論與討論

作物水分利用效率實質上是作物利用單位水分可以生產的同化物質的量[36]，是評價植物生長適宜度的綜合指標之一。符崇梅等[37]指出，隨著灌溉量的減少水分利用率先增加后降低。孫園園等[38]研究結果表明，適度水分脅迫 (-25 kPa) 結合適宜的銨硝配比 (硝態氮含量≤50%) , 能夠提高水稻水分利用效率。本試驗結果同樣表明，在相同氮素形態配比條件下，W2和W3處理西蘭花水分利用效率最高。肥料偏生產力是指作物施肥后的產量與施肥用量的比值，它反映了作物吸收肥料和土壤所產生的邊際效應，是評價肥料效應的適宜指標。樊衛國等[39]在臍橙上的研究結果表明，硝態氮與銨態氮為75∶25時能顯著提高氮肥利用效率。同時，李春春[40]研究表明，硝銨態氮配比為 50∶50和75∶25時，均可促進氮肥偏生產力的提高。本試驗結果表明，在相同水分處理條件下，N3提高了西蘭花氮肥偏生產力，這與上述研究結果相似。