不同肥料增效劑對甘藍產質量及養分吸收利用率的影響

耿川雄， 魯 耀， 周 敏， 陳拾華， 楊景華， 周紹松，朱紅業， 張 茜，劉 奎， 段宗顏*

(1.云南省農業科學院 農業環境資源研究所，云南 昆明 650205；2.通海縣植保植檢站，云南 通海 652700)

0 引言

【研究意義】化肥是作物產量形成的重要養分要素，對保障作物產量、提高作物品質以及促進農業發展具有不可替代的作用[1]。據國際肥料工業協會2016年的數據，1961-2016年我國水稻、小麥和玉米三大作物產量則由8 854萬t增至60 974萬t，增加5.89倍，但就氮肥消耗而言，同時期的氮肥消耗量從88萬t急增至2 606萬t，增加28.6倍。伴隨著大量氮肥的投入，其在所帶來產量提高的同時，也出現了嚴重的報酬遞減現象。因此，在農業生產上提高肥料利用效率尤為重要。【前人研究進展】聚天門冬氨酸/鹽(PASP)是由天門冬氨酸單體的羧基和氨基進行分子間脫水縮合而成，綠色無毒可降解的聚合物，具有良好的螯合、分散和吸附等性能；黃腐酸(FA)是腐植酸中的水溶性組分，分子量較小，含羧基、酚羥基和醌基等官能團，有較強的離子交換、絡合及吸附能力，與一定量的尿素配施可減少氨的揮發[2-3]。楊晉輝等[4]研究報道了聚天門冬氨酸/鹽的合成、改性及應用研究進展。張洪生等[5]研究了聚天冬氨酸和保水劑對干旱條件下玉米幼苗生長的影響。冷一欣等[6]對施用聚天冬氨酸增加玉米產量進行了研究報道。王安東等[7]研究了配施含鉀黃腐酸對寒地水稻產量的影響。【研究切入點】關于聚天門冬氨酸/鹽(PASP)和黃腐酸(FA)用作肥料增效劑的研究主要集中在玉米和水稻等糧食作物上，鮮見其用于種植蔬菜的酸性菜田土上的研究報道。【擬解決的關鍵問題】選取聚天門冬氨酸鈉(PASP)和黃腐酸鉀(FA)為肥料增效劑，探明其在酸性土壤施肥條件下對甘藍產量及養分吸收利用率的影響，以期為生產應用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2020年4—7月在云南省玉溪市通海縣秀山鄉鎮大樹村農戶承包地進行，地處云南省中南部(北緯24°07′、東經102°44′)，海拔1 808 m，氣候屬中亞熱帶濕潤高原涼冬季風氣候，年平均氣溫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月為旱季，平均日照2 226.3 h，日照率為50%。年平均濕度73%，年平均無霜期262 d。土壤的基本理化性狀為pH6.9、有機質38.8 g/kg、速效氮221 mg/kg、速效磷156.3 mg/kg、速效鉀542 mg/kg。

1.2 材料

1.2.1 供試甘藍 甘藍品種為云綠1317，市購。

1.2.2 供試肥料 復合肥(基肥15-15-15，追肥24-6-10)，金正大生態工程集團股份有限公司生產；尿素(N 46%)，河南心連心化肥有限公司生產；硫酸鉀(K2O 50%)，唐山三孚鉀肥有限公司生產。

1.2.3 肥料增效劑 黃腐酸鉀(FA)，山西林海腐殖酸科技有限公司生產；聚天門冬氨酸鈉(PASP)，江蘇豪隆化工有限公司生產。

1.3 方法

1.3.1 試驗設計 試驗共設4個處理，對照(CK)，不施肥；處理1，施常規化肥(CF)；處理2，常規化肥配施黃腐酸鉀(FA)；處理3，常規化肥配施聚天門冬氨酸鈉(PASP)；3次重復，共計12個小區，各處理施用量及方法見表1。小區面積為15 m2(1.5 m×10 m)，小區及處理間溝寬0.2 m，深0.2 m。甘藍種植行距0.28 m，株距0.28 m，定植數為 5 500株/667m2。試驗于2019年4月28日施用底肥，2019年5月2日移栽甘藍，5月16日第1次追肥，5月30日第2次追肥，6月24日甘藍測產。

表1 不同處理各肥料的施肥量

1.3.2 田間調查、樣品采集與指標測定

1) 田間調查。每小區分采樣區和留產區，結合作物生長發育及關鍵施肥期，分別在苗期-蓮座期、膨大期和采摘期分3次進行田間調查，調查內容包括葉片展開度、形狀個頭(球高、球寬)和整齊度，測定葉綠素含量(SPAD值)。

2) 基礎土樣。采用5點“S”型混合法，采集基礎土壤樣品1 kg左右，帶回實驗室風干后測定土壤pH及有機質、有效氮、磷、鉀。土壤有機質含量采用重鉻酸鉀-外加熱法測定，土壤pH采用電位法(水∶土為2.5∶1)測定，土壤堿解氮含量采用堿解擴散法測定，土壤速效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提比色法測定，土壤速效鉀含量采用1 mol/L CH3CooNH4浸提火焰光度法測定。

3) 植株樣品。產量測定采用小區實際測產法測定商品生物鮮重(t/hm2)及去除腐葉后的經濟產量，并計算經濟系數；蔬菜成熟采收時每個小區隨機采集待測植株樣品10株，烘干后稱重測定全氮(%)、全磷(%)和全鉀(%)含量，并計算氮、磷、鉀養分吸收量(kg/667m2)、養分利用效率(%)及其偏生產力(kg/kg)。計算公式：

養分吸收量=生物量×養分含量

養分利用率=(施肥處理養分吸收量-空白處理養分吸收量)/施肥量×肥料養分含量×100%

肥料偏生產力=施肥區作物產量/(施肥量×肥料養分含量)

葉球緊實度=葉球球重/(葉球球高+葉球球寬)×0.5

經濟系數=經濟產量/生物鮮重

1.4 數據處理與分析

采用Excel 2016 和DPS 7.5對數據進行整理與分析，LSD法進行顯著性檢驗(P<0.05)。

2 結果與分析

2.1 不同處理甘藍的葉綠素含量及植物學性狀

從表2可知，不同處理甘藍葉綠素含量(SPAD值)及葉球縱莖、葉球橫莖和葉球緊實度植物學性狀的變化。葉綠素含量和葉球緊實度分別為54.7～69.8和0.47～0.58，依次為處理2>處理3>處理1>CK和處理2>處理1>處理3>CK，均為CK顯著低于各施肥處理，各施肥處理間差異不顯著。葉球縱莖和橫莖分別為126.0～136.0 cm和120.3～136.0 cm，依次為處理1>處理2>處理3>CK和處理1>處理3>處理2>CK，各處理間差異均不顯著。

表2 不同處理甘藍的植物學性狀

2.2 不同處理甘藍的產量

從表3看出，不同處理甘藍的產量、經濟產量和經濟系數的變化。產量：各處理為63.2～81.8 t/hm2，依次為處理3>處理1>處理2>CK，CK顯著低于處理1和處理3，處理1/處理2/處理3間、CK與處理2間差異不顯著。經濟產量：各處理為49.9～66.0 t/hm2，依次為處理1>處理2>處理3>CK，CK顯著低于各施肥處理，各施肥處理間差異不顯著。經濟系數：各處理為0.78～0.85，依次為處理2>處理1>CK>處理3。表明，常規化肥配施黃腐酸鉀(FA)對甘藍產量無促進作用，但可減少甘藍因達不到售賣要求而造成的損耗；常規化肥配施聚天門冬氨酸鈉(PASP)對甘藍產量有一定的促進作用。

表3 不同處理甘藍的產量

2.3 不同處理甘藍的養分吸收量及肥料表觀利用率

從表4可知，不同處理甘藍養分吸收量和肥料表觀利用率的變化。養分吸收量：各處理甘藍對氮肥的吸收量為259.0～392.2 kg/hm2，依次為處理3>處理1>處理2>CK，各施肥處理均顯著高于CK，各施肥處理間差異不顯著。各處理甘藍對磷肥的吸收量為40.4～58.1 kg/hm2，依次為處理1>處理3>處理2>CK，各施肥處理均顯著高于CK，各施肥處理間差異不顯著。各處理甘藍對鉀肥的吸收量為255.0～353.8 kg/hm2，依次為處理3>處理1>處理2>CK，處理1和處理3顯著高于CK，處理2與CK間、處理1/處理2/處理3間差異均不顯著。肥料表觀利用率：各施肥處理甘藍對氮肥的表觀利用率為13.8%～16.8%，依次為處理3>處理1>處理2；各施肥處理甘藍對磷肥的表觀利用率為8.7%～9.8%，依次為處理1>處理3>處理2；各施肥處理甘藍對鉀肥的表觀利用率為15.5%～21.3%，依次為處理3>處理1>處理2，處理間差異均不顯著。綜合看，甘藍對養分的吸收量為處理3>處理1>處理2，對肥料的表觀利用率為處理3>處理1>處理2。

表4 不同處理甘藍的養分吸收量與肥料表觀利用率

2.4 不同處理甘藍的肥料偏生產力

從圖1看出，各處理甘藍的氮肥偏生產力依次為處理3>處理1>處理2>CK，處理3較處理1和處理2分別高0.5%和5.6%，處理1和處理3顯著高于CK，處理2與CK間、處理1/處理2/處理3間差異不顯著。甘藍的磷肥偏生產力和鉀肥偏生產力變化趨勢與氮肥偏生產力一致。說明常規化肥配施聚天門冬氨酸鈉(PASP)一定程度上提高了肥料的偏生產力，為減量施肥提供了空間。

注：不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

3 討論

我國是農業大國同時也是蔬菜種植大國，蔬菜種植面積約占農作物總播種面積的12.5%[8]，長期以來蔬菜種植過程中大量化肥的投入，在產量提升的同時造成了土壤肥料養分的損失和環境的污染[9]。研究結果表明，常規化肥(CF)配施黃腐酸鉀(FA)和常規化肥配施聚天門冬氨酸鈉(PASP)對甘藍色澤改善方面均較常規化肥有一定的提高。同時就產量提升而言，常規化肥配施黃腐酸鉀(FA)較常規化肥對甘藍的產量未表現出優勢，與前人的研究結果稍有不同[10]，可能是試驗選擇地塊土壤速效養分含量較高，常規化肥配施黃腐酸鉀(FA)未發揮出對肥料吸收的增效效應；常規化肥配施聚天門冬氨酸鈉(PASP)較常規化肥甘藍的產量提高0.6%，與陳秉翼等[11-12]的研究結論較一致，但增幅較小。PASP具有降解性，能在土壤酶的作用下水解為天門冬氨基酸[13]，天門冬氨酸可以作為小分子有機態氮源被甘藍根系直接吸收利用。肥料偏生產力和表觀利用效率是評價肥料利用效率高低的重要指標。研究結果表明，PASP增效劑和肥料混和施用比FA增效劑混配肥料和無增效劑施肥均提高了肥料的偏生產力和表觀利用效率，優化了肥料的施用效果，降低了有效養分的損失，與徐嘉翼等[14]在水稻上的研究結果較一致。研究選擇的FA是風化煤中提取的礦源黃腐酸，且FA施入土壤后很可能發生礦化產生無機氮，被甘藍根系吸收利用，不但增效作用弱，且與PASP和單施化肥相比也未表現出正效應。可能原因：試驗區土壤養分本底值較高，加之當地為復種指數較高的蔬菜主產區，蔬菜生育期化肥投入量高；加上甘藍生育期相對較短，FA在土壤中成了土壤微生物代謝的供能物質，某些土壤微生物和植物根系形成了一定的養分競爭關系，故FA未表現出優勢。具體原因有待進一步通過同位素標記的方法深入研究不同增效物質配施化肥后土壤養分的遷移利用途徑。

4 結論

與常規化肥(CF)相比，常規化肥配施聚天門冬氨酸鈉(PASP)可提高甘藍的產量和農藝性狀，對甘藍生長具有促進效應，常規化肥配施黃腐酸鉀(FA)對甘藍的產量無促進作用，但一定程度提高了甘藍葉綠素含量。增效劑PASP可提高甘藍對氮肥、磷肥和鉀肥的吸收量和肥料表觀利用率，FA對肥料偏生產力和表觀利用率無促進作用。