●楊程起 徐 茜 曾新宇 肖 波 李保證 黃 怡
(1.重慶三峽學院 重慶 404020;2.重慶三峽農業科學院 重慶 404155)
甘薯是旋花科(Convolvulaceae)甘薯屬(Ipomoea)1年生或多年生藤本植物,我國甘薯品種根據食用類型分成七大類,葉菜型甘薯屬于其中一類,主要食用部位是其莖尖部分10 cm莖葉[1],作為夏季主要綠葉蔬菜,在栽培、農業管理、與食用方式上與傳統的甘薯有較大區別。研究發現,葉菜型甘薯莖尖營養成分中的維生素C、蛋白質、鈣、煙酸等物質均高于菠菜、空心菜、白菜等蔬菜[2]。越來越多人開始重視營養健康問題并食用葉菜型甘薯,因此其研究范圍和種植規模也在不斷擴大。我國對葉菜型甘薯的研究起步較晚,2001年開始,關于其科研文章的發表數量明顯激增[3],多關于科學合理地對葉菜型甘薯施用肥料,能夠有效提高產量和改善品質,而影響葉菜型甘薯產量品質及肥料利用率的因素包括了施肥種類、施用量、施肥時期、施肥比例等,其中研究氮肥調控對葉菜型甘薯影響的文章占比最大。因此,總結葉菜型甘薯施肥研究進展、肥料管理研究對指導葉菜型甘薯生產十分必要。
土壤施肥是葉菜型甘薯生產與科研上最普遍、最常用、最直接的施肥手段。受品種、土壤肥力、種植密度、天氣條件等因素,施肥技術有所差異。
無機肥為礦質肥料,采用化學合成方法進行生產,簡稱化肥,包括氮、磷、鉀肥及復合肥,其成分單純,含有效成分高,易溶于水,分解快,易被根系吸收,故稱“速效性肥料”。邱永祥等[4]通過大田試驗,研究不同肥料類型與用量對秋季種植的葉菜型甘薯“福菜薯18號”產量和品質的影響,認為無機肥對甘薯產量的提高具有最大影響,其次是無機和有機混合肥,有機肥對其影響最小,使用產量與品質協同分析方程確定施用無機肥以300 kg/hm2效果較好,并提出葉菜型甘薯產量與品質存在一定的趨同性結論,并望后續更多試驗驗證此結論。蔡南通等[5]在大田中研究不同種類肥料對葉菜型甘薯“福薯7-6”莖尖產量的影響,發現碳氨肥料對莖葉產量的提高效果最好,在研究不同氮肥水平對莖葉產量及硝酸鹽積累的影響時發現,NH4HCO3施用量低于1050 kg/hm2時,氮肥增加與產量有成正相關,硝酸鹽積累隨施肥量與追肥次數的增加而升高,處于輕度污染與中度污染之間,施用量低于150 kg/hm2時,莖葉硝酸鹽積累量基本達不到污染級別,并指出葉菜型甘薯的莖葉產量和鮮嫩度與施足肥料和偏施速效氮肥有很大關系,底肥以重施有機肥為主、追肥合理輔以速效氮肥、拉長追肥間隔期等途徑來降低莖葉硝酸鹽含量。
邱永祥等[6]在田間研究施用銨態氮肥、硝態氮肥及硝化抑制劑雙氰銨對葉菜型甘薯“福薯7-6”莖葉產量和硝酸鹽含量的影響,發現硝態氮比銨態氮更容易提高硝酸鹽含量,植株體內硝酸鹽含量的峰值日期隨施加氮肥濃度的不同而變化,低中施氮用量對植株體內硝酸鹽含量峰值日期較高施氮用量略晚1~2 d,施全氮450 kg/hm2,銨態氮結合雙氰銨施用的施肥技術,采摘應在施肥后第9天或第10天進行。任麗花等[7]發現氮肥使用不足或過量均會導致葉菜型甘薯“福薯7-6”葉片可溶性蛋白質含量下降、葉片游離脯氨酸含量增加。
任守才等[8]在分析影響葉菜型甘薯品質因素時指出,施肥應以有機肥為主,化肥為輔;基肥為主,追肥為輔;增施鉀肥能提高莖尖蛋白質、維生素C與葉綠素等的含量,顯著降低莖尖硝酸鹽含量。魏猛等[9]通過盆栽試驗研究不同氮素水平對葉菜型甘薯“徐菜薯1號”生長特性的影響發現,適量氮肥有助于地上部的形成,增加產量。徐茜等[10]在田間通過正交試驗研究底肥等因素對“鄂菜薯1號”薯苗越冬性狀及產量的影響,發現底肥混施45%復合肥750 kg/hm2和過磷酸鈣450 kg/hm2對薯苗越冬存活率及增產效果最好。
張小貝[11]研究施用氮磷鉀硒水平對葉菜型甘薯“徐菜著1號”莖尖產量及品質的影響,發現氮肥、磷肥、鉀肥和硒元素分別施用169.5 kg/hm2,114 kg/hm2,102 kg/hm2,139.5 g/hm2時,莖尖產量最髙;氮磷鉀為8∶4∶1時,莖尖多酚的含量達到最高;施氮的增加導致體內蛋白質和硝酸鹽的增加,而黃酮、維生素C、總糖、多酚含量先升高后下降,還原糖含量則不斷下降;采摘后45 kg/hm2施用尿素時莖尖品質最優;施氮后11 d左右植株體內硝酸鹽含量可降至施氮前水平。李成陽等[12]發現在5個氮素形態配比中,NH4+-N∶NO3--N∶CONH2-N=1∶2∶0(N4)和NH4+-N∶NO3--N∶CONH2-N=2∶1∶0(N5)對葉菜型甘薯“福薯18號”和“鄂薯10號”的莖尖產量、總酚含量、總黃酮含量、可溶性糖含量具有顯著提高作用。
邱永祥等[6]發現氮肥種類及用量顯著影響葉菜型甘薯“福薯7-6”植株體內葉綠素含量及光合特性,其中硝態氮肥對葉綠素a含量、光合速率的影響大于銨態氮肥。施肥量對葉綠素a含量的影響達顯著水平。任麗花等[7]在盆栽試驗下研究梯度施氮量對葉菜型甘薯“福薯7-6”生理指標及葉綠體結構的影響,發現氮肥使用不足或過量均會對植株產生脅迫,細胞膜選擇透性增大,損害細胞膜和葉綠體超微結構。魏猛等[9]通過盆栽試驗研究不同氮素水平對葉菜型甘薯“徐菜薯1號”光合特性的影響,發現適量施用氮肥更有利用于提高葉綠素含量、葉片光合速率、胞間CO2濃度。李成陽等[12]對葉菜型甘薯“福薯18號”和“鄂薯10號”設置5個氮素形態配比發現,NH4+-N∶NO3--N∶CONH2-N=1∶2∶0(N4)和NH4+-N∶NO3--N∶CONH2-N=2∶1∶0(N5)均對苯丙氨酸解氨酶(PAL)酶活性有顯著提高作用,且N4處理效果優于N5。邱世鑫[13]發現在施氮0 ~300 kg/hm2時,施氮量與葉菜型甘薯“薯綠1號”的產量呈極顯著正相關,而與嫩莖粗、節間距、葉長、葉寬、鮮重、葉柄長、無顯著相關。
楊漢等[14]研究傳統施肥、測土配方施肥和有機肥+化肥等施肥組合方式對葉菜型甘薯“鄂薯10號”的影響,發現施用商品有機肥可減少化肥用量,相較傳統施肥處理、有機肥+化肥等處理,甘薯莖尖產量分別增加約12%,9%,并能夠改良土壤性質,土壤養分含量輕微增加。
林仁東等[15]在研究葉菜型甘薯“福薯7-6”的栽培技術時指出,施用底肥施廄肥22 500 kg/hm2或禽類糞加工的有機肥4500 kg/hm2和復合肥300 kg/hm2,栽植7 d后,使用硫酸鉀150 kg/hm2和碳酸氫銨300 kg/hm2兌水至30 000 kg澆施,每次采摘后使用45 kg/hm2尿素兌水至15 000 kg澆施。梁長東等[16]在研究葉菜型甘薯“連引薯1號”的栽培技術時指出,“連引薯1號”“偏愛”富含有機質的土壤,推薦施用有機肥30 000 kg/hm2、尿素150 kg/hm2。張貴景等[17]研究葉菜型甘薯“福薯10號”的栽培技術時指出,底肥混施糞肥3000 kg/667m2和復合肥50 kg/667m2,兩次摘心和每次采摘莖尖后噴施“高樂”葉面肥3000 g/hm21500倍液,每采摘2次追施300 kg/hm2復合肥。
謝一芝等[18]研究葉菜型甘薯寧“菜薯1號”田間栽培技術時提出“施足底施,及時追肥”原則,底肥一般施用腐熟廄肥37 500 kg/hm2或三元復合肥1500 kg/hm2,追肥施用人糞尿結合速效氮肥,以促進分枝和新葉萌發。陳景益等[19]研究葉菜型甘薯“廣菜薯3號”的栽培技術時指出,底肥混施土雜肥15 000 kg/hm2和磷肥300~450 kg/hm2,栽植14 d后施加尿素112.5 kg/hm2,每采摘2次混施尿素225~300 kg/hm2和復合肥300~450 kg/hm2。曾燕楠等[20-21]研究葉菜型甘薯“寧菜薯2號”“寧菜薯3號”栽培技術時指出,底肥施加有機肥15 000 kg/hm2或三元復合肥750 kg/hm2,移栽14 d左右和每次采摘后,施加尿素87 kg/hm2,間隔施用糞水或發酵過的豆餅、菜籽餅肥。
邵曉偉等[22]研究葉菜型甘薯“浙菜薯1號”設施栽培技術時指出,底肥施加有機肥18 750 kg/hm2或三元硫酸鉀復合肥345 kg/hm2,追肥施加75~150 kg/hm2的尿素。朱伯華等[23]研究葉菜型甘薯“鄂菜薯1號”栽培技術時指出,培苗選用熟堆肥和液態肥料,提苗肥施加稀薄人糞尿15 000 kg/hm2,定植近一個月時,施加稀薄人糞尿15 000 kg/hm2、尿素150 kg/hm2和氯化鉀30 kg/hm2,直到“立春”后,結合葉面噴施。黃艷嵐等[24]研究葉菜型甘薯“湘菜薯2號”的栽培技術時指出,底肥施用菜枯餅750 kg/hm2、復合肥750 kg/hm2,移栽15 d后,施加人糞尿15 000 kg/hm2;移栽近一個月時,混施尿素150 kg/hm2和硫酸鉀30 kg/hm2;采摘莖尖后追施尿素45 kg/hm2。
梁土壽等[25]研究適宜湛江地區栽植的7種葉菜型甘薯栽培技術時指出,育苗時底肥施用三元復合肥750 kg/hm2,苗齡超過一個月時,施加尿素300 kg/hm2催苗;栽培時底肥混施有機肥15 000 kg/hm2以上和復合肥750 kg/hm2;栽插7~14 d周時,施加碳銨、尿素52.5 kg/hm2或稀薄人糞尿15 000 kg/hm2,每次采摘后施加碳銨45 kg/hm2、尿素45 kg或稀薄人糞尿15 000 kg/hm2。王秀梅等[26]研究葉菜型甘薯“阜菜薯1號”栽培技術時指出,底肥充分施加人畜糞尿、堆肥、綠肥等有機肥料,輔以化肥,每次采摘后追肥以人畜糞尿為主,偏施氮肥。董芳等[27]研究葉菜型甘薯“湘菜薯3號”栽培技術時指出,底肥混施菜枯餅750 kg/hm2和復合肥750 kg/hm2,每次采摘后追施尿素45 kg/hm2或有機肥16 875 kg/hm2。
江皓琦等[28]研究葉菜型甘薯“薯綠1號”栽培技術時指出,育苗以氮肥為主,底肥施用商品有機肥15 000 kg/hm2,每次采摘后追施尿素45~105 kg/hm2。陳景益等[29]研究葉菜型甘薯“廣菜薯5號”栽培技術時指出,底肥混施土雜肥15 000 kg/hm2和磷肥375 kg/hm2。薯苗定植超過15 d時,施用尿素112 kg/hm2,每采摘2次,混施尿素262.5 kg/hm2和復合肥375 kg/hm2。曾新宇等[30]研究葉菜型甘薯“萬菜薯19號”栽培技術時認為,葉菜型甘薯應多施速效肥來促進莖尖快速生長從而縮短采摘時間以提高產量,而多施有機肥可以提高植株營養品質;底肥施用優質有機肥4500 kg/hm2或農家肥4500 kg/hm2,以及過磷酸鈣2250 kg/hm2、尿素450 kg/hm2;采摘后追肥交替施用尿素和復合肥,施加尿素450 kg/hm2或復合肥1800 kg/hm2,可根據生長勢強弱調整尿素施用量,結合噴施磷酸二氫鉀、腐殖酸等葉面肥料補充苗株養分。
無土栽培主要包括營養液栽培、霧培和基質栽培。在葉菜型甘薯無土栽培研究中,多以營養液栽培為主要方式進行調整、改變單一營養元素,并分析對葉菜型甘薯生理特性、營養成分、產量及品質的影響。
邱永祥等[31]通過營養液栽培研究氮對葉菜型甘薯“福薯7-6”硝酸鹽積累及品質的影響,發現植株體內硝酸鹽含量隨氮濃度的增加而增加,0.04 mol/L氮濃度下硝酸鹽積累最多,低氮條件下,硝酸鹽的積累量在施后6~8 d達到最高值,然后有所下降,因此采摘期適宜在施肥8 d后,該試驗植株體內硝酸還原酶活性隨氮素水平增加而升高,與高祖明等[32]研究認為葉菜蔬菜在同一條件下硝酸還原酶活性大、硝酸鹽的積累量相應就少的結論不一致,因此葉菜型甘薯莖尖硝酸還原酶活性對硝酸鹽含量的影響機制仍需深入研究。陳選陽等[33]研究水培對葉菜型甘薯“福薯18號”莖尖營養品質與硝酸鹽含量的影響,發現與土壤栽培相比,1/2 HL營養液水培提高了莖尖的維生素C、黃酮和硝酸鹽含量,但蛋白質含量基本沒有改變;植株體內硝酸鹽含量隨營養液中硝態氮的增加而提高,在營養液中適量添加酰氨態氮、氨態氮可以降低硝酸鹽含量。
鄭佳偉[34]研究不同氮素水平的營養液對葉菜型甘薯“福薯18號”根系的影響,認為2倍氮素和3倍氮素水平營養液與正常氮素水平營養液相比較,其主根數顯著降低,提高氮素水平否會對莖尖產量有顯著影響仍需試驗深入驗證;在營養品質方面表明,水培可以提高葉菜型甘薯葉片維生素C與黃酮的含量,黃酮含量隨時間的變化波動較大,葉片的蛋白質含量均高于嫩莖及葉柄,氮素含量提升2倍時,體內硝酸鹽含量顯著增加,指出用酰胺態氮替代氨態氮和硝態氮、降低營養液中硝態氮的含量或比例與使用氨態氮營養液三種措施來降低水培方式下葉菜型甘薯硝酸鹽含量。
何亮珍等[35]在營養液栽培調價下研究缺氮對葉菜型甘薯“臺農71”和“莆薯53”兩個品種的光合特性及氨基酸含量的影響,發現缺氮會降低葉菜型甘薯的產量和光合作用,氮代謝相關酶的活性發生變化,與品質直接相關的氨基酸含量降低,“臺農71”其對氮素更為敏感,提出了在生產中應根據不同品種的敏感度科學地提供不同的施肥量。黃靜艷[36]研究1/2循環水生菜[37]、1/2日本園式[38]、1/2 MS[39]三種營養液分析對提高葉菜型甘薯“商薯19”產量和品質的影響,得出清水處理對照下與三種營養液對薯塊芽菜的產量影響均無顯著差異的結論,表明薯芽菜生長所需營養物質基本來自薯塊本身,從外界攝取的營養成分較少,在1/2生菜營養液處理條件下,薯塊芽菜的維生素C含量(43.67 mg/100 g)均顯著高于其他3個處理,結合薯塊芽菜生產成本和高產優質角度,最終認為1/2生菜營養液為最佳配方。
覃華勇[40]通過比較6個營養液配方,選用適合作葉菜型甘薯“湘菜薯2號”和“47129”水培栽培的營養液配方,發現日本田園營養液配方和霍格蘭營養液配方對葉菜型甘薯的根系重量、長度及活力影響效果最好,莖尖產量最高、蛋白質和可溶性糖含量最佳。李潤根等[41]通過比對5種營養液配方,參考株高、發芽數和鮮質量等指標篩選出適合葉菜型甘薯“臺農71”的水培營養液配方。
根外施肥是通過向植物葉面噴灑一定濃度的肥料,提供所需營養元素的過程。除了根系外,植物葉片也能夠吸收少量養分,因此,研究根外追肥對葉菜型甘薯的影響同樣具有一定意義。吳巧玉等[42]研究葉面肥與植物生長調節劑對葉菜型甘薯“福薯7-6”莖尖產量的影響發現,噴施植物生長調節劑的效果優于葉面肥,葉面噴施尿素和KH2PO4可起到一定的增產作用,增產效果不顯著,試驗雖然證明了噴施植物生長調節劑對提高莖尖產量的效果優于葉面肥,但是缺乏營養品質和食品安全性的檢測。葉菜型甘薯追施葉面肥和植物生長調節劑的相關研究相對較少,因此后續研究可從這兩因素的種類和用量出發,增加試驗檢測指標,更全面地反映出葉面肥和植物生長調節劑對葉菜型甘薯莖尖產量與品質的影響。
研究無機肥料對葉菜型甘薯的影響文章數量最多,其中無機肥料中的氮肥研究成為熱點,原因是速效氮肥對葉類蔬菜的生長有很好的效應,影響莖尖的產量和品質的因素中,土壤環境變量因素復雜,很難確認是某一營養元素對葉菜型甘薯莖尖的直接影響作用,通過營養液栽培可以嚴格控制營養元素的含量和濃度,并且可以通過比較選出適合作為葉菜型甘薯的營養液配方,為后期商業化水培生產葉菜型甘薯莖尖提供理論基礎。在葉菜型甘薯栽培技術中關于施肥方面的報道中,多數品種底肥采用混施有機肥或有機肥與復合肥,追肥采用尿素或人糞尿等肥料。總體來說,施肥種類和用量并不相同,可能是與品種的喜肥偏好、種植密度、氣候條件、土壤狀況、栽培習慣等因素有關。
在肥藥雙減的大環境下,減施化肥勢在必行,應通過各種措施來提高肥料利用率,生物有機肥可以改善土壤理化性質,王利[43]研究生物有機肥替代部分化肥對西芹的產量及土壤養分的影響,發現生物有機肥的施加可使常規施肥減量20%,土壤的有機質含量也會提高。生物有機肥在番茄、辣椒、黃瓜、茄子、蒜苗、黃秋葵、小白菜等蔬菜中均有研究,而施用生物有機肥對葉菜型甘薯的影響報道較少,研究生物有機肥替代部分化肥及對葉菜型甘薯影響迫在眉睫;在土壤肥料利用率上,邱世鑫[13]分析了施氮量和密度對葉菜型甘薯“臺農71”和“薯綠1號”莖尖氮素利用效率的影響,而肥料對葉菜型甘薯根系的吸收與轉化、根際土壤的微生物、土壤養分堆積的影響等研究較少,葉菜型甘薯在每次采摘后都需要追肥來保證莖尖快速生長和產量,土壤大量施氮不僅會破壞土壤養分平衡造成土壤污染,而且會增加莖尖硝酸鹽含量從而降低品質,危害人的身體健康,因此,開展提高肥料利用率相關研究,對支持減肥增效意義重大。
考慮到葉菜型甘薯追肥間隔期短和土壤施加速效氮量大雙因素,可從混施葉面肥料與生物有機肥替代部分化肥來改善當前生產中存在的負面作用。葉面肥料直接作用于葉面,作物吸收較快,噴施葉面肥料基本不會改變土壤的原有養分和微環境,前人研究發現葉面肥對葉菜型甘薯莖尖產量的增產效果不理想,可能與參試品種、葉面肥料種類、葉面肥料濃度、葉面肥料用量等因素有關。
葉菜型甘薯的生產季節主要集中在夏秋季節,莖尖的多次采摘導致養分主要運送至地上部分,地下部塊根養分積累少,最終無薯塊或薯塊較小且萌發繁殖能力弱,薯塊留種繁殖成為生產問題,通過扦插莖尖苗和二節苗的方式進行越冬留種繁殖,解決了薯塊少或無薯塊的留種的問題,且莖尖扦插越冬可以縮短生產周期,因此葉菜型甘薯薯苗越冬安全,提高薯苗存活率成為一大關鍵技術,越冬薯苗存活率的高低直接關系到成本問題,關于肥料對薯苗越冬的影響研究較少,可以從肥料種類和用量上分析對葉菜型甘薯抗寒性的影響。