楊仕曦，陳 益，楊 東，金珂旭，唐 靜，黃 云，王正銀*

（1.西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，重慶 400716；2.重慶市巴南區(qū)農(nóng)業(yè)委員會，重慶 401320；3.重慶市武隆區(qū)農(nóng)業(yè)委員會，重慶 408500）

蔬菜是人類生活中必不可少的植物類食物之一，它可為人類提供豐富的維生素、礦物質(zhì)和碳水化合物等營養(yǎng)物質(zhì)，在維持人類正常生理功能上有重要作用［1］。白菜（Brassica rapa pekinensis）屬于十字花科蕓苔屬葉用蔬菜，其富含維生素、膳食纖維、硫甙等有益次生代謝物，是食物中黃酮類物質(zhì)的重要來源之一［2］，且白菜適應(yīng)性廣，生長周期短，產(chǎn)量高［3］，在我國南北各地普遍栽培，是我國城鄉(xiāng)居民的主要蔬菜之一。近年來，隨著人們生活水平的不斷提高，人們對食品安全越來越重視，對綠色環(huán)保及優(yōu)質(zhì)白菜的市場需求也日益增加。然而，在白菜生產(chǎn)中存在氮肥施用過量以及鉀肥和有機(jī)肥施用不足等諸多不合理施肥現(xiàn)象，導(dǎo)致白菜產(chǎn)量和品質(zhì)下降、土壤酸化加劇和環(huán)境污染等問題［4］。因此，合理施用氮鉀肥、提高白菜產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)、探索白菜高效施肥技術(shù)的研究顯得尤為重要。

研究表明，白菜等蔬菜對氮磷鉀養(yǎng)分三要素的需求以鉀素最多、氮素次之［5］。適宜的氮鉀配比施用可促進(jìn)植株生長發(fā)育，對提高白菜產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)有不可替代的作用。但是目前有關(guān)于作物氮鉀配施的研究多集中在水稻、小麥、玉米等糧食和經(jīng)濟(jì)作物，蔬菜氮鉀配施的研究卻相對較少，且已有的研究多側(cè)重于作物產(chǎn)量效應(yīng)，很少結(jié)合作物品質(zhì)、養(yǎng)分形態(tài)、利用效率等開展氮鉀配施營養(yǎng)效應(yīng)系統(tǒng)研究［6-7］。紫色菜園土壤的施肥效應(yīng)雖有一些報道［8］，但很少涉及不同土壤氮鉀配施對白菜營養(yǎng)效應(yīng)的研究。為此，本文采用田間試驗與化學(xué)分析相結(jié)合，在重慶市九龍坡區(qū)蔬菜種植基地選擇兩個具有代表性的酸性和堿性紫色土壤研究不同氮鉀配比對白菜的產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)效應(yīng)，旨在為該地區(qū)發(fā)展高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)白菜生產(chǎn)和合理利用土壤氮鉀資源提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗區(qū)位于重慶市九龍坡區(qū)含谷鎮(zhèn)，選擇兩種不同酸堿性的紫色土壤進(jìn)行試驗，其中酸性土試驗位于寶洪村（東經(jīng) 106°24′，北緯 29°47′），堿性土試驗位于含金村（東經(jīng) 106°25′，北緯 29°46′），兩種土壤均為侏羅紀(jì)遂寧組紫色頁巖風(fēng)化物發(fā)育的紅棕紫泥土，土壤的基本農(nóng)化性狀見表1。

表1 供試土壤基本農(nóng)化性狀

1.2 供試材料

供試作物為白菜，品種為三角早熟五號。供試肥料為尿素（N 46%）、磷酸二氫銨（P2O544%，N 11%）、氯化鉀（K2O 60%）。

1.3 試驗方法

田間試驗于2017年8月26日～11月30日進(jìn)行，在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上，增施一定量的氮肥和鉀肥，設(shè)置5個不同氮鉀組合（表2），各處理重復(fù)4次，同時每個小區(qū)施用P2O590 kg·hm-2，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計。酸性紫色土試驗小區(qū)面積12 m2；堿性紫色土試驗小區(qū)面積8.8 m2。白菜采用每小區(qū)定量挖穴、種子直播方法種植，8月26日將磷肥和鉀肥作為底肥一次性施入各小區(qū)，9月2日播種，氮肥（尿素）在白菜蓮座期、開盤期、旺長期分別以30%、40%、30%的比例作追肥施入。11月30日收獲，記錄白菜產(chǎn)量，同時取可食部分樣品測定品質(zhì)。

表2 試驗處理方案與施肥量 （kg·hm-2）

1.4 測定內(nèi)容及方法

土壤基本農(nóng)化性狀：pH采用電位法（土水比為1 ∶1）［9］，有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法［9］，堿解氮采用擴(kuò)散法［9］，有效磷采用Olsen法［9］，速效鉀采用火焰光度法［9］；白菜硝酸鹽用紫外分光光度法測定［9］，Vc用2，6-二氯靛酚法測定［9］，糖組分用硫酸銅-碘量法測定［10］；氨基酸組分采用植株樣品烘干后用6 mol·L-1鹽酸水解，在西南大學(xué)藥學(xué)院用日立L-8800型全自動氨基酸分析儀測定。

1.5 統(tǒng)計分析方法

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2010和SPSS 18.0軟件［11］進(jìn)行處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮鉀配施對白菜產(chǎn)量的影響

表3顯示，酸性土氮鉀配施較NMK0處理白菜產(chǎn)量均顯著提高，增產(chǎn)率為9.4%～16.4%，各處理產(chǎn)量表現(xiàn)為 NHKH＞NHKM＞NMKH＞NMKM＞NMK0。在適氮適鉀（NMKM）的基礎(chǔ)上，增施氮肥（NHKM）的增產(chǎn)效果（1 564 kg·hm-2）優(yōu)于增施鉀肥（NMKH）的效果（1 230 kg·hm-2）。堿性土壤白菜產(chǎn)量明顯高于酸性土壤，這可能與白菜生長較適應(yīng)微堿性土壤和該土壤氮磷鉀含量較高（表1）有關(guān)。堿性土氮鉀配施較NMK0處理均顯著提高白菜產(chǎn)量，增產(chǎn)率為11.7%～19.2%，各處理產(chǎn)量表現(xiàn)與酸性土一致。在適氮適鉀（NMKM）的基礎(chǔ)上，增施氮肥（NHKM）的增產(chǎn)效果（2 671 kg·hm-2）優(yōu)于增施鉀肥（NMKH）的效果（1 384 kg·hm-2）。在兩種紫色土中，施用氮肥的增產(chǎn)效果優(yōu)于鉀肥；此外，雖然NHKH處理的產(chǎn)量最高，但均與NHKM處理差異不顯著，考慮肥料成本及減少化肥投入的原則，因此NHKM為最優(yōu)施肥方案。

表3 不同處理的白菜產(chǎn)量

2.2 氮鉀配施對白菜Vc和硝酸鹽含量的影響

表4表明，酸性紫色土NMKM和NMKH處理較NMK0處理均顯著降低白菜Vc含量；NHKM和NHKH處理則與NMK0處理差異不顯著。堿性紫色土白菜Vc含量高于酸性土，NMKM和NHKM處理較NMK0處理均顯著提高白菜Vc含量，而NMKH和NHKH處理與NMK0處理差異不顯著，表明堿性土上適量鉀肥的施用對白菜Vc有一定的提高作用。

兩種土壤氮鉀配施處理較NMK0處理白菜硝酸鹽含量均顯著降低，且兩種土壤均以NHKM處理降幅最大，表明在這兩種速效鉀含量較低的土壤中，增施鉀肥有利于降低白菜硝酸鹽含量，提高白菜衛(wèi)生品質(zhì)和食用安全性。各處理白菜硝酸鹽含量均較高，可能與該種白菜自身喜硝態(tài)氮的營養(yǎng)特性有關(guān)。白菜硝酸鹽含量以酸性土＞堿性土，原因可能是堿性土白菜產(chǎn)量高于酸性土，對硝酸鹽有一定“稀釋作用”，且與堿性土中與氮素代謝的密切相關(guān)的養(yǎng)分（如鉬等）不易缺乏有關(guān)。

表4 不同處理的白菜Vc和硝酸鹽含量

2.3 氮鉀配施對白菜糖組分含量的影響

從表5可知，白菜總糖含量以堿性紫色土＞酸性紫色土。酸性土白菜葡萄糖含量氮鉀配施處理較NMK0處理均顯著提高；果糖、還原糖和總糖含量以NMKM和NHKM處理顯著提高，NMKH和NHKH處理顯著降低；蔗糖含量除NMKM處理顯著提高外，其余處理均顯著降低。堿性土中各處理較NMK0處理均顯著提高葡萄糖含量；果糖含量以NMKM和NHKM處理顯著提高，NMKH和NHKH處理顯著降低；還原糖含量除NMKH處理差異不顯著外，其余處理較NMK0處理均顯著提高；除NMKM處理顯著提高白菜蔗糖含量外，其余處理均顯著降低；白菜總糖含量除NMKH處理顯著降低外，其余處理均顯著提高。兩種土壤中，蔗糖含量以NMKM處理最高，葡萄糖、果糖、還原糖和總糖含量均以NHKM處理最高，表明高量鉀肥的施用不利于提高白菜糖含量，而適量施用鉀肥和增施氮肥有利于提高白菜糖含量，對白菜營養(yǎng)品質(zhì)有良好作用。

表5 不同處理的白菜糖組分百分含量 （%）

2.4 氮鉀配施對白菜氨基酸含量的影響

表6可知，酸性紫色土氮鉀配施對白菜必需氨基酸含量和營養(yǎng)價值影響較大，白菜除蛋氨酸（Met）含量以NHKH處理最高外，其余必需氨基酸含量均以NHKM處理最高。在適氮水平下，增加適量鉀肥，蛋氨酸含量有顯著提高，異亮氨酸（Ile）和組氨酸（His）含量顯著降低；增施高量鉀肥，除蛋氨酸含量無顯著差異，其余必需氨基酸含量均顯著降低。在適鉀水平下，增加氮肥用量可顯著提高白菜必需氨基酸含量，表明氮肥利于白菜必需氨基酸含量的提高，而高量鉀肥則不利于白菜必需氨基酸含量的提高（蛋氨酸除外）。堿性紫色土白菜氨基酸含量低于酸性土，說明酸性環(huán)境下更有利于白菜必需氨基酸的形成。堿性土除蛋氨酸含量以NMKH處理最高外，其余白菜必需氨基酸含量均以NHKM處理最高。在適量氮肥基礎(chǔ)上，增施鉀肥則顯著降低白菜各必需氨基酸含量（蛋氨酸除外）；而在適鉀基礎(chǔ)上，增施氮肥則顯著提高各必需氨基酸含量（蛋氨酸除外）。兩種土壤白菜必需氨基酸總量（Total）均以NHKM處理最高，合理的氮鉀配施能顯著提高白菜必需氨基酸含量，提高白菜的營養(yǎng)品質(zhì)。

表6 不同處理的白菜必需氨基酸含量

2.5 氮鉀配施對白菜氨基酸品質(zhì)性狀的影響

表7可見，酸性紫色土白菜各處理氨基酸品質(zhì)性狀含量占氨基酸總量的百分?jǐn)?shù)以苦味氨基酸＞鮮味氨基酸＞甜味氨基酸，白菜甜味氨基酸和鮮味氨基酸含量之和占氨基酸總量的一半以上。與NMK0處理相比，白菜甜味氨基酸、苦味氨基酸和氨基酸總量均以NHKM處理顯著提高，NMKM處理差異不顯著、NMKH和NHKH處理顯著降低；除NHKM處理顯著提高鮮味氨基酸含量外，其余處理較NMK0處理均顯著降低。堿性紫色土白菜各處理氨基酸各品質(zhì)性狀含量占氨基酸總量的百分?jǐn)?shù)與酸性土白菜一致。與NMK0處理相比，堿性紫色土白菜鮮味氨基酸、苦味氨基酸和氨基酸總量以NHKM和NHKH處理顯著提高，NMKM和NMKH處理顯著降低，甜味氨基酸含量以NHKM和NHKH處理顯著提高，NMKM和NMKH處理差異不顯著。

表7 不同處理的白菜氨基酸品質(zhì)性狀

3 討論

蔬菜的產(chǎn)量與氮素吸收利用密切相關(guān)，研究表明適量鉀肥的施用能促進(jìn)蔬菜氮素的同化吸收，氮鉀配施能顯著地提高蔬菜產(chǎn)量，降低施氮對品質(zhì)造成的負(fù)面影響，使氮、鉀間表現(xiàn)出良好的交互效應(yīng)［14-15］。在本研究中，供試酸性紫色土和堿性紫色土氮鉀配施對白菜產(chǎn)量的影響趨勢一致，氮鉀配施各處理均能顯著提高白菜產(chǎn)量。兩種土壤中各處理白菜氮肥的增產(chǎn)效應(yīng)在適鉀（KM）時較高，鉀肥的增產(chǎn)效應(yīng)在適氮（NM）時較高。單位養(yǎng)分效應(yīng)的高低受氮鉀配比和氮鉀營養(yǎng)水平的影響，氮鉀營養(yǎng)充足、氮鉀比例適宜可以增加白菜產(chǎn)量和提高施肥效益。

Vc含量是評估蔬菜品質(zhì)的一個重要指標(biāo)，人體自身不能合成Vc，主要依靠各類新鮮蔬菜和水果獲得［16］。有研究表明［17-18］，適量鉀肥施用可顯著提高蔬菜Vc含量，而鉀肥過量施用則不利于Vc的合成。本研究結(jié)果顯示，白菜Vc含量以酸性紫色土＜堿性紫色土，這可能與堿性土中養(yǎng)分配比更適宜（表1）有關(guān)；此外，酸性土壤通常會出現(xiàn)缺鎂，鎂對蔬菜Vc的合成有促進(jìn)作用，蔬菜生長期間缺鎂導(dǎo)致Vc合成受到影響［14，19］。供試堿性土適量鉀肥（KM）顯著提高白菜Vc含量，表明在低鉀土壤上適量的氮鉀肥配施能改善白菜營養(yǎng)品質(zhì)，提高食用價值。

蔬菜硝酸鹽含量常常作為重要的衛(wèi)生指標(biāo)，當(dāng)蔬菜硝酸鹽累積達(dá)到一定水平時就會對人類健康產(chǎn)生潛在危害［20］。有研究表明人類攝取的硝酸鹽70%～80%來自蔬菜［21］，因此通過施肥措施降低蔬菜硝酸鹽含量對保護(hù)人體健康有積極意義。本研究結(jié)果顯示，白菜硝酸鹽含量以酸性紫色土＞堿性紫色土，兩種土壤氮鉀配施處理較NMK0處理白菜硝酸鹽含量均有所降低，且均以NHKM處理含量最低，表明氮鉀配施對白菜的衛(wèi)生品質(zhì)具有顯著改善作用，在提高施氮量的情況下，配施鉀肥有利于降低因施氮過多而引起的硝酸鹽累積。白菜中硝酸鹽含量與硝酸還原酶的活性密切相關(guān)，鉀肥能提高硝酸還原酶的活性，促進(jìn)硝酸根離子還原，從而降低硝酸鹽含量［22］，由此可見，氮鉀肥平衡配施對降低白菜硝酸鹽含量有顯著促進(jìn)作用。

糖分含量的高低對蔬菜品質(zhì)極為重要，且對其貯藏和運(yùn)輸有著重要影響［23］。氮鉀配施在一定范圍內(nèi)能提高蔬菜可溶性糖含量，提高糖酸比［24］。本研究結(jié)果表明，白菜總糖含量以堿性紫色土＞酸性紫色土，兩種土壤白菜總糖含量均以NHKM處理最高，表明適量鉀時增施氮有利于白菜糖含量的提高；兩種土壤NMKM處理較NMK0處理白菜糖各組分含量均有所增加，表明施用適量鉀肥能在一定程度上減少氮肥的負(fù)面影響。鉀肥效果隨氮肥用量和土壤性質(zhì)的不同而變化，因此只有將氮、鉀肥平衡施用對白菜產(chǎn)量的提高和品質(zhì)的改善才會產(chǎn)生積極的作用。

氨基酸不僅是蔬菜重要的營養(yǎng)成分，也是蔬菜營養(yǎng)品質(zhì)和風(fēng)味的重要物質(zhì)，其含量高低和各組分配比合理性是判斷蔬菜營養(yǎng)價值的一個重要指標(biāo)［25-26］。有研究表明，不同的施肥方法能顯著影響作物氨基酸含量［27］。本研究中兩種土壤白菜各種必需氨基酸含量均以NHKM處理最高（蛋氨酸除外）。在適鉀水平下，增加氮肥施用量可顯著增加白菜必需氨基酸總量，表明氮肥有利于白菜氨基酸的合成，原因是氮素是植物體內(nèi)氨同化和氨基酸合成的重要來源，是植物生理生化過程的重要營養(yǎng)物質(zhì)［28］。供試兩種紫色土各處理白菜氨基酸品質(zhì)性狀含量占氨基酸總量的百分?jǐn)?shù)均以苦味氨基酸＞鮮味氨基酸＞甜味氨基酸，白菜甜味氨基酸和鮮味氨基酸含量之和均占氨基酸總量的一半以上，而白菜風(fēng)味品質(zhì)以甜味氨基酸和鮮味氨基酸含量增加，苦味氨基酸降低最好，可見，合理氮鉀配施能調(diào)節(jié)白菜不同品質(zhì)氨基酸比例，改善白菜營養(yǎng)品質(zhì)。

4 結(jié)論

在重慶地區(qū)酸性和堿性紫色土壤氮鉀肥配施均能顯著提高白菜產(chǎn)量，以NHKM處理，即高氮適鉀效果最優(yōu)；氮鉀肥平衡施用顯著降低白菜硝酸鹽含量，提高糖組分和總糖含量，增加必需氨基酸含量和提高氨基酸品質(zhì)性狀，對于改善白菜多種營養(yǎng)品質(zhì)具有顯著的作用，本研究條件中，各處理效果均以NHKM處理最好。綜合產(chǎn)量品質(zhì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，兩種紫色土均以NHKM處理（N、P2O5、K2O施用量分別為375、90、150 kg·hm-2）最優(yōu)。