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

(1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)環(huán)境資源研究所，云南 昆明 650205；2.通?？h植保植檢站，云南 通海 652700)

0 引言

【研究意義】化肥是作物產(chǎn)量形成的重要養(yǎng)分要素，對保障作物產(chǎn)量、提高作物品質(zhì)以及促進農(nóng)業(yè)發(fā)展具有不可替代的作用[1]。據(jù)國際肥料工業(yè)協(xié)會2016年的數(shù)據(jù)，1961-2016年我國水稻、小麥和玉米三大作物產(chǎn)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(chǎn)量提高的同時，也出現(xiàn)了嚴重的報酬遞減現(xiàn)象。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(luò)合及吸附能力，與一定量的尿素配施可減少氨的揮發(fā)[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(yīng)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(chǎn)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(chǎn)量的影響?！狙芯壳腥朦c】關(guān)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?！緮M解決的關(guān)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(chǎn)量及養(yǎng)分吸收利用率的影響，以期為生產(chǎn)應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

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?？h秀山鄉(xiāng)鎮(zhèn)大樹村農(nóng)戶承包地進行，地處云南省中南部(北緯24°07′、東經(jīng)102°44′)，海拔1 808 m，氣候?qū)僦衼啛釒駶櫢咴瓫龆撅L(fēng)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(zhì)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(fù)合肥(基肥15-15-15，追肥24-6-10)，金正大生態(tài)工程集團股份有限公司生產(chǎn)；尿素(N 46%)，河南心連心化肥有限公司生產(chǎn)；硫酸鉀(K2O 50%)，唐山三孚鉀肥有限公司生產(chǎn)。

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(chǎn)；聚天門冬氨酸鈉(PASP)，江蘇豪隆化工有限公司生產(chǎn)。

1.3 方法

1.3.1 試驗設(shè)計 試驗共設(shè)4個處理，對照(CK)，不施肥；處理1，施常規(guī)化肥(CF)；處理2，常規(guī)化肥配施黃腐酸鉀(FA)；處理3，常規(guī)化肥配施聚天門冬氨酸鈉(PASP)；3次重復(fù)，共計12個小區(qū)，各處理施用量及方法見表1。小區(qū)面積為15 m2(1.5 m×10 m)，小區(qū)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(shù)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(chǎn)。

表1 不同處理各肥料的施肥量

1.3.2 田間調(diào)查、樣品采集與指標測定

1) 田間調(diào)查。每小區(qū)分采樣區(qū)和留產(chǎn)區(qū)，結(jié)合作物生長發(fā)育及關(guān)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(diào)查，調(diào)查內(nèi)容包括葉片展開度、形狀個頭(球高、球?qū)?和整齊度，測定葉綠素含量(SPAD值)。

2) 基礎(chǔ)土樣。采用5點“S”型混合法，采集基礎(chǔ)土壤樣品1 kg左右，帶回實驗室風(fēng)干后測定土壤pH及有機質(zhì)、有效氮、磷、鉀。土壤有機質(zhì)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(chǎn)量測定采用小區(qū)實際測產(chǎn)法測定商品生物鮮重(t/hm2)及去除腐葉后的經(jīng)濟產(chǎn)量，并計算經(jīng)濟系數(shù)；蔬菜成熟采收時每個小區(qū)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(yǎng)分吸收量(kg/667m2)、養(yǎng)分利用效率(%)及其偏生產(chǎn)力(kg/kg)。計算公式：

養(yǎng)分吸收量=生物量×養(yǎng)分含量

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

肥料偏生產(chǎn)力=施肥區(qū)作物產(chǎn)量/(施肥量×肥料養(yǎng)分含量)

葉球緊實度=葉球球重/(葉球球高+葉球球?qū)?×0.5

經(jīng)濟系數(shù)=經(jīng)濟產(chǎn)量/生物鮮重

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

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

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理甘藍的葉綠素含量及植物學(xué)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(xué)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(xué)性狀

2.2 不同處理甘藍的產(chǎn)量

從表3看出，不同處理甘藍的產(chǎn)量、經(jīng)濟產(chǎn)量和經(jīng)濟系數(shù)的變化。產(chǎn)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(jīng)濟產(chǎn)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(jīng)濟系數(shù)：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(guī)化肥配施黃腐酸鉀(FA)對甘藍產(chǎn)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(guī)化肥配施聚天門冬氨酸鈉(PASP)對甘藍產(chǎn)量有一定的促進作用。

表3 不同處理甘藍的產(chǎn)量

2.3 不同處理甘藍的養(yǎng)分吸收量及肥料表觀利用率

從表4可知，不同處理甘藍養(yǎng)分吸收量和肥料表觀利用率的變化。養(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)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(chǎn)力

從圖1看出，各處理甘藍的氮肥偏生產(chǎn)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(chǎn)力和鉀肥偏生產(chǎn)力變化趨勢與氮肥偏生產(chǎn)力一致。說明常規(guī)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(chǎn)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(nóng)業(yè)大國同時也是蔬菜種植大國，蔬菜種植面積約占農(nóng)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(chǎn)量提升的同時造成了土壤肥料養(yǎng)分的損失和環(huán)境的污染[9]。研究結(jié)果表明，常規(guī)化肥(CF)配施黃腐酸鉀(FA)和常規(guī)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(guī)化肥有一定的提高。同時就產(chǎn)量提升而言，常規(guī)化肥配施黃腐酸鉀(FA)較常規(guī)化肥對甘藍的產(chǎn)量未表現(xiàn)出優(yōu)勢，與前人的研究結(jié)果稍有不同[10]，可能是試驗選擇地塊土壤速效養(yǎng)分含量較高，常規(guī)化肥配施黃腐酸鉀(FA)未發(fā)揮出對肥料吸收的增效效應(yīng)；常規(guī)化肥配施聚天門冬氨酸鈉(PASP)較常規(guī)化肥甘藍的產(chǎn)量提高0.6%，與陳秉翼等[11-12]的研究結(jié)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(tài)氮源被甘藍根系直接吸收利用。肥料偏生產(chǎn)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(jié)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(chǎn)力和表觀利用效率，優(yōu)化了肥料的施用效果，降低了有效養(yǎng)分的損失，與徐嘉翼等[14]在水稻上的研究結(jié)果較一致。研究選擇的FA是風(fēng)化煤中提取的礦源黃腐酸，且FA施入土壤后很可能發(fā)生礦化產(chǎn)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(xiàn)出正效應(yīng)?？赡茉颍涸囼瀰^(qū)土壤養(yǎng)分本底值較高，加之當?shù)貫閺?fù)種指數(shù)較高的蔬菜主產(chǎn)區(qū)，蔬菜生育期化肥投入量高；加上甘藍生育期相對較短，F(xiàn)A在土壤中成了土壤微生物代謝的供能物質(zhì)，某些土壤微生物和植物根系形成了一定的養(yǎng)分競爭關(guān)系，故FA未表現(xiàn)出優(yōu)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(zhì)配施化肥后土壤養(yǎng)分的遷移利用途徑。

4 結(jié)論

與常規(guī)化肥(CF)相比，常規(guī)化肥配施聚天門冬氨酸鈉(PASP)可提高甘藍的產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀，對甘藍生長具有促進效應(yīng)，常規(guī)化肥配施黃腐酸鉀(FA)對甘藍的產(chǎn)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，F(xiàn)A對肥料偏生產(chǎn)力和表觀利用率無促進作用。