王趁義， 董 磊， 張雪怡， 趙羽寒， 黃兆瑋

(浙江萬里學(xué)院 生物與環(huán)境學(xué)院， 寧波 315100)

脲酶抑制劑能延緩?fù)寥乐心蛩氐乃?，減少氨的揮發(fā)損失[9-10]。選擇合適的脲酶抑制劑一直是解決國內(nèi)外氮肥利用率低下、提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的重要途徑之一[1-2]。在世界肥料市場上的3大類脲酶抑制劑，即金屬鹽類、有機物小分子類和植物提取物類，由于毒性大、易失活、藥效短、有殘留等問題，不易為農(nóng)民接受[3,10]，均難以得到推廣應(yīng)用。

目前，具有良好的抑酶、抗病毒、殺菌、抗腫瘤等多種生物活性的Schiff堿配合物受到了廣泛關(guān)注[1,3]，此類抑制劑被Chen等[1,10-11]命名為第四類脲酶抑制劑(簡寫為4thUI)。但針對4thUI的研究，學(xué)者們大多偏向?qū)﹄迕富钚灾行慕Y(jié)構(gòu)和性質(zhì)的小分子模擬、催化性質(zhì)和結(jié)構(gòu)表征等方面[1,4]，而在植物營養(yǎng)、農(nóng)用化學(xué)品與土壤環(huán)境等領(lǐng)域中的應(yīng)用研究極少[2-3]。采用尿素緩釋技術(shù)，既是抑制肥料“爆裂效應(yīng)”、緩慢輸送植物營養(yǎng)、提高作物的產(chǎn)量、品質(zhì)和氮素利用率的重要方法[1-2]，又是防治土壤水土流失和養(yǎng)分流失最常見的方法[12]。脲酶抑制劑型緩釋肥料被譽為21世紀肥料工業(yè)的重要發(fā)展方向[13]，然而脲酶抑制劑摻入尿素的不同方式對植物生長及其品質(zhì)指標(biāo)的影響仍未明晰。本文以4thUI、尿素、結(jié)球白菜等為受試對象，利用脲酶抑制劑的調(diào)控技術(shù)，通過盆栽試驗，研究4thUI摻入尿素的3種不同方式對結(jié)球白菜生長、產(chǎn)量及其品質(zhì)指標(biāo)的影響，以期為4thUI型緩釋尿素在生產(chǎn)中的合理施用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試作物選用成熟周期短的結(jié)球白菜Chinese cabbage(BrassicacampestrisL.)，其生長周期為30～40 d。供試土壤為中國南方黃壤，取自當(dāng)?shù)厮痉N植區(qū)，風(fēng)干過2 mm篩備用，供試土壤的基本理化性質(zhì)為pH 4.75，電導(dǎo)率EC 237 us/cm，水分含量13.31%，有機質(zhì)2.56%，總氮2.23 g/kg，堿解氮0.53 g/kg，總磷564 mg/kg，有效磷62.09 mg/kg，總鉀398.26 mg/kg，速效鉀78.53mg/kg。結(jié)球白菜種子購于上海興綠蔬菜種苗研究所，含氮量46.3%的大顆粒尿素購于山西天澤煤化工集團股份公司(工業(yè)級)，4thUI(C15H14N3O2SClCu)參照文獻[1,14]方法合成，它是一種Schiff堿金屬配合物型脲酶抑制劑。

1.2 方法

1.2.1 試驗設(shè)計

將經(jīng)水浸泡24 h后的結(jié)球白菜種子，以每孔3～4顆撒入若干上口為95 mm×78 mm×75 mm的方形育苗穴盤中，然后置于溫度25 ℃、濕度85%的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)7 d。再選取12個上口直徑155 mm、高125 mm的圓形種植花盆，每盆裝土850 g，再取50 g土與相對應(yīng)組的肥料混合均勻撒入盆中，然后挑選長勢一致的幼苗，于2020年8月8日開始移栽，再以50 g土覆蓋表層，試驗在室外防雨棚里進行。

試驗分成4種處理組，分別記為A組、B組、C組和D組，其中A組為無尿素空白對照組，B組、C組和D組為4thUI與尿素的3種不同配施方式處理組，4種處理組均重復(fù)3次，共12個批號，每種處理均用4株植株，各處理組的尿素施用量均為3.6 g/kg土，試驗于2020年9月15日結(jié)束，試驗期間的溫度在30 ℃～15 ℃。

B組[11]是在施入尿素時分別混合性地加入尿素用量0、0.2%、1%、2%的4thUI；C組[13]是在制備含脲酶抑制劑的雙核緩釋尿素的過程中摻入尿素用量0、0.2%、1%、2%的脲酶抑制劑；D組[15]是先制備不含脲酶抑制劑的雙核緩釋尿素，然后在施入此緩釋尿素的同時分別混合性地加入尿素用量0.2%、1%、2%的脲酶抑制劑，相應(yīng)的試驗批號參見表1。其中，雙核緩釋尿素的制備方法是參照文獻[13]方法。同時為了消除其他營養(yǎng)元素的影響，根據(jù)需肥規(guī)律，按照1 kg土施0.2 g N，0.2 g P2O5，0.2 g K2O的配比，在12個處理組的背景中加入等量的氮磷鉀做基肥，所用的肥料分別是硫酸銨、過磷酸鈣、硫酸鉀。

表1 組別與處理方法

1.2.2 結(jié)球白菜培植及其生理指標(biāo)測定

測定倒數(shù)第6片葉中葉綠素含量在12、24和36 d等3個時間梯度內(nèi)的變化，選擇其含量最高的植株生長旺盛期取樣，并參照文獻[10]，利用直尺測第6片的葉長、葉寬和整株株高，采用SPAD-502手持式葉綠素儀測定其葉綠素含量，蒽酮比色法測定可溶性糖含量，H2SO4-H2O2消化-凱氏定氮法測定總氮含量，鉬銻抗比色法(NY/T 2421—2013)測定總磷含量；采用文獻[16]中的ɑ-萘胺比色法測定根系活力。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2016軟件進行數(shù)據(jù)處理，采用SPSS16.0軟件對數(shù)據(jù)進行顯著性分析、Origin8.0軟件對數(shù)據(jù)進行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 抑制劑摻入尿素的3種不同方式對結(jié)球白菜葉綠素含量的影響

葉綠素作為植物光合作用的反應(yīng)場所，其含量間接地反映了葉菜類蔬菜的生長及品質(zhì)指標(biāo)，如表2所示，在3個觀察時間點(12、24和36 d)的葉綠素含量中，各組內(nèi)葉綠素值都于第24天達到最高值，4組試驗中達到最高值的都為C組：CT9(12 d)、CT8(24 d)、CT9(36 d)。在抑制劑濃度相同的情況下，與BT2(僅施入尿素)相比，差異性顯著(P<0.05)。3個觀察時間點上分別增加22.7%、14.59%和9.69%。這說明24 d左右是植株生長的旺盛期，光合作用強；C組摻入方式為4thUI的最佳摻入方式，且C組中不同的脲酶抑制劑濃度對葉綠素含量的影響不大。至于第36天時葉綠素明顯下降的原因可能是結(jié)球白菜臨近成熟，葉片生長基本停止。在每個組別內(nèi)都是中低濃度用量的抑制劑有利于提升葉綠素含量，原因是較高用量的抑制劑會抑制植物對尿素的吸收，使得葉綠素含量降低。

表2 12個試驗處理組對結(jié)球白菜葉片葉綠素含量的影響

2.2 抑制劑摻入尿素的3種不同方式對結(jié)球白菜生長指標(biāo)的影響

從表3可以看出，在3種不同摻入方式下，與未添加抑制劑的BT2(僅施入尿素)相比，結(jié)球白菜的生長指標(biāo)均有不同程度提高。在鮮重方面，3個組別(B、C、D)的結(jié)球白菜鮮重質(zhì)量均呈上升趨勢，其中B組(即BT2～BT5)中的BT4、C組(即CT6～CT9)中的CT7、D組(即DT10～DT12)中的DT10增重最明顯，但以C組方式摻入增重顯著(P<0.05)，與BT2相比，CT7、CT8、CT9處理分別提高80.49%、67.21%和76.81%，表明在C組方式摻入低濃度的脲酶抑制劑處理產(chǎn)量略高于高濃度脲酶抑制劑處理。在株高方面，B、C、D組中提高較多的分別為BT4、CT7和DT10，分別提高36.75%、48.41%和32.08%；在葉長和葉寬方面，B、C、D組中增加最多的也是BT4、CT7和DT10，其中葉長分別增加34.0%、39.14%和30.06%，葉寬分別增加37.98%、49.25%和31.83%，其中CT7的各項生長指標(biāo)顯著高于其他試驗組(P<0.05)。3種不同方式的處理效果較尿素均有所提高，其中，以C組方式摻入低中濃度的脲酶抑制劑對株高及葉長葉寬的增長效果最佳。

2.3 抑制劑摻入尿素的3種不同方式對結(jié)球白菜生理及部分品質(zhì)指標(biāo)的影響

2.3.1 對結(jié)球白菜總氮含量的影響

2.3.2 對結(jié)球白菜總磷含量的影響

2.3.3 對結(jié)球白菜可溶性糖含量的影響

可溶性糖是植物光合作用的產(chǎn)物，能為植物體內(nèi)合成有機物提供碳骨架和能量來源，是評價蔬菜品質(zhì)的營養(yǎng)指標(biāo)之一[19]。由表3可知，3個組別(B、C、D)中結(jié)球白菜的可溶性糖含量都高于僅有尿素的BT2組，且均呈顯著性差異(P<0.05)，其中CT8為最高，其對應(yīng)增加率為166.96%，而B和D組中最高增長為BT5的114.29%和DT11的95.54%，說明使用1%脲酶抑制劑的C 組摻入方式對白菜光合作用有最佳的促進作用，可能原因是此濃度的脲酶抑制劑與雙核緩釋尿素的協(xié)同作用能調(diào)節(jié)改善土壤微生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)生有益菌物質(zhì)，從而提高結(jié)球白菜可溶性糖含量。C組中摻入不同濃度抑制劑的各細分組內(nèi)所對應(yīng)的可溶性糖含量基本相當(dāng)，說明C組摻入方式下脲酶抑制劑用量不會顯著影響可溶性糖的含量，考慮性價比，仍然選用0.2%脲酶抑制劑濃度為最佳抑制劑用量。

表3 12個試驗處理組對結(jié)球白菜生長、生理及部分品質(zhì)指標(biāo)的影響

2.3.4 對結(jié)球白菜根系活力的影響

植物根的生長狀況和活力大小直接影響著植物地上部分的營養(yǎng)吸收、生長發(fā)育以及作物的產(chǎn)量[19]。表3顯示，各組內(nèi)的根系活力不存在顯著差異，且均高于空白對照組AT1和僅有尿素的BT2組，與BT2比較，CT8達到最高值增長率為26.49%；B、D兩組最高為BT3的16.32%和DT10的20.67%。說明C組摻入方式有利于增強根系活力，其中添加1%脲酶抑制劑的C組配施方式CT8對作物根系生長改善效果最佳，但相比C組其他細分組增加不明顯，由于抑制劑對根系活力影響不大，綜合考慮選擇加入0.2%脲酶抑制劑為最佳用量。

3 結(jié)論

與普通尿素(BT2)相比，以C組方式摻入中低濃度的第四類脲酶抑制劑型雙核緩釋尿素增產(chǎn)最高達80.49%(CT7)，總氮和總磷含量也有顯著提升，最高分別提高61.36%、78.85%，明顯優(yōu)于其他2種抑制劑摻入方式；同時抑制劑的摻入有利于提升葉綠素含量和植株根系活力，促進植株對氮、磷元素的吸收。另外表現(xiàn)出中低濃度促進，高濃度抑制現(xiàn)象。綜合考慮，選擇C組處理方式為最佳配施方式，尿素用量0.2%為最佳抑制劑用量。