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叶菜型甘薯施肥研究进展※

2023-09-16杨程起曾新宇李保证

特种经济动植物 2023年8期
关键词:叶菜底肥硝酸盐

●杨程起 徐 茜 曾新宇 肖 波 李保证 黄 怡

(1.重庆三峡学院 重庆 404020;2.重庆三峡农业科学院 重庆 404155)

甘薯是旋花科(Convolvulaceae)甘薯属(Ipomoea)1年生或多年生藤本植物,我国甘薯品种根据食用类型分成七大类,叶菜型甘薯属于其中一类,主要食用部位是其茎尖部分10 cm茎叶[1],作为夏季主要绿叶蔬菜,在栽培、农业管理、与食用方式上与传统的甘薯有较大区别。研究发现,叶菜型甘薯茎尖营养成分中的维生素C、蛋白质、钙、烟酸等物质均高于菠菜、空心菜、白菜等蔬菜[2]。越来越多人开始重视营养健康问题并食用叶菜型甘薯,因此其研究范围和种植规模也在不断扩大。我国对叶菜型甘薯的研究起步较晚,2001年开始,关于其科研文章的发表数量明显激增[3],多关于科学合理地对叶菜型甘薯施用肥料,能够有效提高产量和改善品质,而影响叶菜型甘薯产量品质及肥料利用率的因素包括了施肥种类、施用量、施肥时期、施肥比例等,其中研究氮肥调控对叶菜型甘薯影响的文章占比最大。因此,总结叶菜型甘薯施肥研究进展、肥料管理研究对指导叶菜型甘薯生产十分必要。

1 土壤施肥

土壤施肥是叶菜型甘薯生产与科研上最普遍、最常用、最直接的施肥手段。受品种、土壤肥力、种植密度、天气条件等因素,施肥技术有所差异。

1.1 无机肥对叶菜型甘薯产量、营养成分与品质的影响

无机肥为矿质肥料,采用化学合成方法进行生产,简称化肥,包括氮、磷、钾肥及复合肥,其成分单纯,含有效成分高,易溶于水,分解快,易被根系吸收,故称“速效性肥料”。邱永祥等[4]通过大田试验,研究不同肥料类型与用量对秋季种植的叶菜型甘薯“福菜薯18号”产量和品质的影响,认为无机肥对甘薯产量的提高具有最大影响,其次是无机和有机混合肥,有机肥对其影响最小,使用产量与品质协同分析方程确定施用无机肥以300 kg/hm2效果较好,并提出叶菜型甘薯产量与品质存在一定的趋同性结论,并望后续更多试验验证此结论。蔡南通等[5]在大田中研究不同种类肥料对叶菜型甘薯“福薯7-6”茎尖产量的影响,发现碳氨肥料对茎叶产量的提高效果最好,在研究不同氮肥水平对茎叶产量及硝酸盐积累的影响时发现,NH4HCO3施用量低于1050 kg/hm2时,氮肥增加与产量有成正相关,硝酸盐积累随施肥量与追肥次数的增加而升高,处于轻度污染与中度污染之间,施用量低于150 kg/hm2时,茎叶硝酸盐积累量基本达不到污染级别,并指出叶菜型甘薯的茎叶产量和鲜嫩度与施足肥料和偏施速效氮肥有很大关系,底肥以重施有机肥为主、追肥合理辅以速效氮肥、拉长追肥间隔期等途径来降低茎叶硝酸盐含量。

邱永祥等[6]在田间研究施用铵态氮肥、硝态氮肥及硝化抑制剂双氰铵对叶菜型甘薯“福薯7-6”茎叶产量和硝酸盐含量的影响,发现硝态氮比铵态氮更容易提高硝酸盐含量,植株体内硝酸盐含量的峰值日期随施加氮肥浓度的不同而变化,低中施氮用量对植株体内硝酸盐含量峰值日期较高施氮用量略晚1~2 d,施全氮450 kg/hm2,铵态氮结合双氰铵施用的施肥技术,采摘应在施肥后第9天或第10天进行。任丽花等[7]发现氮肥使用不足或过量均会导致叶菜型甘薯“福薯7-6”叶片可溶性蛋白质含量下降、叶片游离脯氨酸含量增加。

任守才等[8]在分析影响叶菜型甘薯品质因素时指出,施肥应以有机肥为主,化肥为辅;基肥为主,追肥为辅;增施钾肥能提高茎尖蛋白质、维生素C与叶绿素等的含量,显著降低茎尖硝酸盐含量。魏猛等[9]通过盆栽试验研究不同氮素水平对叶菜型甘薯“徐菜薯1号”生长特性的影响发现,适量氮肥有助于地上部的形成,增加产量。徐茜等[10]在田间通过正交试验研究底肥等因素对“鄂菜薯1号”薯苗越冬性状及产量的影响,发现底肥混施45%复合肥750 kg/hm2和过磷酸钙450 kg/hm2对薯苗越冬存活率及增产效果最好。

张小贝[11]研究施用氮磷钾硒水平对叶菜型甘薯“徐菜著1号”茎尖产量及品质的影响,发现氮肥、磷肥、钾肥和硒元素分别施用169.5 kg/hm2,114 kg/hm2,102 kg/hm2,139.5 g/hm2时,茎尖产量最髙;氮磷钾为8∶4∶1时,茎尖多酚的含量达到最高;施氮的增加导致体内蛋白质和硝酸盐的增加,而黄酮、维生素C、总糖、多酚含量先升高后下降,还原糖含量则不断下降;采摘后45 kg/hm2施用尿素时茎尖品质最优;施氮后11 d左右植株体内硝酸盐含量可降至施氮前水平。李成阳等[12]发现在5个氮素形态配比中,NH4+-N∶NO3--N∶CONH2-N=1∶2∶0(N4)和NH4+-N∶NO3--N∶CONH2-N=2∶1∶0(N5)对叶菜型甘薯“福薯18号”和“鄂薯10号”的茎尖产量、总酚含量、总黄酮含量、可溶性糖含量具有显著提高作用。

1.2 无机肥对叶菜型甘薯生理特性与农艺性状的影响

邱永祥等[6]发现氮肥种类及用量显著影响叶菜型甘薯“福薯7-6”植株体内叶绿素含量及光合特性,其中硝态氮肥对叶绿素a含量、光合速率的影响大于铵态氮肥。施肥量对叶绿素a含量的影响达显著水平。任丽花等[7]在盆栽试验下研究梯度施氮量对叶菜型甘薯“福薯7-6”生理指标及叶绿体结构的影响,发现氮肥使用不足或过量均会对植株产生胁迫,细胞膜选择透性增大,损害细胞膜和叶绿体超微结构。魏猛等[9]通过盆栽试验研究不同氮素水平对叶菜型甘薯“徐菜薯1号”光合特性的影响,发现适量施用氮肥更有利用于提高叶绿素含量、叶片光合速率、胞间CO2浓度。李成阳等[12]对叶菜型甘薯“福薯18号”和“鄂薯10号”设置5个氮素形态配比发现,NH4+-N∶NO3--N∶CONH2-N=1∶2∶0(N4)和NH4+-N∶NO3--N∶CONH2-N=2∶1∶0(N5)均对苯丙氨酸解氨酶(PAL)酶活性有显著提高作用,且N4处理效果优于N5。邱世鑫[13]发现在施氮0 ~300 kg/hm2时,施氮量与叶菜型甘薯“薯绿1号”的产量呈极显著正相关,而与嫩茎粗、节间距、叶长、叶宽、鲜重、叶柄长、无显著相关。

1.3 有机肥对叶菜型甘薯产量及土壤性质的影响

杨汉等[14]研究传统施肥、测土配方施肥和有机肥+化肥等施肥组合方式对叶菜型甘薯“鄂薯10号”的影响,发现施用商品有机肥可减少化肥用量,相较传统施肥处理、有机肥+化肥等处理,甘薯茎尖产量分别增加约12%,9%,并能够改良土壤性质,土壤养分含量轻微增加。

1.4 有机无机肥配施不同叶菜型甘薯品种栽培技术

林仁东等[15]在研究叶菜型甘薯“福薯7-6”的栽培技术时指出,施用底肥施厩肥22 500 kg/hm2或禽类粪加工的有机肥4500 kg/hm2和复合肥300 kg/hm2,栽植7 d后,使用硫酸钾150 kg/hm2和碳酸氢铵300 kg/hm2兑水至30 000 kg浇施,每次采摘后使用45 kg/hm2尿素兑水至15 000 kg浇施。梁长东等[16]在研究叶菜型甘薯“连引薯1号”的栽培技术时指出,“连引薯1号”“偏爱”富含有机质的土壤,推荐施用有机肥30 000 kg/hm2、尿素150 kg/hm2。张贵景等[17]研究叶菜型甘薯“福薯10号”的栽培技术时指出,底肥混施粪肥3000 kg/667m2和复合肥50 kg/667m2,两次摘心和每次采摘茎尖后喷施“高乐”叶面肥3000 g/hm21500倍液,每采摘2次追施300 kg/hm2复合肥。

谢一芝等[18]研究叶菜型甘薯宁“菜薯1号”田间栽培技术时提出“施足底施,及时追肥”原则,底肥一般施用腐熟厩肥37 500 kg/hm2或三元复合肥1500 kg/hm2,追肥施用人粪尿结合速效氮肥,以促进分枝和新叶萌发。陈景益等[19]研究叶菜型甘薯“广菜薯3号”的栽培技术时指出,底肥混施土杂肥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和复合肥300~450 kg/hm2。曾燕楠等[20-21]研究叶菜型甘薯“宁菜薯2号”“宁菜薯3号”栽培技术时指出,底肥施加有机肥15 000 kg/hm2或三元复合肥750 kg/hm2,移栽14 d左右和每次采摘后,施加尿素87 kg/hm2,间隔施用粪水或发酵过的豆饼、菜籽饼肥。

邵晓伟等[22]研究叶菜型甘薯“浙菜薯1号”设施栽培技术时指出,底肥施加有机肥18 750 kg/hm2或三元硫酸钾复合肥345 kg/hm2,追肥施加75~150 kg/hm2的尿素。朱伯华等[23]研究叶菜型甘薯“鄂菜薯1号”栽培技术时指出,培苗选用熟堆肥和液态肥料,提苗肥施加稀薄人粪尿15 000 kg/hm2,定植近一个月时,施加稀薄人粪尿15 000 kg/hm2、尿素150 kg/hm2和氯化钾30 kg/hm2,直到“立春”后,结合叶面喷施。黄艳岚等[24]研究叶菜型甘薯“湘菜薯2号”的栽培技术时指出,底肥施用菜枯饼750 kg/hm2、复合肥750 kg/hm2,移栽15 d后,施加人粪尿15 000 kg/hm2;移栽近一个月时,混施尿素150 kg/hm2和硫酸钾30 kg/hm2;采摘茎尖后追施尿素45 kg/hm2。

梁土寿等[25]研究适宜湛江地区栽植的7种叶菜型甘薯栽培技术时指出,育苗时底肥施用三元复合肥750 kg/hm2,苗龄超过一个月时,施加尿素300 kg/hm2催苗;栽培时底肥混施有机肥15 000 kg/hm2以上和复合肥750 kg/hm2;栽插7~14 d周时,施加碳铵、尿素52.5 kg/hm2或稀薄人粪尿15 000 kg/hm2,每次采摘后施加碳铵45 kg/hm2、尿素45 kg或稀薄人粪尿15 000 kg/hm2。王秀梅等[26]研究叶菜型甘薯“阜菜薯1号”栽培技术时指出,底肥充分施加人畜粪尿、堆肥、绿肥等有机肥料,辅以化肥,每次采摘后追肥以人畜粪尿为主,偏施氮肥。董芳等[27]研究叶菜型甘薯“湘菜薯3号”栽培技术时指出,底肥混施菜枯饼750 kg/hm2和复合肥750 kg/hm2,每次采摘后追施尿素45 kg/hm2或有机肥16 875 kg/hm2。

江皓琦等[28]研究叶菜型甘薯“薯绿1号”栽培技术时指出,育苗以氮肥为主,底肥施用商品有机肥15 000 kg/hm2,每次采摘后追施尿素45~105 kg/hm2。陈景益等[29]研究叶菜型甘薯“广菜薯5号”栽培技术时指出,底肥混施土杂肥15 000 kg/hm2和磷肥375 kg/hm2。薯苗定植超过15 d时,施用尿素112 kg/hm2,每采摘2次,混施尿素262.5 kg/hm2和复合肥375 kg/hm2。曾新宇等[30]研究叶菜型甘薯“万菜薯19号”栽培技术时认为,叶菜型甘薯应多施速效肥来促进茎尖快速生长从而缩短采摘时间以提高产量,而多施有机肥可以提高植株营养品质;底肥施用优质有机肥4500 kg/hm2或农家肥4500 kg/hm2,以及过磷酸钙2250 kg/hm2、尿素450 kg/hm2;采摘后追肥交替施用尿素和复合肥,施加尿素450 kg/hm2或复合肥1800 kg/hm2,可根据生长势强弱调整尿素施用量,结合喷施磷酸二氢钾、腐殖酸等叶面肥料补充苗株养分。

2 无土栽培

无土栽培主要包括营养液栽培、雾培和基质栽培。在叶菜型甘薯无土栽培研究中,多以营养液栽培为主要方式进行调整、改变单一营养元素,并分析对叶菜型甘薯生理特性、营养成分、产量及品质的影响。

邱永祥等[31]通过营养液栽培研究氮对叶菜型甘薯“福薯7-6”硝酸盐积累及品质的影响,发现植株体内硝酸盐含量随氮浓度的增加而增加,0.04 mol/L氮浓度下硝酸盐积累最多,低氮条件下,硝酸盐的积累量在施后6~8 d达到最高值,然后有所下降,因此采摘期适宜在施肥8 d后,该试验植株体内硝酸还原酶活性随氮素水平增加而升高,与高祖明等[32]研究认为叶菜蔬菜在同一条件下硝酸还原酶活性大、硝酸盐的积累量相应就少的结论不一致,因此叶菜型甘薯茎尖硝酸还原酶活性对硝酸盐含量的影响机制仍需深入研究。陈选阳等[33]研究水培对叶菜型甘薯“福薯18号”茎尖营养品质与硝酸盐含量的影响,发现与土壤栽培相比,1/2 HL营养液水培提高了茎尖的维生素C、黄酮和硝酸盐含量,但蛋白质含量基本没有改变;植株体内硝酸盐含量随营养液中硝态氮的增加而提高,在营养液中适量添加酰氨态氮、氨态氮可以降低硝酸盐含量。

郑佳伟[34]研究不同氮素水平的营养液对叶菜型甘薯“福薯18号”根系的影响,认为2倍氮素和3倍氮素水平营养液与正常氮素水平营养液相比较,其主根数显著降低,提高氮素水平否会对茎尖产量有显著影响仍需试验深入验证;在营养品质方面表明,水培可以提高叶菜型甘薯叶片维生素C与黄酮的含量,黄酮含量随时间的变化波动较大,叶片的蛋白质含量均高于嫩茎及叶柄,氮素含量提升2倍时,体内硝酸盐含量显著增加,指出用酰胺态氮替代氨态氮和硝态氮、降低营养液中硝态氮的含量或比例与使用氨态氮营养液三种措施来降低水培方式下叶菜型甘薯硝酸盐含量。

何亮珍等[35]在营养液栽培调价下研究缺氮对叶菜型甘薯“台农71”和“莆薯53”两个品种的光合特性及氨基酸含量的影响,发现缺氮会降低叶菜型甘薯的产量和光合作用,氮代谢相关酶的活性发生变化,与品质直接相关的氨基酸含量降低,“台农71”其对氮素更为敏感,提出了在生产中应根据不同品种的敏感度科学地提供不同的施肥量。黄静艳[36]研究1/2循环水生菜[37]、1/2日本园式[38]、1/2 MS[39]三种营养液分析对提高叶菜型甘薯“商薯19”产量和品质的影响,得出清水处理对照下与三种营养液对薯块芽菜的产量影响均无显著差异的结论,表明薯芽菜生长所需营养物质基本来自薯块本身,从外界摄取的营养成分较少,在1/2生菜营养液处理条件下,薯块芽菜的维生素C含量(43.67 mg/100 g)均显著高于其他3个处理,结合薯块芽菜生产成本和高产优质角度,最终认为1/2生菜营养液为最佳配方。

覃华勇[40]通过比较6个营养液配方,选用适合作叶菜型甘薯“湘菜薯2号”和“47129”水培栽培的营养液配方,发现日本田园营养液配方和霍格兰营养液配方对叶菜型甘薯的根系重量、长度及活力影响效果最好,茎尖产量最高、蛋白质和可溶性糖含量最佳。李润根等[41]通过比对5种营养液配方,参考株高、发芽数和鲜质量等指标筛选出适合叶菜型甘薯“台农71”的水培营养液配方。

3 根外施肥对叶菜型甘薯产量的影响

根外施肥是通过向植物叶面喷洒一定浓度的肥料,提供所需营养元素的过程。除了根系外,植物叶片也能够吸收少量养分,因此,研究根外追肥对叶菜型甘薯的影响同样具有一定意义。吴巧玉等[42]研究叶面肥与植物生长调节剂对叶菜型甘薯“福薯7-6”茎尖产量的影响发现,喷施植物生长调节剂的效果优于叶面肥,叶面喷施尿素和KH2PO4可起到一定的增产作用,增产效果不显著,试验虽然证明了喷施植物生长调节剂对提高茎尖产量的效果优于叶面肥,但是缺乏营养品质和食品安全性的检测。叶菜型甘薯追施叶面肥和植物生长调节剂的相关研究相对较少,因此后续研究可从这两因素的种类和用量出发,增加试验检测指标,更全面地反映出叶面肥和植物生长调节剂对叶菜型甘薯茎尖产量与品质的影响。

4 讨论

研究无机肥料对叶菜型甘薯的影响文章数量最多,其中无机肥料中的氮肥研究成为热点,原因是速效氮肥对叶类蔬菜的生长有很好的效应,影响茎尖的产量和品质的因素中,土壤环境变量因素复杂,很难确认是某一营养元素对叶菜型甘薯茎尖的直接影响作用,通过营养液栽培可以严格控制营养元素的含量和浓度,并且可以通过比较选出适合作为叶菜型甘薯的营养液配方,为后期商业化水培生产叶菜型甘薯茎尖提供理论基础。在叶菜型甘薯栽培技术中关于施肥方面的报道中,多数品种底肥采用混施有机肥或有机肥与复合肥,追肥采用尿素或人粪尿等肥料。总体来说,施肥种类和用量并不相同,可能是与品种的喜肥偏好、种植密度、气候条件、土壤状况、栽培习惯等因素有关。

在肥药双减的大环境下,减施化肥势在必行,应通过各种措施来提高肥料利用率,生物有机肥可以改善土壤理化性质,王利[43]研究生物有机肥替代部分化肥对西芹的产量及土壤养分的影响,发现生物有机肥的施加可使常规施肥减量20%,土壤的有机质含量也会提高。生物有机肥在番茄、辣椒、黄瓜、茄子、蒜苗、黄秋葵、小白菜等蔬菜中均有研究,而施用生物有机肥对叶菜型甘薯的影响报道较少,研究生物有机肥替代部分化肥及对叶菜型甘薯影响迫在眉睫;在土壤肥料利用率上,邱世鑫[13]分析了施氮量和密度对叶菜型甘薯“台农71”和“薯绿1号”茎尖氮素利用效率的影响,而肥料对叶菜型甘薯根系的吸收与转化、根际土壤的微生物、土壤养分堆积的影响等研究较少,叶菜型甘薯在每次采摘后都需要追肥来保证茎尖快速生长和产量,土壤大量施氮不仅会破坏土壤养分平衡造成土壤污染,而且会增加茎尖硝酸盐含量从而降低品质,危害人的身体健康,因此,开展提高肥料利用率相关研究,对支持减肥增效意义重大。

考虑到叶菜型甘薯追肥间隔期短和土壤施加速效氮量大双因素,可从混施叶面肥料与生物有机肥替代部分化肥来改善当前生产中存在的负面作用。叶面肥料直接作用于叶面,作物吸收较快,喷施叶面肥料基本不会改变土壤的原有养分和微环境,前人研究发现叶面肥对叶菜型甘薯茎尖产量的增产效果不理想,可能与参试品种、叶面肥料种类、叶面肥料浓度、叶面肥料用量等因素有关。

叶菜型甘薯的生产季节主要集中在夏秋季节,茎尖的多次采摘导致养分主要运送至地上部分,地下部块根养分积累少,最终无薯块或薯块较小且萌发繁殖能力弱,薯块留种繁殖成为生产问题,通过扦插茎尖苗和二节苗的方式进行越冬留种繁殖,解决了薯块少或无薯块的留种的问题,且茎尖扦插越冬可以缩短生产周期,因此叶菜型甘薯薯苗越冬安全,提高薯苗存活率成为一大关键技术,越冬薯苗存活率的高低直接关系到成本问题,关于肥料对薯苗越冬的影响研究较少,可以从肥料种类和用量上分析对叶菜型甘薯抗寒性的影响。

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