土壤改良剂对小白菜品质和土壤环境的影响.pdf

接收日期：2023-12-19 接受日期：2024-01-24 基金项目：厦门市科技计划项目(3502Z20226007)*通信作者。E-mail:w_ 土壤改良剂对小白菜品质和土壤环境的影响土壤改良剂对小白菜品质和土壤环境的影响 卫瑾怡，王明元*，唐 易，王子澍，杨晨怡(华侨大学园艺科学与工程研究所，福建 厦门 361021)摘 要：以自研土壤改良剂为材料，按照蔬菜园每 667 m2施入改良剂 0 kg(CK)、25 kg(B25)、50 kg(B50)和 75 kg(B75)设置四个处理，分析土壤改良剂对土壤 pH、有机质含量以及小白苗小白菜内在与外在品质的影响。结果表明，施用土壤改良剂能维持土壤 pH 7.0 以上，改善土壤酸化。不同土层的有机质含量表现为随着土层加深而降低。3145 cm土层中，B25 处理下有机质含量最高，为 5.35 gkg1，显著高于 CK 组(P0.05)；土壤改良剂能提高小白菜 VC、可溶性蛋白和游离氨基酸含量，降低硝酸盐含量。其中 B75 处理下，VC、可溶性蛋白和游离氨基酸的含量均为最高，与 CK组差异显著(P0.05)，硝酸盐含量最低，为 0.4713 mgg1，与其他处理差异显著(P0.05)。适量施用土壤改良剂能增加小白菜叶长、叶宽和叶片数，提高小白菜外在品质，B25 和 B50 处理下，小白菜地上部鲜重相比于 CK 组分别增加了79 g 和 16 g，差异显著(P0.05)。使用自研的土壤改良剂能明显提高小白菜产量和品质，改善土壤环境。关键词：土壤改良剂；土壤 pH；小白菜；品质 Doi:10.3969/j.issn.1009-7791.2024.01.005 中图分类号：S156.2 文献标识码：A 文章编号：1009-7791(2024)01-0040-06 Effects of Soil Amendments on Soil Environment and Baby Bok Choy Quality WEI Jin-yi,WANG Ming-yuan*,TANG Yi,WANG Zi-shu,YANG Chen-yi(Institute of Horticulture Science and Engineering,Huaqiao University,Xiamen 361021,Fujian China)Abstract:In order to explore the effects of soil amendments on the soil environment,quality and yield of the Baby Bok Choy,the soil amendments developed by our laboratory were used as materials,and soil pH,organic matter content and the internal and external quality of Xiaobaimiao cabbage were studied.Four treatments were designed as follows:no soil amendments(CK),and application of the soil amendments 25 kg(B25),50 kg(B50)and 75 kg(B75)per 667 m2 of vegetable garden.The results showed that the application of soil amendments could maintain soil pH 7.0 above and improve soil acidification.The organic matter content in different soil layers decreased with the deepening of the soil layer.In the soil layer of 3145 cm,the highest organic matter content was observed in the B25 treatment,which was 5.35 gkg1,significantly higher than that in the CK group(P0.05);soil amendments could increase the content of VC,soluble protein,and free amino acids in the Baby Bok Choy,while reducing nitrate content.Among them,under B75 treatment,the content of VC,soluble protein,and free amino acids was the highest,significantly different from the CK group(P0.05),and the nitrate content was the lowest,0.4713 mgg1,significantly different from other treatments(P0.05).Moderate application of soil amendments could increase the length,width,and number of leaves of the Baby Bok Choy,and improve its external quality.Under B25 and B50 treatments,the fresh weight of the Baby Bok Choy above ground increased by 79 g and 16 g compared to the CK group,respectively,with significant differences(P0.05).The application of soil amendments can improve the 2024,53(1):4045.Subtropical Plant Science 第 1 期 卫瑾怡等：土壤改良剂对小白菜品质和土壤环境的影响 41yield and quality of the Baby Bok Choy,and improve the soil environment.Key words:soil amendment;soil pH;Brassica campestris;quality 小白菜原产我国，主产华南和长江流域地区1。其营养价值高，富含钙、磷、铁等矿物质2以及多种维生素，是矿物质和维生素含量最丰富的蔬菜之一3。据统计，我国约 22.7%土壤受酸化影响，其中湖南、江西、福建和广西等地土壤酸化问题尤为突出4。土壤酸化主要是由于土壤中的中性和碱性盐类离子不断流失导致的土壤酸性增加，是土地退化的主要形式之一，严重影响土壤质量，限制作物产量和品质58。因此，治理土壤酸化是提高和保持土壤生产力的重点之一9。翔安区地处厦门东北部，地理环境优越，是厦门市农业经济发达的地区之一，也是厦门市重点农田保护区域。该区土壤以红壤为主，呈酸性至强酸性反应，严重制约当地蔬菜产业发展。因此，通过施用合适剂量土壤改良剂，将土壤酸碱度维持在适宜水平对翔安区小白菜产业可持续发展和生态环境保护至关重要。目前，对酸性土壤常见的改良方法有控制酸雨、采取农艺措施、生物改良和施加土壤改良剂等4。应用土壤改良剂是当前调节土壤酸碱性、改善土壤理化性质的经济有效措施之一1013。研究表明，施用石灰可以优化土壤 pH，提高柑橘Citrus reticulata 对亚洲念珠菌的耐受能力14。Wang等15施用人工腐殖酸肥料可促进甜菜 Beta vulgaris的生长，增加土壤有机质含量。因此，施用土壤改良剂是改善土壤环境、提高作物品质的有效方法。本实验采用华侨大学园艺植物生物学实验室研制的土壤改良剂，含有丰富的氮、钾、钙、镁等元素。通过大田试验探究土壤改良剂对小白菜品质和土壤理化性质的影响，旨在明确最佳施用量，提升小白菜品质，为后续田间应用奠定理论基础。1 材料与方法 1.1 试验地概况 试验于 2023 年 45 月在厦门市翔安区新圩镇进行。选择蔬菜园田地，土壤基本理化性质：pH 6.4、全氮 1.04 gkg1、磷 1.91 gkg1、钾 37.5 gkg1。1.2 材料 供试小白菜品种为小白苗。土壤改良剂为矿石粉，由华侨大学园艺植物生物学实验室研制并提供，主要成分及含量：氮 6.5%、氧化钾 10%、二氧化硅 20%、氧化钙 30%、氧化镁 8%，pH 10.0，不含重金属和有机质。液体微生物肥料由大豆粕、红糖和水混合发酵 15 d 制备而成。1.3 试验设计 试验共设置 4 个处理，其中处理 1 为对照组(CK)，常规施肥(在小白菜采收前，每隔 1 周喷淋一次液体微生物肥料)；处理 24 在常规施肥基础上，每 667 m2分别增施土壤改良剂 25 kg(B25)、50 kg(B50)和 75 kg(B75)。土地翻耕时间为 4 月 10 日，播种时间为 4 月 12 日，采收日期为 5 月 4 日。试验处理按随机区组排列，小区面积 28 m2，3 次重复。1.4 指标测定方法 1.4.1 土壤土壤 pH 与有机质含量测定与有机质含量测定 采用手持式取土钻采集土壤，每处理随机选择6 个样点，每个样点按 015 cm、1630 cm 和 3145 cm 垂直土层采集土壤，均匀混合每个处理的土样，自然风干后用 2 mm 筛孔过筛。参照HJ 962 2018 土壤 pH 值的测定 电位法测定 pH，用重铬酸钾容量法(NY-525-2002)测定土壤有机质含量。1.4.2 小白菜外在品质检测小白菜外在品质检测 每处理选取 10 棵小白菜，整株挖出，清水洗净根系，吸水纸吸干水分。统计每株叶片数量，用直尺测量叶片总长、宽度。将整株切分为地上部和地下部，分别称鲜重，随后置于 50 恒温干燥箱烘干至恒重，称取干重。1.4.3 VC含量测定含量测定 称取新鲜小白菜叶片 50 g，加入适量草酸-EDTA 溶液，经搅碎后转入 100 mL 容量瓶中定容、过滤。取上清液为小白菜提取液。用钼蓝比色法测量 VC含量。1.4.4 可溶性糖含量测定可溶性糖含量测定 取新鲜小白菜叶片，擦净表面污物，剪碎混匀，第 53 卷 42称取 0.100.30 g，共 3 份。分别放入 3 支刻度试管中，加入 510 mL 蒸馏水，塑料薄膜封口，于沸水中提取 30 min(提取 2 次)，提取液过滤入 25 mL 容量瓶中，反复漂洗试管及残渣，定容至刻度。用蒽酮比色法测量可溶性糖含量。1.4.5 可溶性蛋白含量可溶性蛋白含量 称取新鲜小白菜叶片 0.5 g，用 5 mL 蒸馏水或缓冲液研磨成匀浆后，10000 rmin1离心 10 min，取上清液 1.0 mL(视蛋白质含量适当稀释)于试管中。用考马斯亮蓝法测量可溶性蛋白含量。1.4.6 游离氨基酸含量测定游离氨基酸含量测定 取新鲜小白菜叶片，洗净擦干并剪碎。混匀后迅速称取 0.51.0 g 于研钵中，加入 10%乙酸 5 mL研磨匀浆，用蒸馏水稀释至 100 mL。用干滤纸过滤到三角瓶中。用茚三酮溶液显色法测量游离氨基酸含量。1.4.7 硝酸盐含量测定硝酸盐含量测定 称取新鲜小白菜叶片 10.00 g，用蒸馏水研磨成匀浆后，移入250 mL锥形瓶中，加入蒸馏水100 mL，氨缓冲溶液(pH 9.69.7)5 mL，粉末状活性炭 2 g。振荡(往复速率为 200 次min1)30 min。定量转移至250 mL 容量瓶中，加入 150 gL1亚铁氰化钾溶液 2 mL 和 300 gL1硫酸锌溶液 2 mL，充分混匀，加水定容，摇匀后放置 5 min，上清液用定量滤纸过滤到三角瓶中。用紫外分光光度法测量硝酸盐含量。1.5 数据统计分析 采用 SPSS 23.0 软件进行数据统计分析，采用最小显著性差异法(Least Significant Difference,LSD)进行多重比较，用 Origin 2021 软件绘图。2 结果与分析 2.1 土壤改良剂对土壤 pH 及有机质含量的影响 由图 1A 可见，施用土壤改良剂后不同深度的土壤 pH 与未施土壤改良剂的对照组(CK)相比，差异不显著(P0.05)。同一处理下，不同土层的 pH无显著差异(P0.05)。在 015 cm 土层中，不同处理下有机质含量差异不显著；1630 cm 土层中，B50 和 B75 处理下的有机质含量相较于 CK 组显著下降；3145 cm 土层中，B25 处理下有机质含量最高，为 5.35 gkg1，显著高于 CK 组(P0.05)(图 1B)。不同土层的有机质含量表现为随着土层加深而降低。综合比较有机质含量，B25 处理效果最佳。2.2 土壤改良剂对小白菜外在品质的影响 由图 2A 可看出，B25 处理下小白菜的叶长最长，显著长于其他组(P0.05)，相比于 CK 组增加 12.02%；B50 与 B75 处理下小白菜叶长降低，且与 CK 组差异显著(P0.05)。B25、B50 处理的小白菜叶宽度较大，与 CK 组和 B75 组差异显著(P0.05)。B25、B50 和 B75 处理下叶片数相比于 图 1 不同处理对土壤 pH 和有机质含量的影响 Fig.1 Effects of different treatments on soil pH and organic matter content 注：不同小写字母表示同一土层不同处理差异显著(P0.05)，下同。第 1 期 卫瑾怡等：土壤改良剂对小白菜品质和土壤环境的影响 43CK 组分别增加 23.1%、10.3%和 2.6%。其中，B25处理与 CK 组差异显著(P0.05)(图 2B)。由表 1 可看出，适量施用土壤改良剂能增加小白菜生物量。B25 和 B50 处理下，小白菜地上部鲜重相比于 CK 组分别增加了 79 g 和 16 g，差异显著(P0.05)；B25 处理下小白菜地下部鲜重相比于 CK组增加了 25%，差异显著(P0.05)。综合来看，B25 处理的小白菜叶片性状最佳，叶片长度、宽度、数量及重量较 CK 组有显著提升，说明适量施加土壤改良剂可增加小白菜可食用部分。2.3 土壤改良剂对小白菜营养成分含量的影响 由图 3 可知，施用土壤改良剂能增加小白菜叶片的 VC、可溶性蛋白和游离氨基酸的含量，且随改良剂施用量的增加而增加；硝酸盐含量随土壤改良剂施用量的增加而降低；不同处理下可溶性糖含量与 CK 组无明显差异(P0.05)。B75 处理下，VC、可溶性蛋白和游离氨基酸的含量均为最高，与 CK组差异显著(P0.05)，且硝酸盐含量最低，为0.4713 mgg1，与其他处理差异显著(P0.05)。可见施用土壤改良剂能显著提升小白菜的内在品质，提高营养成分的含量。表 1 不同处理对小白菜生物量的影响 Table 1 Effect of different treatments on the biomass of Baby Bok Choy 鲜重/g 干重/g 处理 地上部 地下部 地上部 地下部 CK 581.97c 40.39b 4.420.13b 0.53250.0172a B25 1372.30a 50.06a 7.190.13a 0.55560.0110a B50 742.34b30.13c 7.150.25a 0.38460.0155b B75 282.45d20.11d 2.680.26c 0.33390.0036c 图 2 不同处理对小白菜叶片长、宽度和数量的影响 Fig.2 Effects of different treatments on the length,width and number of leaves in Baby Bok Choy 图 3 不同处理对小白菜营养物质和硝酸盐含量的影响 Fig.3 Effect of different treatments on the nutrient and nitrate contents of Baby Bok Choy 第 53 卷 443 讨论 土壤是农作物生长发育的基础，土壤质地、肥力、水分及其他理化性质直接影响作物根系生长和养分吸收。土壤酸化会影响土壤中生物的活性，降低养分的有效性，造成土壤生产能力下降1617。此外，土壤酸化还会增加土传病害，导致土壤有益微生物种群发生变化，破坏营养元素的良性循环，造成农业减产等1819。与施用石灰改良酸化土壤的方法相比，施用土壤改良剂不会破坏土壤正常的团粒结构，避免造成土壤石灰性板结，从而使作物根系的生长和营养元素吸收快速见效，更适合在种植农作物时使用2021。本试验表明，在施用土壤改良剂的情况下，土壤有机质含量呈先增加后减少的趋势，小白菜的产量和品质也有所提高。传统氮肥的施用是造成土壤酸化的重要因素22，本试验所用土壤改良剂含有 6.5%氮，在为小白菜提供所需的氮元素的同时没有破坏土壤 pH。随着土壤改良剂施用量的增加，土壤 pH维持在 7.0 以上，这与植烟土壤的研究结果一致23。这是因为改良剂含有大量钙、镁、钾等碱性盐基，呈碱性，可以平衡土壤酸碱24。B25 处理下，土层深度为 1630 cm 和 3145 cm 土壤，有机质含量有所增加，而 B50 和 B75 处理的有机质含量显著下降，这可能是因为两处理下小白菜大量吸收了土壤中的有机质，使品质提升。此外，土壤中钙与有机质呈负相关关系25，该土壤改良剂含有 30%氧化钙，因此也可能是施用改良剂后土壤钙含量增加导致的有机质含量下降。张超辉等26研究发现，当土壤 pH小于6.5时，土壤有机质含量随着pH值升高而升高，而当 pH 高于 7.0 时，土壤有机质含量反而会随着pH 值的升高而降低，因此也可能是土壤改良剂的施用影响了土壤的 pH 值，从而改变了土壤的有机质含量。在小白菜外在品质方面，B25 处理结果最佳，叶片长度、宽度、数量及重量均比 CK 组显著提升，其原因可能是改良剂含有大量的硅、钙、镁、钾等元素，能促进植物生长27。但随着土壤改良剂施用量的进一步增加，叶长、叶宽、叶片数及重量均呈下降趋势，尤其在 B75 处理下，小白菜的外在品质 有明显降低。推测其原因可能是小白菜最适生长的土壤条件在 B25B50 处理之间。在小白菜内在品质方面，随着土壤改良剂施用量的增加，其 VC、可溶性蛋白和游离氨基酸含量均增加，硝酸盐含量降低，品质得到明显改善，这一现象与葡萄 Vitis vinifera 的研究结果一致28。这是因为改良剂所含矿质元素或其他成分可调节小白菜的品质及生理代谢途径中关键酶基因的表达，促进糖转化酶、转移酶以及与脂肪、蛋白质等合成相关的酶活性，从而提高蔬菜品质29。综上，使用土壤改良剂能提高小白菜产量和品质，改善土壤环境。4 结论 本试验所用土壤改良剂在维持土壤 pH 7.0 以上的同时，对小白菜的外在品质及内在品质提升作用明显。在小白菜外在品质方面，B25 处理最为显著，叶长、叶宽和叶片数相比于 CK 组分别增加 12.02%、28.57%和 18.75%，地上部鲜重相比于 CK 组增加136.21%；但 B75 处理下小白菜地上部鲜重相比于CK 处理下降 51.72%。在小白菜内在品质方面，B75处理最佳，VC、可溶性蛋白和游离氨基酸的含量均为最高，硝酸盐含量最低，且均与 CK 组差异显著(P0.05)。因此，建议在种植小白菜时每 667 m2施入 75 kg 的本试验所用土壤改良剂，可以有效提高小白菜的品质。参考文献 1 林晓彤,朱文斌,李育军,瞿志印,植石灿,何潮安,骆浩文,彭智平.华南地区小白菜绿色标准种植及病虫防控关键J.长江蔬菜,2020(14):4143.2 俞晓琴.小白菜食用价值及栽培技术J.吉林蔬菜,2011(6):1920.3 吴瑕,周浩楠,刘德阳,胡艺琛,王鹏.有机肥与生物炭对小白菜光合作用及硝酸盐积累的影响J.沈阳农业大学学报,2023,54(4):403412.4 赵鹏,黄占斌,任忠秀,于家伊.中国主要退化土壤的改良剂研究与应用进展J.排灌机械工程学报,2022,40(6):618625.5 Yan P,Wu L Q,Wang D H,Fu J Y,Shen C,Li X,Zhang L P,Zhang L,Fan L C,Han W Y.Soil acidification in Chinese tea 第 1 期 卫瑾怡等：土壤改良剂对小白菜品质和土壤环境的影响 45plantations J.Science of the Total Environment,2020,715:136963.6 方煜,黄凯,杨京民,李青容,李元,祖艳群,陈建军.石灰、生物炭对酸性土壤改良及玉米生长的影响J.江西农业学报,2022,34(4):8087.7 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