劉建國(guó)，李 穎，鄧冬梅，趙俊哲，肖艷輝，黃文庭，吳煜誠(chéng)

（1.韶關(guān)學(xué)院英東生物與農(nóng)業(yè)學(xué)院，廣東韶關(guān) 512005；2.韶關(guān)市農(nóng)業(yè)科技推廣中心，廣東韶關(guān) 512500；3.山西屹米達(dá)環(huán)保材料有限責(zé)任公司，山西忻州 034000；4.廣東國(guó)辰農(nóng)業(yè)科技有限公司，廣東韶關(guān) 512500）

韭菜（Allium tuberosum Rottler ex Spr.）屬百合科蔥屬多年生宿根性草本植物，含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，且具有一定的藥用價(jià)值［1］。中國(guó)2020 年韭菜種植面積43.5 萬(wàn)hm2，產(chǎn)量2 280 萬(wàn)t，是中國(guó)冬春季重要設(shè)施蔬菜之一［2］。韭菜具有種植簡(jiǎn)單、產(chǎn)量高、單價(jià)高、效益好的特點(diǎn)，同時(shí)有強(qiáng)烈特殊氣味能趨避部分病蟲(chóng)害，其根系分泌物具有一定的殺菌能力，是良好的蔬菜輪作種類(lèi)。

土壤調(diào)理劑的定義在學(xué)術(shù)界尚未達(dá)成統(tǒng)一，目前相關(guān)部門(mén)發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)文件對(duì)土壤調(diào)理劑的定義如下：①用于改善土壤的物理和化學(xué)性質(zhì)及其生物活性的物料。②加入障礙土壤中改善土壤的物理、化學(xué)和生物性狀的物料，用于改良土壤結(jié)構(gòu)、降低土壤鹽堿危害、調(diào)節(jié)土壤酸堿度、改善土壤水分狀況或修復(fù)污染土壤等［3］。其具有改良土壤質(zhì)地與結(jié)構(gòu)、提高通透性、提高土壤保水供水能力、調(diào)節(jié)酸堿度、改良鹽堿土、改善土壤養(yǎng)分供應(yīng)狀況、修復(fù)重金屬污染、緩解連作障礙等功能［4，5］。按原料來(lái)源不同，土壤調(diào)理劑可分為高分子類(lèi)、有機(jī)類(lèi)、礦物類(lèi)和其他類(lèi)4 種類(lèi)型［6］。高鉀型類(lèi)沸石分子篩土壤調(diào)理劑為天然礦物類(lèi)土壤調(diào)理劑，弱堿性，微溶于水，富含鉀、鈣、硅、鎂、鐵等礦質(zhì)元素，含有少量磷、氮等營(yíng)養(yǎng)元素，具有比表面積大（400～1 000 m2/g）和陽(yáng)離子交換容量大（13%）等特點(diǎn)。該類(lèi)土壤調(diào)理劑可通過(guò)吸附性和離子交換性吸收、固定土壤中的重金屬離子及其他有害物質(zhì)對(duì)土壤進(jìn)行改良，從而改善作物生長(zhǎng)環(huán)境，影響產(chǎn)量形成。天然礦物型土壤調(diào)理劑富含多種作物所需營(yíng)養(yǎng)元素的天然礦物質(zhì)，可有效改善土壤的物理、化學(xué)性狀，減少化肥施用量，促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育，提高作物的產(chǎn)量與品質(zhì)［7］。高鉀型類(lèi)沸石分子篩土壤調(diào)理劑作為一種新型土壤改良劑，廣泛應(yīng)用于土壤的修復(fù)與改良，是修復(fù)退化土壤的主要措施。

韭菜生產(chǎn)過(guò)程中化肥施用量較大，尤其是生產(chǎn)后期產(chǎn)生連作障礙后，化肥施用量劇增，從而導(dǎo)致產(chǎn)量和品質(zhì)下降，成本增加。通過(guò)使用土壤調(diào)理劑改良土壤結(jié)構(gòu)和營(yíng)養(yǎng)成分，減少化肥施用量，減輕連作障礙是韭菜生產(chǎn)的一個(gè)重要研究方向。通過(guò)研究不同劑量土壤調(diào)理劑對(duì)土壤理化性質(zhì)、韭菜形態(tài)指標(biāo)和生物量等指標(biāo)的影響，并利用GC-MS 法分析土壤調(diào)理劑對(duì)韭菜揮發(fā)性化學(xué)成分影響，探討高鉀型類(lèi)沸石分子篩土壤調(diào)理劑在蔬菜中的應(yīng)用效果，為土壤調(diào)理劑在韭菜栽培中的應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試品種為太空綠韭，來(lái)源于河南省扶溝縣韭菜研究所，種植于韶關(guān)市農(nóng)機(jī)推廣中心塑料薄膜溫室內(nèi)；高鉀型類(lèi)沸石分子篩土壤調(diào)理劑，由山西屹米達(dá)環(huán)保材料有限責(zé)任公司生產(chǎn)。

1.2 主要儀器

TAS-990 型原子吸收分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；恒平UV2400PC 型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；Agilent7890B-5977B 型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GCMS），美國(guó)安捷倫科技有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)以不施用土壤調(diào)理劑為對(duì)照，施用750 kg/hm2土壤調(diào)理劑為處理組，每個(gè)處理設(shè)置3 次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組分布。在種植韭菜前7 d，每個(gè)地塊施撒相應(yīng)量的土壤調(diào)理劑，深翻土壤30～ 45 cm，平整土地、起壟。采用條播法直播育苗，苗期進(jìn)行噴灌灌溉，保持土壤濕潤(rùn)，并及時(shí)中耕除草。生長(zhǎng)期間統(tǒng)一水肥管理。播種后90 d，采收樣品，同時(shí)采集相應(yīng)處理的土壤樣品。

土壤樣品風(fēng)干后，測(cè)定土壤中有效磷、速效鉀、交換性鈣、交換性鎂等指標(biāo)［8］。采用95%乙醇浸提法測(cè)定韭菜葉片葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素含量［9］。參照常福辰等［10］方法測(cè)定韭菜植株全氮、全鉀、全硫、灰分等指標(biāo)，蒽酮比色法測(cè)定韭菜植株可溶性糖含量［11］，考馬斯亮藍(lán)G-250 染色法測(cè)定可溶性蛋白質(zhì)含量［12］。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用WPS Excel 軟件整理數(shù)據(jù)，SPSS 17.0 軟件進(jìn)行顯著性分析，圖表中數(shù)據(jù)均為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤調(diào)理劑對(duì)韭菜種植土壤理化性質(zhì)的影響

土壤調(diào)理劑對(duì)韭菜種植土壤的影響見(jiàn)圖1。由圖1 可知，與對(duì)照相比，施用高鉀型類(lèi)沸石分子篩土壤調(diào)理劑顯著提高了土壤中全磷、有效磷、全鉀、速效鉀、交換性鈣和交換性鎂含量，增幅分別為17.54%、47.91%、79.84%、273.42%、47.39%、76.19%。推測(cè)施用高鉀型類(lèi)沸石分子篩土壤調(diào)理劑能顯著提高全磷、有效磷、全鉀、速效鉀、交換性鈣、交換性鎂的含量。

圖1 土壤調(diào)理劑對(duì)韭菜種植土壤理化性質(zhì)的影響

2.2 土壤調(diào)理劑對(duì)韭菜形態(tài)指標(biāo)、生物量和產(chǎn)量的影響

2.2.1 土壤調(diào)理劑對(duì)韭菜株高、莖粗、葉片數(shù)、葉片長(zhǎng)度及最大葉片寬的影響 由表1 可知，與對(duì)照相比，施用土壤調(diào)理劑增加了韭菜植株的莖粗，增幅為14.58%，效果極顯著；株高和葉片數(shù)量有一定的增加，但對(duì)二者的影響差異不顯著。此外，土壤調(diào)理劑處理還明顯增加了韭菜葉片長(zhǎng)度及最大葉片寬度，增幅分別為25.46%、35.42%，差異均達(dá)極顯著水平。表明施用土壤調(diào)理劑對(duì)韭菜植株生長(zhǎng)有明顯的促進(jìn)作用。2.2.2 土壤調(diào)理劑對(duì)韭菜生物量和產(chǎn)量的影響 由表2 可知，土壤調(diào)理劑處理的韭菜植株鮮重、干重均明顯高于對(duì)照，增幅為9.62%～21.24%，且鮮重達(dá)到顯著水平；此外，土壤調(diào)理劑顯著提高了韭菜產(chǎn)量，增幅為21.38%。綜上，施用土壤調(diào)理劑明顯增加了韭菜植株生物量，顯著提高產(chǎn)量。

表1 土壤調(diào)理劑對(duì)韭菜株高、莖粗、葉片數(shù)、葉長(zhǎng)及最大葉片寬度的影響

表2 土壤調(diào)理劑對(duì)單株韭菜生物量和產(chǎn)量的影響

2.3 土壤調(diào)理劑對(duì)韭菜葉片中葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素含量的影響

由表3 可知，與對(duì)照相比，土壤調(diào)理劑處理顯著提高了韭菜葉片中葉綠素含量，包括葉綠素a、葉綠素b 和總?cè)~綠素含量，增幅為32.31%～43.75%；對(duì)韭菜葉綠素a、葉綠素b 比值（a/b）無(wú)明顯影響。此外，施用土壤調(diào)理劑還顯著提高了韭菜葉片中類(lèi)胡蘿卜素的含量，其含量為對(duì)照的1.35 倍。由此可知，施用土壤調(diào)理劑可顯著提高韭菜葉片葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素含量，進(jìn)而提高植物的光合作用能力。

表3 土壤調(diào)理劑對(duì)韭菜葉片中葉綠素a、葉綠素b 和類(lèi)胡蘿卜素含量的影響

2.4 土壤調(diào)理劑對(duì)韭菜品質(zhì)指標(biāo)的影響

2.4.1 土壤調(diào)理劑對(duì)韭菜可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響 由圖2 可知，土壤調(diào)理劑顯著影響韭菜可溶性糖含量（圖2a）和可溶性蛋白含量（圖2b），其增幅分別為40.35%和88.41%。

圖2 土壤調(diào)理劑對(duì)韭菜可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響

2.4.2 土壤調(diào)理劑對(duì)韭菜植株灰分和礦質(zhì)元素含量的影響 由表4 可知，與對(duì)照相比，土壤調(diào)理劑提高了韭菜植株的灰分、全鉀和全硫含量，其增幅分別為6.56%、9.60%、9.00%；降低了韭菜植株的全氮含量，降幅為3.24%，均達(dá)差異極顯著水平（P＜0.01）。綜上所述，土壤調(diào)理劑顯著影響韭菜植株灰分和主要礦物質(zhì)的含量。

表4 土壤調(diào)理劑對(duì)韭菜灰分和礦質(zhì)元素含量的影響

2.5 土壤調(diào)理劑對(duì)韭菜揮發(fā)性成分的影響

對(duì)韭菜葉片揮發(fā)性成分進(jìn)行分析。采用GC-MS聯(lián)用分析方法，從韭菜葉片中鑒定出12 種化合物，總離子流色譜如圖3 所示。去除峰面積比較小的物質(zhì)，在GC-MS 聯(lián)用儀標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)NIST 17.L 中進(jìn)行鑒定，根據(jù)其匹配度大于70%進(jìn)行判斷，并采用面積歸一法確定其相對(duì)含量（表5）。

表5 韭菜地上部揮發(fā)性成分分析

圖3 韭菜葉片總離子流

3 小結(jié)與討論

良好的土壤環(huán)境是作物健康生長(zhǎng)的基礎(chǔ)。隨著農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中存在著過(guò)量施用化肥、土壤酸化、養(yǎng)分不均衡等土壤環(huán)境問(wèn)題，嚴(yán)重影響了作物的產(chǎn)量與品質(zhì)［7］。土壤調(diào)理劑富含作物生長(zhǎng)發(fā)育所需的天然礦物質(zhì)，可以有效改善土壤理化性質(zhì)、減少化肥施用量、改善作物生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程［7］。本研究通過(guò)分析土壤調(diào)理劑處理后種植韭菜的土壤樣品，結(jié)果表明施用土壤調(diào)理劑顯著提高了韭菜種植土壤中全磷、有效磷、全鉀、速效鉀、交換性鈣、交換性鎂含量。沸石型土壤調(diào)理劑能活化土壤中的磷、鉀，增加土壤中速效磷、速效鉀含量，減少其淋溶損失，提高養(yǎng)分利用率［5］。礦物質(zhì)型土壤調(diào)理劑通過(guò)提高土壤養(yǎng)分，調(diào)節(jié)土壤pH，防治土傳病害的發(fā)生，從而緩解作物連作障礙［13］。此外，礦物質(zhì)型土壤調(diào)理劑還可以促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，降低土壤容重，增大土壤孔隙度、通氣性和透水性，改善土壤結(jié)構(gòu)，從而提高土壤肥力［14，15］。

土壤調(diào)理劑對(duì)韭菜植株的生長(zhǎng)也具有明顯影響。與對(duì)照相比，施用土壤調(diào)理劑極顯著地增加了韭菜植株的莖粗、葉片長(zhǎng)度及最大葉片寬度，增幅為14.58%～35.42%，對(duì)韭菜植株株高和葉片數(shù)有一定增加趨勢(shì)；此外，土壤調(diào)理劑對(duì)韭菜植株的促進(jìn)作用還表現(xiàn)在明顯提高了韭菜單株生物量和產(chǎn)量，增幅為9.62%～ 21.24%。據(jù)報(bào)道，土壤調(diào)理劑也可以顯著促進(jìn)酸性土壤中韭菜植株的生長(zhǎng)，顯著提高韭菜產(chǎn)量［16］。此外，在黃瓜［16］、不結(jié)球白菜［17］、草莓［18］等作物上也觀察到類(lèi)似的結(jié)果。

光合色素含量高低是反映植物葉片光合能力的一個(gè)重要指標(biāo)。與對(duì)照相比，該土壤調(diào)理劑可以顯著增加韭菜葉片中葉綠素的含量，包括葉綠素a、葉綠素b 和總?cè)~綠素，均有不同程度的增加，但對(duì)韭菜葉片中的葉綠素a、葉綠素b 含量比值的影響不明顯；此外，土壤調(diào)理劑還顯著提高了韭菜葉片中類(lèi)胡蘿卜素的含量。在不結(jié)球白菜［17］、輕度鹽脅迫下的黃瓜［19］中也觀察到類(lèi)似結(jié)果。然而，陳德西等［16］利用土壤調(diào)理劑改良韭菜酸性土壤時(shí)發(fā)現(xiàn)，施用土壤調(diào)理劑明顯促進(jìn)了韭菜植株的生長(zhǎng)，提高了韭菜產(chǎn)量，但對(duì)韭菜葉片中的葉綠素含量無(wú)明顯影響?？梢?jiàn)，試驗(yàn)土壤的基本情況對(duì)土壤調(diào)理劑的使用效果也有一定影響。

可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)是植物重要品質(zhì)指標(biāo)。本研究表明，與對(duì)照相比，施用土壤調(diào)理劑可以顯著提高韭菜植株中可溶性糖和可溶性蛋白的含量，增幅為40.35%～88.41%。通過(guò)對(duì)韭菜植株灰分和礦質(zhì)元素含量進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)土壤調(diào)理劑還極顯著地提高了韭菜植株中灰分和礦物質(zhì)的含量，其中，全鉀含量增幅達(dá)9.60%，且處理與對(duì)照間的差異達(dá)極顯著水平。據(jù)報(bào)道，沸石型土壤調(diào)理劑可以增加辣椒葉片中磷、鉀等礦質(zhì)元素的含量［20］，本研究也得到類(lèi)似結(jié)果，同時(shí)發(fā)現(xiàn)，土壤調(diào)理劑對(duì)韭菜植株的全氮含量有一定降低作用。白博文等［5］發(fā)現(xiàn)，沸石作為礦物型土壤調(diào)理劑可以促進(jìn)氮素的硝化作用，明顯降低作物的硝酸鹽含量。推測(cè)本研究施用的高鉀型類(lèi)沸石土壤調(diào)理劑可能是通過(guò)促進(jìn)氮素的硝化和同化作用來(lái)降低韭菜植株的全氮含量。除氮、鉀等大量元素外，硫素作為蔥、蒜類(lèi)蔬菜的重要營(yíng)養(yǎng)成分，對(duì)韭菜風(fēng)味和品質(zhì)也具有重要影響［21］。本研究表明，土壤調(diào)理劑可以顯著提高韭菜植株的全硫含量，增幅為9.00%。由此可見(jiàn)，土壤調(diào)理劑對(duì)韭菜的營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)、礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)均有明顯影響。

此外，含硫揮發(fā)性化合物也是韭菜風(fēng)味形成的重要物質(zhì)，是韭菜具有特征性芳香氣味的主要原因［22］。通過(guò)GC-MS 聯(lián)用法分析韭菜地上部揮發(fā)性成分，對(duì)照和土壤調(diào)理劑處理的韭菜地上部均檢測(cè)出12 種化合物，包含7 種硫醚類(lèi)化合物、4 種硫烷化合物和1 種醛類(lèi)化合物，其中，韭菜揮發(fā)性化合物含量最高的是2-丙烯基甲基二硫醚，二甲基三硫醚和二甲基三硫醚含量次之。無(wú)論是對(duì)照還是處理，韭菜地上部化合物中均以2-丙烯基甲基二硫醚含量為最高，占總揮發(fā)性化合物總量60%以上。這與其他研究報(bào)道烯丙基甲基硫醚和二烯丙基二硫醚是韭菜的主要揮發(fā)性物質(zhì)［23］、二烯丙基三硫醚和甲基烯丙基三硫醚是根韭菜中最主要的揮發(fā)性化合物［24］結(jié)果類(lèi)似。然而，也有學(xué)者報(bào)道甲基硫代亞磺酸甲酯為韭菜香氣的主要成分，而非硫醚化合物［25］。推測(cè)這可能與不同韭菜品種、不同測(cè)試方法有關(guān)。

與對(duì)照相比，土壤調(diào)理劑明顯提高了韭菜地上部二甲基三硫醚的含量，增幅達(dá)52.50%，明顯降低了韭菜中（E）-1-甲基-2-丙烯基二硫烷和（E）-1-烯丙基-2-丙烯基二硫烷的含量，降幅為31.72%～39.42%；此外，處理后的韭菜中二硫醚化合物含量也呈一定下降趨勢(shì)。由此可見(jiàn)，施用土壤調(diào)理劑明顯影響了韭菜葉片中的揮發(fā)性成分，對(duì)韭菜風(fēng)味品質(zhì)也具有明顯的調(diào)節(jié)作用。

綜上，施用高鉀型類(lèi)沸石分子篩土壤調(diào)理劑可以顯著提高土壤中全磷、有效磷、全鉀、速效鉀、交換性鈣、交換性鎂含量；促進(jìn)韭菜植株的生長(zhǎng)，通過(guò)提高葉片中葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素含量來(lái)促進(jìn)韭菜的光合作用，從而增加韭菜產(chǎn)量；顯著提高韭菜地上部可溶性糖、可溶性蛋白、灰分、全鉀、全硫的含量。此外，施用土壤調(diào)理劑還可以改變韭菜中含硫化合物的組成，明顯提高二甲基三硫醚含量，而對(duì)二硫醚化合物和二硫烷化合物含量則有一定的降低趨勢(shì)。施用土壤調(diào)理劑可以促進(jìn)韭菜生長(zhǎng)、增加產(chǎn)量和改善品質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)韭菜生產(chǎn)的節(jié)本增效。