化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)蒜苗生理特性、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

王慶玲，朱代強(qiáng)，王成，牛天航，毛震宇，頡建明

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

大蒜(AlliumsativumL.)屬于百合科一年生或二年生草本植物，鱗莖中含較多維生素、蛋白質(zhì)、糖類(lèi)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，特殊成分的大蒜素有助于消化，可增進(jìn)食欲、抑菌殺菌、防癌抗癌，是一種具有營(yíng)養(yǎng)保健和獨(dú)特藥理功能的蔬菜[1].蒜苗作為特定時(shí)期的大蒜青苗，食用部分主要是鮮嫩的葉片與葉鞘，同樣有極高的營(yíng)養(yǎng)與藥用價(jià)值.

肥料是保障蔬菜生產(chǎn)和安全的基礎(chǔ)，關(guān)系到農(nóng)業(yè)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，但生產(chǎn)中菜農(nóng)為了追求高產(chǎn)而過(guò)量施用化肥現(xiàn)象較為普遍，導(dǎo)致蔬菜品質(zhì)下降[2]，尤其是硝酸鹽含量加劇[3]，同時(shí)也造成土壤板結(jié)、養(yǎng)分失衡等諸多問(wèn)題，對(duì)人類(lèi)健康和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了嚴(yán)重危害[4].生物有機(jī)肥是一類(lèi)以有機(jī)物為主體，依靠微生物的生產(chǎn)代謝活動(dòng)為植物提供養(yǎng)分和必需物質(zhì)的肥料.已有研究表明，生物有機(jī)肥不僅可提供植物生長(zhǎng)所必需的養(yǎng)分，還具有改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)作物養(yǎng)分吸收能力、調(diào)節(jié)根區(qū)微生物數(shù)量、增強(qiáng)植物抗逆性[5-7]的功能，從而提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[8].2015年，農(nóng)業(yè)部明確提出到2020年中國(guó)農(nóng)業(yè)要實(shí)現(xiàn)“化肥農(nóng)藥零增長(zhǎng)”，而生物有機(jī)肥的應(yīng)用符合“綠色環(huán)保，節(jié)約資源”的要求，因此大力發(fā)展生物有機(jī)肥部分替代化肥對(duì)于我國(guó)農(nóng)業(yè)部實(shí)現(xiàn)化肥施用量的零增長(zhǎng)具有十分重要的意義.目前，化肥減量配施生物有機(jī)肥的研究多集中在茄果類(lèi)[9]、瓜類(lèi)[10]、白菜類(lèi)[11]等蔬菜上，而蔥蒜類(lèi)蔬菜上的研究相對(duì)較少.本文通過(guò)大田試驗(yàn)，研究化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)蒜苗生理特性、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，以期為蒜苗田間生產(chǎn)提供科學(xué)合理的施肥方案.

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

本試驗(yàn)點(diǎn)位于甘肅省天水市武山縣洛門(mén)鎮(zhèn)王家莊村，N 34°43′41″，E 105°1′46″，氣壓856.4 hPa，海拔1 415.3 m，屬于干旱半干旱地區(qū)，年平均氣溫6～14 ℃，年平均降水量450～700 mm(7～10月份降水量占年降水總量60%以上)，年蒸發(fā)量1 000～2 000 mm，無(wú)霜期120～220 d.

1.2 試驗(yàn)材料

供試作物為隴南市成縣生產(chǎn)的“紫皮大蒜”；供試土壤理化性狀：pH 6.53，EC485.00 us/cm，有機(jī)質(zhì)15.993 g/kg，堿解氮84.0 mg/kg，有效磷74.0 mg/kg，速效鉀334.7 mg/kg；供試生物有機(jī)肥由甘肅綠能瑞奇生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)，N+P2O5+K2O≥5%，有效活菌數(shù)在0.2億/g，有機(jī)質(zhì)含量≥50%，腐植酸含量≥25%；供試肥料為磷酸二銨(N∶P2O5∶K2O=18∶46∶0，總養(yǎng)分≥64%)、“鄂中”高鉀型復(fù)合肥(N∶P2O5∶K2O=18∶5∶22，總養(yǎng)分≥45%)、“金沂蒙”高塔型復(fù)合肥(N∶P2O5∶K2O=17∶17∶17總養(yǎng)分≥51%).生物有機(jī)肥作基肥一次性施入，化肥分3次追施.

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)采用秋延后塑料大棚栽培，蒜苗于2017年7月21日開(kāi)溝點(diǎn)播，淺灌后3 d后將種植地塊做成高40 cm的畦，畦距50 cm，開(kāi)溝點(diǎn)播蒜種，株、行距平均為5 cm，點(diǎn)播蒜種深度為3 cm，田間管理同當(dāng)?shù)卮筇?采用二因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)化肥減施10%(F1)、減施20%(F2)2個(gè)水平，配施生物有機(jī)肥200 kg/667 m2(B1)、400 kg/667m2(B2)2個(gè)水平，不施肥(CK)、常規(guī)施肥(CF)2個(gè)對(duì)照，共6個(gè)處理，3次重復(fù)，隨機(jī)排列，共計(jì)18個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積22 m2.其中化肥減施10%和20%均是在常規(guī)施肥總量的基礎(chǔ)上減施，具體施肥量見(jiàn)表1.

表1 試驗(yàn)各處理施肥量

1.4 測(cè)定指標(biāo)及方法

蒜苗于2017年12月7日開(kāi)始采收，以下各項(xiàng)指標(biāo)均于蒜苗采收時(shí)期測(cè)定.

1.4.1 形態(tài)指標(biāo)的測(cè)定 各處理隨機(jī)選出15株蒜苗，使用卷尺對(duì)株高(鱗莖盤(pán)至葉片最頂端的長(zhǎng)度)、假莖長(zhǎng)(鱗莖盤(pán)到其葉片和葉鞘分界最為明顯的部分)、葉寬(葉片最寬處的寬度)進(jìn)行測(cè)量，用游標(biāo)卡尺測(cè)量假莖粗(假莖底端的最粗處直徑).

1.4.2 生理指標(biāo)的測(cè)定 根系活力：采用紅四氮唑(TTC)法測(cè)定[12]；硝酸還原酶(NR)活性：采用磺胺比色法測(cè)定[13]；葉片的色素指標(biāo)：采用丙酮比色法[14]測(cè)定；光合參數(shù)(凈光合速率Pn、氣孔導(dǎo)度Gs、蒸騰速率Tr、胞間CO2濃度Ci)采用CIRAS-2光合儀于早晨 8∶30～10∶00測(cè)定，測(cè)定部位為上數(shù)第4片葉中間，每處理隨機(jī)測(cè)5株，3次重復(fù).

1.4.3 產(chǎn)量品質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定 蒜苗達(dá)到商品標(biāo)準(zhǔn)后采收，用MP200B電子天平按照試驗(yàn)小區(qū)稱(chēng)量蒜苗的鮮質(zhì)量.硝酸鹽、可溶性蛋白、大蒜素、維生素C的含量分別采用紫外吸收法[15]、考馬斯亮藍(lán)G-250溶液法[14]、苯腙比色法[16]、2，6-二氯酚靛酚鈉染色法[17]測(cè)定.

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 22.0軟件Duncan新復(fù)極差法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)蒜苗形態(tài)指標(biāo)的影響

由表2可知，與CK相比，各施肥處理的蒜苗形態(tài)指標(biāo)均呈增加趨勢(shì).化肥減量配施生物有機(jī)肥處理的蒜苗株高、假莖粗、假莖長(zhǎng)、葉寬均高于CF，以F2B2最高，依次較CF高10.5%、24.4%、18.7%、26.9%.當(dāng)化肥減量相同時(shí)，蒜苗植株的形態(tài)指標(biāo)隨生物有機(jī)肥用量的增加呈升高趨勢(shì)，但差異不顯著.當(dāng)生物有機(jī)肥用量相同時(shí)，蒜苗植株的形態(tài)指標(biāo)隨化肥用量的減少呈升高趨勢(shì)，其中F1B1與F2B1的形態(tài)指標(biāo)差異均不顯著，F(xiàn)2B2的假莖長(zhǎng)較F1B2顯著增高15.6%，株高、葉寬、假莖粗差異不顯著.

表2 不同處理對(duì)蒜苗形態(tài)指標(biāo)的影響

2.2 化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)蒜苗生理指標(biāo)的影響

2.2.1 對(duì)根系活力和硝酸還原酶活性的影響 由表3可知，與CK相比，各施肥處理的蒜苗根系活力呈下降趨勢(shì)，硝酸還原酶活性呈增加趨勢(shì).化肥減量配施生物有機(jī)肥處理的蒜苗根系活力、硝酸還原酶活性均高于CF，以F2B2最大，依次較CF顯著增大116.9%、215.8%.當(dāng)化肥減量相同時(shí)，隨著生物有機(jī)肥用量的增加，蒜苗根系活力、硝酸還原酶活性均呈增加趨勢(shì)，其中F2B2較F2B1顯著增強(qiáng)，依次增加74.5%、57.9%.當(dāng)生物有機(jī)肥用量相同時(shí)，化肥減量20%處理的根系活力、硝酸還原酶活性均高于化肥減量10%的處理.

表3 不同處理對(duì)蒜苗根系活力和硝酸還原酶活性的影響

2.2.2 對(duì)葉片色素含量的影響 由表4可知，與CK相比，各施肥處理的蒜苗葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b、類(lèi)胡蘿卜素的含量均呈增加趨勢(shì).化肥減量配施生物有機(jī)肥處理的蒜苗葉片色素含量以F1B2最高，依次為0.716、0.223、0.939、0.172 mg/g，與CF無(wú)明顯差異.當(dāng)化肥減量相同時(shí)，蒜苗葉片色素含量隨生物有機(jī)肥用量的增加呈上升趨勢(shì)，差異不顯著；當(dāng)生物有機(jī)肥用量相同時(shí)，化肥減量10%處理的蒜苗葉片的光合色素含量高于減量20%的處理，但無(wú)明顯差異.

表4 不同處理對(duì)蒜苗葉片色素含量的影響

2.2.3 對(duì)光合特性的影響 由表5可知，與CK相比，各施肥處理的蒜苗葉片的光合參數(shù)均顯著增加.化肥減量配施生物有機(jī)肥處理中，F(xiàn)1B2的胞間CO2濃度最低，較CF降低3.2%，差異不顯著；F1B2的蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、凈光合速率均為最大，較CF依次提高29.4%、87.2%、22.7%，其中氣孔導(dǎo)度顯著提高.當(dāng)化肥減量相同時(shí)，隨著生物有機(jī)肥用量的增加，蒜苗葉片的胞間CO2濃度呈下降趨勢(shì)，蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、凈光合速率均呈增加趨勢(shì).當(dāng)生物有機(jī)肥用量相同時(shí)，化肥減量10%處理的葉片胞間CO2濃度低于化肥減量20%的處理，其他光合參數(shù)均高于化肥減量20%的處理，以F1B2處理更有利于光合作用.

2.3 化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)蒜苗產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

2.3.1 對(duì)產(chǎn)量及投入產(chǎn)出比的影響 由表6可知，與CK相比，各施肥處理的蒜苗產(chǎn)量顯著增加.化肥減量配施生物有機(jī)肥處理的蒜苗產(chǎn)量較CF增加，其中F2B2處理的蒜苗產(chǎn)量最大，較CF顯著增加16.3%.當(dāng)化肥減量相同時(shí)，蒜苗產(chǎn)量均隨著生物有機(jī)肥用量的增加呈上升趨勢(shì).當(dāng)生物有機(jī)肥用量相同時(shí)，F(xiàn)2B1處理的產(chǎn)量顯著高于F1B1，F(xiàn)1B2與F2B2無(wú)顯著差異.

表5 不同處理對(duì)蒜苗葉片光合特性的影響

當(dāng)季蒜苗平均價(jià)格2.6元/kg計(jì)算得出，各施肥處理的蒜苗產(chǎn)值均顯著高于CK，化肥減量配施生物有機(jī)肥處理的蒜苗產(chǎn)值均顯著高于CF，F(xiàn)2B2最高，較CF增加 16.5%，產(chǎn)值變化趨勢(shì)與產(chǎn)量相同.本試驗(yàn)地塊投入成本(蒜籽費(fèi)+肥料費(fèi)+農(nóng)藥費(fèi)+人工費(fèi)+水費(fèi)+棚膜費(fèi))為CK：4 833.0元/667 m2、CF：5 583.1元/667 m2、F1B1：5 906.0元/667 m2、F1B2：6 306.0元/667 m2、F2B1：5 833.1元/667 m2、F2B2：6 233.1元/667m2，經(jīng)計(jì)算，各處理蒜苗的純收入和投入產(chǎn)出以F2B1最高，F(xiàn)2B2次之，二者無(wú)明顯差異.

表6 不同處理的蒜苗產(chǎn)量及投入產(chǎn)出比

2.3.2 對(duì)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響 由表7可知，與CK相比，CF處理的蒜苗維生素C含量降低，可溶性蛋白含量、大蒜素含量、硝酸鹽含量均升高，化肥減量配施生物有機(jī)肥處理的蒜苗營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的含量均顯著高于CK.化肥減量配施生物有機(jī)肥處理的維生素C含量、可溶性蛋白含量均顯著高于CF，以F1B2最高，分別較CF高69.9%、40.9%；硝酸鹽含量均顯著低于CF；大蒜素含量表現(xiàn)為CF>F1B1>F1B2，其中F1B1與F1B2差異不顯著；當(dāng)化肥減量相同時(shí)，隨著生物有機(jī)肥用量的增加，各處理的維生素C、可溶性蛋白質(zhì)含量均呈增加趨勢(shì)，大蒜素含量、硝酸鹽含量均呈下降趨勢(shì)，但無(wú)顯著差異.當(dāng)生物有機(jī)肥用量相同時(shí)，化肥減量10%的維生素C、可溶性蛋白、大蒜素含量高于化肥減量20%的處理，硝酸鹽含量也高于化肥減量20%的處理.

3 討論

3.1 化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)蒜苗形態(tài)指標(biāo)的影響

有研究表明[18]，追施化肥雖可促進(jìn)作物植株生長(zhǎng)，但施肥過(guò)多則會(huì)導(dǎo)致C、N比例失調(diào)，導(dǎo)致生殖生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)失調(diào).適量的化肥配施生物有機(jī)肥不僅可平衡植株的C、N比，促進(jìn)養(yǎng)分吸收利用，也可調(diào)節(jié)根區(qū)微生物數(shù)量、增強(qiáng)植物抗逆性，更有利于植株生長(zhǎng)[19].本試驗(yàn)結(jié)果表明，各施肥處理的蒜苗的株高、假莖粗、葉寬、假莖長(zhǎng)均高于CK，化肥減量配施生物有機(jī)肥處理的蒜苗形態(tài)指標(biāo)均顯著高于常規(guī)施肥(CF)，化肥減量20%配施生物有機(jī)肥處理的蒜苗形態(tài)指標(biāo)高于化肥減量10%的處理，以化肥減量20%配施400 kg/667 m2的生物有機(jī)肥(F2B2)的處理最高.這與高怡安等[20]研究的化肥減量10%、減量20%和減量30%分別配施等量生物有機(jī)肥可增加馬鈴薯株高、分枝數(shù)、莖粗的結(jié)果相似.

表7 不同處理對(duì)蒜苗品質(zhì)的影響

3.2 化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)蒜苗生理指標(biāo)的影響

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，化肥減量配施生物有機(jī)肥處理可提高蒜苗根系活力和硝酸還原酶活性(NR)，均以化肥減量20%配施 400 kg/667 m2的生物有機(jī)肥(F2B2)的處理最高.各施肥處理的根系活力較CK均不同程度地降低，化肥減量配施生物有機(jī)肥處理的蒜苗根系活力高于常規(guī)施肥(CF).引起這一結(jié)果的原因可能是CF、F1B1、F1B2、F2B1化肥施用過(guò)量導(dǎo)致根系受到鹽脅迫，抑制了蒜苗根系的正常生長(zhǎng)，而F2B2在F2B1的基礎(chǔ)上增施200 kg/667 m2生物有機(jī)肥，改善了根系環(huán)境并提高了植物的免疫力，從而顯著提高了根系活力.還發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)施肥相比，化肥減量配施生物有機(jī)肥可提高蒜苗葉片的硝酸還原酶活性.這與李占等[21]關(guān)于冬小麥-夏玉米施肥配比的研究結(jié)果相似.

有研究表明，植株葉片中葉綠素含量越高，光合速率越強(qiáng)[22]，提高葉片中的氮素含量可有效地改善作物的光合效率[23].本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與CK相比，各施肥處理的蒜苗葉片色素含量增加，尤其是葉綠素總含量.與常規(guī)施肥(CF)相比，化肥減量配施生物有機(jī)肥的處理對(duì)蒜苗葉綠素總量無(wú)明顯影響，化肥減量10%處理的葉綠素含量略高于化肥減量20%的處理.光合參數(shù)的變化同葉綠素含量的變化趨勢(shì)基本相同，均以化肥減量10%配施400 kg/667 m2的生物有機(jī)肥(F1B2)的處理最高.這與孔祥波等[24]研究的生物有機(jī)肥配施化肥對(duì)生姜葉片色素含量增多和凈光合速率加快具有促進(jìn)作用的結(jié)果略有不同.原因可能是由于作物種類(lèi)、氮素水平以及作物對(duì)光照的喜好不同，有待進(jìn)一步研究.

3.3 化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)蒜苗產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與CK相比，各施肥處理的蒜苗產(chǎn)量顯著增加.化肥減量配施生物有機(jī)肥處理的蒜苗產(chǎn)量較常規(guī)施肥(CF)顯著增加，其中化肥減量20%配施400 kg/667 m2生物有機(jī)肥(F2B2)處理的蒜苗產(chǎn)量最高.這可能與生物有機(jī)肥中某些有益菌的生命活動(dòng)和分泌物有關(guān)，緩解了因大量施用化肥造成的土壤板結(jié)、鹽漬化，養(yǎng)分流失，使蒜苗生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中有足夠的能源物質(zhì)，從而提高產(chǎn)量.當(dāng)季蒜苗的產(chǎn)值、純收入的變化趨勢(shì)同產(chǎn)量相似，均以F2B2最高.各處理的投入產(chǎn)出比以F2B1(1∶2.88)最大，F(xiàn)2B2(1∶2.74)次之，兩者相差不大.

何志學(xué)等[25]研究發(fā)現(xiàn)，適量的施用氮肥能促進(jìn)根系對(duì)氮素的吸收，同時(shí)可提高辣椒中的維生素C和可溶性蛋白的含量，降低硝酸鹽含量.有研究表明，蔬菜中硝酸鹽含量的增加主要原因是氮肥的過(guò)量施入[26].本試驗(yàn)結(jié)果表明，化肥減量配施生物有機(jī)肥處理的蒜苗營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的含量均顯著高于CK，化肥減量配施生物有機(jī)肥處理的維生素C含量、可溶性蛋白含量顯著高于CF，硝酸鹽含量顯著低于CF，大蒜素含量無(wú)明顯差異，營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)以化肥減量10%配施400 kg/667 m2生物有機(jī)肥(F1B2)的處理最佳.當(dāng)化肥減量相同時(shí)，隨著生物有機(jī)肥用量的增加，各處理的維生素C、可溶性蛋白質(zhì)含量呈增加趨勢(shì)，大蒜素含量、硝酸鹽含量呈下降趨勢(shì)，但無(wú)顯著差異.說(shuō)明增施生物肥可有效調(diào)節(jié)植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)，合理的氮素水平可促進(jìn)蒜苗的維生素C、可溶性蛋白的形成；蒜苗植株內(nèi)的硝酸鹽含量隨著化肥施用量的減少而降低，提高了蒜苗的食用安全性，這與李杰等[27]的研究結(jié)果相似.研究還發(fā)現(xiàn)減量化肥配施生物有機(jī)肥會(huì)使蒜苗中的大蒜素含量降低.大蒜素的合成需有硫參加，硫同化過(guò)程中重要產(chǎn)物是半膚氨酸，氮作為氨基酸的必須元素，促進(jìn)了大蒜素的合成.隨著施氮量的提高，大蒜素的含量呈上升趨勢(shì)，低氮不利于大蒜素的累積，這與劉紅耀等[28]在大蒜上的研究結(jié)果一致.

4 結(jié)論

F1B2和F2B2處理均有利于蒜苗植株的生長(zhǎng).F2B2促進(jìn)蒜苗植株形態(tài)建成、提高根系活力以及硝酸還原酶活性，有利于植株的前期生長(zhǎng)；而F1B2提高光合色素含量，加快光合速率，有利于植株的后期生長(zhǎng).從產(chǎn)量、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及投入產(chǎn)出比多方面進(jìn)行分析，化肥減量20%配施400 kg/667 m2的生物有機(jī)肥(F2B2)為蒜苗生長(zhǎng)的最佳施肥配比，在增產(chǎn)提質(zhì)的前提下，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)化肥施用的“零增長(zhǎng)”.