灌水及施肥對(duì)沙蔥生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

張瑩瑩,馬利利,李正鵬,劉萬(wàn)杰,蔣福禎*

(1.青海大學(xué)農(nóng)林科學(xué)院，青海 西寧 810016；2.省部共建三江源生態(tài)與高原農(nóng)牧業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,青海大學(xué),青海 西寧 810016)

合理施肥是作物提高產(chǎn)量，改善品質(zhì)的重要措施之一。而在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，單施化肥會(huì)造成養(yǎng)分單一，供肥不平衡，此外，雖然有機(jī)肥含有作物生長(zhǎng)發(fā)育所需的的有機(jī)物質(zhì)[1-2]，但肥效長(zhǎng)，養(yǎng)分含量低，不足以滿足作物對(duì)養(yǎng)分的需求[3]。車艷朋等[4]研究發(fā)現(xiàn)，施入適量生物炭可以促進(jìn)大豆的生長(zhǎng)發(fā)育。有機(jī)無(wú)機(jī)肥的配施，對(duì)土壤中的氮、磷和鉀等養(yǎng)分的平衡和作物產(chǎn)量提高方面有一定的作用。顧巍巍等[5]研究不同有機(jī)和無(wú)機(jī)氮量配施中發(fā)現(xiàn)，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施能顯著提高水稻產(chǎn)量，當(dāng)有機(jī)氮占總氮的比例為30%時(shí)水稻產(chǎn)量最高。生物炭常與有機(jī)肥配合施用，有機(jī)肥提供作物生長(zhǎng)的養(yǎng)分，生物炭調(diào)節(jié)土壤化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)，使養(yǎng)分有利于作物吸收，兩者配施對(duì)土壤養(yǎng)分和作物生長(zhǎng)均有較好的效果[6]。喬志剛等[7]研究發(fā)現(xiàn)，化肥配施生物炭后，水稻產(chǎn)量有所增加，并且提高了氮肥的養(yǎng)分利用率。姜玲玲等[8]研究表明，有機(jī)無(wú)機(jī)配施能顯著提高番茄產(chǎn)量，改善品質(zhì)，且二者配施的年限越長(zhǎng)，效果越明顯。沙蔥(Alliummongolicum)是多年生植物[9]，具有抗旱、抗寒、適應(yīng)性強(qiáng)、易于栽培等特性[10]，葉中含有賴氨酸(Lys)，色氨酸(Trp)，谷氨酸(Glu)等多種氨基酸，以及多種微量元素和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)[11]。對(duì)于沙蔥而言，地上部的生長(zhǎng)是關(guān)鍵，雖然沙蔥耐瘠薄能力較強(qiáng)，但由于一年內(nèi)可以多次刈割，對(duì)養(yǎng)分的需求量也較大，合理的灌水是增加產(chǎn)量的基礎(chǔ)，充足的肥料對(duì)沙蔥的生長(zhǎng)也十分重要[12]。

綜上可知，前人研究以有機(jī)無(wú)機(jī)配比，生物炭和有機(jī)肥配比對(duì)作物生長(zhǎng)的影響為主，而綜合考慮有機(jī)無(wú)機(jī)肥及生物炭的配施對(duì)作物生長(zhǎng)的研究較少。鑒于此，本研究以沙蔥為試驗(yàn)材料，在日光溫室條件下，通過(guò)人工栽培試驗(yàn)，探討不同灌水量、復(fù)合肥、生物炭和有機(jī)肥對(duì)沙蔥生長(zhǎng)特性及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，為沙蔥栽培提供理論依據(jù)及技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

本試驗(yàn)在青海省西寧市城北區(qū)莫家莊青海大學(xué)農(nóng)林科學(xué)院的日光溫室內(nèi)開展，該地區(qū)氣候冷涼，海拔2 290 m，屬高原大陸性半干旱氣候。年平均氣溫5.9 ℃，年平均日照時(shí)數(shù)2 748 h；年均降水367.5 mm；年均蒸發(fā)量為1 729.8 mm。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用沙蔥種子購(gòu)買自甘肅省民勤縣，選取大小均勻、飽滿的種子作為供試材料，其千粒重3.5019 g，凈度98%，貯藏一年的種子。所需復(fù)合肥(N ∶P2O5∶K2O =15∶15∶15≥40%)和有機(jī)肥(有機(jī)質(zhì)≥45%，N+P2O5+K2O≥5%)由青海大學(xué)農(nóng)林科學(xué)院土壤肥料研究所提供，生物炭為玉米秸稈。供試沙土容重為1.6 g/cm3，堿解氮為20.00 mg/kg，速效磷為6.30 mg/kg，速效鉀42.00 mg/kg，有機(jī)質(zhì)含量為2.82 g/kg。灌溉用水為自來(lái)水。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)采用L9(34)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)灌水量、復(fù)合肥、生物炭和有機(jī)肥四個(gè)因素，各因素設(shè)3個(gè)水平，其中灌水量(A)為0.4Ep、0.6Ep、0.8Ep；復(fù)合肥(B)用量為0、375、750 kg/hm2；生物炭(C)用量為0、5、10 t/hm2；有機(jī)肥用量為0、3、6 kg/hm2，共9個(gè)處理(表1)。每個(gè)處理3次重復(fù)，共27個(gè)小區(qū)，小區(qū)按隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積為2 m×0.3 m，小區(qū)之間用磚分隔。于2020年4月中旬播種，以穴播方式播種，穴距為10 cm。第一茬于2020年8月3日收割，之后每35 d刈割一次，每次刈割后，結(jié)合灌水，每小區(qū)追施磷酸二氫鉀73 g(45 kg/hm2)，灌水采用棚內(nèi)地埋式滲灌系統(tǒng)，灌水周期為7 d。

表1 正交試驗(yàn)因素水平Tab.1 Factor level of orthogonal test

灌水量以棚內(nèi)20 cm蒸發(fā)皿的蒸發(fā)量為參照計(jì)算灌水量，公式如下：

W=Kcp×A×Ep

式中：W為小區(qū)灌水量；Kcp為蒸發(fā)皿系數(shù)；A為小區(qū)面積；Ep兩次灌水期內(nèi)累積蒸發(fā)量。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定：在每次刈割時(shí)，稱取各個(gè)小區(qū)葉鮮重，再將葉鮮重烘干，稱取葉干重，各小區(qū)葉鮮重、葉干重除以小區(qū)穴數(shù)得出各小區(qū)每簇沙蔥的葉鮮重和葉干重。選取生長(zhǎng)均勻的植株5簇，測(cè)定株高，用烘干法測(cè)定根鮮重和干重。

可溶性蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍(lán)法[13]測(cè)定；可溶性糖含量采用蒽酮比色法[14]測(cè)定；氨基酸含量利用德國(guó)SyKam公司生產(chǎn)的S433D氨基酸分析儀[15]測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

用Excel 2016和SPSS 23.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)沙蔥植株葉片鮮重和干重的影響

由圖1可知，在四次刈割中，沙蔥葉片的鮮重、干重呈先增加后降低的趨勢(shì)。說(shuō)明隨著刈割次數(shù)的增加，其沙蔥葉鮮重和干重減少，即刈割對(duì)沙蔥的再生有一定的抑制作用。在第一茬中，處理A3B3C2D1的葉鮮重和干重顯著高于其他處理(P<0.05)；在第二茬中，處理A3B3C2D1葉鮮重也顯著高于其他處理(P<0.05)，而在葉干重中處理A3B3C2D1與處理A2B2C3D1有顯著差異(P<0.05)，與其他處理無(wú)顯著差異；在第三茬中，處理A3B3C2D1葉鮮重和干重高于處理A1B1C1D1、A1B2C2D2和A2B2C3D1(P<0.05)；第四茬中葉鮮重和干重在各處理間無(wú)顯著差異。其中，在前三茬中，每茬中處理A3B3C2D1的葉鮮重和干重達(dá)到最大值，鮮重分別為2.45、3.29、2.01 g，干重為0.17、0.17、0.16 g。

圖1 不同處理對(duì)沙蔥葉鮮重、干重的影響Fig.1 Effects of different treatments on fresh weight and dry weight of Allium mongolicum leaves

2.2 不同處理對(duì)沙蔥植株根鮮重和干重的影響

由圖2可知，隨著刈割次數(shù)的增加，沙蔥根鮮重和干重呈逐漸增加的趨勢(shì)。在第一茬中，處理A3B1C3D2，A3B2C1D3，A3B3C2D1根鮮重顯著高于其他處理(P<0.05)，且三者間無(wú)顯著差異(P>0.05)，根干重處理A3B3C2D1顯著高于其他處理，且最大值為0.43 g；在第二茬的根鮮重和根干重中，處理A3B1C3D2、A3B2C1D3、A3B3C2D1顯著高于其他處理(P<0.05)，且三者間無(wú)顯著差異；在第三茬中，處理A3B3C2D1根鮮重顯著高于處理A1B1C1D1(P<0.05)，而與其他處理無(wú)顯著差異，處理A3B3C2D1根干重顯著高于其他處理(P<0.05)；在第四茬中，處理A3B2C2D3和A3B3C2D1根鮮重和根干重顯著高于處理A1B1C1D1、A1B2C2D2、A3B3C3D3、A2B1C2D3、A2B2C3D1和A2B1C3D2(P<0.05)，與處理A3B1C3D2無(wú)顯著差異。

圖2 不同處理對(duì)沙蔥根鮮重、干重的影響Fig.2 Effects of different treatments on fresh weight and dry weight of Allium mongolicum root

2.3 不同處理對(duì)沙蔥株高的影響

株高是構(gòu)成產(chǎn)量的重要因素，對(duì)沙蔥株高進(jìn)行極差分析如表2。由表可知，各因素對(duì)沙蔥株高影響的主次順序?yàn)楣嗨?復(fù)合肥>生物炭>有機(jī)肥。由表3方差分析可知，灌水量對(duì)沙蔥株高的影響極顯著(P<0.01)，復(fù)合肥對(duì)沙蔥株高的影響顯著(P<0.05)，生物炭和有機(jī)肥對(duì)株高影響不顯著，這進(jìn)一步說(shuō)明水分和復(fù)合肥對(duì)沙蔥的生長(zhǎng)具有重要作用。

表2 株高極差分析Tab.2 Range analysis of plant height

表3 株高方差分析Tab.3 Variance analysis of plant height

2.4 不同處理對(duì)產(chǎn)量的影響

由表4中R值得出，各因素對(duì)沙蔥產(chǎn)量影響的主次順序?yàn)楣嗨?復(fù)合肥>生物炭>有機(jī)肥，在本試驗(yàn)條件下，最佳的試驗(yàn)組合是A3B3C2D1，即灌水量是0.8Ep，復(fù)合肥用量為750 kg/hm2，生物炭用量為5 t/hm2，有機(jī)肥用量為0。沙蔥的產(chǎn)量主要是葉的產(chǎn)量，隨著灌水量的增加，產(chǎn)量也隨之增加，灌水量水平為0.8Ep時(shí)的產(chǎn)量比0.4Ep時(shí)高出3倍左右，這說(shuō)明，水分對(duì)沙蔥的產(chǎn)量影響最大。隨著復(fù)合肥用量的增加，其產(chǎn)量增加。生物炭用量為5 t/hm2時(shí)，對(duì)沙蔥的產(chǎn)量增加有一定的促進(jìn)作用。由表5方差分析可知，灌水量對(duì)沙蔥產(chǎn)量的影響極顯著(P<0.01)，復(fù)合肥對(duì)沙蔥產(chǎn)量的影響顯著(P<0.05)。

表4 產(chǎn)量極差分析結(jié)果Tab.4 Range analysis of yield

表5 產(chǎn)量方差分析Tab.5 Variance analysis of yield

2.5 不同處理對(duì)沙蔥品質(zhì)的影響

品質(zhì)對(duì)蔬菜來(lái)說(shuō)是一個(gè)重要指標(biāo)，在保證高產(chǎn)的同時(shí)，高品質(zhì)同樣重要?？扇苄缘鞍踪|(zhì)含量代表其作物抗旱性，可溶性糖含量會(huì)影響蔬菜的口感，此外沙蔥中的氨基酸含量較高，因此，本研究以這三項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)沙蔥品質(zhì)。以各處理中三項(xiàng)指標(biāo)的含量均值計(jì)算(表6)，為兼顧三項(xiàng)指標(biāo)，運(yùn)用排隊(duì)評(píng)分法確定最優(yōu)水肥組合[16]。以可溶性蛋白質(zhì)含量為例，處理1可溶性蛋白質(zhì)含量最高，為6.78，計(jì)10分，處理3可溶性蛋白質(zhì)含量最低，為5.86，計(jì)1分，其他處理通過(guò)差值比例記分，指標(biāo)得分情況見表7。

表6 各處理品質(zhì)測(cè)定結(jié)果Tab.6 Quality test of each treatment

由表7可知，在9個(gè)試驗(yàn)處理中，處理4得分最高，表明該處理沙蔥品質(zhì)最佳。對(duì)其得分做極差分析，選出試驗(yàn)中品質(zhì)最佳的處理組合，結(jié)果見表8。由表可知，各因素主次順序?yàn)樯锾?灌水量>有機(jī)肥>復(fù)合肥，組合為A3B1C2D2，即當(dāng)灌水量為0.8Ep，復(fù)合肥為0，生物炭為5 t/hm2和有機(jī)肥為3 t/hm2時(shí)得分最高，即沙蔥的品質(zhì)在該水平下最佳。

表7 排隊(duì)評(píng)分結(jié)果Tab.7 Results of queuing scoring

表8 因素得分極差分析結(jié)果Tab.8 Range analysis of factors score

3 討論與結(jié)論

沙蔥是沙、旱生植物，其生長(zhǎng)對(duì)水分敏感程度較高。苗春樂(lè)等[17]研究發(fā)現(xiàn)，刈割對(duì)沙蔥葉的再生具有一定的抑制作用，本試驗(yàn)中也得到相似結(jié)論，隨著刈割次數(shù)的增加，其沙蔥葉鮮重和干重呈先增加后降低的趨勢(shì)，但根鮮重和干重隨著刈割次數(shù)的增加呈逐漸增加的趨勢(shì)。邱進(jìn)強(qiáng)等[18]在進(jìn)行沙蔥栽培技術(shù)研究中發(fā)現(xiàn)，沙蔥人工栽培中施肥和灌水對(duì)沙蔥生長(zhǎng)及產(chǎn)量具有重要作用。本試驗(yàn)研究結(jié)果也表明，在一定范圍內(nèi)，隨著灌水量的增加，株高增加，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量也增加。當(dāng)土壤中添加生物炭，生物炭對(duì)作物的根系生長(zhǎng)效果明顯[19-20]；應(yīng)金耀等[22]研究發(fā)現(xiàn)生物炭和有機(jī)肥配合施用，能改善土壤肥力性狀，從而促進(jìn)青菜生長(zhǎng)。另外有研究表明生物炭還明顯提高了作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，促進(jìn)有機(jī)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化與積累[21]。本試驗(yàn)中，在測(cè)定沙蔥可溶性蛋白質(zhì)含量、可溶性糖含量和氨基酸含量發(fā)現(xiàn)，生物炭對(duì)品質(zhì)的影響較為突出，且可促進(jìn)產(chǎn)量增加。

本研究表明，在四次刈割中，沙蔥葉鮮重、干重呈先增加后降低的趨勢(shì)；根鮮重、干重呈逐漸增加的趨勢(shì)；在一定的范圍內(nèi)，灌水量的增加有利于沙蔥地上部的生長(zhǎng)，促進(jìn)株高的增加；沙蔥產(chǎn)量與灌水量和復(fù)合肥密切相關(guān)，處理A3B3C2D1產(chǎn)量最大，為4 453.98 kg/hm2，即灌水量為0.8Ep，復(fù)合肥用量為750 kg/hm2，生物炭用量為5 t/hm2，有機(jī)肥用量為0；通過(guò)排隊(duì)評(píng)分法分析得出，生物炭對(duì)品質(zhì)的影響最大，在灌水量為0.8Ep，復(fù)合肥為0，生物炭為5 t/hm2和有機(jī)肥為3 t/hm2時(shí)得分最高，即品質(zhì)最佳。本試驗(yàn)未對(duì)沙蔥產(chǎn)量和品質(zhì)進(jìn)行綜合分析，關(guān)于綜合考慮沙蔥產(chǎn)量和品質(zhì)方面有待于進(jìn)一步研究。