秸稈還田配施鉀肥對(duì)大蒜生長(zhǎng)、產(chǎn)量與品質(zhì)的影響

陸信娟 劉燦玉 樊繼德 趙永強(qiáng) 張碧薇 史新敏 楊青青 葛潔 楊峰

（江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 徐州 221121）

大蒜作為一種重要的調(diào)味品蔬菜，無論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)際市場(chǎng)都有著較大的需求量。隨著大蒜規(guī)?；N植，大蒜已成為我國(guó)出口創(chuàng)匯的重要蔬菜之一，產(chǎn)量與面積已位于世界前列。大蒜喜肥且耐肥，尤其對(duì)氮、鉀兩種元素需求量比較大［1］，因此，為了保證大蒜正常生長(zhǎng)并達(dá)到預(yù)期的產(chǎn)量，通常在生產(chǎn)過程中投入較多含氮、鉀的化學(xué)肥料。長(zhǎng)期施用化肥影響土壤的生態(tài)環(huán)境，而鉀肥施用量過多，可導(dǎo)致土壤板結(jié)、酸化，以及造成土壤重金屬污染。［2］近幾年，土壤速效鉀含量顯著回升，而土壤總體上卻呈現(xiàn)出一定程度的酸化趨勢(shì)［3］，這與氯化鉀或硫酸鉀用量過多有一定的相關(guān)性［4］。因此，土壤培肥必須考慮對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境的影響。秸稈還田是一種重要的土壤培肥措施，秸稈中富含多種營(yíng)養(yǎng)元素，其中尤以鉀的含量較高，平均約為0.85%［5］；在含鉀量中等及以上田塊，秸稈還田可不同程度減少化學(xué)鉀肥的施用。［6］秸稈還田的栽培模式可有效促進(jìn)土壤生態(tài)環(huán)境改良及降低鉀肥的投入與使用。大蒜-夏玉米一年二作是徐淮地區(qū)主要的栽培模式之一，玉米秸稈資源十分豐富。采用玉米秸稈還田可提高土壤pH值與土壤腐殖質(zhì)含量，對(duì)提高土壤中氮、磷、鉀等元素的含量也有一定的作用。［7］玉米秸稈還田配施化學(xué)肥料可有效提高作物的產(chǎn)量［6-8］與品質(zhì)［9，10］。前人研究發(fā)現(xiàn)，采用玉米秸稈還田可明顯改善大蒜栽培土壤的物理性狀，促進(jìn)大蒜生長(zhǎng)，提高大蒜產(chǎn)量［11］，但未能闡明玉米秸稈還田對(duì)化學(xué)肥料的替代作用及對(duì)大蒜品質(zhì)的影響。本研究采用不同的鉀肥施用量，通過研究大蒜生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)等指標(biāo)，探尋在秸稈還田模式下最佳鉀肥配施量，為達(dá)到合理利用秸稈資源，實(shí)現(xiàn)大蒜生產(chǎn)減肥不減產(chǎn)的目標(biāo)，提供理論依據(jù)與技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)處理

試驗(yàn)設(shè)置于江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所大蒜試驗(yàn)基地。試驗(yàn)地為沙壤土，試驗(yàn)前0～30 cm土壤養(yǎng)分狀況為：有機(jī)質(zhì)18.30 g/kg，全氮0.73 g/kg，速效磷0.03 g/kg，速效鉀0.10 g/kg，pH值 6.28。

試驗(yàn)材料為“徐蒜918”。

試驗(yàn)共設(shè) 6 個(gè)處理，分別為：秸稈不還田+無鉀（CK），秸稈不還田+鉀（+K），秸稈還田+無鉀（+S），秸稈還田+1/3鉀（S+1/3K），秸稈還田+2/3鉀（S+2/3K），秸稈還田+鉀（S+K）。

所有試驗(yàn)處理的N、P2O5用量統(tǒng)一為250.5 kg/hm2、112.5 kg/hm2，以保證氮磷正常供應(yīng)；鉀肥（K2O）最高施用量為試驗(yàn)篩選出的最佳用量262.5 kg/hm2［12］。供試尿素（N≥46.0%）由陜西陜化煤化工集團(tuán)有限公司生產(chǎn)，過磷酸鈣（P2O5≥12.0%）由湖北新洋豐肥業(yè)股份有限公司生產(chǎn)，硫酸鉀（K2O≥51.0%）由國(guó)投新疆羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司生產(chǎn)。

隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，試驗(yàn)小區(qū)面積30 m2，種植密度為417000株/hm2。小區(qū)間采用土埂加覆塑料薄膜的方法進(jìn)行防竄水竄肥處理，土埂寬30 cm、高30 cm。提前測(cè)定單位面積玉米秸稈收獲量，按照秸稈全量還田的標(biāo)準(zhǔn)將粉碎后的秸稈與肥料均勻撒入相對(duì)應(yīng)的小區(qū)，即秸稈還田處理玉米秸稈使用量為9744.9 kg/hm2，人工翻耕入土，生長(zhǎng)期常規(guī)管理。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

大蒜農(nóng)藝性狀于鱗莖膨大期進(jìn)行調(diào)查，各處理小區(qū)隨機(jī)抽樣10株，調(diào)查項(xiàng)目為株高、株幅、葉長(zhǎng)、葉寬、假莖高、假莖粗，以樣本平均值為小區(qū)實(shí)測(cè)值。大蒜采收晾干后，隨機(jī)抽樣10個(gè)鱗莖測(cè)定鱗莖高、鱗莖橫徑與單頭鱗莖重，以平均值作為實(shí)測(cè)值。以上指標(biāo)調(diào)查參照《大蒜種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》［13］進(jìn)行。

鮮重（g）：每小區(qū)隨機(jī)挖取5株，盡量保全近地表20 cm土層主要根系，測(cè)量大蒜植株包括根系的重量。

小區(qū)產(chǎn)量（kg）：小區(qū)鱗莖單獨(dú)收獲、晾干后單獨(dú)稱重。

采用收獲時(shí)鱗莖鮮樣測(cè)定大蒜鱗莖的品質(zhì)。根據(jù)張麗霞等［14］方法測(cè)定大蒜素含量；采用高俊鳳［15］鉬藍(lán)比色法測(cè)定維生素C含量；參照Saladin 等［16］方法測(cè)定游離氨基酸含量；根據(jù)王月福等［17］方法測(cè)定可溶性蛋白含量；參照趙世杰等［18］方法測(cè)定可溶性糖含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用模糊評(píng)價(jià)隸屬函數(shù)法［19，20］對(duì)大蒜鱗莖綜合品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，各指標(biāo)的權(quán)重值的確定參考相關(guān)文獻(xiàn)［21，22］，具體見表1。

表1 大蒜品質(zhì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)

采用Microsoft Excel 2003軟件和DPS 7.5軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和處理間差異顯著性檢驗(yàn)（Duncan新復(fù)極差法）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)大蒜形態(tài)指標(biāo)、鮮重的影響

不同處理對(duì)大蒜形態(tài)指標(biāo)，鮮重的影響如表2所示，不同處理對(duì)大蒜的形態(tài)指標(biāo)影響各不相同。S+1/3K處理在株高、葉長(zhǎng)、假莖高、假莖粗方面都顯著高于CK與+K處理（P＜0.05）；且S+1/3K處理的地上部形態(tài)指標(biāo)與施鉀量更高的S+2/3K、S+K相比差異不顯著，甚至S+1/3K處理的假莖粗顯著高于S+2/3K處理。大蒜植株鮮重以+S處理最高，顯著高于CK、S+2/3K、S+K處理，但與S+1/3K處理無顯著差異。說明S+1/3K處理地上部長(zhǎng)勢(shì)較旺盛，生長(zhǎng)量也處于較高水平。

表2 不同處理對(duì)大蒜形態(tài)指標(biāo)、鮮重的影響

2.2 不同處理對(duì)鱗莖性狀及大蒜產(chǎn)量的影響

不同處理對(duì)大蒜產(chǎn)量及相關(guān)主要性狀的影響如表3所示，鱗莖縱徑、鱗莖橫徑、單頭鱗莖重、小區(qū)產(chǎn)量以S+1/3K處理處于最高水平，且顯著高于對(duì)照（P＜0.05）。S+1/3K處理小區(qū)產(chǎn)量與CK、+K、+S、S+2/3K、S+K處理相比，分別提高了17.00%、12.76%、8.10%、9.03%、2.64%。說明在本試驗(yàn)條件下，S+1/3K處理有利于促進(jìn)大蒜鱗莖的生長(zhǎng)并提高大蒜產(chǎn)量。

表3 不同處理對(duì)大蒜產(chǎn)量及相關(guān)主要性狀的影響

2.3 不同處理對(duì)大蒜鱗莖品質(zhì)的影響

不同處理對(duì)大蒜鱗莖營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響如表4所示，鱗莖大蒜素的含量表現(xiàn)為秸稈還田處理高于秸稈不還田處理。+S處理大蒜素含量顯著高于CK與+K處理，同時(shí)，S+1/3K、S+2/3K、S+K處理的鱗莖大蒜素含量與CK、+K相比較都有不同程度的提高。說明，秸稈還田的栽培方式可促進(jìn)大蒜鱗莖內(nèi)大蒜素含量的提高。秸稈還田與鉀肥用量對(duì)大蒜鱗莖維生素C含量無顯著影響。+K處理的游離氨基酸、可溶性蛋白含量最高。CK的可溶性糖含量最高，且顯著高于所有秸稈還田處理。

表4 不同處理對(duì)大蒜鱗莖營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

2.4 不同處理對(duì)大蒜鱗莖綜合品質(zhì)的影響

大蒜鱗莖綜合品質(zhì)是對(duì)大蒜營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)。大蒜鱗莖綜合品質(zhì)評(píng)價(jià)采用的是隸屬函數(shù)法。表5為根據(jù)隸屬函數(shù)模型對(duì)大蒜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理的結(jié)果，表6為大蒜品質(zhì)隸屬函數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果。隸屬函數(shù)值排名即為大蒜鱗莖綜合品質(zhì)排名。排名越靠前綜合品質(zhì)越好，從表6可以得出不同處理大蒜鱗莖綜合品質(zhì)排名為：+S＞+K＞S+2/3K＞S+1/3K＞CK＞S+K

表5 大蒜品質(zhì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果

表6 大蒜品質(zhì)隸屬函數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果

3 討論

3.1 不同供鉀條件下秸稈還田對(duì)大蒜生長(zhǎng)與與產(chǎn)量的影響

鉀元素對(duì)促進(jìn)作物生長(zhǎng)，提高作物產(chǎn)量有明顯的作用，適宜的鉀肥有利于促進(jìn)大蒜地上部的生長(zhǎng)，提高大蒜的產(chǎn)量與商品性［23］。但鉀素過高則會(huì)降低產(chǎn)品的產(chǎn)量［24］。玉米秸稈內(nèi)的鉀素通過秸稈還田方式可以在一定程度上提高土壤速效鉀含量［25］，因此采用秸稈還田的栽培方法可部分替代化學(xué)鉀肥的施用量［26］。本研究結(jié)果也證實(shí)了這一觀點(diǎn)。在本試驗(yàn)條件下，秸稈還田配施1/3鉀肥處理的株高、葉寬、假莖高、假莖粗處于最高水平。說明秸稈還田配施1/3鉀肥有利于促進(jìn)大蒜的生長(zhǎng)。大蒜的株高、葉寬與單株產(chǎn)量顯著正相關(guān)，其中葉寬為影響單株產(chǎn)量的主要因素［27］?；谛螒B(tài)指標(biāo)與產(chǎn)量性狀的相關(guān)性，說明了秸稈還田配施1/3鉀肥有可能獲得較高的產(chǎn)量；結(jié)合鮮重指標(biāo)說明，秸稈還田配施1/3鉀肥處理地上部生長(zhǎng)旺盛，而最終產(chǎn)量也高于其他處理。試驗(yàn)結(jié)果表明，大蒜生產(chǎn)可通過玉米秸稈還田的方法減少部分化學(xué)鉀肥施用，在本試驗(yàn)條件下秸稈還田配施1/3鉀肥處理產(chǎn)量最高，效果最佳。

3.2 不同供鉀條件下秸稈還田對(duì)大蒜品質(zhì)的影響

秸稈還田通過改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤微生物種群豐度［28］等途徑改良作物的生長(zhǎng)環(huán)境，從而達(dá)到促進(jìn)作物的生長(zhǎng)，改善產(chǎn)品品質(zhì)的目的。本試驗(yàn)結(jié)果表明，玉米秸稈還田有利于提高大蒜鱗莖內(nèi)的大蒜素含量。鱗莖大蒜素含量的提高可能由于玉米秸稈還田增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，而增加土壤有機(jī)質(zhì)含量有利于提高大蒜鱗莖內(nèi)大蒜素含量［29］。前人研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田可提高果實(shí)可溶性蛋白、游離氨基酸［30］、維生素C與可溶性糖［31］含量。但在本試驗(yàn)中，玉米秸稈還田僅對(duì)大蒜鱗莖內(nèi)大蒜素含量有一定的提升作用，這可能與還田秸稈的種類與種植作物的不同有關(guān)。試驗(yàn)結(jié)果表明，施鉀量與是否秸稈還田對(duì)大蒜鱗莖Vc含量無影響，而不同處理大蒜鱗莖內(nèi)游離氨基酸、可溶性蛋白與可溶性糖含量未表現(xiàn)與施鉀量、秸稈還田具有一定的相關(guān)性。單一的營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)無法合理評(píng)價(jià)大蒜鱗莖綜合品質(zhì)，采用隸屬函數(shù)法進(jìn)行評(píng)價(jià)更符合實(shí)際情況［32］。本研究通過將大蒜素、維生素C、游離氨基酸、可溶性蛋白、可溶性糖含量分別確定相對(duì)應(yīng)的權(quán)重因子，對(duì)不同處理的大蒜鱗莖品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)認(rèn)為，秸稈還田處理的鱗莖品質(zhì)表現(xiàn)最佳，單施鉀肥處理排名第二。