張宇 徐 剛 樊小雪

摘要：為了減少氮肥的施用，達(dá)到肥料科學(xué)使用的目的。試驗(yàn)設(shè)7個處理：常規(guī)氮肥無有機(jī)肥（CK）;常規(guī)氮肥+有機(jī)肥（F1H0）;氮肥減量30%+有機(jī)肥增加20%（F3H0）;氮肥減量60%+有機(jī)肥增加40%（F5H0）;在處理F1H0、F3H0、F5H0中添加生物炭，記為處理F1H1、F3H1、F5H1，研究在添加生物炭之后氮肥與有機(jī)肥配施對大蒜養(yǎng)分吸收利用及品質(zhì)的影響。研究結(jié)果表明，在氮肥減量60%+有機(jī)肥增加40%基礎(chǔ)上添加生物炭，大蒜植株氮磷鉀積累量以及肥料利用率都高于CK及沒有添加生物炭的處理，同時提高大蒜鱗莖及蒜薹中的游離氨基酸含量、可溶性糖及蔗糖含量，降低硝酸鹽含量，表明添加生物炭可以提高大蒜的品質(zhì)，提高肥料利用率，促進(jìn)大蒜植株生長，增加大蒜植株各部位氮磷鉀含量的積累。

關(guān)鍵詞：大蒜;生物炭;養(yǎng)分積累;肥料利用率;品質(zhì)

中圖分類號： S633.406 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號：1002-1302（2020）11-0115-06

收稿日期：2019-05-06

基金項(xiàng)目：國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（編號：2018YFD0800406-03）。

作者簡介：張 宇（1994—），女，山西朔州人，碩士研究生，主要從事蔬菜栽培生理研究。E-mail：zhangyu08171@163.com。

通信作者：徐 剛，博士，研究員，主要從事蔬菜設(shè)施栽培技術(shù)及相關(guān)栽培生理等研究。E-mail：xugang90@163.com。 ?生物炭可以改善土壤結(jié)構(gòu)、吸附養(yǎng)分、提高作物產(chǎn)量及品質(zhì)，研究發(fā)現(xiàn)，施用生物炭配施有機(jī)肥，可提高土壤的酶活性，提高煙葉的產(chǎn)量及品質(zhì)，經(jīng)濟(jì)性狀較好[1]。王彩云等通過對連作多年的黃瓜土壤試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，添加生物炭降低了黃瓜的連作障礙，促進(jìn)黃瓜的營養(yǎng)生長，提高了黃瓜產(chǎn)量[2]。生物炭本身的礦質(zhì)養(yǎng)分含量以及用量對作物生長及產(chǎn)量有很大的影響，在部分土壤中，較低含量的生物炭對作物生長及產(chǎn)量增加有促進(jìn)作用，在生物炭含量較高時反而會抑制作物的生產(chǎn)[3]，生物炭所含有的營養(yǎng)成分較低，且對土壤養(yǎng)分有吸附的作用，大量的生物炭會導(dǎo)致作物減產(chǎn)[4]。在速效氮、速效磷、速效鉀等有效養(yǎng)分含量較少的土壤中，大量的生物炭施入土壤會導(dǎo)致作物產(chǎn)量下降[5]。

有機(jī)肥與生物炭配施可以顯著改善作物肥料利用率，研究發(fā)現(xiàn)，用木炭吸附氮磷鉀肥料配置生物炭基復(fù)合肥，氮磷鉀養(yǎng)分釋放緩慢，持續(xù)時間較長[6]。王玫等研究發(fā)現(xiàn)，生物炭配施有機(jī)肥可以更好地減少土壤連作障礙，提高土壤酶的活性，優(yōu)化土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，增加作物產(chǎn)量[7]。本試驗(yàn)通過添加生物炭及氮肥有機(jī)肥配施，以期提高大蒜品質(zhì)及肥料利用率。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)地點(diǎn)位于江蘇省南京市玄武區(qū)江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院內(nèi)，地處32°2′N、118°51′E，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫為15.4 ℃，年平均降水量為 1 106.5 mm，年平均濕度為76%。試驗(yàn)時間為2017年10月至2018年6月。

試驗(yàn)采用的大蒜品種為邳州一號。播種于長50 cm，寬30 cm，高16 cm的硬質(zhì)栽培缽中，每個處理6個種植盆，每盆種植大蒜10株。

基質(zhì)為泥炭 ∶ 蛭石=3 ∶ 1。播種前按不同處理將基肥均勻撒入各小區(qū)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)7個處理：（1）常規(guī)氮肥無有機(jī)肥（CK）;（2）常規(guī)氮肥+有機(jī)肥（F1H0）;（3）氮肥減量30%+有機(jī)肥增加20%（F3H0）;（4）氮肥減量

60%+有機(jī)肥增加40%（F5H0）;在處理F1H0、F3H0及F5H0中添加生物炭，記為F1H1、F3H1、F5H1，生物炭的用量為每個種植盆基質(zhì)質(zhì)量的0.5%。具體施肥量見表2。

在所有處理中，有機(jī)肥作為基肥與硫酸鉀復(fù)合肥一次性施入;氮肥作為追肥，以農(nóng)民常用施氮量作為常規(guī)氮肥用量，在幼苗期、鱗芽花芽分化期、花莖伸長期、鱗芽膨大期施入，各個時期的追肥量分別為總氮肥用量的15%、15%、35%、35%。使用肥料：氮肥是普通尿素氮含量為46.3%，有機(jī)肥雞糞有機(jī)肥氮、磷、鉀含量分別為1.63%、1.54%、085%，硫酸鉀復(fù)合肥氮、磷、鉀含量分別為15%、15%、15%。

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 大蒜干物質(zhì)及氮磷鉀含量測定 從1月起每個月取3株，用清水將根部基質(zhì)沖洗干凈，擦干后將植株葉片、假莖、鱗莖以及根分開，于105 ℃下殺青30 min，然后75 ℃烘干至恒質(zhì)量，測定植株的干質(zhì)量。

將烘干樣品磨碎，過100目篩后，稱取0.2 g左右，放入消煮管中，于消煮爐上消煮后，取消煮液體，全氮用凱氏定氮儀測定;全磷用鉬銻抗比色法測定;全鉀用火焰分光光度法進(jìn)行測定[8]。

1.3.2 大蒜品質(zhì)指標(biāo)的測定 從1月起每月取新鮮葉片樣品，稱質(zhì)量后置于-80 ℃冰箱備用。蒜薹及大蒜鱗莖收獲后，同樣取樣稱質(zhì)量，后置于冰箱備用。

葉綠素含量采用乙醇浸提法測定;可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定;游離氨基酸含量采用茚三酮比色法測定;蔗糖采用間二苯酚光度法測定;硝酸鹽含量采用水楊酸比色法測定;可溶性蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測定;維生素C含量用菲啰啉比色法測定;總酚含量用福林酚法測定[9]。

1.4 數(shù)據(jù)整理與分析

采用Excel 2013和SPSS 20.0進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和方差分析，采用Tukeys和Duncans法分析差異顯著性（P<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物炭施用及氮肥與有機(jī)肥配施對大蒜氮磷鉀含量的影響

2.1.1 氮含量 從圖1-A可以看出，F(xiàn)5H1處理葉片、鱗莖、假莖氮含量最高，較CK分別增加了 10.80%、6.96%、15.46%，根較CK增加了 13.97%，其中根、假莖與CK差異顯著，根氮含量F1H1處理最高，為2.34%，顯著高于其他處理，較CK增加31.06%。添加生物炭之后，F(xiàn)1H1處理氮含量都高于F1H0處理，其中鱗莖與根差異顯著;F3H1處理根和假莖的氮含量高于F3H0處理，且根的氮含量差異顯著;F5H1處理各部位氮含量都高于F5H0處理，除假莖外差異顯著。

2.1.2 磷含量 從圖1-B中可以看出，植株鱗莖中的磷含量最高，F(xiàn)3H1處理葉片、假莖磷含量最高，為2.07%、5.11%，較CK增加了5.96%、18.48%，其中假莖磷含量與CK差異顯著。鱗莖F5H1處理磷含量較高，為5.67%，顯著高于CK，比CK增加了21.36%，根F1H1處理磷含量最高，為 2.862%，顯著高于其他處理。F1H1處理鱗莖、根、假莖的磷含量都比F1H0高，其中根磷含量差異顯著;F3H1處理磷含量除鱗莖外都高于F3H0處理，其中根磷含量差異顯著;F5H1處理各部位磷含量都高于F5H0處理，鱗莖及假莖的磷含量差異顯著。

2.1.3 鉀含量 從圖1-C可以看出，在不同部位中葉片鉀含量最高，F(xiàn)5H1處理葉片、鱗莖以及假莖的鉀含量較高，葉片F(xiàn)5H1處理鉀含量為5.325%，顯著高于其他處理，較CK增加了27.54%，鱗莖及假莖F5H1處理較CK分別增加了8.56%、18.14%，假莖差異顯著，根F1H0處理鉀含量最高，為375%，與其他處理（F5H0處理除外）差異顯著。

F1H1處理假莖以及鱗莖鉀含量高于F1H0處理，但差異不顯著;F5H1處理鉀含量除根之外其他部位顯著高于F5H0處理。

2.2 生物炭施用及氮肥與有機(jī)肥配施對氮磷鉀肥殘留及利用率影響

2.2.1 氮肥利用率 從表3可以看出，氮肥利用率最高的處理是F5H1處理，較CK增加了44.58%;植株氮積累量F5H0處理最高，較CK增加了10.16%。從圖1-A可以看出，添加生物炭之后，F(xiàn)1H1處理以及F3H1處理氮肥利用率低于原處理，F(xiàn)5H1處理高于原處理。添加生物炭后植株的氮積累量下降，但與原處理差異不顯著。

2.2.2 磷肥利用率 F5H1處理植株磷積累量以及磷肥利用率都高于CK，分別較CK增加了20.07%、16.31%。添加生物炭之后，磷肥利用率F5H1處理高于原處理，F(xiàn)1H1、F3H1處理低于原處理。植株磷積累量最高為F3H0處理，其次為F5H1處理，二者差異不顯著，最低的為F1H1處理，添加生物炭之后F5H1處理磷積累量顯著高于原處理，其他2個處理與原處理差異不顯著。

2.2.3 鉀肥利用率 從表3可以看出，植株鉀積累量F1H0處理較低，添加生物炭之后F1H1處理低于原處理，其他處理高于原處理。植株鉀積累量F1H1處理最低，在添加生物炭之后，F(xiàn)1H1處理顯著低于原處理，F(xiàn)5H1、F3H1處理在添加生物炭后與原處理相比差異不顯著。

2.3 生物炭施用及氮肥與有機(jī)肥配施對大蒜品質(zhì)的影響

硝酸鹽是大蒜品質(zhì)中的重要指標(biāo)之一。從表4可以看出，不同處理中硝酸鹽含量最高的是F1H0處理，添加生物炭之后，該處理硝酸鹽含量下降，且差異顯著，F(xiàn)5H0處理的硝酸鹽含量最低，低于CK且差異顯著，但是在F3H0、F5H0處理中，添加生物炭后硝酸鹽含量反而上升，可能是因?yàn)樯锾课搅嘶|(zhì)大量的硝酸鹽，避免了硝酸鹽的流失，同時生物炭促進(jìn)了大蒜對氮肥的吸收，導(dǎo)致添加生物炭后鱗莖膨大時吸收的硝酸鹽較多，F(xiàn)1H1處理由于氮肥過多對植株生長產(chǎn)生毒性，導(dǎo)致對硝酸鹽的吸收減少。在游離氨基酸中，F(xiàn)1H1、F5H1處理高于CK處理但差異不顯著，F(xiàn)3H1處理含量最低，與除F3H0之外的其他處理差異顯著，同時添加生物炭之后，F(xiàn)1H1、F5H1處理都高于未添加生物炭的處理。

從表4可以看出，CK可溶性糖含量較高，CK蔗糖含量最低，除F3H1處理可溶性糖含量高于F3H0之外，添加生物炭之后，可溶性糖、蔗糖含量都出現(xiàn)了不同程度降低，可能由于產(chǎn)生的糖類大量被消耗，合成了蛋白質(zhì)氨基酸等物質(zhì)。

2.4 生物炭施用及氮肥與有機(jī)肥配施對蒜薹葉綠素含量的影響

從圖2可以看出，葉綠素含量最高的是F1H0處理，葉綠素含量與氮肥施用有很大的關(guān)聯(lián)，F(xiàn)1H0處理氮肥用量較多，同時配施有機(jī)肥，導(dǎo)致該處理葉綠素含量較高，且顯著高于CK，在添加生物炭后葉綠素含量降低，F(xiàn)3H0、F5H0處理雖然氮肥用量減少但是有機(jī)肥的配施相應(yīng)緩解了葉綠素含量下降，在添加生物炭之后，F(xiàn)3H1、F5H1處理葉綠素含量有一定的上升但效果不明顯，同時由于肥料流失減少，F(xiàn)1H1中養(yǎng)分過多，EC值太大，對該處理產(chǎn)生抑制作用，導(dǎo)致葉綠素含量下降。

2.5 生物炭施用及氮肥與有機(jī)肥配施對蒜薹品質(zhì)的影響

從表5可以看出，在蒜薹中F1H1處理各品質(zhì)指標(biāo)都低于F1H0處理，可能由于生物炭吸附的養(yǎng)分較多，導(dǎo)致植株生長出現(xiàn)抑制現(xiàn)象。硝酸鹽中F1H0含量最多，顯著高于CK，F(xiàn)5H1處理含量最少，游離氨基酸F5H0、F5H1處理最高，顯著高于CK處理，分別增加了63.26%、62.93%，添加生物炭之后F3H1、

F5H1處理硝酸鹽及游離氨基酸含量有所下降，與大蒜鱗莖趨勢相反?？扇苄蕴羌罢崽呛孔罡叩亩际荈5H1處理且都高于CK處理，在添加生物炭之后，可溶性糖含量在F3H1、F1H1處理與原處理相比減少，F(xiàn)5H1處理含量高于原處理，蔗糖F1H1與原處理相比減少，F(xiàn)3H1、F5H1處理高于原處理。

3 討論與結(jié)論

3.1 生物炭施用及氮肥與有機(jī)肥配施對大蒜植株氮磷鉀含量及肥料利用率的影響

生物炭種類及土壤肥力以及施肥方式對作物養(yǎng)分吸收有很大的影響，施用生物炭可以促進(jìn)小麥玉米的氮素吸收積累，提高氮素的利用率[10]。施用生物炭可以增加植株對磷鉀鈣鎂等營養(yǎng)元素的吸收[11]。梁錦秀等研究發(fā)現(xiàn)，增施生物炭顯著增加了春小麥對氮磷鉀的吸收率[12]。植株氮磷鉀的積累量分別等于植株各部位干質(zhì)量與全氮全磷全鉀的乘積。在添加生物炭之后，大蒜植株各部位的氮含量有不同程度的增加，磷含量、鉀含量也有所增加，其中F5H1處理氮磷鉀含量較原處理在植株各部位的增加較為明顯，都高于CK處理。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，植株氮積累量在添加生物炭后與原處理相比有所下降，但差異不顯著，F(xiàn)5H1處理的積累量顯著高于CK，F(xiàn)5H1處理的氮肥利用率以及積累量高于原處理也高于CK，F(xiàn)3H1處理在添加生物炭之后氮肥殘留量增加。植株磷積累量也在添加生物炭之后下降，但F5H1處理增加且差異顯著，同時F5H1處理磷肥利用率高于原處理，F(xiàn)5H1處理磷積累量和利用率都高于CK，添加生物炭之后所有處理磷肥殘留量都低于原處理。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，通過提高土壤中速效鉀的含量來促進(jìn)植株對鉀元素的吸收[13-16]。添加生物炭可以促進(jìn)小麥玉米籽粒對鉀素的吸收，提高鉀肥的利用率[17]。植株鉀積累量在添加生物炭之后下降，F(xiàn)5H1處理鉀肥殘留量顯著降低，鉀肥利用率增加明顯。

隨著氮肥用量減少，有機(jī)肥用量增加，大蒜對氮磷鉀的積累逐漸增加，肥料利用率增加。添加生物炭可以提高肥料利用率，與相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果相似，同時添加生物炭可以減少肥料的流失，本試驗(yàn)中，添加生物炭后，肥料的殘留量有所上升，植株氮磷鉀積累量與原處理相比增加不顯著，這可能與本試驗(yàn)使用基質(zhì)栽培有關(guān)，相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，添加生物炭在有機(jī)質(zhì)含量較高的土壤中，作物的增產(chǎn)效果不明顯[18]，本試驗(yàn)基質(zhì)中含有大量磷鉀元素，且基質(zhì)對肥料有一定的吸附作用，導(dǎo)致肥料殘留較多。

3.2 生物炭施用及氮肥與有機(jī)肥配施對大蒜鱗莖及蒜薹品質(zhì)的影響

葉綠素是植株光合作用的重要參與物質(zhì)，葉綠素含量與氮素含量有顯著的關(guān)系[19]，本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，蒜薹葉綠素含量F1H0處理最高，F(xiàn)1H1處理最低，處理間差異顯著，由于F1H1處理肥料過多、基質(zhì)pH值最低、EC值過大對植株的生長造成抑制作用。

大蒜鱗莖在添加生物炭之后，F(xiàn)1H1處理硝酸鹽含量降低，F(xiàn)5H1、F3H1處理硝酸鹽含量增加。蒜薹硝酸鹽各處理在添加生物炭之后硝酸鹽含量有所下降。在添加生物炭之后，大蒜地上部蒜薹葉片硝酸鹽含量較原處理有所下降，地下部鱗莖硝酸鹽含量增加。于南卓研究發(fā)現(xiàn)，施用生物炭之后小白菜葉片硝酸鹽含量下降[20]。王湛等研究發(fā)現(xiàn)，施用生物炭之后，菜心硝酸鹽含量降低20.0%～443%[21]，本試驗(yàn)大蒜蒜薹的硝酸鹽含量變化與之相似。植株游離氨基酸的含量與氮肥的施用有顯著的關(guān)系[22]，鱗莖CK處理游離氨基酸含量較高。鱗莖游離氨基酸F3H1處理最低，添加生物炭之后F5H1、F1H1處理游離氨基酸增加。蒜薹游離氨基酸的變化趨勢與大蒜鱗莖相反，且游離氨基酸含量都顯著高于CK，添加生物炭之后F5H1、F1H1處理游離氨基酸減少，F(xiàn)5H1處理對葉片、鱗莖游離氨基酸含量增加較明顯。

大蒜鱗莖以及蒜薹的蔗糖含量都顯著高于CK，大蒜鱗莖在添加生物炭后，可溶性糖、蔗糖含量有不同程度的降低，可能由于產(chǎn)生的糖類大量消耗，合成了蛋白質(zhì)氨基酸等物質(zhì)。配施有機(jī)肥有一定的提高作用。蒜薹蔗糖含量F3H1、F5H1處理變化趨勢與大蒜鱗莖正好相反，F(xiàn)1H1處理與鱗莖相同都低于F1H0處理。

添加生物炭之后，F(xiàn)1H1處理大蒜植株各部位的氮磷鉀含量、氮磷鉀總積累量以及肥料利用率都較低，F(xiàn)5H1處理植株氮磷鉀積累量較CK增加 10.16%、20.07%、1.47%，肥料利用率較CK增加44.58%、16.31%、15.96%。添加生物炭之后，大蒜鱗莖F5H1處理最好，F(xiàn)5H1處理大蒜鱗莖中硝酸鹽含量較CK降低23.16%，游離氨基酸、蔗糖含量較CK處理增加1.66%、51.44%;F5H1處理蒜薹硝酸鹽含量較CK處理下降7.77%，游離氨基酸、可溶性糖含量比CK處理增加62.93%、3.51%，蔗糖含量也高于CK處理。

綜上所述，氮肥減施配施有機(jī)肥以及添加生物炭試驗(yàn)中，F(xiàn)5H1處理即氮肥減量60%+有機(jī)肥加40%處理添加生物炭有較好的效果，可提高大蒜的品質(zhì)，并可提高肥料利用率，增加大蒜植株各部位氮磷鉀含量的積累。

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