化肥減量配施生物有機(jī)肥和灌溉量對(duì)大蒜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

張 丹

（河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院，河南 中牟 451450）

大蒜（Allium sativumL）起源于中亞和西亞，是世界上栽培面積僅次于洋蔥的第二大百合科蔥屬植物，主要食用器官是膨大的肉質(zhì)莖，且蒜薹、蒜苗亦可作為蔬菜食用[1]。大蒜中含有豐富的蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、大蒜素、糖類等營(yíng)養(yǎng)成分，其中，大蒜素具有抗菌譜廣、殺菌力強(qiáng)等特點(diǎn)，也可增進(jìn)食欲，經(jīng)常食用可提高免疫力。我國(guó)是世界上主要大蒜生產(chǎn)國(guó)和供應(yīng)國(guó)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)大蒜種植面積78萬(wàn)hm2，占世界大蒜栽培面積的2/3，年產(chǎn)量1 157.8 萬(wàn)t[2]。目前，我國(guó)大蒜種植區(qū)域分布廣泛，以山東、河南等省為主。河南省大蒜主產(chǎn)區(qū)主要集中在中牟縣和杞縣。

影響大蒜產(chǎn)量和品質(zhì)的因素有很多，最重要的是肥和水。合理的施肥與灌溉是大蒜增產(chǎn)的重要途徑之一。水肥既相互促進(jìn)，又互相制約，科學(xué)合理的灌溉施肥，才能實(shí)現(xiàn)大蒜的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)。目前，大蒜生產(chǎn)過程中普遍存在化肥施用過量的問題，導(dǎo)致肥料利用率降低、土壤酸化、肥力下降、土壤板結(jié)、土壤退化等問題，并降低大蒜品質(zhì)[3-4]。使用生物有機(jī)肥替代部分化肥，可以改良土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤肥力和作物產(chǎn)量、改善作物品質(zhì)[5-25]。目前，減氮、施生物有機(jī)肥及水肥互作研究主要集中于小麥、玉米、馬鈴薯、番茄等[8-25]，在大蒜上的研究較少[23-25]，對(duì)于生物有機(jī)肥替代部分化肥及水肥耦合在大蒜上的研究更是鮮有報(bào)道。為此，以牟蒜1 號(hào)為試驗(yàn)材料，研究化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)蒜薹、蒜頭產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，確定最佳的肥料組合，并在此基礎(chǔ)上探討灌溉量對(duì)蒜頭產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，確定最佳的水肥管理措施，為大蒜生產(chǎn)中的水肥管理提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況及試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2018 年9 月—2020 年6 月在河南省農(nóng)業(yè)高新科技園（114°4′425″E、34°44′115″N）內(nèi)進(jìn)行，該區(qū)年均降水量632 mm，年均溫度14.4 ℃。試驗(yàn)地土壤為輕質(zhì)壤土，土壤中砂粒占52.16%、黏粒占35.24%、粉粒占12.60%，耕層（0～20 cm）土壤含有機(jī)質(zhì)23.91 g/kg、堿解氮40.89 mg/kg、速效磷39.80 mg/kg、速效鉀78.65 mg/kg，土壤肥力中等。

供試大蒜品種為牟蒜1號(hào)。供試生物有機(jī)肥由內(nèi)蒙古沃豐農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司生產(chǎn)，含有機(jī)質(zhì)65%、氮磷鉀8%、有效活菌數(shù)≥1.0億cfu/g；化肥為史丹利復(fù)合肥（N∶P2O5∶K2O為15∶15∶15）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

肥料試驗(yàn)設(shè)置生物有機(jī)肥（O）和化肥（F）2個(gè)因素，生物有機(jī)肥施用量分別為3 000 kg/hm2（O1）、5 000 kg/hm2（O2）和8 000 kg/hm2（O3）；化肥設(shè)置3個(gè)施用量，分別是當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)施用量675 kg/hm2（F3）、當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)施用量減施20%（540 kg/hm2，F(xiàn)1）、當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)施用量減施10%（607 kg/hm2，F(xiàn)2）。共9個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3 次，采用隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積為6.7 m×10 m。生物有機(jī)肥在播種前作為基肥一次性施用，化肥在幼苗期、始薹期和鱗莖膨大期分3 次平均施入，大蒜種植行、株距分別為20、15 cm，其他管理同當(dāng)?shù)卮筇锕芾怼?/p>

在最佳的生物有機(jī)肥和化肥處理基礎(chǔ)上，設(shè)置灌水量（I），分別為800 m3/hm2（I1）和1 600 m3/hm2（I2），每個(gè)處理重復(fù)3 次，小區(qū)周圍留寬30 cm、高20 cm 的土埂，以防止小區(qū)間串水，其他措施同肥料試驗(yàn)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 產(chǎn)量 蒜薹收獲后直接稱質(zhì)量，計(jì)算蒜薹產(chǎn)量；蒜頭收獲后，風(fēng)干，稱質(zhì)量，計(jì)算蒜頭產(chǎn)量。

1.3.2 品質(zhì) 每個(gè)處理采取樣株30 株測(cè)定蒜薹和蒜頭大蒜素、維生素C（Vc）、可溶性糖、可溶性蛋白、硝酸鹽含量[26]。其中，大蒜素含量采用定硫法測(cè)定，Vc 含量采用2，6-二氯酚靛酚滴定法測(cè)定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定，硝酸鹽含量采用離子選擇電極法測(cè)定[26]。

1.3.3 土壤養(yǎng)分含量 蒜頭收獲后7 d 取0～20 cm耕層土樣，測(cè)定土壤養(yǎng)分含量。其中，有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀稀釋熱法測(cè)定，堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定，速效磷含量采用NaHCO3浸提—鉬銻抗比色法測(cè)定，速效鉀含量采用火焰光度計(jì)法測(cè)定[27]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析使用SPSS 22 軟件進(jìn)行，采用LSD法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)大蒜產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤養(yǎng)分含量的影響

2.1.1 大蒜產(chǎn)量 由表1 可知，隨著生物有機(jī)肥施用量增加，蒜薹和蒜頭的產(chǎn)量均先增加后降低，以O(shè)2 處理最高，O1 處理最低，說明適量施用生物有機(jī)肥可以增加蒜薹和蒜頭的產(chǎn)量，過量施用生物有機(jī)肥反而會(huì)降低蒜薹和蒜頭的產(chǎn)量。隨著化肥施用量的增加，蒜薹和蒜頭的產(chǎn)量在不同生物有機(jī)肥施用量條件下的變化趨勢(shì)不同。在O1 條件下，隨著化肥施用量的增加，蒜薹和蒜頭的產(chǎn)量均顯著增加；在O2 和O3 條件下，隨著化肥施用量的增加，蒜薹和蒜頭的產(chǎn)量均減少?？傮w來(lái)看，蒜薹和蒜頭的產(chǎn)量均以O(shè)2F1 處理最高，顯著高于其他處理，分別較其他處理提高2.79%～28.28%、1.84%～21.44%；O1F1 處理最低，顯著低于其他處理。綜上，適當(dāng)減施化肥配施生物有機(jī)肥可以提高蒜薹和蒜頭的產(chǎn)量，以O(shè)2F1處理最優(yōu)。

表1 化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)蒜薹和蒜頭產(chǎn)量的影響Tab.1 Effect of reduced application of chemical fertilizer combined with application of bio-organic fertilizer on yields of garlic sprout and garlic kg/hm2

2.1.2 大蒜品質(zhì) 由表2—3可知，隨著生物有機(jī)肥施用量增加，蒜頭和蒜薹的大蒜素、可溶性糖、可溶性蛋白、Vc含量逐漸增加，硝酸鹽含量逐漸降低，說明增施生物有機(jī)肥可以降低蒜頭和蒜薹的硝酸鹽含量，提高品質(zhì)；隨著化肥施用量的增加，蒜頭和蒜薹的大蒜素、可溶性糖、可溶性蛋白、Vc含量逐漸降低，硝酸鹽含量逐漸增加，說明減施化肥可以降低蒜頭和蒜薹的硝酸鹽含量，提高品質(zhì)。綜合來(lái)看，蒜頭和蒜薹的大蒜素、可溶性糖、可溶性蛋白、Vc含量均以O(shè)3F1 處理最高，O3F2、O2F1 處理次之，總體上三者差異不顯著；蒜頭和蒜薹的硝酸鹽含量均以O(shè)3F1 處理最低，O3F2、O2F1 處理次之。綜上，化肥減量配施生物有機(jī)肥可以提高蒜薹和蒜頭的品質(zhì)，以O(shè)3F1處理最優(yōu)，O3F2、O2F1處理較優(yōu)。

表2 化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)蒜薹品質(zhì)的影響Tab.2 Effect of reduced application of chemical fertilizer combined with application of bio-organic fertilizer on quality of garlic sprout

表3 化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)蒜頭品質(zhì)的影響Tab.3 Effect of reduced application of chemical fertilizer combined with application of bio-organic fertilizer on quality of garlic

2.1.3 土壤養(yǎng)分含量 由表4 可以看出，經(jīng)過化肥減量配施生物有機(jī)肥處理后，土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀含量均較處理前增加。隨著生物有機(jī)肥施用量增加，土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀含量均顯著增加，說明施用生物有機(jī)肥可以提高土壤養(yǎng)分含量；隨著化肥施用量增加，土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀含量變化不顯著。綜上，施用生物有機(jī)肥對(duì)大蒜田有機(jī)質(zhì)的積累和速效養(yǎng)分轉(zhuǎn)化具有積極作用，對(duì)大蒜田地力恢復(fù)、保證豐產(chǎn)意義重大。

表4 化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響Tab.4 Effect of reduced application of chemical fertilizer combined with application of bio-organic fertilizer on soil nutrient content

2.2 灌溉量對(duì)大蒜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

根據(jù)前面研究結(jié)果，綜合考慮大蒜產(chǎn)量、品質(zhì)等指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)總體上O2F1處理最優(yōu)。因此，在O2F1處理基礎(chǔ)上進(jìn)行灌溉量試驗(yàn)，探討灌溉量對(duì)大蒜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。

由圖1可知，隨著灌溉量增加，蒜頭產(chǎn)量顯著升高，I2O2F1 處理較I1O2F1 處理提高4.4%。由表5可知，隨著灌溉量增加，大蒜素、Vc、硝酸鹽含量顯著降低，降幅分別為10.40%、4.19%、9.38%；可溶性糖、可溶性蛋白含量顯著增加，增幅分別為5.52%、3.83%。綜合考慮，蒜頭產(chǎn)量和品質(zhì)以I2O2F1 處理最優(yōu)。

圖1 灌溉量對(duì)蒜頭產(chǎn)量的影響Fig.1 Effect of irrigation amount on garlic yield

表5 灌溉量對(duì)蒜頭品質(zhì)的影響Tab.5 Effect of irrigation amount on garlic quality

3 結(jié)論與討論

施肥是提高作物產(chǎn)量的重要農(nóng)業(yè)措施之一，大蒜在整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育過程中對(duì)養(yǎng)分需求量較大，合理施肥可以促進(jìn)大蒜產(chǎn)量、品質(zhì)的提高。生產(chǎn)中化肥施用過量造成各種土壤和環(huán)境問題。生物有機(jī)肥可以改善土壤質(zhì)地結(jié)構(gòu)，一定范圍內(nèi)增施生物有機(jī)肥可提高大蒜和蒜薹產(chǎn)量。本研究結(jié)果表明，隨著生物有機(jī)肥施用量增加，蒜薹和蒜頭的產(chǎn)量均先增加后降低，以O(shè)2 處理最高，O1 處理最低，說明適量施用生物有機(jī)肥可以增加蒜薹和蒜頭的產(chǎn)量，過量施用對(duì)蒜頭和蒜薹增產(chǎn)作用不大，這與張桂榮[28]在魯西南平原地區(qū)的研究結(jié)果一致。生物有機(jī)肥代替部分化肥可提高作物產(chǎn)量[29]。本研究結(jié)果表明，當(dāng)生物有機(jī)肥施用量≥5 000 kg/hm2時(shí)，隨著化肥施用量的增加，蒜薹和蒜頭的產(chǎn)量均減少，蒜薹和蒜頭的產(chǎn)量以O(shè)2F1處理最高、O1F1處理最低，說明適當(dāng)減施化肥配施生物有機(jī)肥可以提高蒜薹和蒜頭的產(chǎn)量，這與張敏等[29]的研究結(jié)果相似。

研究表明，施用生物有機(jī)肥可改善作物品質(zhì)[30-31]。本研究結(jié)果表明，隨著生物有機(jī)肥施用量增加，蒜頭和蒜薹的大蒜素、可溶性糖、可溶性蛋白、Vc含量逐漸增加，硝酸鹽含量逐漸降低，說明增施生物有機(jī)肥可以降低蒜頭和蒜薹的硝酸鹽含量，提高品質(zhì)。綜合來(lái)看，蒜頭和蒜薹的大蒜素、可溶性糖、可溶性蛋白、Vc 含量均以O(shè)3F1 處理最高，O3F2、O2F1 處理次之，總體上三者差異不顯著；蒜頭和蒜薹的硝酸鹽含量均以O(shè)3F1處理最低，O3F2、O2F1處理次之。綜上，化肥減量配施生物有機(jī)肥可以提高蒜薹和蒜頭的品質(zhì)，以O(shè)3F1 處理最優(yōu)，O3F2、O2F1處理較優(yōu)。

綜合考慮蒜頭和蒜薹的產(chǎn)量和品質(zhì)，以O(shè)2F1處理最優(yōu)。在O2F1 處理基礎(chǔ)上進(jìn)行灌溉量試驗(yàn)，結(jié)果表明，I2O2F1 處理蒜頭產(chǎn)量較I1O2F1 處理提高4.4%，大蒜素、Vc、硝酸鹽含量較I1O2F1 處理顯著降低10.40%、4.19%、9.38%，可溶性糖、可溶性蛋白含量較I1O2F1 處理顯著增加5.52%、3.83%。綜合考慮大蒜產(chǎn)量和品質(zhì)，以I2O2F1處理最優(yōu)。